Digimodes

Nachdem für Funkamateure die Telegrafieprüfung ("Morseprüfung") als notwendige Voraussetzung weggefallen ist, um auf Kurzwelle zu senden, hat das Interesse an den sogenannten digitalen Betriebsarten, den "Digimodes", spürbar zugenommen. Funkverfahren wie PSK31, Olivia oder JT65 (und selbstverständlich auch RTTY) bieten die Möglichkeit, schon mit kleinen Antennen und geringer Sendeleistung weltweite Funkverbindungen herzustellen.

Wassserfalldiagramm auf DARC-Standard-QSL-Karte
Die DARC-Standard-QSL-Karte, Motiv 04 („Digital“) zeigt ein MFSK16-Signal im Wasserfall-Diagramm. Jede Aussendung beginnt mit einem Einton-Signal, danach wird zwischen den 16 Tönen umgeschaltet.

Die lange Liste der Fernschreibsendearten spiegelt die Technikgeschichte wider - von den Anfängen mit mechanischen Maschinen bis zu komplizierten Verfahren, die nur mit Computerhilfe oder mit modernsten integrierten Schaltungen zu realisieren sind.

Die ursprünglichen Verfahren dienten allein zur Übermittlung von Schrift. Der mögliche Zeichensatz beschränkte sich auf Buchstaben, Zahlen und wenige Satzzeichen, wobei nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden wurde. Die modernen Verfahren erlauben das Übertragen beliebiger Digitalfolgen, womit alle möglichen Zeichen und auch binäre Daten wie z.B. Computerprogramme, übertragbar sind. Man spricht deshalb im Englischen von Digimodes.

Der Bandplan der IARU Region 1 kennt als bevorzugte Sendeart die Begriffe "alle Schmalband-Sendearten" und "alle Sendearten" und fasst die digitalen Sendearten zur Textübertragung unter dem Begriff "Digimode" bei den Erläuterungen zusammen. Für "Digimode" stehen Segmente mit bis zu 500 Hz, 2700 Hz bzw. 6000 Hz Bandbreite zur Verfügung und entsprechend der belegten Sendebandbreite ist die Frequenz in einem dieser Segmente zu wählen. Ein Teil dieser Digimode-Segmente ist zusätzlich mit "automatische digitale Stationen" gekennzeichnet und ist für den automatischen Betrieb von Gateways oder Mailboxen vorgesehen. Es wird empfohlen, dort nicht Individual-QSOs zu starten, da diese durch den Betrieb der automatischen Stationen sonst gestört werden könnten.

Für Bildübertragungen, auch digital, sind spezielle Aktivitätszentren vorgesehen. In den mit "CW" gekennzeichneten Bereichen ist ein digitaler Betrieb nicht gewünscht.

 

 

 

Wie wird man QRV?

Um in den digitalen Betriebsarten QRV zu werden, bedarf es keines speziellen Sendeempfängers. Ein einfaches SSB-Gerät reicht meistens aus. Nur einige wenige Verfahren erfordern eine hohe Frequenzstabilität. Die gebräuchlichsten Digimodes erfordern dies nicht. Zur Aufbereitung bzw. Demodulation der Fernschreibdaten dient ein Software-Programm (z. B. FLdigi, DM780, MixW etc.), das die Signale mit Hilfe der Soundkarte erzeugt bzw. demoliert. Die Digimodes werden daher auch Soundcard-Betriebsarten genannt. Es ist sinnvoll, zwischen der Soundcard und dem Transceiver ein sogenanntes Soundcard-Interface einzusetzten. Es passt die Pegel aufeinander an; trennt bestenfalls die beiden Geräte galvanisch voneinander, um Brummschleifen zu vermeiden - und ermöglicht ein Hochtasten des Senders entweder durch ein vom Computer generiertes Signal oder über eine eingebaute NF-Vox.

 

 

ACHTUNG! Lesen Sie unbedingt im Handbuch ihres Sendeempfängers nach, welche Sendeleistung für digitale Betriebsarten zugelassen ist ("Dauerstrich"). Anderenfalls reduzieren Sie die Spitzenleistung auf 50 Prozent oder noch weniger. Sonst könnte die Endstufe Schaden nehmen.

 

 

Lesetipps:

 

 

 

PSK31

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PSK31 ist so populär geworden, dass diese Betriebsart RTTY von der Spitzenposition quasi verdrängt hat. Vor allem im 20-m-Band sind oberhalb von 14.070 kHz nahezu rund um die Uhr Stationen aus aller Welt zu empfangen. Man findet dort eigentlich immer einen QSO-Partner.

Screenshot eines PSK31-QSOs

Im Vergleich zu Telegrafie (CW/A1A) benötigt man eine geringere Bandbreite. Das in der entsprechenden Software zur Anwendung kommende sehr schmale DSP-Filter dekodiert noch Signale selbst dann, wenn kaum etwas zu hören ist.

Bei den meisten Programmen werden die Signale im so genannten Wasserfall-Diagramm abgestimmt. D. h. mehrere empfangene Signale liegen alle im Durchlassbereich bspw. eines SSB-Filters (es wird immer USB verwendet!) und die Software zeigt parallel die Texte von mehreren Dutzend Stationen an. Per Mausklick kann dann auf die gewünschte Frequenz oder Station abgestimmt werden.

Seit einiger Zeit sind ebenfalls PSK63 mit 63 Baud sowie PSK125 mit 125 Baud gebräuchlich. Diese sind aufgrund der gegenüber PSK31 etwa doppelten bzw. vierfachen Übertragungsrate insbesondere bei Übertragung vorgefertigter, nicht direkt über die Tastatur eingegebener Texte sinnvoll (die entsprechenden Makros liegen dann auf sog. „Makrotasten“ oder den Funktionstasten F1 bis F12). Nachteilig ist die verdoppelte bzw. vervierfachte Bandbreite und das damit verbundene halbierte bzw. geviertelte Signal-Rausch-Verhältnis.

Das Bild zeigt den Screenshot eines PSK31-QSOs mit der Freeware Fldigi (für Win, Mac und Linux; kann neben verschiedenen PSK-Modes u. a. auch RTTY, Olivia, DominoEX, Throb und Hell verarbeiten; Quelle: Dave, W1HKJ).

Betrieben wird PSK31 im 500-Hz-Digitalbereich der gültigen Bandpläne (siehe IARU Region 1-Bandplan) auf den folgenden Vorzugsfrequenzen: 1.838, 3.580, 7.040*, 10.140, 14.070, 18.100, 21.080, 24.920 und 28.120 kHz. Das jeweils unterste Kilohertz wird vor allem von QRP-Stationen genutzt, PSK63 und PSK125 werden gerne ab 2 kHz oberhalb der genannten Frequenzen betrieben.

 

Vorteile:

  • schmalbandig
  • populär - zzt. beliebteste Schrift-Übertragung auf Kurzwelle, d. h. rund um die Uhr sind Gegenstationen zu finden
  • kein TXCO erforderlich!
  • durch die extrem schmale Bandbreite hat ein PSK-Signal Vorteile ggb. CW und SSB (S/N-Verhältnis)
  • SSB-Filter reicht - so sind auf engstem Raum mehrere Signale gleichzeitig zu lesen
  • weltweite Funkverbindungen auch mit kleiner Leistung (QRP, i. e. 5 Watt)

Nachteile:

  • überwiegend Makro-Funkerei („F1 bis F12“), kaum "Ragchew"/"Klönschnack"-QSOs
  • keine Fehlerkorrektur, anfällig ggb. Fremdsignalen und Störungen
  • durch Phasentastung anfällig für selektives Fading und Mehrwegempfang, für 160 m bzw. 80 m daher nicht ganz so gut geeignet, eben so wenig für VHF/UHF und höher

 

 

 

Lesetipp:

 

 

 

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* Das auf 7000 - 7200 kHz erweiterte 40-m-Band schafft seit dem 29. März 2009 die Möglichkeit, im IARU Region-1-Bandplan Digimodes zu fördern und ihnen erheblich mehr Raum als bisher zu geben, was aber auch mit einer Verlagerung verbunden ist. Es ist sehr bedauerlich, dass weiterhin die meiste PSK31-Aktivität im jetzt exklusiven CW-Bereich von 7035 bis 7040 kHz stattfindet. Bitte machen Sie Digimode-Betrieb nur oberhalb von 7040 kHz! Es wird angestrebt, dass in allen Regionen möglichst gleiche Einteilungen im Bandplan gültig sind. Die IARU Region 2 hat ihren 40-m-Bandplan noch nicht dem der Region 1 angepasst.

 

 

(Abb.: DK5KE)

 

 

SIM31

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SIM31 (auch SIM-BPSK) ist ein relativ neuer Digimode, der auf einem BPSK Varicode basiert. Ein Team um Dany ON4NB (sowie Entwickler Nizar Ben Rejeb/tunesischer SWL; Bernard ON2TSF, Didier ON5DVO, Michel ON7TV und Paco EA5GVJ/ON6LP) hatte sich zum Ziel gesetzt, mit geringster Sendeleistung maximale Reichweiten auch unter schlechten Bedingungen zu erzielen.

