论坛风格切换切换到宽版
  • 1697阅读
  • 3回复

A Comparison of Common Digital Modes for Weak Signal VHF Communications [复制链接]

上一主题 下一主题
离线BA7NQ
 
发帖
10236
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2018-04-24
我的微博: http://t.sina.com.cn/ba7nq
我的BLOG: http://ba7nq.blog.163.com
我的位置: http://aprs.fi/?call=ba7nq-9
"Smile" when you talk. Sound happy and relaxed. People like to call happy people.
离线BA7QT
发帖
6918
只看该作者 1楼 发表于: 2018-04-24
一个一直没有回答的问题是:“哪种数字模式最适合弱信号甚高频通信?”在这张笔记中,我想比较CW, Hellschrieber, WSJT, PSK31和RTTY。这些都是非常常见的模式,其中包含了所有的声卡软件。看看他们在理论上的比较会很有趣。下面是发现。
一般单边带
我想在2.5 kHz带宽中引用所有的声音。K1JT在对WSJT -JT44的分析中使用了该技术。这使得所有东西都相对于语音带宽。然后,1khz带宽的噪声小于4 dB,而在250赫兹带宽中,则减少了10分贝。然后我们可以讨论基于平均传输功率的信噪比(信噪比)和基于峰值传输功率的信噪比。这将有助于确定特定应用程序的PA规格。作为参考,SSB需要大约6 dB SNR(det)来处理语音。由于它也需要完整的2.5 kHz带宽,SNR(ave)大约是6 dB,而SNR(pk)的音频处理大约是10 dB。
连续波
一种非常常见的模式,几乎每部电台都有,是CW。我们必须指定一些参数,以便我们知道我们在比较什么。让我们考虑一个更好的例子,在每分钟12个wpm或每分钟60个字符或每分钟1个字符的情况下。这里我们运行的是10波特,在传输功率为3 dB时达到峰值。让我们假设一个“可接受复制”的标准是7个可区分的字符,即6个字母的呼号和空格。这取决于调用的大小,从40到100位不等。我们假设,100的误差比是1,所以BER=0。01。一个机器解码后的连续波信号的噪声带宽为10hz。要得到BER需要一个大约9分贝的信噪比。现在10hz是24 dB小于2.5 kHz,所以SNR(ave)必须是-15 dB。平均发射功率为3 dB时,SNR(pk)必须为-12 dB。
Hellschrieber
正常的Feld-Hell是另一个像CW一样的OOK系统。它将一个字符的7x7点矩阵表示,从下到上,列按列,从左到右,第一个和最后一个列是空白。由于它通常被设置为“关键型载体,黑色和开锁的载体意味着白色,工作周期约为25%,峰值平均约为6分贝。发送一个列的时间大约是61秒,所以一个7列的字符需要0.4秒,每分钟可产生2.5个字符,每分钟可产生150个字符,这是25个wpm。它需要大约250赫兹的带宽才能通过传输。由于这是一种“模糊”的模式,人类的眼睛-大脑组合可以识别出只有一个峰值信噪比(det) 3 dB或平均SNR(det) -3 dB的字符。2.5 kHz带宽比需要的250赫兹的噪声带宽多10 dB,所以SNR(ave)是-13 dB。信噪比(pk)7 dB。
WSJT
在这里我将看到JT44模式。JT44模式基本上是一个单音调的FSK-type系统。它使用了一个43字母的字母表,每个字母被分配一个频率大约为11赫兹从它的邻居,总计大约500赫兹。在伪随机基础上,一个同步的音频频率被返回到大约一半的时间。所有音调在1270赫兹到1755赫兹范围内,能够直接进入SSB发射机的麦克风。这个消息大约有22个字符长,在大约30秒的传输中重复3次。这三个拷贝的平均值是1.5 dB。由于字符被发送三次,每分钟只有44个字符或7个wpm或0.7个字符/秒。在30秒内,传输时间约为25秒,包括66个数据间隔和69个同步音调间隔,每间隔约0.19秒。所以传输是在5波特,每个音调需要5赫兹的带宽。噪声可在2.5 kHz估计为2500/5 = 500或27 dB。如果需要6.5 dB SNR(det)来运行充分的错误,那么包括1.5 dB的改进,我希望SNR(ave)=SNR(pk)=-22 dB,相对于2.5 kHz的噪声。这与WSJT的编写一致。
PSK31
