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CW oder Morsetelegrafie
CW heisst Continous Waves und damit ist die Morsetelegrafie gemeint. Sie ist die älteste Betriebsart. Die Morsetelegrafie ist etwa 170 Jahre alt und in den Anfangszeiten des Funkverkehrs wurde ausschliesslich gemorst. Obschon in vielen Ländern beim Amateurfunk die Morseprüfung abgeschafft wurde und in kommerziellen Diensten, wie dem Schiffsfunk, nicht mehr gemorst wird, trifft man sie auf den Amateurfunkbändern häufig an. Im 10MHz-Band, das nur 50kHz breit ist, wird neben digitalen Betriebsarten nur in CW gefunkt. Die Geschwindigkeiten liegen meistens zwischen 50 Buchstaben pro Minute bei langsamen Stationen und 200 BpM bei CW-Freaks. Die Morsetelegrafie benötigt nur wenig Bandbreite und ist deshalb eine sehr effiziente Betriebsart. Als Faustregel gilt, dass die Bandbreite in Hz etwa der Geschwindigkeit in BpM entspricht. Ein sauberes CW-Signal mit 50BpM benötigt etwa 50 Hz und eines mit Tempo 100 ca. 100Hz Bandbreite. CW kann also mit sehr schmalen Filtern empfangen werden. Da jede Halbierung der Bandbreite eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses um 6dB zur Folge hat, können noch sehr schwache Signale empfangen werden, bei denen Sprechfunkverkehr nicht mehr möglich wäre. CW ist daher die ideale Betriebsart für QRP (Funken mit kleinen Leistungen). Zumal CW-Sender sehr einfach aufzubauen sind und keinen Computer benötigen.
PACTOR
PACTOR ist ein Verfahren zur Datenübermittlung über Kurzwellen, das sich auf Grund seiner grossen Vorzüge weltweiter Beliebtheit erfreut. PACTOR ist ein Kunstwort aus den Begriffen PACKET-RADIO und AMTOR. Die Entwickler nützten die Vorteile dieser beiden Betriebsarten und schufen unter Anwendung modernster Technik ein neues Verfahren das eine fehlerfreie Übermittlung von Daten über eine Kurzwellenverbindung gestattet. Das 1990 eingeführte PACTOR System ist 1995 mit dem PACTOR-2 System (PTC-2) erweitert und verbessert worden. PACTOR-2 ist zu PACTOR-1 (PTC-1) rückwärtskompatibel und gestattet bei guten Übertragungsbedingungen einen hohen Datendurchsatz. PACTOR-Controller werden einerseits an einen Computer angeschlossen, auf dem eines der vielen erhältlichen Terminalprogramme läuft, und anderseits an einen KW-Transceiver. Der Tonausgang des Transceivers führt zum Controller. Das Modulationssignal des Controllers wird dem Mikrofoneingang, des im Modus SSB betrieben Transceivers zugeführt. Alle modernen Transceiver arbeiten ohne Modifikationen auf PACTOR-1 und PACTOR-2.
Vorteile von PACTOR
– Fehlerfreie Datenübertragung
– Echte binäre Datenübertragung mit Gross-, Kleinschreibung und Sonderzeichen
– Automatische Anpassung der Übertragungsgeschwindigkeit an die Qualität der KW Verbindung. PACTOR-1 100 oder 200 Baud, PACTOR-2 bis ca. 1000 Bits/s.
– Datenkompression bei Übertragung von Text
– Ausgeklügelte Fehlererkennungs- und Korrekturmethode (PTC-2)
– Durch Memory-ARQ wird aus mehreren defekten Datenpaketen die richtige Information rekonstruiert
– Sehr kleiner notwendiger Störabstand zur Aufrechterhaltung einer Verbindung.