So entstand SIM, eine Abkürzung für "Structured Integrated Message". Der Vorteil von SIM gegenüber PSK ist tatsächlich eine höhere Robustheit gegenüber Störungen und Fading sowie eine effizientere Dekodierung von schwachen Signalen. Das ermöglicht insgesamt einen schnelleren Datendurchsatz bzw. weniger Dekodier-Fehler. SIM ist von daher im Vergleich zu PSK geeigneter für QRP-Betrieb mit kleinen Leistungen bzw. DX-Verbindungen.

SIM-PSK ist von seinen Eigenschaften her ein Hybrid aus PSK31 und JT9 und ermöglicht auch automatische Kontakte. Die Bandbreite des Signals beträgt 45 Hz (USB). Die Software von ON4NB unterstützt zudem mehrere Sprachen. Auf der Web-Site von ON4NB findet man eine ausführliche Beschreibung und den Download der Software: www.on4nb.be/sim31.htm.

Die Bedienung des Programms ist relativ einfach, und mit etwas Geduld und den Erfahrungen im Umgang ähnlicher Programme kommt man schnell zum Ziel.

Bei allen positiven Eigenschaften muss aber auch die rüde Frequenzauswahl angesprochen werden, die das Programm an den Tag legt. So war die Default-Frequenz früherer Versionen für das 20-m-Band die 14073 kHz; inzwischen haben die Entwickler diese auf 14067 kHz verlegt, in den Frequenzabschnitt, der von der IARU (International Amateur Radio Union) bevorzugt für Morsetelegrafie (CW) vorgesehen ist.

 

 

MFSK16

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MFSK16 wird mit Hilfe von 16 verschiedenen Tönen im Abstand von 15,625 Hz übertragen (Gesamtbandbreite 316 Hz) und arbeitet mit einer sehr effektiven Fehler-Korrektur (FEC). Die Netto-Datenrate beträgt 42 WPM. MFSK eignet sich zum flotten "Klönschnack", für den Net-Betrieb ebenso wie zum Ausstrahlen von Rundsprüchen.

Das Verfahren (entwickelt von Murray, ZL1BPU) stammt ursprünglich aus dem militärischen Bereich und hat dort z. B. den Namen Coquelet („Hahn“/Frankreich) oder Piccolo (Großbritannien). Diese Namen entstanden aufgrund des typischen Klangs von MFSK16. Er ähnelt zwar einem RTTY-Signal, aber mit mehreren und nicht gerade harmonischen Tönen. MFSK-Stationen sind vor allem bei 14.080 kHz und höher anzutreffen; man erkennt sie dort an der eben typischen MFSK16-Melodie.

Im Vergleich zu PSK31 ist MFSK16 für DX-QSOs besser geeignet: Das Verfahren ist ähnlich empfindlich, jedoch deutlich unempfindlich gegen Dopplereffekte, hat weniger Probleme mit Überlagerungen und eben eine effektive FEC - mit MFSK ist man also bestens gerüstet für schwierige DX-Verbindungen.

Die MFSK16-Vorzugsfrequenzen liegen in folgenden Bereichen: 1.838-1.842, 3.583-3.600, 7.043-7.050, 10.143-10.150, 14.080-14.099, 18.103-18.109, 21.080-21.120, 24.923-24.929 und 28.080-28.150 kHz.

Vorteile:

  • hohe Toleranz gegenüber Ionosphäreneffekten wie Doppler, Fading und Mehrwegausbreitung
  • SSB-Filterbandbreite ausreichend

Nachteile:

  • nicht ganz so hoher Wirkungsgrad wie PSK31
  • nicht so sehr verbreitet
  • wegen der schmalen Bandbreite der einzelnen Tondetektoren und ihrem geringen Abstand (15,626 Hz) kann Drift ein Problem werden
  • schwierigere Abstimmung auf die genaue Frequenz
  • hohe Frequenzstabilität des Sendeempfängers erforderlich (TXCO zu empfehlen)
  • die Differenz zwischen Sende- und Empfangsfrequenz sollte geringer als 5 Hz(!) sein
  • höhere Bandbreite im Vergleich zu PSK31

Olivia

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Olivia wurde Ende 2003 von Pawel, SP9VRC, entwickelt und nach seiner Tochter benannt. Ziel war ein Digimode, der auch bei schwierigsten Ausbreitungsbedingungen zuverlässig arbeitet - eine Kombination aus MFSK (Multitone Frequency Shift Keying) und einem auf Walsh-Funktionen basierenden FEC-Code (Forward Error Correction). Olivia dekodiert noch Signale, die bis zu 15 dB unterhalb des Grundrauschens liegen, d. h. selbst dann, wenn das Rauschen mehr als dreißigmal so stark ist wie das Nutzsignal.

Der erste On-the-Air-Test fand zwischen Fred OH/DK4ZC und Les VK2DSG im 20-Meter-Band statt. Die Tests zeigten, dass sich Olivia für interkontinentale Funkverbindungen auch bei sehr niedriger Sendeleistung eignet - somit auch QRP- und Ragchew-geeignet ist (im Gegensatz zu WSPR oder JT65A). Seit 2005 hat sich Olivia zu einem Standard für die digitale Datenübertragung unter Bedingungen wie Rauschen, Fading, Mehrweg-Ausbreitung, Doppler und Aurora entwickelt.

Olivia nutzt eine gradzahlige Anzahl von Tönen zwischen 2 und 256 - je mehr Töne verwendet werden, desto mehr Datenredundanz ergibt sich. Dafür sinkt der Datendurchsatz (WPM). Verfügbare Bandbreiten von Olivia sind 125, 250, 500, 1000 und 2000 Hertz. Die am häufigsten verwendeten Kombinationen sind 4/125, 8/250, 8/500, vor allem 16/500 sowie 32/1000 (Anzahl der Töne/Bandbreite).

Töne/Bandbreite (Hz) Baud WPM S/N Ratio
OLIVIA 32/1000 31,25 24,4 -12 dB
OLIVIA 16/500 31,25 19,5 -13 dB
OLIVIA   8/500  62,5 29,3 -11 dB
OLIVIA   8/250 31,25 14,6 -14 dB
OLIVIA   4/125 31,25   9,8 -15 dB

Tabelle: Die gebräuchlichsten Olivia-Formate

Vorzugsfrequenzen für die Region 1 liegen zwei kHz oberhalb der PSK-Frequenzen und höher, meist 1.843, 3.583, 7.043, 10.143, 14.073, 18.103, 21.073, 24.923 und 28.123 kHz für Modi mit weniger als 500 Hz Bandbreite; Stationen in Olivia 32/1000 treffen sich vor allem auf 14.107,5 kHz (jeweils „Center Frequency“, also Mittenfrequenz). US-Stationen finden sich meist zwischen 7.070 und 7.075 kHz sowie zwischen 14.073 und 14.076 kHz.

Vorteile:

  • höchste Toleranz gegenüber Doppler, Fading, Aurora und Mehrwegausbreitung
  • SSB-Filterbandbreite ausreichend
  • für Ragchew QSOs sehr geeignet (8/500, 16/500, 32/1000)
  • kein TXCO erforderlich („fängt“ noch Signale bis über 100 Hz Abweichung)

Nachteile:

  • mäßig verbreitet
  • höhere Bandbreiten

 

 

Lesetipp:

 

 

 

FSQ - Fast Simple QSO

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FSQ steht für "Fast Simple QSO" und wurde von Murray Greenman, ZL1BPU, und Con Wassilieff, ZL2AFP, entwickelt. Die beiden, aus deren Feder auch DominoEX stammt, hatten FSQ Anfang Februar 2015 veröffentlicht und die kostenlose Software im Internet zum Download bereitgestellt (http://www.qsl.net/zl1bpu/MFSK/FSQweb.htm). FSQ soll sich nach ihrer Aussage besonders für die unteren Bänder eignen, speziell für NVIS-Verbindungen, also über reflektierte Steilstrahlung, wie auch für Short-Skip-Verbindungen.

FSQ

FSQ ist im Wesentlichen eine beschleunigte Version des Weak-Signal-Modus WSQ2, der im Jahr 2013 eingeführt wurde. Genutzt werden 33 Töne in einem Abstand von 9 Hz (1,5 x die Baudrate mit der höchsten Geschwindigkeit), was zu einer Signalbandbreite von 300 Hz führt (Bandbreite gemäß ITU-R SM.1138). Die ITU Kennzeichnung ist 300HF1B. Die Modulation erzeugt bei konstanter Amplitude ein phasen-kohärentes MFSK-Signal mit IFK+ Codierung (32 Frequenzunterschiede, entsprechend 32 eindeutigen Codes). Jedes Symbol trägt genügend Informationen für alle Kleinbuchstaben in nur einem Symbol, was der Geschwindigkeit zugute kommt.

Es gibt kein Idle-Signal, die Übertragung beginnt ohne Vorlauf und stoppt, wenn der Puffer leer ist. Es gibt vier alternative Geschwindigkeiten (6, 4,5, 3 und 2 Baud), obwohl der Tonabstand gleich bleibt. Ungewöhnlich: Für jede Geschwindigkeit/Baudrate brauchen die Empfänger-Einstellungen nicht verändert werden. Die Empfindlichkeit liegt bei etwa –13 dB SNR (6 Baud) und –16 dB SNR (3 Baud). Das ist ungefähr 10 dB besser und ein Vielfaches schneller als 12 WPM-Morsecode.