PSK31使用BPSK调制在31波特,以产生一个大约30分钟的速度。这只是粗略的,因为系统使用了一个可变长度的编码方案,所以插入取决于内容。过滤器只需要30赫兹宽就可以通过BPSK调制载波。这大约比2.5 kHz带宽(19 dB)窄800倍。在选定的形状上,峰值大约在3分贝以上。如果SNR(det)需要7 dB,那么SNR(ave)=-12 dB和SNR(pk)大约是-9 dB。
RTTY
标准RTTY是60 wpm,大约每秒6个字符。通常每个字符发送7位:一个起始位,5个数据位,1个,1.5个,或2个停止位。波特率大约是45波特。通常2级的FSK用于170赫兹的移动。这也意味着RTTY将有大约50hz带宽的过滤器。信号也是恒定的。SNR(det)大约是8 dB。2500/50也就是50或17分贝。所以SNR(ave)=SNR(pk)= -9 dB,这真的不算太寒酸。
总结
SNR相对于噪声。
BEST 73!   DE BA7QT/LIAO 
QTH:    N 23°52.91'  E 106°36.63'  LOC:  OL33HV
QSL MGR:W3HNK
http://www.abosan.net/dx.Searc/DXAllA.htm
http://www.hamqsl.com/solar.html
http://space.iggcas.ac.cn/TEC.asp
http://www.hornucopia.com/contestcal/contestcal.html
http://www.ng3k.com/Misc/adxo.html 
qq:48892357  广西短波群:47730720
离线BA7QT
发帖
6918
只看该作者 2楼 发表于: 2018-04-24
在2.5 kHz SSB带宽中,SNR相对于噪声的总结如下:
模式bw插入snr (ave) snr (pk) snr (ave)在1个字符/秒。
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
ssb 2500 hz 250 wpm +6 dB +10 dB n /A但是-8 dB。
ccw 10 hz 12 wpm -15 dB -12 dB -15 dB (12 wpm = 1 c/s)
地狱250 hz25 wpm -13 dB -7 dB -17 dB。
wsjt 5 hz7 wpm -22 dB -22 dB -20 dB。
PSK31 30 hz 30 wpm -12 dB -9 dB -17 dB。
rtty 50 hz 60 wpm -9 dB -9 dB -17 dB。
注:WSJT的性能非常接近于12 wpm (7 wpm thru)的Shannon限制。
最后一列列出了模式的相对效率。可以看到,在相同数量的每秒字符数中,信号与噪声的性能是相对相似的。WSJT是这里最好的表演者。它有最小的字母,可以平均或集成几个相同信息的重复,以提高噪音的性能。
评论
对于VHF来说,WSJT可能是在遥远的网格中工作一个弱站的最佳选择,因为它具有最好的绝对灵敏度,主要是由于它的低推力,即慢速。频率稳定性和准确性通常只在VHF中是公平的。WSJT再次获胜。由于它的同步音调在大约一半的时间内被传输,WSJT可以被几百赫兹的偏差,并且仍然被适当地解调。PSK31和CCW甚至不能承受10赫兹的误调,很可能不适合VHF。RTTY可以被误解为50 Hz,它仍然可以工作。Feld-Hell很可能会在50赫兹的时候被误解。事实上,许多VHF钻机在100 Hz的台阶上对SSB进行调优,并且不能比50hz接近目标频率。
在这里,WSJT的变体可能适合于普通键盘和键盘联系人。使用相同的字母和音调,使用相同的同步调,但增加一个交替的同步音调,并在空闲时拨弄。这使得接收站可以锁定DF和DT,但这几乎是瞬时的,只需要几秒钟。你也可以每三十秒重新同步一次。如果您不重复消息,平均,或集成,插入是大约12个wpm。性能将比CCW好4 dB,比现在差3 dB。
约翰Matz KB9II
BEST 73!   DE BA7QT/LIAO 
QTH:    N 23°52.91'  E 106°36.63'  LOC:  OL33HV
QSL MGR:W3HNK
http://www.abosan.net/dx.Searc/DXAllA.htm
http://www.hamqsl.com/solar.html
http://space.iggcas.ac.cn/TEC.asp
http://www.hornucopia.com/contestcal/contestcal.html
http://www.ng3k.com/Misc/adxo.html 
qq:48892357  广西短波群:47730720
离线bi3oek
发帖
666
只看该作者 3楼 发表于: 2018-04-24
居然没有试过FT8模式?

内容来自Android手机客户端