Автор Тема: 5. Краткий обзор протоколов PSK  (Прочитано 2151 раз)

Оффлайн Alexey support

  • Супервизор
  • Любитель
  • *****
  • Сообщений: 190
  • Голоса 1
5. Краткий обзор протоколов PSK
« : Март 25, 2016, 12:40:18 pm »
5. Краткий обзор протоколов PSK


PSK31, PSK63, PSK125, PSK250

   Авторы этих протоколов G3PLX, AE4JY, KH6TY. В них используется двухфазовая модуляция, и они отличаются только скоростью передачи информации, а так же занимаемой в эфире полосой частот. Протокол основан на модуляции двух фаз, 0 и 180 градусов, что является очень эффективным методом передачи информации при небольшом уровне мешающих помехах. При увеличение скорости ухудшается соотношение сигнал/шум. Другое название этих протоколов BPSK31, BPSK63, BPSK125. Скорость модуляции несущей: 31,25; 62,5; 125; 250 и 500 бод.
   В настоящее время эти режимы связи очень популярны, так как занимают узкую полосу в эфире, достаточно помехоустойчивы, имеют минимальное латентное время, просты в использовании, что удобно при «живом» общении через клавиатуру. По принципу ведения радиосвязей, работа в PSK ничем не отличается от RTTY. Внешний вид сигналов на водопаде показан ниже.



   Помехоустойчивость BPSK чуть выше, чем у RTTY, но хуже, чем у других видов связи (MFSK, MT63, F.HELL). Оптимальные диапазоны для этого вида модуляции – от 10 МГц и выше. Он плохо работает в условиях тресков и фазовых искажений, часто возникающих на более низкочастотных диапазонах. При этом манипуляция фазами сигнала, всегда ограничивает дальность связи из-за значительных фазовых искажений, возникающими при дальнем и сверхдальнем прохождении. Какая либо коррекция ошибок здесь не применяется и любая помеха безвозвратно искажает принятую информацию. Поэтому фактическая дальность связи ограничивается до 8000 км.
• Скорость передачи текста: 37 – 590 wpm в зависимости от символов и скорости
• Тип излучения: DBPSK
• Модуляция: LSB/USB
• Ширина полосы в эфире: 31, 60, 125, 500 Гц (В общем случае 70-700 Гц)
• Демодуляция: когерентная
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Исправление ошибок отсутствует
• Допустимый уход частоты: не более 50 Гц в минуту
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -11дБ (для BPSK31); -7дБ (для PSK63); +5 дБ (для BPSK500)
   Следует отметить, что программа MixW поддерживает работу в режимах BPSK 250, BPSK 500, скорость в этих режимах большая, а помехоустойчивость очень низкая. Программа MMVARI поддерживает работу BPSK на стандартных скоростях 20; 45,45 и 93,75 бод. Повседневные связи проводятся на скорости 31,25 бод на рабочих частотах 1838, 3580, 7035, 10137-10140, 14070, 18100, 21080, 24920-24925, 28070-28120 и в 2-х метровом диапазоне УКВ.


QPSK31, QPSK63, QPSK125, QPSK250, QPSK500

  Автор этих протоколов G3PLX. Более скоростные варианты были разработаны уже другими радиолюбителями. Семейство протоколов аналогичное предыдущему, но здесь используется манипуляция уже четырьмя фазами (0-90-180-270 градусов), которые отличаются друг от друга только скоростью и полосой занимаемой в эфире. Режим QPSK более устойчив, чем BPSK, но для его устойчивой работы необходимо более высокое отношение сигнал/шум. При увеличении скорости в BPSK/QPSK с 31 до 62 или 125 бод отношение сигнал/шум увеличивается и расширяется полоса сигнала, что приводит к ухудшению общей помехоустойчивости канала связи. Работа ведётся на частотах 1838, 3580, 7035, 10137-10140, 14070, 18100, 21080, 24920-24925, 28070-28120 и в 2-х метровом диапазоне УКВ. Ниже приведены внешние виды этого семейства протоколов.

