| BD3RJ | 2004-05-04 02:39 |
PSK31 簡介BV3FGrtty 是許多人進入業餘無線電數據通訊的搖籃，它的觀念簡單易懂，不過存在下面幾個缺點：可用的字元太少：使用 5 位元編碼，扣掉控制碼，只能表示 50 個字元。 頻寬太寬：以業餘 shift 170hz 及 45.25 baud rate，大約需要 270hz 的頻寬。 易受干擾而出現錯字，如果 fig 或 ltr 字元被干擾，就會錯字連篇。 近年來電腦音效卡已經相當普及，而且 dsp 數位音效處理的技術已經相當成熟，雖然有很多 rtty 軟體使用 dsp 的技術來降低 rtty 的錯誤率，但是英國業餘無線電家 g3plx, peter martinez 認為這只是換湯不換藥，前面 1, 2 點的缺點仍然存在，於是他就以應用音效卡的功能為主架構，在 1997 發展出一個簡單好用而且錯誤率比 rtty 更低的的數據通訊方式，那就是 psk31。 psk31 varicode 編碼方式 把符號轉換成 0 與 1，是數據通訊的第一步。依照每個符號編碼的長度，有固定長度與不定長度兩種方式，而 g3plx 想要發展的是適合 keyboard chat 的數據通訊方式，以下就編碼方式與 keyboard chat 的需求作比較： 項目 固定長度編碼 不定長度編碼 需求 編碼長度 使用固定長度的位元代表一個符號，以 start bit 與 stop 來隔開字符，例如 rtty 為 5 位元編碼，ascii 有 7 bits 與 8 bits 兩種。 使用不定長度的位元代表一個符號，利用特定的碼來區別字符，以摩斯電碼為典型代表，例如 1 為 key on，0 為 key off，用 0, 1, 000, 111 來編碼，00000 作為 start / stop 碼。越不常用的碼長度越長。 均可 符號數量 有限 依據編碼原則，可無限擴充 常用的文字符號與控制碼即可 字符傳送效率 不管內容為何，只要字符數相同，其傳送速率固定不變。 常用字的編碼會比較短，所以其傳送速率會隨內容而改變。 即時的打字與閱讀相對於電腦的處理速度都不算快，所以都不需要太快的傳送效率。 baud rate 每秒的位元數 每秒的位元數 越慢越好，如此可提高辨識率。如果字符傳送效率相同，編碼的長度越短，就能夠降低 baud rate。 擴充性 有兩種方式，一種是使用兩個位元組來代表一個字符，例如中文碼，這種方式會降低字符的傳送效率，另一種方式是使用特殊字符來作為擴充字的前導字，例如 baudot 的 ltr 與 fig。 依據編碼原則，可無限擴充。會被擴充的一定是比較少用的，所以對字符傳送效率的影響很小。 有常用的文字、符號與控制碼即可，不太需要擴充性，有擴充性當然比較有彈性。 連續錯誤率 若 start/stop bit 或前導字符被干擾，會連續錯很多字。 因為利用特定的碼來區別字符，所以幾乎不會連續有錯誤。 連續錯誤率當然是越低越好。 從以上的分析，g3plx 認為用不定長度的編碼方式來做『文字交談』最好，所以他定義了一個很簡單的編碼方式，稱為 varicode alphabet：利用 00 來隔開字符，因此每個字符的開始與結束都是 1，而且字符內不可出現連續的 0。 引用以上定義，可知最短的編碼是 1，再來是 11，接著是 111, 101，然後是 1111,1011,1101, 11111, 10101, 11101, 10111, 11011，以下以此類推。實際上，他依把照 ascii 的前 128 字元定義如下： 000 nul 1010101011 032 sp 1 064 @ 1010111101 096 / 1011011111 001 soh 1011011011 033 ! 111111111 065 a 1111101 097 a 1011 002 stx 1011101101 034 " 101011111 066 b 11101011 098 b 1011111 003 etx 1101110111 035 # 111110101 067 c 10101101 099 c 101111 004 eot 1011101011 036 $ 111011011 068 d 10110101 100 d 101101 005 enq 1101011111 037 % 1011010101 069 e 1110111 101 e 11 006 ack 1011101111 038 & 1010111011 070 f 11011011 102 f 111101 007 bel 1011111101 039 ' 101111111 071 g 11111101 103 g 1011011 008 bs 1011111111 040 ( 11111011 072 h 101010101 104 h 101011 009 ht 11101111 041 ) 11110111 073 i 1111111 105 i 1101 010 lf 11101 042 * 101101111 074 j 111111101 106 j 111101011 011 vt 1101101111 043 + 111011111 075 k 101111101 107 k 10111111 012 ff 1011011101 044 , 1110101 076 l 11010111 108 l 11011 013 cr 11111 045 - 110101 077 m 10111011 109 m 111011 014 so 1101110101 046 . 1010111 078 n 11011101 110 n 1111 015 si 1110101011 047 / 110101111 079 o 10101011 111 o 111 016 dle 1011110111 048 0 10110111 080 p 11010101 112 p 111111 017 dc1 1011110101 049 1 10111101 081 q 111011101 113 q 110111111 018 dc2 1110101101 050 2 11101101 082 r 10101111 114 r 10101 019 dc3 1110101111 051 3 11111111 083 s 1101111 115 s 10111 020 dc4 1101011011 052 4 101110111 084 t 1101101 116 t 101 021 nak 1101101011 053 5 101011011 085 u 101010111 117 u 110111 022 syn 1101101101 054 6 101101011 086 v 110110101 118 v 1111011 023 etb 1101010111 055 7 110101101 087 x 101011101 119 w 1101011 024 can 1101111011 056 8 110101011 088 y 101110101 120 x 11011111 025 em 1101111101 057 9 110110111 089 z 101111011 121 y 1011101 026 sub 1110110111 058 : 11110101 090 [ 1010101101 122 z 111010101 027 esc 1101010101 059 ; 110111101 091 \ 111110111 123 { 1010110111 028 fs 1101011101 060 < 111101101 092 ] 111101111 124 | 110111011 029 gs 1110111011 061 = 1010101 093 ^ 111111011 125 } 1010110101 030 rs 1011111011 062 > 111010111 094 _ 1010111111 126 ~ 1011010111 031 us 1101111111 063 ? 1010101111 095 . 101101101 127 del 1110110101 由上表可以發現，最短的碼為空格，最長的碼為 10 位元，英文小寫字編碼比較短，平均只有 6 位元，而實際通訊上，因為空格及 aeiounrst 等字比較多，平均位元數會更短。此外，如果打字速度很快的人或是你預先設定好通訊內容，可以盡量用小寫字來縮短傳送時間，打字速度慢的人就不用考慮這一些。 引用上面的編碼，假設傳送 ten 這個字，我們來比較幾種編碼的傳送效率，我們將發現 varicode 的編碼實在是很短。  |
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