FSQ ist außerdem geeignet, um eine Art Kanal-Chat unter Freunden auf der Kurzwelle oder im VHF-Bereich (dann FM) zu betreiben. Das dazugehörige Protokoll heißt FSQCALL. FSQCALL ermöglicht Chatting zu einer einzelnen Station, zu mehreren oder allen Stationen; nur bei den adressierten Stationen erscheint der Text auf dem Bildschirm. Vorteil: kein Zeichen-Müll auf dem Monitor. So lassen sich einfach Nachrichten hinterlassen. Das System erlaubt ferner, Sätze zu speichern, die aus der Ferne von einer anderen Station abgerufen werden können. Man kann auch die Empfangsqualität abfragen, den Status oder Standort der Gegenstelle, die Sendegeschwindigkeit ändern und sogar Nachrichten an einen anderen Teilnehmer weiterleiten. Alle Befehle sind unter www.qsl.net/zl1bpu/MFSK/CALLweb.htm beschrieben.

FSQCALL führt ferner eine Liste der gehörten Sender und meldet den Empfang einer Datei. Das kennt man etwa von ALE (MIL-STD 188-141A). Im Gegensatz dazu ist FSQCALL nur ein einkanaliges System und tastet nicht mehrere Bänder ab. Dennoch lässt sich der Empfängerbetrieb vollständig automatisieren.

Derzeit treffen Interessierte sich auf folgenden Frequenzen (sog. "dial frequency", also Frequenzanzeige des Gerätes!): 3588 (nachts), 7044 (tags) und 10144 kHz (mittags) USBFür Experimente in dieser neuen digitalen Betriebsart auf den höheren KW-Bändern werden bislang vorgeschlagen: 14074, 18104, 21074, 24924 und 28124 kHz. Erfahrungsberichte bitte an das HF-Referat.

 

 

AMTOR, MT63, WSPR & Co

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Neben den zuvor beschriebenen digitalen Funkfernschreibverfahren gibt es noch weitere Betriebsarten, die immer mal wieder auf den Bändern zu beobachten sind. Die folgende Auflistung soll eine Übersicht bieten - ohne jedoch Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben.

 

 

AMTOR CLOVER Contestia DominoEX JT65A MT63 Packet Radio PACTOR ROS RTTY THOR THROB WSPR

 

 

 

 

 

 

AMTOR

(Amateur Teleprinting over Radio) wurde erstmals im Juni 1981 in der amerikanischen Amateurfunk-Zeitschrift QST vorgestellt, entwickelt (wie auch PSK31) von Peter, G3PLX. Im Gegensatz zum bis dahin üblichen Funkfernschreiben (RTTY) handelt es sich um ein Verfahren mit hoher Übertragungssicherheit, da bei einer AMTOR-Verbindung die empfangende Station nach der Aussendung von drei Zeichen (mit 100 Baud) zur Quittierung des fehlerfreien Empfangs aufgefordert wird (ARQ, Automatic Repeat reQuest), oder bei Blindübermittlung die Zeichen redundant sendet (FEC, Forward Error Correction). Bei ARQ sind beide Sender wechselweise in Betrieb und müssen rasch von Senden auf Empfangen umschalten können: Die Dreierblocks werden in einem Abstand von 450 ms gesendet, so dass der antwortenden Station eine Lücke von 240 ms verbleibt, ihr Kontrollzeichen zu senden. Die Zeit für die Empfangs-Sende-Umschaltung muss also in dieser Betriebsart sehr kurz sein. Infolge des schnellen Umschaltens zwischen Senden und Empfang entsteht der AMTOR-typische „Chrip-Chrip“-Sound.

 

 

AMTOR geht auf das im kommerziellen Seefunk verwendete SITOR (Simplex Telex over Radio) zurück, dass ebenfalls im ARQ- bzw. FEC-Verfahren arbeitet. Die fehlerfreie Übertragung ließ erstmals den Betrieb von automatisch arbeitenden Mailboxen zu, in denen Nachrichten via Kurzwelle abgelegt oder abgerufen werden konnten. AMTOR ist jedoch inzwischen mehr und mehr durch das neuere und bessere, allerdings auch viel teurere PACTOR verdrängt worden. AMTOR-ARQ-, FEC- und PACTOR-Klangbeispiele finden sich auf der Seite von SCS.

 

 

 

 

CLOVER

ist eine digitale Betriebsart, die 8-Bit-Daten überträgt. Die Firma HAL Communication brachte es 1993 erstmals auf den Markt, doch fand es wegen des hohen Preises kaum Interessenten. Das System verwendete eine raffinierte Datencodierung, die nur mit einem Prozessor der genannten Firma dekodiert werden konnte. Damit ließen sich dann jedoch immerhin ASCII-Texte und ausführbare Computer-Dateien übertragen (ohne zusätzliche Steuerzeichen).

 

 

Bei einer Funkverbindung misst CLOVER zudem die Signale und damit die Übertragungsbedingungen und passt automatisch Modulationsformat und Datendurchsatz entsprechend an.

 

 

 

 

Contestia

ist ein Digital-Modus, der sich direkt von Olivia abgeleitet, aber nicht ganz so robust ist - sondern eher einen Kompromiss hinsichtlich Geschwindigkeit und Leistung darstellt. Contestia wurde in 2005 von Nick, UT2UZ, entwickelt. Es klingt im Vergleich zu Olivia nahezu identisch, erreicht jedoch bei Verwendung der gleichen Anzahl von Tönen und Bandbreite etwa die doppelte Geschwindigkeit. Ursächlich dafür sind eine kleiner Blockgröße (32 statt wie bei Olivia 64) und ein 6-Bit statt einem 7-Bit-ASCII-Satz (keine Klein-/Großschreibung, eingeschränkte Sonderzeichen). Contestia funktioniert wie auch Olivia sehr gut unter schwachen Signalbedingungen, Olivia liegt aber bis zu 3 dB besser.

 

 

 

 

DominoEX

ist ein digitaler Modus, der ebenfalls MFSK (Multi-Frequency Shift Keying) verwendet. Er wurde von Murray Greenman, ZL1BPU, primär für KW auf den niederfrequenten Bändern (NVIS - Near Vertical Incidence Skywave) entwickelt. Hier sind Laufzeitunterschiede ein dominierendes Problem. DominoEX verkraftet bis zu 80 ms Laufzeitunterschiede (vgl. dazu RTTY 5 ms). Zudem verkraftet DominoEX eine Frequenzdrift von bis zu 200 Hz/min. und arbeitet in der Regel ohne FEC. Zahlreiche Experimente vor allem im süddeutschen Raum (beim sog. "Digitest" des DARC OV C01) haben gezeigt, dass DominoEX11 (262 Hz Bandbreite, ca. 70 WPM) besonders für QSOs im 2-Meter-Band geeignet ist.

 

Während die meisten anderen MFSK-Verfahren je Ton nur ein Bit darstellen können („Symbol“), kann bei DominoEX jeder Ton mehrere Bits übertragen. Das führt zu hohen Datenraten bei niedrigen Bandbreiten. Außerdem wird das Signal robuster hinsichtlich Mehrwegausbreitung und Signal-Verzerrungen bei bestimmten ionosphärischen Bedingungen (Aurora, Polarweg).

DominoEX verwendet eine Reihe von neuen Techniken. So werden bei DominoEX die Daten nicht durch die Frequenz eines jeden Tones dargestellt, sondern von der Frequenzdifferenz zwischen einem Ton und dem nächsten (vergl. „Differential PSK“). Eine weitere Technik, Offset Incremental Keying (IFK +, Incremental Frequency Keying +) genannt, vermeidet Interferenzen zwischen den einzelnen Symbolen, die bei Mehrwegeempfang Fehler verursachen. DominoEX ist aufgrund seiner Eigenschaften besonders für Verbindungen über Reflektionen an der Ionosphäre (NVIS/Steilstrahlung) auf den unteren Kurzwellenbändern (160 bis 30 Meter) geeignet.

Es gibt derzeit zahlreiche DominoEX-Varianten: DominoEX4, DominoEX5, DominoEX8, DominoEX11, DominoEX16, DominoEX22, DominoEX44 und schließlich DominoEX88. Je höher die Zahl, desto schneller ist die Übertragungs-Geschwindigkeit. Je nach Bedingungen kann es sinnvoll sein, langsamere Geschwindigkeiten zu benutzen, während gute Bedingungen höhere Geschwindigkeiten ermöglichen. Auch besitzt DominoEX eine zuschaltbare Vorwärtsfehlerkorrektur ("FEC"), die das Signal noch robuster macht, was jedoch nur in wenigen Fällen notwendig sein wird. Nachteil: Die Geschwindigkeit wird auf die Hälfte reduziert.

 

DominoEX bietet zudem die Option, während Eingabepausen ("Idle") einen zweiten, unabhängigen und vorab festgelegten Kurztext zu übertragen, der somit wie eine Art Bake funktioniert, und den etwa die Software FLDigi in einer separaten Fußzeile anzeigt. Es lohnt sich auf jeden Fall, DominoEX auszuprobieren, insbesondere im 80- bzw. 40-m-Band und gerade dann, wenn starkes Fading auftritt (morgens/abends). DominoEX ist eine echte, schnellere Alternative zu Olivia. Der Standard ist DominoEX11 (ohne FEC).

