36

ŁĄCZNOŚĆ

Radio + komputer

Świat Radio Październik 2005

Przedświt ery radiofoniii cyfrowej w za-

kresach poniżej 30MHz nie pozostaje bez

wpływu na rozwój techniki amatorskiej.

Nad adaptacją systemu DRM do potrzeb

łączności amatorskich oraz nad opraco-

waniem specjalnych systemów cyfrowej

transmisji dźwięku na falach krótkich i UKF

pracują zarówno krótkofalowcy jak i fir-

my produkujące sprzęt radiowy. Niniejszy

artykuł przedstawia krótki przegląd obec-

nie dostępnych rozwiązań. Niektóre z nich

znajdą także zastosowanie w sieciach

komercyjnych.

Cyfrowa transmisja audio w łącznościach krótkofalarskich

Cyfrowy dźwięk

wprawdzie przeznaczony do odbio-

ru transmisji radiofonicznych przy

użyciu komputera PC, ale jego naj-

nowsze amatorskie odmiany uzu-

pełniono o kodery sygnału mowy

i danych cyfrowych. Podobnie jak

w transmisjach radiofonicznych

sygnał cyfrowy może zajmować

pasmo o szerokości 4,5 lub 5kHz

albo jego wielokrotność. Szerokość

pasma transmisji przekracza sze-

rokość kanału SSB, co powoduje

konieczność modyfikacji sprzętu

[1; 1a]. Jednocześnie obecne wersje

DREAM wymagają dość długiego

czasu synchronizacji po zmianie

kierunku relacji i nie są wyposażo-

ne w możliwość kluczowania na-

dajnika. Zastrzeżenia budzi w tym

przypadku szczególnie szerokość

zajmowanego pasma, ponieważ jest

ona niezgodna z zaleceniami IARU

(chociaż mieści się w granicach do-

puszczalnych w wielu krajach).

Część z wymienionych niedogod-

ności DREAM usunięto w programie

HamDream opracowanym przez

HB9TLK. Pozwala on m.in. na trans-

misję cyfrową w paśmie SSB o szero-

kości 2,3kHz. Program znajduje się

obecnie w fazie rozwoju i według

słów autora nie pracuje jeszcze do-

statecznie pewnie i stabilnie. Wersje

próbne HamDream są dostępne bez-

płatnie w Internecie [14].

Oprócz wymienionych rozwiązań

od kilku lat dostępne są także syste-

my komercyjne opracowane przez

kilka znanych i mniej znanych firm.

System firmy Thales (SkyWave)

Opracowane przez firmę Thales

(poprzednio Thompson CSF) roz-

wiązanie jest oparte na systemie

DRM z tą zasadniczą różnicą, że sy-

gnał zajmuje pasmo 2,7kHz (w gra-

nicach ok. 0,3-3kHz). Oprócz zgod-

ności z zaleceniami IARU ma ono

dodatkową zaletę, a mianowicie nie

wymaga modyfikacji sprzętu radio-

wego – nadawany sygnał może być

doprowadzony do wejścia mikrofo-

nowego radiostacji SSB. Stosowane

są szybkości transmisji 1200, 2400

i 3200 b/s Dzięki uproszczeniu algo-

rytmu kodowania uzyskuje się skró-

cenie opóźnienia w trakcie transmi-

sji. Dodatkowo oprogramowanie

noszące nazwę SWDV Modem uzu-

pełniono o funkcję kluczowania

W niedawno opublikowanym

w Świecie Radio tłumaczeniu arty-

kułu z CQDL 8/2004 [1; 1a] zostały

przedstawione doświadczenia krót-

kofalowców niemieckich z wyko-

rzystaniem systemu Digital Radio

Mondiale (DRM) w łącznościach

amatorskich na falach krótkich. Za-

stosowali oni specjalnie przystoso-

waną do celów amatorskich wersję

bezpłatnego dekodera DRM pod

nazwą DREAM. Zasadniczo jest on

nadajnika. Program pracuje pod

systemami operacyjnymi Windows

98, NT, 2000 i XP i analogicznie jak

DREAM korzysta z systemu dźwię-

kowego komputera.

W systemie firmy Thales zrezy-

gnowano z transmisji kanału SDC

(Service Description Channel – za-

wierającego informacje o stosowa-

nych parametrach transmisji) i ogra-

niczono liczbę symboli stosowanych

w kanale FAC. W miejsce stosowa-

nych w transmisji DRM 65 symboli

występuje tu tylko 40, a ramka da-

nych zawiera 26 bitów informacji

użytecznej zamiast 65. W kanale

FAC (Fast Access Channel) trans-

mitowane są dane przyspieszające

dostrojenie odbiornika i rozpoczę-

cie dekodowania danych zawartych

w głównym kanale – MSC (Main

Service Channel). Pozostałe cechy

charakterystyczne są identyczne jak

w transmisjach DRM.

