一种全新的数字化全景通讯系统 [复制链接]

霍华德.泰勒（howard teller）

  digipan代表“数字化全景通讯系统”。 它可悠闲而简单地进行
“全景”的psk31（一种数字化通讯方式）收、发操作。
  digipan提供一种能够活动的频谱刻度标尺显示， 这种刻度可以
延伸至计算机屏幕的等宽。依靠收发机的中频（if）带宽，该系统可
以在同时“看见”40-80个采用psk31方式通讯的电台。在今年的上半
年，微索实验室（the small wonder lab）决定引用一种便捷的20米
波段psk31发射装置，那便促成了digipan程序能够通过可用多种频率
发射的4000赫兹中频全景性能操作实现其全部性能。
  使用现有的发射机， digipan在所示的2000至3000赫兹的频谱范
围内，可以显示全部或者几乎全部的，在同一时刻、同一个频带内活
跃的psk31电台。 并且可以清楚地向用户展示那些尚未占用但仍可以
用做呼叫cq的可用频率，也可以使用鼠标的左键轻易地把指针指向一
个电台或者一段空频带实现调谐。
  digipan 也有“瞬时抓取”的功能来迅速地把指针指向所示电台
的中心频率，而且afc（自动扫描）使系统自动调谐至那个电台。 因
为digipan的全景能力， 使得调台的时间更短而不需要去调发射机的
主旋钮——只需将发射机设置到bpk31频段的高端或低端 （即上边带
或下边带）然后使用鼠标做电台的选择。至于收发机的暂存装置，通
常只需要一个或两个按键就足以变换覆盖bpk31 方式的电台所使用的
频带，以迅速改变收发边带。一个电子刻度标尺就可以显示接收的实
际频率或者正在使用的频率通带（tone）。
  digipan 有一种字头缓冲设置或24个宏操作键以简单的英语宏就
能控制几乎所有的digipan操作用来消除操作的反复输入。 这样使得
操作者可以更宽松地进行qso。digipan当然也有内置的日志特点可以
记录呼号、名字、qth、时间、日期、频率以及信号报告，包括附言。
并且可以自动地搜索，或者很容易地、 完整地显示以前作过qso的电
台呼号、名字以及qth等。
  digipan程序是尼克.弗茨（nick fetuses ），呼号为ut2tz，
mixw32的作者——该程序的实际作者以及我和任何有意操作psk31 并
使之更简洁以获得快乐的业余无线电爱好者的共同结果。
  向你们致敬并希望你快乐！

霍华德.泰勒（howard (skip) teller）
hteller@home.com

  [全文完2000年2月29日夜]

                此祝，
  安好。
                        虎 磊 （bd4hl）
                          2000年3月2日