 

 

 

 

JT65A

JT65 wurde von Joe, W1JT, ursprünglich zum Dekodieren sehr leiser Signale mit annähernd konstanter Signalstärke für EME, Troposcatter und Ionoscatter auf VHF und UHF entwickelt. Das entsprechende Programm WSJT ist in der Lage, Signale zu verarbeiten, die 10 dB und mehr unter dem Pegel liegen, der für eine Telegrafie-Verbindung benötigt wird. Seit 2006 wird JT65A auch erfolgreich von zahlreichen QRP-Stationen auf Kurzwelle (z.B. auf 14.076 kHz USB) benutzt. Die Varianten JT65A, JT65B und JT65C unterscheiden sich in den gesendeten Tonintervallen. JT6M ist für Meteor- und Ionosphärenscatter im 6-Meter-Band optimiert. Siehe auch: „Mit 20 Watt nach Australien“ von Volker, SM5ZBS*, „JT65A - eine Starthilfe“ (auch für WSPR) von Wilfried, DL5SWB sowie „JT65 - was ist das?" von Joe Tayler, K1JT (PDF, deutsch).

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*Hinweis: Die dort genannte 80-m-JT65-Frequenz 3.576 kHz liegt im CW-Bereich und ist nicht bandplankonform! Siehe auch "Problematisch: JT-65A auf 3576 kHz" von Tom DF5JL (Blog)

 

 

 

 

 

MT63

Pawel, SP9VRC, entwickelte neben Olivia auch dieses System. Es wertet 63 verschiedene Töne hinsichtlich Zeitverlauf und Frequenz aus, was eine hohe Fehlerfreiheit auch unter schwierigsten Bedingungen ermöglicht. Nachteilig ist allerdings die Bandbreite von 500 Hz bis 2000 Hertz, was bei den heutigen Bedingungen etwa auf dem dicht belegten 20-m-Band nicht akzeptabel erscheint. Zum Vergleich: PSK31 benötigt nur eine Bandbreite von 31 Hz.

 

MT63 arbeitet genau genommen mit 64 Tönen, die einen Abstand von 15,625 Hz haben - 63 Töne dienen der Datenübertragung, einer der Synchronisation. Zur Erhöhung der Robustheit gegen zeitliches Fading dient amplitudenunabhängige DBPSK-Modulation (Differential Bipolar Phase Shift Keying). Auch die zeitliche und spektrale Verteilung der Information mit hoher Redundanz führt zu einer deutlichen Unempfindlichkeit gegenüber Interferenzen sowie selektivem Fading. Da die Informationen sich im Prinzip gleichförmig über die gesamte Bandbreite verteilen und sich ihre Übertragung über einen längeren Zeitraum erstrecken, sind partielle Ausfälle des Kanals für die Übertragungssicherheit belanglos. Im Grunde kann auf der gleichen Frequenz ein SSB-QSO stattfinden, ohne das sich die beiden gegenseitig stören. Selbst PACTOR-Signale können dem MT63-Signal nichts anhaben.

 

Die Verschachtelung („interleave“) der Informationen hat jedoch den Nachteil, dass der Inhalt einer Aussendung bis zu sechs Sekunden verzögert auf dem Bildschirm erscheint. Für viele ist diese Sendeart somit gewöhnungsbedürftig. Dafür wird immer noch fehlerfrei übermittelt auch denn, wenn 25 Prozent der Informationen fehlen. Zudem ist MT63 die schnellste der gebräuchlichen Betriebsarten im Amateurfunk. Im Standard-Modus (MT63-1000) werden zehn Zeichen pro Sekunde übertragen.

Ein MT63-Signal hört sich wie erhöhtes Rauschen an und ist bei sehr geringen Feldstärken auf Kurzwelle äußerst schwierig zu finden. Im Gegensatz zu vielen Beschreibungen im Internet ist die Abstimmung eines MT63-Signals eher unkritisch - die Synchronisationslogik von MT63 erlaubt eine Frequenztoleranz von +/- 50 Hertz.

 

 

 

 

Packet Radio

ist ein rechnerunterstütztes Kommunikationssystem, in dem Daten digital nach einem definierten Protokoll zwischen Amateurfunkstationen ausgetauscht werden. Dieses Protokoll (AX.25) ist abgeleitet aus dem in der kommerziellen Datenübertragungstechnik verwendeten X.25 Protokoll und wurde zu Beginn der 80er Jahre in den USA entwickelt. Die zu übertragenden Daten werden von einem Terminal über eine Schnittstelle (meist RS232C) an einen Terminal-Node-Controller (TNC) übergeben, der diese Daten wiederum entsprechend dem oben genannten Protokoll aufbereitet und als Bitfolge in Päckchen definierter Länge an ein Modem weitergibt. Dieses Modem setzt die Bits in Töne unterschiedlicher Frequenz um, die auf den Modulatoreingang eines Funkgerätes gegeben werden. Bei der Gegenstation setzt ein Modem die empfangenen Töne in logische Nullen und Einsen um, die im TNC decodiert und als Daten am Terminal dargestellt oder abgespeichert werden. Die Übertragungsraten liegen im VHF/UHF-Bereich üblicherweise bei 9600 oder 1200 Baud, auf Kurzwelle bei 300 Baud.

 

Können sich zwei Stationen gegenseitig nicht hören, ist die Verbindung dennoch u. U. über einen Digipeater möglich, der das von einer Station empfangene Signal in einem TNC aufbereitet und neu abstrahlt. Mehrere Digipeater können in einem Netz miteinander verbunden sein, so dass Verbindungen auch über sehr große Entfernungen möglich sind. In Mailboxes können Nachrichten und allgemeine Informationen gespeichert werden, auf die im Prinzip jeder Funkamateur über das Netz zugreifen kann.

 

Packet Radio ist vor allem eine für UKW geeignete Sendeart, auf der Kurzwelle ist diese Betriebsart von anderen fast vollkommen verdrängt worden: Da das verwendete Protokoll nicht für die meist starken Störungen auf KW konzipiert ist, ist mit entsprechend häufigen Wiederholungen und damit niedrigem Durchsatz zu rechnen, was es in der Praxis für KW eigentlich unbrauchbar macht.

 

 

 

 

PACTOR

(englisch: PACket Teleprinting Over Radio) ist ein Kunstwort, gebildet aus den Begriffen "Packet Radio" und "AMTOR". Dieses Verfahren wurde speziell für den Datenverkehr auf Kurzwelle entwickelt, um die auf diesen Frequenzen vorkommenden Störungen (Schwankungen der Feldstärke, Interferenzen) zu kompensieren. So findet es vor allem als Übertragungsprotokoll bei WinLink, zum Versand von E-Mails und Dateien via Kurzwelle Verwendung.

 

Die Entwickler von PACTOR sind die beiden Funkamateure Hans-Peter, DL6MAA und Ulrich, DF4KV. Die Entwicklung begann bereits in den 1980er Jahren als nachrichtentechnisches Hobby-Projekt. Aufgrund der großen Akzeptanz des neuen Verfahrens haben die Entwickler im Jahre 1992 eine eigene Firma gegründet, die spezielle Hard- und Software für den PACTOR-Betrieb anbietet. Mittlerweile hat sich PACTOR neben MIL-STD-Modems als globaler Industriestandard für globale, schmalbandige Datenkommunikation über Kurzwelle etabliert. Die Technologie hat sich in den letzten zwanzig Jahren vom relativ einfachen Verfahren mit Frequenzumtastung (PACTOR-1) zu einem hochkomplexen System mit aufwändiger Fehlerkorrektur-Codierung sowie Quadratur-Amplituden-Modulation mit adaptiver Entzerrung (PACTOR-4) gewandelt. Das ursprüngliche PACTOR verwendet eine bitsynchrone Übertragung mit automatischer Rückfrage bei Fehlern wie AMTOR, jedoch mit 8 Bit pro Zeichen, deutlich längeren Paketen sowie einem cyclischen Redundanz-Check als Fehlererkennungs-Algorithmus.

 

Zur Durchführung des PACTOR-Betriebs werden spezielle Controller benötigt, die zwischen das Terminal (meist ein gewöhnlicher PC mit entsprechendem Programm) und den Transceiver geschaltet werden. Mit PACTOR-4 kann bei eingeschalteter Kompression eine Datenübertragungsrate bis zu 10.500 Bit/s erreicht werden; zum Vergleich: ISDN hat eine Datenübertragungsrate von 64.000 bit/s (64 kbit/s).

 

 

 

 

ROS

ist ein CDMA-Verfahren (Code Division Multiple Access), Signale werden innerhalb einer bestimmten Bandbreite verteilt zeitversetzt ausgesendet. Deutsches Benutzer-Handbuch von Eike, DM3ML unter dl0tud.tu-dresden.de/html/DtHilfen.html.