– Maximale Bandbreite 500 Hz, beim PTC-2 auch bei den höchsten Datenraten
– Vollständige Mitlesemöglichkeit
– PTC-2: Einsatz eines DSP (digital signal processors) und eines Mikroprozessors, Einbau von VHF PACKET Modems möglich, Transceiversteuerung möglich
– Aktuell 2015 PTC3
RTTY
RTTY, Radio Teletype, ist Funkfernschreiben und noch häufig auf den Kurzwellenbändern von 1.8 – 28 MHz anzutreffen. Auf VHF/UHF hat diese Betriebsart jedoch kaum Bedeutung. RTTY wird zwar zunehmend durch modernere digitale Modulationsarten, wie PSK31 verdrängt, ist aber nach wie vor populär. So gibt es zum Beispiel noch eine Vielzahl von RTTY-Kontesten. Bei RTTY wird der Träger zwischen zwei Frequenzen umgetastet (FSK Frequency Shift Keying). Die tiefere Frequenz heisst „Space“, die höhere „Mark“. Der Abstand des Frequenzpaares heisst „Shift“ und beträgt 170Hz. Dabei wird ein 5Bit-Code verwendet in einem asynchronen Übertragungsverfahren mit Start und Stop-Signalen. Ein Fehlerkorrekturverfahren ist nicht vorgesehen. RTTY ist eine alte Betriebsart und fand Eingang in den Amateurfunk in den Fünfzigerjahren, als ausrangierte kommerzielle Fernschreiber erhältlich wurden. Heute wird RTTY oft mit dem Computer betrieben. Dabei wird nicht mehr das unmodulierte Trägersignal des Senders umgetastet, sondern ein NF-Signal auf SSB (AFSK). Der Effekt ist jedoch der gleiche. Amateur-RTTY mit 45 Baud (300 Zeichen pro Minute) benötigt etwa 300Hz Bandbreite und kann mit einem Empfänger mit 250Hz-Filter noch problemlos decodiert werden.
AMTOR
AMTOR ist eine Weiterentwicklung von RTTY und wurde geboren, als die ersten integrierten Schaltungen zur Verfügung standen. Es basiert auf der RTTY-Codierung mit zwei zusätzlichen Bit zur Vorwärtskorrektur. Zusätzlich wird ein ARQ-System benutzt (ARQ = Automatic ReQuest). D.h. nach einigen Zeichen macht der Sender kurz Pause und der Empfänger sendet ein Bestätigungssignal, aus dem hervorgeht, ob die Zeichen korrekt übermittelt wurden. Im Fehlerfall werden die letzten Zeichen erneut gesendet. Damit wird eine weitgehend fehlerfreie Übertragung erreicht.
Clover
Hauptunterschied gegenüber anderen bekannten Verfahren für die Datenübertragung auf Kurzwelle sind die Anwendungen von mehreren Verschiedenen Modulationsverfahren, die entsprechend den Eigenschaften der KW Ausbreitungsbedingungen optimal ausgewählt werden, sowie die Verwendung eines fehlerkorrigierenden Codes. Darüber hinaus besteht die bei fast allen anderen Verfahren die Möglichkeit zur automatischen Rückfrage, falls die Fehler die Fähigkeiten zur Korrektur überschreiten (ARQ). Für dieses aufwendige Verfahren ist ein DSP Prozessor notwendig.
Vorteile von Clover
– praktisch fehlerfreie Datenübertragung
– echte binäre Datenübertragung Groß- Kleinschreibung und Sonderzeichen möglich
– automatische Anpassung der Modulationsart und des Fehlerkorrekturverfahrens an die Übertragungsstrecke
– sehr hohe Übertragungsraten bei gutem Kanal
– Max. 500 Hz Bandbreite
G-TOR
G-TOR ist seit 1994 ein Verfahren zur Datenübermittlung über Kurzwellen. Der Name G-TOR ist vom verwendeten Fehlerkorrekturverfahren nach M. J. E. Golay abgeleitet. Die Entwickler schufen ein neues Protokoll, das dem PACTOR-1 System ähnlich ist, jedoch viele Neuerungen aufweist. Die beiden Verfahren sind nicht kompatibel. G-TOR benützt neben dem Golay Fehlerkorrekturverfahren im Vorwärtspfad auch sog. „full frame data interleaving“, „run-length“ Kompression, Datenkompression für Gross- und Kleinbuchstaben, fehlertolerante Quittungszeichen, etc. Das neue Verfahren gestattet schnelle und fehlerfreie Übermittlung von Daten über eine Kurzwellenverbindung.