使用一种起始比特（start-bit）（一种固定的数字比特）， 一
个或更多的终止比特 （stop-bit）, 并且在50年前使用真正的异步
rtty传输系统， 这种异步ascii编码由sp9vrc运用于该系统的原创版
本上。
  与终止比特相比，起始比特总是反向的。在无信号传送时设置为
终止极。在终止比特与起始比特二者之间，接收系统接收到初始信号
时开始解码，并且当终止比特到达时回落到空位状态。
  这一过程的一个缺点是，如果运行一个长时间的通讯，不论在终
止位比特或起始比特会产生一种错误（根据这种模式——在一些重复
字符的状态中，接收系统甚至会在一个假象的同步状态产生停滞现
象），接收系统便将丧失其同步性，有时会回复到同步状态，与重复
字符的模式持续相同的时间。
  在两个字符之间利用信号的间隙，就是在某字符的中间，而不是
利用终止比特和起始比特的顺序， psk31所使用的编码能够克服这一
问题，依靠仔细设计编码——如此字符之间的分界标记顺序决不会因
信号内部的字符造成混淆。因此决不会有在编码丧失其同步性所造成
急速而又集中的错误。这个构想也会带来另一种好处，那便是字符的
编码不会是一个固定的长度而显得很长。
  如果在业余无线电通联的时候，（数据）交换发送普通语言组
（the consists of plain language），有一些产生更多普通语言组
的字符以及许多几乎不曾使用过的普通语言组。用摩尔斯码字符通讯，
对于公共字母和较长的非公共字母的语句这种用法是有优点的。对于
例如一个可变长度的代码（a variable-length code），这样的可变
长度字符比率较那些等长字符要快。或者，在某一不同方式中，可变
长度的编码能够以低比特率发射，也就占用较窄的带宽，因此容忍某
些错误。在psk方式中，这样的编码叫做“无功编码”（varicode）,
工作如下：
  （1） 所有的字符相互之间用两个连续的0比特分割；
  （2） 大约用一个连续的0比特包含非字符（no character）。
  显而易见，用同样的方法，所有的摩尔斯码字符在起始与终止之
间用一个“键入”（keydown）单元， 所有“无功编码”的起始与终
止之间用一个1代码， 而字符之间用“00”代码去等价摩尔斯码的空
格字母。
  用此类编码，接收系统探测一个编码的结束以及鉴别“00”代码
模式的产生来探测传送文本的开始。此模式绝不会产生内置的字符—
丧失“同步”的问题。这样，就不会产生由异步系统带来的故障。
  psk31方式使用的可变长度字符根据大量ascii英语文本进行选择，
并解析该文本以建立每个由128 ascii字符组成的出现频度
（occurrence-frequency）。然后产生无模式序列，起始和结束用1，
而编码模式只在有0的信号时产生。 这种序列由计算机以最短的方式
产生，由系统发现128 ascii模式以后停止。 接下来，在可变宽度字
符中， ascii码在出现频度（occurrence-frequency）命令下，跟无
模式序列进行对比匹配。 因此最频繁产生的ascii码跟最短模式对比
匹配。要了解其执行的情况，一个简单的计算是，在此编码下，使用
普通语言(plain language)文本制作预先设置比特平均数的发送文本，
在字符间估计00的间隙。结果是，每字符约为6至7比特。对于异步系
统，这种比较在每字符9比特的情况下非常顺利。 最短的字符是空格
编码，发送为信号1。 最长的字符为10比特，或者相当为12比特，因
为我们必须包含00比特的隔离空间。
  为确保接收系统能够刷新适时符号，在“无功编码”（varicode）
中，bpsk或qpsk调制的逻辑零位被映射为“反向极性”状态。使用这
种方法，当空位的时候，连续的载波调制和振幅调制以这种比特率被
用来保持接收同步。 bpsk方式中， 传播恶劣时发送为多次重复的
“！”字符， 那样将是9比特周期——追加两次反向无调制载波的周
期。这足以使接收在任何状态，或不是公共字符状态下保持同步。
bpsk方式中，每一次反向增加向同步比特推进的作用。而在qpsk方式
中，只有正90度和负90度相移（phase-shifts）包含一些振幅调制，
非字符（no character）时运行1秒延时。

（未完待续）

                此祝，
  安好。
                          虎 磊
                          2000年3月5日

数天前,ba1du龚先生给我转发了英国的一位大学生火腿karl关于
向中国火腿推荐psk31数据通信方式的电子邮件.我随即给karl回了信,
希望他给我介绍一下这种新的通信方式(上期《江苏ham简报》上实际
上已经有陈衡文章的简单介绍).他给我回了信,并附了以下的建议.
  据我初步了解,psk31是一种在弱信号下(甚至听不清的情况)都可
以工作的数据通信方式,原因是利用了一种在cdma中使用的viterbi纠
错技术,但是这种方式对收信机的要求比较高, 如果频率相差10hz,可
能就不能很好接收.
  我这里有karl提供的接声卡就可以工作的软件, 哪位朋友有兴趣
尝试这种新的方式,请给我发信索要,或者直接到我的主页
http://mail.ustc.edu.cn/~rong下载,共180k左右.

▲ bd8sn
  真的很好玩的一个模式，有条件的朋友都应该来试一试。我用
psk31sbw这个软件联络了不少的dx。

▲ bg6cr <6cr@263.net>
  psk31是一种比较新,效果比较好的数据通信方式,占用带宽只31hz,
但是传输速度可以达到每分钟50个单词, 可以在非常弱的信号下解调
信号,适合做dx通信.设备要求并不很高, 一般的进口频率合成的机器
大概都可以使用.
  目前好象国内玩这种方式的火腿还不多, 为了让更多的人了解数
据通信和使用数据通信,我决定把软件中的帮助文件翻译一下.现在由
于工作量比较大,业余时间很有限,另外我是数据通信的外行 (我的专
业是计算机), 希望有志于此的朋友志愿加入我们的翻译计划.我们通
过电子邮件协调,每位志愿者请给我发邮件说明您的专长,由我划分给
每人一小部分,在规定的时间内翻译完(比如15天),然后一起让一位有
经验的专家审定(比如请ba1ham陈平老师),最后由我来做成帮助文件
或者html格式.
  翻译不记酬劳, 我们的翻译成果也是免费提供给需要它的火腿朋
友.不过每位参加翻译的朋友都有在中文版帮助文件中的署名权.
  不知各位意下如何?请大家讨论.