 

ROS arbeitet mit versch. Tönen und Baudraten bei unterschiedlichen Bandbreiten. Neben einer Bandbreite von 2250 Hz erlaubt ROS auch Betrieb mit einer Bandbreite von 500 Hz. ROS arbeitet davon unabhängig mit drei verschiedenen Geschwindigkeiten: 16, 8 und 4 Baud. Irritierend aber ist, dass bestimmte Frequenzen mit bestimmten Kombinationen aus Bandbreite und Baudzahl in der Software fest einprogrammiert sind. Und sich auch nicht ändern lassen. Dabei entsprechen eine Vielzahl der Kombinationen nicht den IARU-Empfehlungen (z.B. 3583, 3585 kHz mit einer Bandbreite von 2250 Hz; 10132, 10132, 10134 kHz mit 500 Hz sowie 18107 kHz mit 2250 Hz Bandbreite!)

OM José Alberto Nieto Ros (der Name des Programms entspricht dem Nachnamen des Entwicklers und ist keine Abkürzung!) hat mit ROS ein Programm entwickelt, das (theoretisch) eine Dekodierung bei einem erstaunlichen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von bis zu -35dB erlaubt, und damit noch unterhalb von WSPR arbeitet. Erreicht wird dies aber zu Lasten der Bandbreite, die etwa in der Einstellung ROS 8/2250 gegenüber Olivia 32/1000 zwar eine um 5 dB höhere Empfindlichkeit erreicht, dabei aber quasi fast einen SSB-Sprachkanal ausfüllt.

ROS arbeitet mit wie oben erwähnt fest programmierten QRGs. Erst, wenn man die Steuerung seines Transceivers durch CAT deaktiviert, ist jeder ROS-Nutzer völlig frei in der Frequenzbelegung - wichtig für den bandplan-konformen Betrieb!

 

Funkamateuren in den USA ist die Benutzung von ROS auf der Kurzwelle bzw. dem 2-m-Band nicht gestattet, da sowohl die US-amerikanische Amateurfunkvereinigung ARRL als auch die US-amerikanische Fernmeldebehörde FCC diesen Digimode als "Spread Spectrum" betrachten. Näheres dazu finden Interessierte unter "FCC Reaffirms Statement on ROS".

 

 

 

 

RTTY

stammt noch aus Zeiten als nur mechanische Maschinen zur Umwandlung der Buchstaben in den Datenstrom und umgekehrt zur Verfügung standen. Es ist die klassische Fernschreibbetriebsart. Die Zeichen werden in 5 Bit codiert und um ein Start- und ein Stopbit ergänzt. Zur Übertragung wird ein FSK-Verfahren (Frequency Shift Keying) verwendet. Das heißt, die Nullen und Einsen des Datenstroms werden in eine Aussendung auf zwei Frequenzen mit geringem Abstand (170 Hz oder 850 Hz) zueinander umgewandelt. Werden diese zwei Frequenzen als niederfrequente Audiosignale aufbereitet und dann damit ein SSB-Sender moduliert, so spricht man vom AFSK-Verfahren (Audio Frequence Shift Keying). Die übliche Geschwindigkeit ist 45,45 Baud.

 

 

 

 

THOR

ist ein neuerer, extrem robuster Modus für schwache HF-Verbindungen und ist eng verwandt mit DominoEX. Gearbeitet wird mit 18 Tonfrequenzen, die in einer konstanten Phasenbeziehung zueinander stehen. So werden keine unerwünschten Signalanteile erzeugt. Der Klang des Signals erinnert an ein Trillern. Ein spezieller Offset-Algorithmus vermeidet Interferenzen zwischen den einzelnen Symbolen, so dass dieser Modus Fehler bei Mehrwegeempfang und auftretenden Dopplereffekten vermeiden hilft.

 

 

Thor verfügt über eine Vielzahl von Geschwindigkeiten und Tonkombinationen (Thor 4, 5, 8, 11, 16 und 22). Die erreichbaren Geschwindigkeiten variieren von 14 WPM bis 78 WPM (Thor 22) - bei Bandbreiten von 173 bis 524 Hertz.

 

 

 

 

THROB

Lionel, G3PPT, entwickelte ein ebenfalls auf MFSK basierendes Übertragungsverfahren, das er THROB nannte, zu Deutsch: „Klopfen“. Neun Töne mit einem Abstand von 8 bzw. 16 Hertz (ergibt eine Bandbreite von 72 Hz bzw. 144 Hz) werden einzeln oder als Paare ausgesendet, und zwar 1, 2 oder 4 Paare pro Sekunde. Das entspricht Übertragungsgeschwindigkeiten von 10, 20 oder 40 Wörtern pro Minute (WPM). Wegen des melodisch klingenden Ablaufs der Töne wird diese Sendeart auch „Throbharmonika“ genannt. Da jeder Ton relativ lange übertragen wird, können Rauschen und Impulsstörungen diesem Verfahren kaum etwas anhaben. Diese Robustheit gegen Störungen geht allerdings zu Lasten der Geschwindigkeit.

THROB setzt wie auch MFSK einen sehr stabilen Sendeempfänger voraus. Ein Drift von vier Hertz (!) lasst die Töne aus den Filtern laufen. Die automatische Frequenzkontrolle (AFC) von FLDIGI beispielsweise kann ein langsames Driften noch kompensieren. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist im Vergleich zu anderen Verfahren zwar etwas langsamer (in Bezug auf die verwendete Bandbreite), doch hat THROB im Vergleich zu MFSK Vorteile hinsichtlich Empfindlichkeit und Robustheit auch bei besonders schwierigen Ausbreitungsbedingungen.

 

 

 

 

WSPR

Das von Joe, K1JT, neu geschaffene Programm WSPR wird mit etwas Phantasie englisch wie ‚whisper’ („Geflüster“) ausgesprochen, sein richtiger Name ist Weak Signal Propagation Reporter. Mit seiner Hilfe können sehr schmalbandige Signale gesendet und durch eine hochspezialisierte Kodierung weit „unter der Grasnarbe“ nachgewiesen und entschlüsselt werden. WSPR ist primär für den Bakenbetrieb gedacht, kann aber auch zum QSO-Fahren unter WSJT eingesetzt werden. Siehe auch "Wellenflüstern mit WSPR" von Eike, DM3ML (PDF).

 

Die Frequenzen, die WSPR verwendet, sind fest programmiert: 136,0 kHz, 474,2 kHz, 1,8366 MHz, 3,5926 MHz, 5,2872 MHz, 7,0386 MHz, 10,1387 MHz, 14,0956 MHz, 18,1046 MHz, 21,0946 MHz, 24,9246 MHz, 28,1246 MHz, 50,293 MHz, 70,091 MHz und 144,489 MHz. Die möglichen Sendefrequenzen liegen - von der Software her bedingt - im Bereich von 1400 bis 1600 Hz oberhalb der oben genannten "dial frequencies". D. h., dass zum Beispiel im 630-m-Band damit der Bereich von 475,6 bis 475,8 kHz für WSPR zur Verfügung stünde.

Die WSPR-Aussendungen sind mit 4FSK moduliert. Man braucht schon ein sehr gutes Gehör, damit man bei 1,46 Hertz Shift überhaupt mitbekommt, dass die ca. 6 Hertz breiten WSPR-Signale nicht nur Träger sind. Zudem ist das Signal sehr langsam kodiert. Die Aussendungen erfolgen in semi-zufälligen Intervallen, was den gleichzeitigen Kontakt bis zu (theoretisch) 100 oder mehr Stationen in einer vorgegebenen 10-minütigen Periode ermöglicht.

Die Leistungen betragen 5 Watt und weniger. Gesendet werden Rufzeichen, Grid Locator und zwei Digits, die angeben, mit welcher Sendeleistung in dB über 1 mW gesendet wird. Auf der Empfangsseite wird ein SNR-Wert (relativ zum Rauschen in einem 2,5 kHz breiten Bereich) errechnet. Diese Daten werden dann per Internet an die Seite www.wsprnet.org übermittelt, wo sie frei zugänglich für alle sind und etwa für Ausbreitungsstudien oder für Antennenvergleiche etc. genutzt werden können. In WSPR ist kein Chat-Modus implementiert, aber man kann es dennoch (mit Einschränkungen) für QSOs benutzen ähnlich wie bei JT65.

Mit WSPR, das eine sehr starke Fehler-Vorwärtskorrektur ermöglicht, können noch Signale mit –28 dB unter dem Rauschen bzw. QRM-Pegel empfangen bzw. ausgewertet werden. So ermöglicht das Programm auch denjenigen OM, die nur mit geringer Leistung senden (QRP) oder nur über eingeschränkte Antennenmöglichkeiten verfügen, Empfangsrapporte aus den exotischsten Ländern zu erhalten. Dank der digitalen Betriebsart WSPR kann aber auch jeder Funkamateur im weltweiten WSPR-Netz an der Erforschung der Ausbreitungs-Bedingungen teilnehmen.

 

Lesetipps:

 

 

 

WINMOR/V4Chat

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WINMOR wurde als digitales ARQ Übertragungsprotokoll für die Verwendung mit WinLink konzipiert und ermöglicht das Übertragen von E-Mails über Kurzwelle im Amateurfunk. Im Gegensatz zu PACTOR arbeitet WINMOR ohne teuren TNC, es reichen die Soundkarte eines Computers und ein normaler SSB-Transceiver.