Wprowadzone zmiany pozwoli-

ły na pewne uproszczenie oprogra-

mowania w porównaniu z dekode-

rami przeznaczonymi do odbioru

radiofonii.

Na

rysunkach 1 i 2 przedstawio-

ne są maski programu odpowiednio

w trakcie odbioru i nadawania. Pro-

gram był użyty w trakcie pierwszej

transatlantyckiej łączności cyfro-

wej przeprowadzonej w listopadzie

2002 r. w paśmie 15m między stacja-

mi KF6DX i F5MJN. Obaj korespon-

denci korzystali ze standardowych

(niezmodyfikowanych) radiostacji

firmy Ten-Tec.

D-Star

W 2001 r. firmy Icom, Kenwo-

od oraz kilka innych zrzeszonych

w konsorcjum JAIA przedstawiły

system transmisji cyfrowej D-Star,

w którego opracowaniu uczestniczył

także japoński związek krótkofalow-

ców JARL. Radiostacje D-Star, pra-

cujące w paśmie 23 cm, są obecnie

dostępne również na rynkach euro-

pejskich w cenie ok. 1200-1400 euro.

System D-Star pozwala nie tylko

na transmisję dźwięku cyfrowego

przy użyciu vokodera G723.1 (CELP),

ale i danych przekazywanych z kom-

putera PC lub z sieci komputerowej

za pośrednictwem złącza Ethernet

(IEEE802.3). Dźwięk transmitowa-

ny jest z szybkością 8kb/s, a dane

Rys. 1.

Rys. 2.

37

Świat Radio Październik 2005

– z szybkościami 64-128kb/s. Stoso-

wana jest modulacja GMSK. Sygnał

dźwięku zajmuje pasmo ok. 9kHz,

a danych - ok. 130kHz.

Oprócz tego możliwa jest trans-

misja analogowa FM bezpośrednia

lub przy wykorzystaniu przekaźni-

ków. Przykładem radiostacji ama-

torskiej systemu D-Star jest ID-1

firmy Icom (fot. 4). Radiostacja ta

charakteryzuje się mocą nadajnika

10W (z możliwością redukcji do

1W) i możliwością sterowania przez

komputer za pośrednictwem złącza

USB. Czułość systemu wg danych

producenta jest o 6dB niższa aniżeli

dla transmisji analogowych.

Specyfikacja systemu D-Star obej-

muje również rozwiązania wąsko-

pasmowe, w których dzięki zasto-

sowaniu kodeka AMBE (opraco-

wanego przez Digital Voice System

Inc.) transmisja dźwięku odbywa

się z szybkością 2400b/s. Zajmowane

pasmo częstotliwości jest zależne

od rodzaju modulacji (GMSK lub

QPSK) i daje się zredukować nawet

do 7,7kHz. Pomimo niskiej szybkości

transmisji jakość dźwięku jest lepsza

aniżeli w telefonii komórkowej.

Eksperymentalne sieci urucho-

mione w Japonii korzystają z prze-

kaźników cyfrowych pracujących

w paśmie 23cm i sprzężonych za

pomocą łączy 5,6 lub 10GHz pra-

cujących z przepływnością 10Mb/s

(szerokość kanału łącza wynosi ok.

10,5MHz). Stacje przekaźnikowe

mogą retransmitować również sy-

gnały analogowe. Mogą one być tak-

że połączone z siecią komputerową

za pomocą złącza Ethernet i stanowić

dzięki temu bramki między sieciami

radiową i kablową np. Internetem.

Stacje przekaźnikowe są produkowa-

ne m.in. przez firmę Icom.

Schemat sieci D-Star przedsta-

wiony jest na

rysunku 3.

Alinco

Od pewnego czasu dostępne są

na rynku moduły kodująco-deko-

dujące typu EJ-40U i EJ-43U prze-

znaczone do współpracy z przeno-

śnymi i samochodowymi radiosta-

cjami UKF (2m/70cm) firmy Alinco,

jak np. DJ-596, DR-135, DR-435,

DR-620 itp. Transmisja dźwięku

cyfrowego odbywa się z szybkością

14kb/s. Obie przystawki stosują ko-

dowanie CVSD i modulację GMSK.

Transmitowany sygnał ma charak-

ter zbliżony do szumów podobnie

jak w przypadku emisji Packet Ra-

dio przy przepływności 9600b/s.