▲ zhen leao
  我申请翻译一段。

▲ bd7nq terry
  也分给我一段吧。。。。。

▲ bg7tq
  ~{我申请翻译一段。

▲ bg2qj/liran
  我可以试一试

▲ peter qian/bg8sp
  请算我一个我是专业的。

▲ 杨智
  我想我可以试一试。

▲ bg6cr <6cr@263.net>
  谢谢您志愿参加psk31sbw帮助文件的翻译工作。这个翻译计划由
bg6cr发起，旨在国内普及psk数据通信方式，帮助业余无线电爱好者
了解psk通信方式，掌握psk31sbw软件的操作使用。

▲ bd8sn
  如果是为了让更多人了解psk31的话，翻译还有一点意义。 如果
是为了使用这个软件来操作这个模式的话，翻译毫无意义。因为目前
psk31的编码方式决定了他只能使用英文和类似的文字， 而不能使用
中文这类文字。因此，在目前对不懂英文的人来说，这个模式没有什
么意义。而对懂英文的人来说，翻译又没有必要。就这个软件本身来
说，是很简单和容易使用的。可以操作这个模式的软件很多，我就有
不下5种，而psk31sbw最流行也说明了这一点。我认为对中国ham来说，
更有意义的是做一个可以使用中文的psk31。

▲ wang yong
  谢谢您提出您的观点，我觉得有其合理性，但是我也有一定的看
法。这里提出，供大家讨论。
  首先我觉得中国火腿中懂英语的人不是太多，而是太少。 懂ssb
聊天的人太多而懂数据通信的人太少。基于这个想法，我决定翻译这
个软件的帮助文件。至于您提到的“懂英语”和“不懂英语”，我想
这不是可以分得清的两个概念。非常多的中国英语学习者能读但是不
会说、听、写，您觉得他们能叫懂英语吗？而“不懂英语”的人照样
可以做“stamp qso”而丝毫不影响他们和国外的火腿通联。因此，
即使是“懂英语”者未必就可以和老外顺利“手谈”，而即使“不懂
英语”的人也可以通过我们的中文帮助文件了解怎么使用psk31方式，
和国内外火腿朋友做做stamp qso。 从这个意义上讲，我无法苟同您
“翻译毫无意义”的观点。正如您提到的，除了帮助一些朋友知道怎
么操作外， 我们的翻译主题中还有介绍psk数据通信编码和解码原理
的内容，可以对普及psk方式起一定的作用。 我们没有办法预见做一
件事对未来有什么样的影响，但是我知道现在已经有ba1ham、bd7nq、
bd4ji、bg2qj、bg7tq、bg6cr和bg1-1-1464愿意参加翻译工作。
  再说下去就涉及中国业余无线电工作重点的问题了，我没有发言
权，但是我知道我可以为普及做一点工作，尽管我也是需要被普及的
新火腿，很不幸，我没有这个机会。
  如果大家觉得这个话题不重要，请忽略以上内容。如果大家对此
感兴趣，欢迎和我私人交流。

▲ zhen leao
  很有道理。 psk31适合于hf波段dx通信。所以我想大多数人会用
来做dx而不是用来聊天。 这样也就无所谓中文英文了，记住q简语和
缩语就万事ok了。
  关于中文的psk以及其它方面的软件不是没有人想做， 也不是没
有人能够做。可能大家还是存在一些顾虑，总在考虑做出来有没有用
...

▲ bd8sn
  这样的顾虑是没有理由的。我不太相信一点，就是在正常情况下
两个中国人宁愿用它国的语言交流，而不愿意用自己的母语交流。如
果是这样我只能认为他过于矫情、虚伪和没有自尊。

▲ zhen leao
  这当然对，但是关键是能找到用母语交谈的对象和方式。如果到
处找不到用中文数据通信的人...