Oberfläche des virtuellen WINMOR-Modems
Bild: Oberfläche des virtuellen WINMOR-Modems, das die kostenlose Software RMS Express gleich mitliefert (Quelle: PD4U)

WINMOR wurde 2008 bei der ARRL/TAPR Digital Communications Conference (DCC) vorgestellt. Mit WINMOR kann bei einer Bandbreite von 500 bzw. 1600 Hz eine max. Datenübertragungsrate von bis zu 1300 Bit/s erreicht werden. Zum Vergleich: PACTOR-II erreicht mit eingeschalteter Online-Kompression eine Bitrate von etwa 1200 Bit/s.; bei PACTOR-III sind es ohne Kompression bis zu 3600 Bit/s, mit Kompression bis zu 5200 Bit/s (bei 2000 Hz Bandbreite). WINMOR ist jedoch vollständig offengelegt und kann ohne Lizenzgebühren verwendet werden.

Bei WINMOR kommen von vierfacher Frequenzumtastung (4FSK) über einfacher Quadraturphasenumtastung (QPSK) bis hin zur sechzehnfachen Quadraturamplitudenmodulation (16QAM) unterschiedliche Modulationen zum Einsatz. Als Software bietet sich das kostenlose RMS Express mit integriertem virtuellen Modem an. Sie unterstützt neben Telnet (IP/Internet), PACTOR, Packet Radio und Robust Packet auch WINMOR.

V4Chat

Noch während der Entwicklung von WINMOR gab es Anfragen nach einem robusten, einfach zu bedienenden Keyboard-Soundkarten-Modus. Er sollte einerseits eine direkte Kommunikation von Tastatur zu Tastatur erlauben; andererseits sollte er aber auch in die schmalbandigen Digimode-Segmente der Kurzwellenbänder "hineinpassen". Zudem vermissten manche Funkamateure den typischen ARQ-Sound ("chirp-chirp-chirp"), der AMTOR so eigen war. Darauf hin entstand das "Tastatur-Client-Programm" V4Chat. Damit ist es möglich, wie bei PACTOR fehlerlose QSOs auf Kurzwelle zu führen.

Obwohl PSK 31 und anderen digitalen Modi sehr beliebt sind, erfordern schlechte Ausbreitungsbedingungen wie Mehrwegausbreitung oder NVIS eine robustere Kodierung, um Inhalte fehlerfrei übertragen zu können. Mit FSK-Modi wie MFSK16, DominoEX, THOR oder auch Olivia etc. ist man zwar gegen schwierige Ausbreitungsbedingungen gut gerüstet. Doch führen die Bandbreiten bei angehobenen Bedingungen und damit dichter Belegung der Bänder zu Kollisionen.

Die kostenlose Client-Software V4Chat (hier Download) benötigt nicht wie PACTOR einen wegen Lizenzrechten teuren Controller, sondern nutzt das virtuelle Modem von WINMOR bzw. RMS Express. Sie erlaubt Multi-User (NET) Sessions und ist zudem einfach zu installieren. Im Ergebnis lassen sich mit V4Chat Geschwindigkeiten bis zu 55 WPM erreichen - und das bei einer Bandbreite von nur 200 Hz (zum Vergleich: Olivia 32/1000 belegt 5-mal so viel Bandbreite, nämlich 1000 Hz - bei einer Geschwindigkeit von lediglich 24,4 WPM). V4Chat unterstützt sowohl den ASCII- als auch den erweiterten UTF-8 Zeichensatz und kann in einem FEC- als auch im ARQ-Modus betrieben werden.

Erste On-Air-Tests erwiesen sich als vielversprechend. V4Chat erlaubt sowohl die Verbindung zwischen zwei Stationen als auch das Mitlesen durch Dritte, da die Signale nicht verschlüsselt oder komprimiert übertragen werden. Zur Anwendung kommen eine 4FSK-Modulation, ein Faltungscode und ein effizienter Soft-Viterbi-Dekodieralgorithmus.

Mit H4 (Hamming Encoded 4 FSK) liegt bereits ein Nachfolger in einer Betaversion vor (Download), bei der jedoch zurzeit lediglich der FEC-Modus funktioniert. Das H4-Protokoll soll insbesondere die (fehlerfreie) Übertragung von Texten bzw. Daten (Zeichen im ASCII-Satz, erweitertes ASCII, UTF-8 oder Binärzeichen) über die Kurzwelle ermöglichen, bei einer Bandbreite ebenfalls von ca. 200 Hertz - und einer Geschwindigkeit von rund 240 BPM.

 

 

Lesetipps:

Hell

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Hellschreiben war das erste erfolgreiche Direktdruck-Übertragungssystem, vergleichbar dem Fax. Im Gegensatz dazu hat ein Hellschreiber deutlich weniger bewegliche Teile. Buchstaben werden als kleine Bilder in einem groben Raster übertragen. Störungen können hierbei das Bild zwar verschlechtern, jedoch das empfangene Zeichen nicht völlig unleserlich machen. Diese Redundanz ist der wesentliche Vorteil gegenüber dem "klassischen Fernschreiben" (RTTY).

Feldhellschreiber

Genau genommen besteht jedes Buchstabenfeld aus sieben senkrechten Linien, davon dienen fünf zur Erzeugung des Buchstabenbildes. Jede Linie ist aus sieben weißen oder schwarzen Teilen zusammengesetzt. Das Bildfeld besteht also aus 49 Bildelementen. Die Tastatur des Senders entspricht der einer normalen Schreibmaschine.

Im 2. Weltkrieg wurden Hellschreiber für den mobilen Feldeinsatz ("Feld-Hell") genutzt. Das Bild zeigt einen deutschen Feldhellschreiber aus dieser Zeit (Museum Bletchley Park; Foto: Pratyeka). Die Schreiber erwiesen sich als sehr zuverlässig und robust.

Heute stehen für das Hellschreiben eine Reihe von kostenlosen Programmen für die Soundkarte zur Verfügung, die dem Funkamateur bequem das Hellschreiben mit dem Computer ermöglichen.

Die Vorzugsfrequenzen (IARU Region 1) für die div. Hell-Verfahren sind +/- 3.584, 7.044, 10.144, 14.074, 18.104, 21.074, 24.924 und 28.074 kHz (jeweils „Center Frequency“, also Mittenfrequenz).

Bitte beachten: Auf 10.144 kHz sendet auch die Aurora-Bake DK0WCY.

 

Übersicht über verschiedene Hell-Verfahren

Feldhell

Eingeführt etwa 1935. Ausgeübt mit alten Maschinen und verschiedenen Computern Papierbreite 15mm, 150 Zeichen/min., 2,5 Zeichen/sec., Telegrafiergeschwindigkeit 122,5 Baud, Tonfrequenz 900Hz, Bandbreite 360 Hz, quasi-synchrones System.

Siemens GL (Start-Stop-System)

Eingeführt etwa 1955. Ausgeübt mit den Maschinen Siemens GL72 und Varianten davon, außerdem mit verschiedenen Computern

Papierbreite 9.5mm, 367,8 Zeichen/min., 6,13 Zeichen/sec., Telegrafiergeschwindigkeit 300 Baud, Tonfrequenz 1000 Hz, Bandbreite mind. 600 Hz. Größere Anfälligkeit gegen QRM durch ungewollte Start-Stop Schritte. Das System wird daher vorwiegend für störfreie Funkverbindungen (UKW-FM) eingesetzt.

HELL 80

Modernstes Hellschreibsystem. Eingeführt 1965. Ausgeübt bisher nur mit Maschinen Siemens Hell 80.

Papierbreite des Schreibstreifens 15mm, 300 Zeichen/min., 5 Zeichen/sec., Telegrafiergeschwindigkeit 315 Baud. Sendeverfahren: Frequenzumtastung (F1). Frequenz für Weißwerte 1625 Hz, Frequenz für Schwarzwerte 1925 Hz, Signalfrequenz 1260 Hz. Erforderliche Bandbreite 900 Hz. Lochstreifensendungen nach dem internationalen Alphabet Nr. 2 (CCITT) möglich mit eingebautem Lochstreifenleser. Start-Stop-Betrieb bei Handsendung, Synchronbetrieb bei Lochstreifensendung. Dadurch sichere Übertragung auch auf stark gestörten Funkstrecken. Das Gerät ist voll transistorisiert und für den Betrieb an 24V Gleichspannung und 110-240V Wechselspannung ausgelegt.

 NEU!   CP-16 (China)

Modus CP-16

Um chinesische Schriftzeichen übertragen zu können, besonders in Not- und Krisensituationen (geringes S/N-Verhältnis, kurze behelfsmäßige Antennen), arbeitet seit 2011 der chinesische Radioamateur-Club (CRAC) am neuen Modus CP-16 (siehe Abb.), bei dem die Zeichen in einem Muster von 16 x 16 Punkten übertragen werden (CP-16 = "Chinese character Pattern of 16 x 16 dot-matrixes"). Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 2 bis 5 Zeichen pro Sekunde, die somit ein Echtzeit-Lesen erlaubt. Bei 16 Trägern im Abstand von 17 Hertz wird eine Bandbreite unterhalb von 400 Hz erreicht. Der Text wird direkt im Wasserfall-Diagramm dargestellt. Ein entsprechendes Papier über die Arbeit wurde vom CRAC der IARU Region 3 Konferenz in Vietnam (Nov. 2012) präsentiert und kann unter www.iaru-r3.org/15r3c/docs/056.doc eingesehen werden.