QPSK31

QPSK63

QPSK125

• Скорость модуляции несущей: 31,25; 62,5; 125, 500 бод.
• Скорость передачи текста: 37 – 650 wpm в зависимости от символов и скорости
• Тип излучения: DQPSK
• Модуляция: USB
• Ширина полосы в эфире: 31, 60, 125 Гц (В общем случае 70-700 Гц)
• Демодуляция: когерентная
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Исправление ошибок: отсутствует
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -9дб (для QPSK31)


PSK63F, PSK125F, PSK220F

   Попытки улучшения классических BPSK протоколов PSK31, PSK63, PSK125 и QPSK привели к созданию PSK63F, PSK125F и PSK220F. Не смотря на то, что их сигналы в эфире выглядят одинаково, PSK63 и PSK125 не совместимы с PSK63F и PSK125F. Автор этих протоколов IZ8BLY добавил систему прямой коррекции ошибок (FEC) что привело к заметному улучшению помехоустойчивости (буква F обозначает встроенную систему коррекции ошибок). В программе Stream, для работы в PSK63F/125F используются цифровые фильтры и очень эффективный, адаптивный декодер оригинальной разработки.
    Вот что пишет о нём сам автор IZ8BLY: «PSK63F был разработан, чтобы сделать связь более устойчивой, по сравнению с PSK31 в двух случаях, во-первых, более высокая скорость передачи (62,5 бод) значительно уменьшает количество ошибок при эффектах Доплера и во-вторых, возникающие во время приема ошибки устраняются с помощью постоянно работающей FEC. В отличие от QPSK31, чувствительность PSK63F к Доплеровскому смещению не увеличивается, потому что используется более эффективное кодирование и большая скорость, чем в PSK31, хотя полоса пропускания сигнала шире всего в два раза. PSK63F идеально подходит для коротких DX QSO дальностью до 10000 км, для местных QSO и для работы на УКВ. Протокол очень терпим к дрейфу частоты и неточной настройке. Это хороший протокол для новичков и для работы QRP. PSK63F показал отличные результаты при DX на 6 метровом, 10-ти и 15 метровых диапазонах, когда они были открыты. PSK63F полезен для передачи небольших текстовых файлов, он не так чувствителен к помехам как PSK31 и устойчив к QRM как MFSK16».
  В 2005 году Patrick F6CTE предложил свой протокол PSK220F, за основу которого был взят протокол PSK63F (PSK125F). В новом протоколе была увеличена скорость, что позволило дополнить его возможностью передачи не только текстов, но и изображений PSK220F+DIGISSTV. Протокол был реализован в программе MULTIPSK. Внешние виды этого семейства протоколов представлены на рисунках ниже.


PSK63F

PSK220F

• Скорость модуляции несущей: 62,5; 125; 220,5 бод
• Скорость передачи текста: 31,25; 62,5; 150 wpm
• Тип излучения: DBPSK
• Модуляция: LSB/USB
• Ширина полосы занимаемой в эфире: 110, 230, 430 Гц
• Синхронизация: автоматическая по сигналу
• Исправление ошибок: FEC (прямое исправление ошибок)
• Допустимый уход частоты: не более 60 Гц в минуту и 180 Гц в минуту (для PSK220F)
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -12дБ; -9дБ, (-7дБ для PSK220F)


PSK10

   Интересная разновидность PSK предложенная французским радиолюбителем Patrick F6CTE в 2001 году и реализованная в его программе MULTIPSK. За счет уменьшения скорости обмена информацией, увеличена общая чувствительность и соответственно соотношение сигнал/шум, при котором сохраняется возможность принимать текст. В отличие от PKS31 здесь отслеживается не обнаружение другой фазы из двух возможных, а ее инверсия (отсутствие одной фазы говорит о наличии другой, без ее анализа). Ниже представлен внешний вид сигналов PSK10 на водопаде.