▲ north star
  在日常生活中，如果国人要用外语来交流思想，那就是有毛病了。
但是在特定的环境里，为了更好地利用世界现有的成果，不能排斥使
用其它语言的可能性。例如在80年代中期汉字操作系统达到实用化水
平以前，国内的计算机用户都是使用外语的。即使现在，c语言、
basic语言、汇编语言 * 以及有关的书籍、资料都免不了使用外来语
言。十几年前曾经有人试图把它们汉化，但是没有成功，原因是我们
的技术没有达到领先的地位，把别人的东西拿来使用已经晚了一步，
在照搬的基础上汉化又慢了一步。如果有一种类似于psk31那样的特
别抗干扰的传输方式，目前支持汉字的版本尚未出来，假如因为谁要
用就只能传英文（或者拼音字母－可能更难于普及），所以我们就拒
绝接受使用，我觉得这不是一种聪明的办法。
  此外，国内ham互相联络当然应当讲普通话， 但是如果说有一群
国内ham想建立一个可以容纳国外ham的hf网络，那么恐怕参加者之间
就只有都用英语才能达到目的。这是因为有能力学中文的老外不多。
这个现状不仅存在于业余无线电界，而且存在于正式场合。如1946年
itu大西洋城会议确定中文是四种官方工作语言之一， 但是实际上现
在国际电信工作文件都用英文而不是俄文或中文。
  学习外语可以更好地学习别人的先进技术，同时可以宣传我们民
族的文化、优点和主张，所以学习外语不是坏事。学习外语听说需要
实践。业余无线电是一种跨越国界的技术性活动，ham中间会有更多
的人希望学习外语，平时周围没有练习的搭档，那么在空中联络时顺
便互相练一练开口，应该说是一件值得鼓励的事（很可惜现在很少有
人利用这个条件）。
  所以我的看法是：
  1， 国家和民族的自尊和自信在于她的政治、经济、军事的实力，
而不在于是否拒绝国外语言文化。
  2， 语言习惯是悠久的历史形成的客观现实，要想驾驭现实、争
取更为先进的地位，首先努力学习掌握更多的语言。
  3， 我们ham学外语的不是太多了，而是太少了，应该提倡ham充
分利用有利条件多学、多练些外语，以便更快速、更直接、更广泛地
吸收世界最前沿的业余无线电技术成果。

▲ bd8sn
  正确，所以我在用。关键是为了让更多不懂英文的人能用，所以
我们需要中文的psk31。 好东西应该让更多的人分享，而不应该只有
少数人掌握。
  我们从来不拒绝外来的文化，说直接一点，中国的文化是一种糅
合了各种外来文化而形成的独特文化。只要研究过中国文化史，这点
不难明白。
  所以我们更应该多使用中文。如果中国人都说外语了，那么外国
人也就没有必要学中文了。那么想要使中文成为“语言习惯”也就根
本不可能了。
  如你所说“有能力学中文的老外不多”。同样有能力学好外文的
中国人同样不多。如果pc系统不是因为中文化的话，现在我国pc的普
及和应用水平，肯定比现在要低得多。 现实是我国ham的英文普遍不
行，假设我们规定‘业余电台通信只能使用英文’那么我们可以自问
我们还有几个业余电台？为了我国业余电台的发展，为了我国更多ham
能接触更多的业余无线电技术所以我们需要我们自己语言的东西。我
从来不反对外来语言文化，我自己喜欢它们并且学习它们。我对语言
殖民也有正确的认识。 记得前段时间最早讨论psk31时，就有人说它
的编码问题，没有考虑世界性的语言兼容。那时我就指出过“语言习
惯”问题，不要指望别人，而应该靠自己的努力，使自己的语言成为
“语言习惯”。

▲ zhen leao
  正是这样先让大家通过psk31sbw认识psk31, 并且积累了使用的经
验以及其它方面的知识才能编写出我们自己的中文psk31。如果我原来
没有用过write log, na等英文的电台日记软件我也不可能写出china
log。 china log还有很多欠缺和错误的原因也是由于我对计算机电台
日记认识得不够...