Vorteile von G-TOR
– Fehlerfreie Datenübertragung
– Echte binäre Datenübertragung Gross- Kleinschreibung und Sonderzeichen möglich
– Automatische Anpassung der Übertragungsgeschwindigkeit an die Qualität der KW-Verbindung mit 100, 200 oder 300 Baud
– Datenkompression bei Übertragung von Text
– Fehlererkennungs und Korrekturmethode nach Golay
– Resistent gegen „burst errors“ durch Verschachtelung der Daten innerhalb der Blöcke
– Mitlesemöglichkeit
– Fehlertolerante Quittungszeichen
– „run lenght“ Datenkompression bedeutet weniger Zeichen bei Grafik (Striche)
PSK31
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AM
AM ist die älteste Betriebsart für Sprachübertragung und wird im Amateurfunk kaum noch eingesetzt. Die benötigte Bandbreite ist mehr als doppelt so gross wie bei SSB und in Anbetracht der oft dicht belegten Funkbänder zu verschwenderisch und zu störanfällig. Anhänger dieser Modulation trifft man noch um 29.1 MHz und leider auch – in Missachtung der Bandpläne – um 3,550 MHz.
SSB
SSB heisst Single Side Band, ist Sprechfunk und gehört neben CW zu den beliebtesten Betriebsarten im Amateurfunkdienst. Im Gegensatz zu AM wird nur ein Seitenband ausgestrahlt und der Träger, der ja keine Informationen enthält, wird unterdrückt. Die Bandbreite beträgt weniger als 3kHz. Daher ist zu benachbarten Station ein Abstand von 3kHz einzuhalten um diese nicht zu stören. SSB wird auf allen Amateurfunkbändern betrieben ausser auf 136kHz (Band zu schmal) und auf 10MHz (Im Bandplan nicht vorgesehen). Auf den Bändern 1.8, 3.5 und 7MHz wird in der Regel das untere Seitenband, LSB, benutzt, auf allen anderen das obere, USB. Da die Trägerunterdrückung im Sender über 40dB beträgt, wird in Sprachpausen praktisch keine Leistung abgestrahlt. Die Modulation ist daher sehr effizient. Um die Verständlichkeit bei schwachen Signalen zu erhöhen, wird vielfach Sprachkompression eingesetzt.
FM
FM steht für Frequenzmodulation und wird ebenfalls im Sprechfunk eingesetzt. Auf Kurzwelle wird sie wegen ihrer grossen Bandbreite nur im 28MHz-Band um 29.6MHz verwendet (Kanäle im 10kHz-Raster), wo auch einige Relaisstationen zu finden sind. Auf den VHF und UHF-Bändern ist sie jedoch weit verbreitet und die wohl beliebteste Modulationsart. Nicht zuletzt wegen ihrer ausgezeichneten Qualität: FM rauscht ab einem Signal/Rausch-Abstand von ca. 12dB wesentlich weniger als AM. Im Gegensatz zu AM und SSB wird die Sprachinformation nicht mit einer Änderung der Amplitude übertragen, sondern mit einer Veränderung der Frequenz. Die Tonhöhe ist also proportional zur Geschwindigkeit mit der das Signal um die Sollfrequenz hin- und herpendelt. Der Hub, das heisst die Grösse des Ausschlags dieses „Pendels“ ist massgebend für die Lautstärke. Stationen mit mehr Hub tönen also lauter. Doch der Hub ist auch massgebend für die benötigte Bandbreite. Diese beträgt als Faustregel: 2 x Hub +2 x NF (NF=höchste übertragene Sprachfrequenz). Bei 3kHz Hub und 3KHz als höchste zu übertragende Sprachfrequenz beträgt die Bandbreite also 12kHz. Lange Zeit wurde mit einem Kanalabstand von 25kHz gearbeitet, seit einigen Jahren auf 144MHz mit 12.5kHz Abstand. Im Gegensatz zu AM erzeugen FM Sender, die auf der gleichen Frequenz senden, keine NF-Störungen durch Überlagerung (Pfeifstellen). Zudem sorgt der sogenannte „Capture Effect“ dafür, dass das stärkere Signal das schwächere verdrängt.
