我在今年寒假翻译的,翻了一半。现在学业紧张,不知道还能不能进行下去。
其实jt65就是一个带有里德-索罗门纠错编码的65载波fsk制式。
jt65通讯协议
joe taylor, k1jt
摘要:jt65是为弱信号下进行业余无线电通讯而设计的数字通讯协议。开发它是为了优化在vhf波段进行的地-月-地(eme)通讯,适用于有效率地建立标准而程序化的qso。jt65具有纠错特性,这使得它的信号,甚至在信号非常弱而难以被听到时,仍然非常强健。本文总结了jt65的技术规格,并指出了刺激开发它的背景和设计思想。另外,它也提供了一款名为“wsjt”的计算机程序实现jt65的细节,以及实际灵敏度和误码率信息。
1.概述
在八十余年前,火花发报机让位给了等幅电报。从那以后,以ook键控方式传送的国际莫尔斯电码,几乎成为了大部分业余无线电弱信号通讯中的首选方式。莫尔斯电码方便、好用,可以任由人们敏捷地发出和抄收。ook可以很简单地实现,需要的带宽也很小。所以,作出使用莫尔斯电码的选择,是再容易不过的事。
不过,我们也很容易看到,无论是莫尔斯电码的编码方式,还是cw调制方式,都不是最佳的。在计较每个分贝信噪比的业余流星余迹散射和eme通联中,我们有理由去探索其它的通讯方式。安装了声卡的pc机给我们大范围体验各种通讯方式提供了极佳的机会。“wsjt“(意为“k1jt设计的弱信号通讯程序”:weak signal communications, by k1jt),就是我将更高效率的编码和调制方案引入业余无线电弱信号通讯这一努力的结晶。程序诞生不久,就已经被几乎所有vhf/uhf弱信号爱好者所熟知,并为他们正常工作着。在vhf波段,压倒性的大多数流星余迹散射qso和一半的eme qso是在wsjt软件的帮助下完成的。
本文介绍一种由wsjt软件提供的通讯协议--jt65。jt65被明确设计用于类似eme路径会遇到的极端弱信号通讯。关于程序操作方面的内容,将在“wsjt用户手册”中介绍。在这里,我们主要关心协议的完整技术情况,以及wsjt软件中的大致实现方法。
现代的数字通讯系统,建立在信息论的基础上。这一领域基本上起源于1948年两篇经典的论文。克劳得·香农(claude shannon)在文中指出,信息可以任意低的错误率在噪声信道中传输,能传递的信息容量仅取决于信道的带宽以及信噪比(snr)。在很低的信噪比下实现低错误率,需要对用户信息通过数学编码,转变为简明且包含精心构造的结构性冗余的形式。压缩信息,是实现最小发射功率和最大信道容量所必须的;冗余则是确保消息通过噪声和调变信道后的完整性所必须的。
为了使编码后的消息通过电波传送出去,必须使用某种调制方式将其“加”到载波上。可选的方案几乎是无限的:因为信息可以通过改变载波的幅度、频率、相位,以及它们之间的任何组合来进行传输。通常使用的数字调制方案,包括通断键控ook(它是调幅的一个特例)、相移键控和频移键控。jt65使用无相位突变,波形振幅恒定的65单音频移键控。这种调制方式比ook的效率要高得多,特别是与最佳编码方案一起使用时。另外,它比psk更能容忍频率的不稳定。
文章的§2部分以一些促成jt65设计思想的背景信息开始,§3部分以比较宏观的视角展示系统的总体设计。而协议本身将在§4-8和附录a加以解释。§9-12部分将介绍jt65信号的接收和解码。协议的规格完整地定义了从任何有效的jt65信息到用于发射的信号波形的转换过程,并提供了解码接收到的jt65信号时所需的全部信息。我加入了在wsjt软件中,实现这些工作的所有必要细节。使用不同的jt65实现方式,特别是接收时使用的算法,也是可行的。我希望这篇文章能够激发其他人来尝试这一项目,这样,这类努力将能在jt65的性能和操作的便利性上,带来进一步的改进。
2.eme qsos:通联的需求与过程
业余无线电是一种仅仅为了乐趣的爱好,而对于很多人来说,它的乐趣都涵含在连通所有大陆,联络上所有美国的洲,或得到尽可能多的dxcc字头这样的目标中。在eme路径上实现这样的目标尤其困难,因此,大多数人更加能感受到一种挑战和期待。为了让所有人理解并进行这一游戏,大家需要遵守一些基本的规程。
当信号相当强时,熟练操作者之间的通讯几乎不会发生错误,这时很容易就能判断,是否完成了一个qso。当一个稀有台在业余短波段出现时,处理接踵而来的重叠(pile-up)信号所做的快速qso,通常按照类似以下的交流方式处理:
1. cq hc8n
2. k1jt
3. k1jt 599
4. 599 tu
5. 73 hc8n
在这一通联模型中,通联者k1jt并没有发送他正通联的电台的呼号,因为当时的情况使得这一信息没有保留的实际意义。每台收信机收到的信号可能也不是“s9”,但并没有人真正在意。交流完成后,双方电台就可以大胆地将qso输入到它们的日志,之后操作者们可以通过交换qsl卡片来确认联络。
而在vhf/uhf的世界中,特别是通过eme路径来工作时,信号常常非常糟糕,即使是在最具技能的操作者之间的通讯也很难不出错误。于是,需要适用更苛刻的标准,来构成最简短的合乎规则的qso。长期建立的规则认为,一次有效的联络要求各台都完整抄收到双方彼此的呼号,以及信号报告或其它一小部分信息,并且明确回答确认以上所有信息都已经接收到。无论是通过对流层散射、流星余迹、eme、或者其它传播方式,使用各种类型的设备和信号形式,这一指导方针都能适用并且能很好地应用于各式各样的弱信号qso通联中。
有实战经验的vhf操作者通常都会严格地按照指导方针,按照如下方式处理最小eme qso:
1. cq sv1btr ...
2. sv1btr k1jt ...
3. k1jt sv1btr ooo ...
4. ro ...
5. rrr ...
6. 73 ...
若在预先安排好的时间和频率进行预定的qso,发送第1行的内容就是多余的。上面的省略号(...)表示重复发送消息,这种发送方式几乎始终用在eme通联中,以帮助操作者获得最大可能的成功。“ooo”这部分消息是一个最小信号报告的简语符号,它包含一种约定好的意思,大意为,“你的信号至少在某些时刻是可懂的,我已经完整地抄收了我们彼此的呼号。”同样,“ro”也是一条简语消息,它传递了双方的信号报告和回答,意思是,“我已经完整地抄收了我们彼此的呼号和你给我的信号报告,并且你的信号报告是‘o’。”当k1jt收到sv1btr发送的“rrr”的回答时,这一qso就完成了。不过因为sv1btr还不知道这一情况,所以习惯上还要发送“73”或者其它的结束通联信息,表示“我们已经完成通联了”。
<未完>