Sergio González - Radioaficionado en Gran Canaria, Islas Canarias. WAZ 33, ITU 36, QTH LOCATOR IL28HA, IOTA AF004.

V4



V4 y V4Chat

Un modo digital optimizado para QSOs teclado a teclado.

El interés en los modos digitales y el crecimiento de los aficionados expertos en programación DSP ha estimulado el desarrollo de programas de aplicación y los protocolos optimizados para fines específicos.



 Este documento describe ejemplos de software de cliente optimizado y un protocolo de tarjeta de sonido diseñado específicamente para el teclado y el chat tipo QSO, incluyendo multi-usuario (NET) sesiones. V4Chat y el equipo de protocolo de V4 a proporcionar a los radioaficionados un modo fácil de configurar y utilizar el modo de teclado con robustez superior que puede manejar 55 palabras por minuto la velocidad de escritura al mismo tiempo encajar en un estrecho ancho de banda de 200 Hz. V4 es compatible con ASCII y extendido UTF-8 codificación de caracteres y puede funcionar en ambos modos FEC y ARQ.

Palabras clave:

V4, V4Chat, NVIS, Viterbi codificada 4FSK, UTF-8, WINMOR



Motivación: ¿Necesitamos un nuevo modo digital teclado a teclado?

Durante el desarrollo de WINMOR [1, 2] que a menudo eran las peticiones de un modo sólido, un teclado fácil de usar tarjeta de sonido que se "ajuste" en los segmentos de banda estrecha de nuestras bandas de HF. Aunque PSK 31 y otros modos de transporte son muy populares, las malas condiciones de propagación (por ejemplo, múltiples pobres como en la propagación NVIS) en algún momento requieren de modulación más robusta y esquemas de codificación para llegar aceptable "copia". Robusta FSK modos como MFSK16, DominoEX, Thor, y el trabajo, etc Olivia bien para NVIS pero su ancho de banda que limita a algunos segmentos de banda de HF. Mientras WINMOR es principalmente un ARQ (Automatic solicitud Reintentar) el modo optimizado para los mensajes que se incorporan algunas ajenas (UNPROTO) capacidad de FEC para 500 Hz y 1.600 Hz anchos de banda. Sin embargo estos modos UNPROTO WINMOR no están optimizados para el teclado escribiendo velocidades (normalmente 40 a 60 palabras por minuto) y los tiempos de marco (optimizado para el reenvío de mensajes) puede conducir a la vez complicado de respuesta del teclado

(Sin embargo, el mismo esquema de modulación robusta utilizados por los modos UNPROTO WINMOR de (Viterbi codificados 4FSK modulación) y la aplicación de lo virtual CNC WINMOR hace que sea relativamente fácil de adaptar un modo optimizado de robustez, la anchura de banda estrecha y la mejora deseable en aplicaciones de teclado. A partir de este, el V4 experimentales nuevo protocolo y un nuevo teclado programa cliente V4Chat se desarrollaron para permitir al aire probando este nuevo protocolo. El concepto virtual de las empresas transnacionales por primera vez en WINMOR también se utiliza para aplicar la CNC V4 virtual que permite a otros desarrolladores de aplicaciones de fácil acceso y la integración del protocolo V4.

Los objetivos del protocolo V4 son:

• Robusta funcionamiento incluso en condiciones de señal débil y NVIS (múltiples) de propagación.

• Buenos bits / seg / Hz eficiencia de ancho de banda capaz de operar en los segmentos de banda estrecha banda restringido.

• Apoyo a la modesta velocidad de escritura (40-60 palabras por minuto).

• Soporte para los juegos de caracteres nacionales (ASCII) y extendido (UTF-8)

• Buena señal teniendo en cuenta el tipo conveniente a enviar los intercambios como VOX.

• rápido y automático de captación, adaptación y seguimiento (+ / - 100 Hz).

• Suprimir "canal vacío" de impresión / pantalla.

• La capacidad de trabajar tanto en peer-to-peer o configuraciones de red.

• Perfecto soporte para ARQ y no ARQ (FEC sólo) los modos.

• Automático marca CRC para bloques FEC texto que contiene errores incorregibles.