▲ bd8sn
  我们用了很多年dos和windows，积累了大量的使用经验，书都出
了无数本，可惜我们还是写不出自己的‘dos’和‘windows’。

▲ zhen leao
  为什么呢？因为没有足够的资金以及人力。 我并没有说了解dos
就可以编写出自己的dos,我只是认为了解别人的东西有助于编写自主
的软件。

▲ bd8sn
  在实际的qso中，是极少使用“stamp qso”的。而普遍是一种聊
天方式的 qso 。只不过是把ssb时的语言，换成了打字。当然，中国
的psk信号的出现，肯定会受一时的欢迎， 这种欢迎只不过是出于对
一个新字头的欢迎而已。而不是朋友之间的那种欢迎。 中国psk（包
括其它）信号的持续的受欢迎靠“stamp qso”是不行的。
  我们qso最大的目的是技术探讨和建立友谊，而“stamp qso”是
不可能进行技术探讨和建立友谊的。只有充分的交谈才有可能达到这
个效果。
  “stamp qso”除了做尽量联络更多电台外，没有实际意义。 懂
一门语言是包括听、说、读、写的，只能读（或许还靠字典）是不能
认为某人懂某种语言的。这是我的观点。

▲ lu juhe
  我希望的hf段数据通信，对编码方案的要求是：1、纠错能力强，
最好是还能自动升降速率，象rtty没有纠错性能，就无法dx； 2、占
用较窄的频带，当然在ssb的范围内就行了；3、容易实现，对收发设
备要求不高，否则不能普及。
  不知psk31对这些有什么革命性的办法？

▲ zhen leao
  psk31采用viterbi编码，可以在一定程度上纠错。
  psk31只占用31hz带宽，使信噪比很高。
  psk31只需要一般的计算机+声卡或者dsp就可以了。
  对于电台的频率稳定度要求稍微高一点， 但一般的进口pll电台
都能满足要求。
  以上只是从psk31的一些资料中看到的，并非我自己的观点。 我
还是比较倾向于扩频通信...

▲ bd7nq terry
  我认为不管bg6cr的出发点如何， 翻印资料还是有一定的积极作
用。毕竟不是很多人都能够轻松阅读英文，翻译成中文是很实际的。
我读英文资料时，半读半猜，阅读的时候还要开一个金山词霸。国内
关于业余无线电的读物少得可怜，十个手指都数不完。我想多一些中
文资料，对于业余无线电的普及是有帮助的。 如"江苏ham"报，每期
都有一些翻译的文章，让很多人都能够了解一些国外的火腿动态及技
术。至于psk31sbw，里面的帮助文件除了关于软件实用外，也有不少
关于psk31的基础理论，也算可以啦。 :-d

▲
  所以我说“为了让更多人了解psk31的话，翻译还有意义。如果
是为了使用这个软件的话，意义不大”。我认为不如花时间使psk31
能收发中文来的好。这样你也不用开金山词霸了。

▲ bg6cr <6cr@263.net>
  由于学期已经开学,学习任务繁忙,没有能力处理来自chinaham的
诸多邮件, 我即将退订本邮件列表。关于psk31翻译的有关事项,请直
接发到我的私人信箱6cr@263.net
  我每周处理邮件2-3次。

▲ lu juhe
  请问：psk解码（用声卡）的基本思路？psk听起来也是音调的变
化，它和fsk有什么本质的区别吗？

▲ zhen leao
  首先psk解码：音频信号-〉声卡进行a/d转换-〉窄带滤波（如果
没有记错的话是用fir)->psk解码（卷积）-〉把varicode编码变成字
符-〉显示。大体过程是这样的，psk31sbw中还包括自动频率跟踪等。
只要不是固定频率的正弦信号就可以分解成很多正弦信号的合成，另
外psk和fsk在调制原理上也有一定的关系， 所以psk信号听起来也很
像fsk。psk31也可以用dsp解码，我这里还有ti dsp用的源程序...

▲ chen ba1ham
  虽然用声音调制出来的 psk 信号有时和 fsk 有点象，但它的频
率的变化和原信号幅度不呈线性。
  下面的例子可以明显看出fsk和psk的差别：如果用一个直流电压
信号去作fsk 调制，得到的是频率稳定偏移了的载波。如果用直流去
作psk 调制，虽然在建立直流信号的瞬间由于相位在变化，好象频率
变了一下，但马上又回到原频率了，此后被调信号的频率仍和载频一
样，只是相位不同。

▲ lu juhe
  另外我不明白的是，psk比fsk的抗干扰能力更强一点吗？

▲ zhen leao
  从调制方式上讲psk比fsk的调制信噪比能够高一点，但是并不很
多。psk31似乎主要是靠减少传输带宽提高信噪比的。因为psk在相同
的数据速率下调制带宽比fsk 要小很多所以在发射端可以用更小的功
率达到更大的有效信号强度，接收端可以使用非常尖锐的滤波器减少
噪音。

挖个老帖子，看看楼主玩过这个软件吗？