Uzyskiwane zasięgi okazały się

także niższe aniżeli w przypadku

analogowej transmisji FM. To samo

spostrzeżenie dotyczy również ja-

kości dźwięku [8]. Wyniki ekspery-

mentów przeprowadzonych przez

krótkofalowców niemieckich pokry-

wają się z oficjalnym stanowiskiem

firmy Alinco, która przyznaje, że

system znajduje się jeszcze w fazie

doświadczalnej. Potwierdzeniem

tego wydaje się być również fakt

wypuszczenia na rynek trzeciego

modułu EJ-47U – przeznaczonego

dla radiostacji samochodowych,

który jest niekompatybilny z po-

przednimi.

Modem ARD9800

Modyfikacji sprzętu radiowego

nie wymaga również modem AR-

D9800, produkowany przez firmę

AOR (rys. 5). Sygnał wyjściowy

modemu jest podawany na wejście

mikrofonowe radiostacji SSB lub

FM. Nadawany sygnał zawiera 36

podnośnych modulowanych fa-

zowo (DQPSK) i rozmieszczonych

w paśmie 300-2500Hz w odstępach

62,5Hz. Modem wykorzystuje pro-

tokół transmisji opracowany przez

G4GUO i G4JNT. Szybkość modula-

cji każdej z podnośnych wynosi 50

bodów, co daje sumaryczną szyb-

kość transmisji równą 3600 b/s. Do

kodowania sygnału dźwiękowego

stosowany jest kodek AMBE2020.

Korekcję przekłamań transmisji

(FEC) zapewniają dla fonii kody

Golaya i Hamminga, natomiast dla

danych i obrazów – kody splotowy

i Reed-Salomona. Dane FEC zaj-

mują 1/3 przepustowości kanału,

co oznacza, że szybkość transmisji

netto (użyteczna) wynosi 2400 b/s.

Czułość systemu jest podobno lep-

sza niż dla transmisji analogowych.

Uzyskiwana jest jakość sygnału

zbliżona do jakości FM. Po rozbu-

dowie pamięci wewnętrznej moż-

liwa jest także transmisja obrazów

w standardzie zbliżonym do SSTV.

Sygnał wizyjny jest kodowany

w formacie JPEG. W zastosowa-

niach komercyjnych możliwe jest

także dodatkowe szyfrowanie ko-

munikacji.

Cena modemu w wersji ama-

torskiej wynosi ok. 500 USD a cena

dodatkowej pamięci wizyjnej ok.

100 USD. Tańszą alternatywą może

okazać się przygotowany przez

TAPR zestaw do własnej konstruk-

cji modemu.

Modem firmy Radiodata

Pokrewnym do poprzednio

przedstawionego, ale niestety nie-

kompatybilnym rozwiązaniem jest

modem firmy Radiodata Kommu-

nikationstechnik GmbH [19, 20]

(rys. 6). Modem opracowany przez

DL7UA i DL7QU w r. 2004 jest roz-

prowadzany m.in. przez firmę QRP-

Project. Może on być stosowany za-

równo w łącznościach SSB, jak i FM.

Krzysztof Dąbrowski OE1KDA

Rys. 3.

Literatura i źródła

internetowe
[1] CQDL 8/2004, „Mul-

timedia auf Kurzwelle“
[1a] Świat Radio

„Łączności multimedialne

na falach krótkich“
[2] Radio Amateur CQ

3/2003, „Communica-

ciones mediante voz digi-

tal“ (www.cq-radio.com

– 231_mar_03.pdf)
[3] QEX 1-2/2003,

„International digital

audio broadcasting

standards: voice coding

and amateur radio

applications“
[4] QSP 1/2005, „Digi-

tal voice for hams”
[5] QST 1/2002,

„Digital voice: the next

new mode?“
[6] QST 2/2002,

„Digital voice: an update

and forecast“
[7] QEX 5-6/2000,

„Practical HF digital

voice“
[8] Funkamateur

6/2002, „Digital voice

im Amateurfunk – Alin-

cos DJ-596 macht’s

möglich“
[9] www.arrl.org/tis/

info/HTML/digital_voice
[10] www.arrl.org/tis/

info/pdf/x301049.pdf
[11] www.arrl.org/tis/

info/digivoice.html
[12] www.tapr.org/tapr/

dv/digitalvoice.html
[13] www.swdv.dbac-

cess.de
[14] www.qsl.net/

hb9tlk/hamdream
[15] www.temple.

edu/k3tu/digital_voice.

htm
[16] www.icomamerica.

com
[17] www.aorusa.

com/ard9800.html
[18] www.alinco.com
[19] www.radiodata.biz
[20] www.qrpproject.de

Rys. 6.

Rys. 4.

Rys. 5.