Los ejemplos de la implementación del protocolo V4:

Los detalles completos del protocolo V4 figuran en el pliego de condiciones V4 Algunos de los aspectos más destacados de la aplicación se describen aquí. Mientras que la modulación PSK mejores rendimientos bits / seg / Hz eficiencia de ancho de banda es rápidamente comprometida en pobres condiciones de propagación multitrayecto como NVIS. modos FSK son más robustos en estas condiciones, pero también ocupan más del espectro de PSK de rendimiento similar. Un buen compromiso sin embargo, es 4FSK donde uno de 4 tonos (espaciadas a la velocidad de símbolos) se transmite el envío de 2 bits por símbolo. El ancho de banda de este 4FSK es aproximadamente un 35% más de QPSK para el mismo tipo de datos en bruto en el - 26 puntos dB. Para encajar en un ancho de banda de 200 Hz 4FSK requiere una tasa de símbolos de menos de 47 Hz. Esto se traduce en una tasa de bits en bruto sin codificar de alrededor de 94 bits / segundo o alrededor de 117 palabras por minuto sobre la base de 8 caracteres. Pero para alcanzar el grado de robustez deseada alguna forma de fuertes FEC (Forward Error Correction) debe ser utilizado que, por supuesto, reduce el rendimiento neto por palabras minuto. En la modulación PSK un modo FEC familiar y eficaz es el uso de QPSK para enviar 2 bits codificados por símbolo y utilizar un código convolucional y el eficiente algoritmo de Viterbi descifrar. Un enfoque similar se puede hacer para 4FSK con sus dos bits por símbolo para enviar un usuario (información) bits por símbolo utilizando la codificación estándar convolucional (por ejemplo, la NASA Voyager I = 1 / 2, K = 7).

Sin embargo, los decodificadores de Viterbi con mejores resultados utilizar los llamados "blandos" insumos. Estos suave "1" y "0" entradas permiten el decodificador de Viterbi para calcular una ruta de acceso más preciso a través del enrejado de decodificación que se traduce en cerca de 2 dB de ganancia adicional de codificación ... el equivalente a aumentar la potencia de transmisión en un 58%. Esto es suficiente motivación para buscar una manera de hacer esto con el típico tono de detectores basados en DSP comúnmente usado para detectar transmisiones ortogonales FSK. detectores ortogonales rechazar las contribuciones de los tonos espaciados a la velocidad de transmisión. En V4 un nuevo mecanismo basado en una representación vectorial de los tonos recibido se utiliza para obtener las entradas para la función del decodificador de Viterbi Común DSP detectores de tono de base (FFT o algoritmo Goertzel) generan valores de magnitud (recipientes) para cada uno de los cuatro F0 FSK frecuencias a través de F3. Los 4 magnitudes se trazan a lo largo de las 4 direcciones que apunta a la "perfecta" Yo y el valor de Q pares de las cuatro esquinas. Por

la creación de un vector suma normalizada de los cuatro vectores de magnitud tal como se indica y la proyección de esta suma sobre el plano IQ podemos traducir los cuatro recibieron 4FSK valores de amplitud de frecuencia a un par de suaves I y Q valores equivalentes para el decodificador de Viterbi. El uso de este enfoque tenemos una eficiente 4FSK demodulador con salidas suave que se puede alimentar directamente al decodificador de Viterbi. En este ejemplo de cuantización de 8 bits de I y los valores de Q suaves se utilizan (28 = perfecta 0, 228 = perfecta 1), que es más que suficiente.


V4FSK Magnitud Frecuencia para que suave y cartografía de la Q

Fuerte 0,1 (128.228) Fuerte 1,1

(28228) Q (228.228)


Ejemplo: | F0 | = 1
| F1 | = 0.5

| F2 | = 4
| F3 | = 1.5

Suma de vectores:
(I = 192, Q = 160)
(28128) I (228128)


Suave Codificación:

28 = perfecta "0"

228 = perfecto "1"

128 = borrado




(28,28) (228,28)

Fuerte 0,0 (128,28)
Fuerte 1,0



Esta ganancia adicional de codificación sin embargo, no puede realizarse plenamente sin que los detectores de tono están cerca de cierto detectores ortogonales. Esto requiere ya sea de detección sincrónica utilizando algún tipo de bloqueo de fase o una alineación precisa (Tuning) para colocar los tonos en el centro de los cubos de decodificación DSP (con tonos adyacentes en la caja de valores nulos). En V4 la técnica utilizada consiste en aprovechar un líder anterior a cada bloque de transmisión que se comunica la información crítica para el ajuste de DSP decodificador.

En V4 un corto (170ms) líder se utiliza al inicio de cada bloque de transmisión (16 caracteres). Este líder tiene tres funciones importantes.

• Audio de claves para activar el transmisor en VOX o VOX clave interfaces de la tarjeta de sonido

• Optimización de la información que permita la estación receptora (s) para bloquear en el marco V4 rápidamente (<100 ms) y determinar la frecuencia con exactitud dentro de 1 Hz.

• Proporciona información encuadre inicial para establecer sincronización símbolo

Para ello, un símbolo de ocho (~ 170 m) líder se genera mediante la adición del centro de 4FSK dos tonos para hacer una señal modulada de dos tonos.