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Lesetipps:

FAX

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Die Faksimile-Telegrafie zählt zu den ältesten Telegrafietechniken. Bereits vor der ersten Nutzung der Morsetelegrafie in Europa (1848) wurde von Alexander Bain ein Vorschlag für einen Kopiertelegrafen (1843) gemacht. Eine praktische Nutzanwendung erfolgte erst viele Jahre später. In den 20er Jahren unseres Jahrhunderts wurde die Bildtelegrafie in den USA und in Europa durch so namhafte Firmen wie RCA, Bell, Muirhead, Siemens und Dr.-Ing. Hell vorangetrieben.

SIEMENS Faxgerät KF 108 (Bj. 1956)
SIEMENS Faxgerät KF 108 (Bj. 1956), mit freundlicher Genehmigung des Kommunikationstechnik-Museums "technikum29" in 65779 Kelkheim/Taunus.

Bei der klassischen Methode, Faksimiles zu übertragen, wird eine Vorlage durch einen Lichtstrahl abgetastet und daraus elektrische Signale in Form von Amplitudenschwankungen erzeugt. Die zu übertragende Vorlage wird dabei in einzelne Zeilen zerlegt und Zeile für Zeile abgetastet, ähnlich wie der Übertragung eines Fernsehbildes. Die so gewonnenen Bildsignale werden einem Modulator zugeführt und mit Hilfe eines Hilfsträgers übertragen.

Auf der Empfangsseite werden die mit dem Hilfsträger übertragenen Signale in einem Demodulator demoduliert. Die so gewonnenen Bildsignale steuern die Schreibeinrichtung der FAX-Geräte auf der Empfangsseite.

FAX-Geräte werden in verschiedene Kategorien eingeteilt. Die analog arbeitenden Geräte der CCITT-Gruppen 1 und 2 sind auch für den Funkfax-Betrieb im Amateurfunk verwendbar. Die Qualität der Übertragung wird im wesentlichen von der Anzahl der Bildpunkte je Zeile, der Anzahl der Zeilen/mm und der Anzahl der Zeilen/min bestimmt. International üblich sind 60, 90, 120 und 240 Zeilen/min. Durch moderne computergestützte FAX-Übertragungsverfahren sind weitere Vereinbarungen hinzugekommen.

 

 

 

Wie wird man QRV?

Um im Rahmen des Amateurfunks Faksimiles übertragen zu können, brauchen die heute üblichen Funkgeräte nicht umgebaut werden. Auf den KW-Bändern wird die Sendeart J3C verwendet (Faksimile, Bildfunk). Durch die Wahl des Seitenbandes wird die Polarität des Bildes bestimmt. Nach CCITT-Empfehlungen muß Weiß immer die oberhalb der Frequenz des Hilfsträgers liegende Eckfrequenz sein. Bei den Sendern und Empfängern bzw. Transceivern können die normalen niederfrequenten Ein- und Ausgänge (Mikrofon und Lautsprecher/Kopfhörer) benutzt werden.

 

Für die Realisierung des FAX-Betriebs an einer Amateurfunkstation können analog arbeitende FAX-Geräte (Fernkopierer und FAX-Maschinen) oder Personal- bzw. Heimcomputer verwendet werden. Bei der Verwendung von Computern und der reichlich vorhandenen Software mit den angebotenen bzw. beschriebenen Konvertern ist der zusätzliche technische und finanzielle Aufwand relativ gering.

Die Anruffrequenzen für FAX-Betrieb auf der Kurzwelle sind 3.735, 7.165, 14.230, 18.110, 21.340, 24.930 und 28.680 kHz. Auf dem 160-m- und 30-m-Band ist FAX-Betrieb nicht zulässig.

Aktivitäten sind täglich zu beobachten. Allerdings wird das Bildübertragungsgeschehen auf den Amateurfunk-Kurzwellenbändern zur Zeit durch (Digital-)SSTV-Sendungen auf den und um die selben Anruffrequenzen bestimmt.

 

 

Lesetipp:

  • technikum29: Telegrafie und Faximile. Interessante Seite mit einer kurzen Historie der "Bildtelegrafie" sowie zahlreichen Bildern historischer Geräte, wie etwa einem von dem Engländer Otho Fulton 1929 entwickelten "Bildfunkempfänger" - dem Fultographen.

SSTV

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SSTV ist eine Entwicklung von Funkamateuren, um - wie bei FAX - unbewegte Bilder in einem Telefoniekanal zu übertragen. Mittlerweile hat auch in der Bildübertragung die Digitaltechnik Einzug gehalten - als Digital-SSTV. Programme wie WinDRM, DigTrx, Hampal und EasyPal haben sich rasant verbreitet und werden weltweit eingesetzt.

Abb. aus "OK2MNM: SSTV Handbook"
Abb. aus "OK2MNM: SSTV Handbook", welches detailliert die unterschiedlichen Bildverfahren beschreibt (s. u. "Lesetipps").

Computer, Software und Co ermöglichen es, Bilder zu speichern und zu bearbeiten. Warum also nicht diese auch im digitalen Format als Datenstrom über unsere Amateurfunkbänder übertragen? In den letzten Jahren wurde verstärkt mit entsprechenden Digital-Verfahren experimentiert. Mittlerweile wird sogar ein OFDM ähnliches Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplex) als Modulationsart benutzt. Dabei werden die Informationen auf viele einzelne Subträger verteilt. Es ist schon faszinierend zu sehen, wie sich selbst hochauflösende Bilder mit diesem Verfahren drahtlos übertragen lassen.

 

 

 

Zur Geschichte

Die ersten Ideen zu SSTV (“Slow Scan Television”, also “langsam abtastende Bildübertragung”) stammten aus den USA Ende der 1950er Jahre. Dabei stützte man sich auf Bild- und Zeilen-Synchronimpulse, so dass auch von einem Fernsehverfahren gesprochen werden kann. Es waren jedoch lediglich Standbilder ohne weitere Begleitinformationen (z. B. Ton) mit SSTV übertragbar.

In Deutschland gab es im Jahr 1972 erste SSTV Versuche für die meist Nachleuchtröhren aus Radar-Beständen verwendet wurden. Später kamen erste Geräte hinzu, die es erlaubten, das Bild auf einem TV-Bildschirm darzustellen. Man brauchte also keinen extra abgedunkelten Raum mehr, um etwas zu erkennen. Durch die geringe Übertragungsbandbreite (max. 3 kHz) war jedoch nur eine sehr langsame Abtastung möglich: Schwarzweiße Bilder wurden mit einer Auflösung von 120 Zeilen zu je 120 Pixeln übertragen. Dafür wurden sieben bis acht Sekunden benötigt. Durch Verdoppeln der Zeilenzahl, Verdoppeln der Bildpunkte pro Zeile bzw. durch beide Maßnahmen gleichzeitig kamen später Übertragungszeiten von 16 und 32 Sekunden für ein Bild zustande.

 

 

 

Farbe ins Bild

Zur Übertragung farbiger SSTV-Bilder wurde zunächst mit einem bildsequentiellen Verfahren experimentiert, bei dem das Farbbild in einen Rot-, Grün- und Blauauszug zerlegt wurde. Diese drei Auszüge wurden anschließend als drei Schwarzweiß-Bilder nacheinander gesendet und auf der Empfangsseite wieder zu einem Farbbild zusammengesetzt. Dabei wird das empfangene Farbbild erst nach der Übertragung des dritten Farbauszugs erkennbar.

Der deutsche SSTV-Pionier Volker Wraase, DL2RZ, entwickelte in der Folgezeit ein zeilensequentielles Verfahren, das in abgewandelter Form den heute allgemein üblichen Übertragungsstandard repräsentiert. Auch hier wird das Bild in drei Farbauszüge zerlegt, die zeilenweise in der Folge Rot, Grün, Blau gesendet werden. Die eindeutige Zuordnung der drei Auszüge zum entsprechenden Bildspeicher auf der Empfangsseite wird mit einem modifizierten Synchronisationsimpuls vor der Rot-Zeile realisiert.

Wesentliche Weiterentwicklungen kamen von den britischen Funkamateuren Eddie ("Scottie") Murphy, GM3SBC, und Martin Emmerson, G3OQD, die mit neuen Verfahren die Übertragung der SSTV-Bilder störunanfälliger machen wollten. Die Anzahl der zu sendenden und auszuwertenden Synchronisationssignale wurde minimiert. Auf diese Weise können SSTV-Bilder annähernd freilaufend übertragen werden. Diese neuen Verfahren hielten als sogenannte "New Modes" bzw. "Free-Run-Modes" relativ schnell Einzug in die SSTV-Praxis der Funkamateure.

Der maßgebliche Übertragungsstandard für analoges SSTV stützte sich auf die Entwicklung von Martin Emmerson, G3OQD. Von seinen vier Modi wird der Modus "Martin 1" in aller Welt bevorzugt verwendet. Die Farbfolge bei den Martin-Modi ist Grün-Blau-Rot (GBR) im Gegensatz zur sonst üblichen Farbfolge Rot-Grün-Blau (RGB). Die Übertragung eines "Martin-1-Bildes" dauert 114 Sekunden und stellt einen guten Kompromiss zwischen Übertragungszeit und Auflösung dar.

 

 

 

Wie wird man QRV?