OLIVIA
Olivia wurde 2004 von Pawel Jalocha entwickelt und nach seiner Tochter benannt. Die Betriebsart arbeitet mit mehreren Tonsignalen, die umgeschaltet werden: MFSK Multi Tone Shift Keying. Sie ist an ihrem melodischen Gedudel leicht erkennbar. Auch hier reicht ein Computer mit Soundkarte, der an den Transceiver angeschlossen wird. Die Standardeinstellung ist 1000Hz Bandbreite mit 32 Tönen. Diese Betriebsart ist zwar nicht besonders frequenzökonomisch, bietet aber eine sehr robuste Vorwärtskorrektur und hohe Übertragungsgeschwindigkeit. Eine Dekodierung findet noch bei sehr schlechtem Rausch/Signalverhältnis statt, wenn das Signal kaum mehr gehört oder auf dem Wasserfalldisplay gesehen werden kann. Auf allen Kurzwellenbändern existieren spezielle Olivia-Frequenzen. Es gibt noch eine Reihe anderer MFSK-Verfahren, wie zum Beispiel MFSK63, als Vorläufer von Olivia.
WSJT
WSJT, Weak Signal Communications by K1JT, beinhaltet einen ganzen Strauss von digitalen Betriebsarten und wurde 2001 vom Funkamateur und Nobelpreisträger für Physik, Professor Joseph Hooton Taylor Jr. entwickelt. Auch hierzu wird wiederum der Computer benutzt und wie bei den anderen digitalen Betriebsarten direkt mit dem Transceiver verbunden. Die Programme sind sehr ausgeklügelt und berücksichtigen die Eigenheiten der jeweiligen Verbindungsart. Der entscheidende Trick bei den WSJT-Programmen ist eine Zeitsynchronistation zwischen Sender und Empfänger, das heisst, der Empfänger muss wissen, wann der Sender senden wird. Bei den Meteorscatter-Programmen betragen die Zeitschlitze 30 Sekunden, beim EME-Programm JT65 60 Sekunden. Die Stationen müssen also die Uhren ihrer Computer genau einstellen, bzw. an eine genaue Zeitbasis anbinden. Auch werden Standardmeldungen verwendet, die für diese Betriebsarten üblich sind, was die Decodierungssicherheit weiter erhöht, wie zum Beispiel OOO = habe alle Informationen komplett aufnehmen können.
WSJT beinhaltet:
FSK441, ein sehr schnelles Meteorscatter-Programm. Es ermöglicht Verbindungen über sogenannte „Pings“, Refexionen an sehr kurzlebigen Ionisationen (< 1sec), die durch Meteoriten in der hohen Atmosphäre verursacht werden. Diese Verbindungen finden vorallem auf 50 und 144 MHz statt. Der Vollständigkeit halber: Es gibt neben den Pings ab und zu auch längere Meteorreflexionen, sie werden „Bursts“ genannt und dauern einige Sekunden. Pings und Bursts sind keine sehr schwachen Signale und können regelmässig auch mit einfachen Antennen z.B. auf 50MHz beobachtet werden (Sprachfetzen auf dem SSB-Aktivitätszentrum 50.150 MHz).
JT65
siehe detailierte Ausführung
JT6M ist wiederum ein Meteorscatter-Programm. Es wurde speziell für das 50 MHz-Band optimiert. Generell sind Frequenzen im Bereich 40 bis 60 MHz am besten für Meteorscatter geeignet. Pings und Bursts treten dort häufig auf und sind stark. Mit diesem Programm können praktisch zu jeder Tages- und Jahreszeit MS-Verbindungen getätigt werden, auch ausserhalb der bekannten Meteorschauer wie z.B. Perseiden um den 14. August, da die Erde laufend mit Meteoriten „bombardiert“ wird. Wie mit FSK441 können Reichweiten bis über 2000km erzielt werden. 100W und eine HB9CV-Antenne genügen bereits.
WSPR ist der neuste Spross der Familie (Whisper ausgesprochen) und steht für Weak Signal Propagation Reporter. Diese Betriebsart wird bei schwachen Signalen im Mittelwellen und Langwellenbereich verwendet. In der Zwischenzeit sind noch weitere experimentelle Modi hinzugekommen.