PSK10

• Скорость модуляции несущей: 10 бод
• Скорость передачи текста: 18 wpm (зависит от символов)
• Тип излучения: DBPSK
• Модуляция: USB
• Ширина полосы в эфире: 40 Гц.
• Демодуляция: когерентная
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Исправление и корректировка ошибок: отсутствует
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -17дб


PSKAM10, PSKAM31, PSKAM50

   Семейство улучшенных PSK протоколов предложенных радиолюбителем Патриком F6CTE (автором программы MULTIPSK) в 2003 году. За основу протоколов взят принцип AMTOR FEC, где каждый символ передается два раза с разносом по времени. Принцип анализа фаз, такой как в PSK10. Протокол PSKAM10 имеет высочайшую чувствительность и не уступает слуховому приему CW. В настоящее время этот протокол уже устарел и его заменил более помехоустойчивый PSKFEC31. Ниже приведены внешние виды этого семейства протоколов.

PSKAM10

PSKAM31

PSKAM50

• Скорость модуляции несущей: 10, 31, 50 бод
• Скорость передачи текста: 6, 20, 31wpm
• Тип излучения: DBPSK
• Модуляция: USB
• Для увеличения помехозащищённости используется сокращённый набор букв м символов (56).
• Ширина полосы в эфире: 50, 80, 260 Гц.
• Демодуляция: когерентная
• Синхронизация автоматическая, по сигналу
• Исправление и корректировка ошибок: отсутствует, но символы передаются с два раза с временнЫм разносом
• Допустимый уход частоты: не более 40 Гц в минуту
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -12 дБ (- 14 дБ для PSKAM10)


PSKFEC31

  Протокол, предложенный Патриком F6CTE в 2003 году, для работы в QRM, при федингах, при очень низком уровне сигнала. Учитывающий эффект Доплера. Благодаря использованию FEC, помехоустойчивость PSKFEC31 выше, чем у PSK31. Автор считает, что его протокол вобрал в себя все лучшее из других протоколов семейства PSK. Благодаря тому, что на передачу используется специальная форма сигнала, а набор символов ограничен большими буквами латинского алфавита и цифрами, в PSKFEC31 значительно улучшена синхронизация при очень низких уровнях сигнала. Внешний вид сигнала PSKFEC3 представлен на водопаде ниже.

PSKFEC31

• Скорость модуляции несущей: 31,25 бод.
• Скорость передачи текста: 28 wpm
• Тип излучения: DBPSK
• Модуляция: USB
• Ширина сигнала, занимаемая в эфире: 160 Гц.
• Демодуляция: когерентная
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Метод исправления ошибок: FEC
• Допустимый уход частоты: не более 60 Гц в минуту
• Минимальное соотношение сигнал/шум: -14,5 дБ


CHIP64, CHIP128

   Новые протоколы, предложенные в 2005 году радиолюбителем IZ8BLY (автором MFSK8, MFSK16, PSK63F), которые основываются на самых последних достижениях в области цифровой связи на КВ. Работа этих протоколов требует значительных ресурсов от ПК, так как во время декодирования сигнала, нужны быстрые математические вычисления с плавающей точкой. Работа ведётся на частотах 7090 и 14077-14110 кГц. Внешний вид этих сигналов на водопаде показан ниже.

CHIP64, CHIP128

• Скорость модуляции несущей: 300 бод
• Скорость передачи текста: 37,5 wpm
• Тип излучения: D-BPSK
• Модуляция: LSB/USB
• Ширина полосы сигнала: 200 Гц.
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Есть коррекция ошибок, основанная на сложных вычислениях и алгоритмах
• Минимальное соотношение сигнал/шум: лучше, чем у BPSK


GMSK

   Впервые в любительской связи, этот протокол был использован в программе MMVARI. Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом (англ. Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK)) давно и успешно используется в GSM сетях для передачи речевых сигналов и представляет собой что-то среднее между PSK и FSK. Для сигналов GMSK не нужен линейный передатчик.
• Скорость модуляции несущей: 20; 31,25; 45,45; 62,5; 93,75; 125,250 бод
• Скорость передачи текста: 30 – 290 wpm
• Тип излучения: GMSK
• Модуляция: LSB/USB
• Ширина полосы сигнала: 50 – 360 Гц.
• Синхронизация: автоматическая, по сигналу
• Коррекция ошибок: не используется
• Минимальное соотношение сигнал/шум: чуть лучше, чем у BPSK


« Последнее редактирование: Март 25, 2016, 12:43:18 pm от Alexey support »