Um SSTV-Betrieb machen zu können, werden spezielle SSTV-Geräte mit allen Funktionen und Schnittstellen für Bildaufnahme- und -wiedergabe oder Heimcomputer verwendet. Der zusätzliche technische und finanzielle Aufwand ist relativ gering. Auch wer Digital-SSTV probieren möchte, dem bieten sich verschiedene kostenlose Programme an, wie das EasyPal Programm von Erik, VK4AES. EasyPal stellt derzeit wohl die komfortabelste Lo?sung fu?r die Betriebsart Digital-SSTV dar. Eine Einstiegshilfe dazu hat Günter, DD9ZO verfasst (siehe "Lesetipps").

 

Die Anruffrequenzen für SSTV-Betrieb auf der Kurzwelle sind 3.735, 7.165, 14.230, 21.340 und 28.680 kHz (Digital-SSTV: 3733, 7.173, 14.233, 18.1625, 21.340 und FM 29.550 kHz). Aktivitäten sind täglich zu beobachten. Allerdings treffen sich auf denselben Anruffrequenzen auch FAX-Freunde. Kollisionen und Missverständnisse werden vermieden, wenn Sendeart und Übertragungsnorm vor der Aussendung eines Bildes angesagt werden.

 

 

Lesetipps:

 

 

 

FreeDV

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FreeDV ist eine GUI-Anwendung (engl. „Graphical User Interface“) für Windows und Linux, die es ermöglicht, mit jedem SSB-Funkgerät digitale Sprache ("DV" = Digital Voice) bei niedrigen Bitraten in einem SSB-Kanal zu übertragen.

Screenshot FreeDV GUI

Die Idee war, die Entwicklung und die Verwendung von Digitaler Sprache von proprietärer Software zu lösen (bspw. D-Star), bei der in der Regel eine Veränderung – im Gegensatz zu freier Software – nicht erlaubt ist, weshalb sie umgangssprachlich auch als unfreie Software bezeichnet wird. Mit FreeDV wurde das erreicht, da FreeDV zu 100% Open Source Software ist, einschließlich des Audio-Codecs.

FreeDV komprimiert das Mikrofonsignal auf 1400 Bit/s und moduliert den Datenstrom auf ein 1100 Hz breites QPSK-Signal auf. Dieses wird dem Mikrofon-Eingang eines SSB-Senders zugeführt. Beim Empfang wird das Signal durch einen SSB-Empfänger demoduliert und von FreeDV wieder dekodiert.

Die neue Version 0.96 (vom 23. März 2013) bietet ein 1600 Bit/s-Modus, der bei viel niedrigeren Pegel als bisher arbeitet (bis zu 2 dB S/N), und sie ist zur älteren Version 0.91 abwärtskompatibel. Derzeit liegt das Programm nur für Windows vor, Linux und andere Plattformen sollen in Kürze folgen.

FreeDV wurde von einem internationalen Team von Funkamateuren entwickelt und als Open Source Software unter der GNU Public License Version 2.1 freigegeben. Auch das FDMDV Modem und der Codec2 Sprach-Codec in FreeDV sind ebenfalls Open Source.

 

 

Um mit FreeDV QRV zu werden, braucht man:

  • einen SSB-Empfänger oder Transceiver
  • die FreeDV Software (Windows/Linux)
  • einen Windows- oder Linux-PC mit einer (nur Empfang) oder zwei Soundkarten
  • entsprechende Kabel, um den PC mit dem SSB-Gerät zu verbinden.

 

FreeDV-QSOs finden vor allem auf den Frequenzen 7.190 kHz im 40-m-Band sowie 14.236 kHz im 20-m-Band statt.

 

 

Linktipps:

Übersicht: Treff-Frequenzen für diverse digitale Betriebsarten

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Die digitalen Betriebsarten bieten interessierten Funkamateuren die Möglichkeiten, mit zahlreichen Fernschreib-Verfahren funktechnisch zu experimentieren wie auch eigene Software zu entwickeln. Der Bandplan der IARU Region 1 sieht für diese Betriebsarten bevorzugte Bandbereiche vor. Innerhalb dieser Bereiche haben sich wiederum einzelne Frequenzen bzw. -abschnitte als bevorzugte Arbeitsfrequenzen für einige Digimodes etabliert. In der folgenden Auflistung sind diese Treff-Frequenzen bzw. -abschnitte zur Orientierung aufgelistet.

Hinweis: Bitte beachten Sie, dass der Bandplan der IARU-Region 1 die folgenden Bandbereiche bevorzugt für Morsetelegrafie (CW) vorsieht:

 

CW - Morsetelegrafie

1.810-1.838, 3.500-3.570, 7.000-7.040, 10.100-10.130, 14.000-14.070, 18.068-18.095, 21.000-21.070, 24.890-24.915 und 28.000-28.070 kHz

Digimodes sind in diesen Bandabschnitten nicht erwünscht. Dennoch wird die folgende Übersicht auch Treff-Frequenzen nennen, wenn sie in den entsprechenden Programmen als voreingestellte QRGs angelegt sind. Diese sind in Klammern und kursiv gekennzeichnet und dienen allein der Information.

Der DARC wird auch weiterhin zusammen mit den anderen europäischen IARU-Amateurfunkverbänden sich dafür einsetzen, dass die IARU-Bandpläne eingehalten werden. Wo möglich, sind Alternativvorschläge in Form einer dringenden Empfehlung angegeben.

Tragen auch Sie dazu bei, dass Bandpläne eingehalten werden, die ja nach ausführlicher Diskussion im Rahmen der Selbstregulierung des Amateurfunkdienstes auf Konferenzen der IARU Region 1 als Kompromiss unterschiedlicher Interessen verabschiedet werden.

 

PSK31 (USB)

jeweils oberhalb von 1.838, 3.580, 7.040, 10.140, 14.070, 18.100, 21.070, 24.920 und 28.120 kHz. Der jeweils rund ein Kilohertz breite, untere Abschnitt wird bevorzugt von QRP-Stationen genutzt (z. B. 10.140 - 10.141 kHz); PSK63 und PSK125 u. a. werden gerne zwei kHz und höher von den oben genannten Frequenzen betrieben (z. B. oberhalb von 10.142 kHz).

 

SIM31 (USB)

1.839, 3.596, 7.045, 10.142, (14.067 in Region 1 nicht bandplan-konform!), 18.098, 21.100, 24.916, 28.127 kHz

 

AMTOR, MFSK16, MT63, OLIVIA, PACTOR, RTTY, THROB etc. (USB)

1.838-1.842, 3.583-3.600, 7.043-7.050, 10.143-10.150, 14.080-14.099, 18.103-18.109, 21.080-21.120, 24.923-24.929 und 28.080-28.150 kHz

Anmerkung: Stationen in Olivia 32/1000 treffen sich vor allem auf 14.107,5 kHz (dies ist die „Center Frequency“, also Mittenfrequenz).

 

FELD HELL, PSK HELL und HELL 80 (USB)

+/- 3.584, 7.044, 10.144, 14.074, 18.104, 21.074, 24.924 und 28.074 kHz (jeweils „Center Frequency“, also Mittenfrequenz)

Bitte beachten: Auf 10.144 kHz sendet auch die Aurora-Bake DKØWCY.

 

FAX/SSTV

3.735 (LSB/DRM-SSTV 3.733), 7.165 (LSB/DRM-SSTV 7.058), 14.230 (USB/DRM-SSTV 14.233), 21.340 (USB/DRM-SSTV 21.233), 28.680 (USB) kHz

 

FreeDV (digitale Sprache)

7.190kHz, 14.236 kHz (USB) kHz

 

JT65A (USB)

Angegeben sind die sog. "dial frequencies", also die VFO Frequenzen, d. h. die Sendefrequenzen liegen oberhalb davon: 136,13 kHz USB, 1.838,0 kHz, 3.576,0 kHz, 5.357 kHz, 7.039 kHz, 10.139,0 kHz, 14.076,0 kHz, 18.102,0 kHz, 21.076 kHz, 24.917 kHz, 28.076 kHz

 

WSPR

Die Frequenzen, die WSPR verwendet, sind fest programmiert, zusätzliche Frequenzen lassen sich aber ergänzen (wie z. B. im 60-m-Band): 0.136, 0.4742, 1.8366, 3.5926, 5.3647, 7.0386, 10.1387, 14.0956, 18.1046, 21.0946, 24.9246, 28.1246 kHz. Die möglichen Sendefrequenzen liegen - von der Software her bedingt - im Bereich von 1400 bis 1600 Hz oberhalb der oben genannten "dial frequencies". D. h., dass zum Beispiel im 630-m-Band damit der Bereich von 475,6 bis 475,8 kHz für WSPR zur Verfügung stünde.

 

FSQ ("Fast Simple QSO")

Derzeit treffen Interessierte sich auf folgenden Frequenzen (sog. "dial frequency", also Frequenzanzeige des Gerätes!): 3588, 5355, 7044 und 10144 kHz USB

Für Experimente in dieser neuen digitalen Betriebsart auf den höheren KW-Bändern werden bislang vorgeschlagen: 14074, 18104, 21074, 24924 und 28124 kHz. Erfahrungsberichte bitte an das HF-Referat.

(Abb. DK5KE)