弱信号模式和FT8
本文编辑:@BINIZ @BI1NDH @BloodBlade
# 弱信号模式
弱信号模式可以在传播极为不利的情况下也可以有效的传输信息,多用于流星散射、月面反射、极光等特殊传播模式,当然在普通的通联中也可以使用这种模式。
也有许多基于弱信号模式的监听站,用于测定当前各个地点之间的信号传播状态。
常见的弱信号模式有 FT8、FT4、WSPR 等等。
# 调制解调器
对于更侧重于使用各种弱信号模式的用户,由 K1JT 开发的 WSJT-X (opens new window) 是一个最为全面的选择,但他缺少了一些便利的自动化功能。
对于更注重于获得远距离 QSO 的用户,JTDX (opens new window) 是在 WSJT-X 的基础上改进而来的,使用各种了各种方法来增加了解码的成功率,同时也提供了一些自动化 QSO 的功能,但它对于弱信号模式本身的的支持不如 WSJT-X 全面。
WSJT-X 和 JTDX 的开发团队是相同的,也完全可以两个都安装,根据需要来使用。
如果你使用 Android 手机的话,可以使用 BG7YOZ 开发的 FT8CN (opens new window),将你的手机连接到电台来使用 FT8 模式。不过要注意的是,手机的处理器性能有限,解码成功率是不能和电脑来比较的。
# FT8 模式
FT8 是由 K9AN 和 K1JT 发明的基于 8 音调连续相位频移键控(8-CPFSK)的弱信号传播模式,F 来自于 K9AN 的名字 Steve Franke,T 则来自于 K1JT 的名字 Joe Taylor。 由于现代城市环境不太利于短波通信,因此 FT8 现在已经成为了业余无线电中最流行的数字模式之一。
# 必要的准备
- 一台支持 SSB 单边带模式的业余无线电收发射机
- 一台性能还算不错的计算机,需要搭载 Window 7 以上 / MacOS/Linux 的操作系统,或者 Android 6 以上的手机
- 时间校准手段,网络校时、GPS 校时或者 BPM 校时等。
- 对于某些不具有内置声卡的电台,需要购买一张 USB 声卡,几十 / 十几的都可以。对电脑声卡质量有自信的也可以使用电脑自带声卡。
- 一条用于连接电台控制接口和电脑 / 手机的控制线,具体控制线可以参考电台的帮助手册。
- 一些用于抗干扰的磁环或信号隔离器。(非必须)
# 基础规则
FT8 以协调世界时作为时间基准,两个台站之间的时间差最好不大于 1 秒,否则会无法解码,因此在操作前需要线校准电脑的时间。
由于每 15 秒一个时隙,因此每分钟会划分为四个时间段,每分钟的 0秒 和 30秒 被称作偶数(even)时隙;第 15 和 45 秒被称作奇数(odd)时隙。
发送 FT8 消息进行 QSO 时应尽量符合标准格式,以便其他人解码。不过实际上 FT8 也可以自定义消息内容,用于和其他人通信,每次发送最高只支持 13 个字符。
# 行为准则
注册 LOTW,及时或者定时的上传日志。
不要在别人的呼叫频率进行回复。
检查你的 ALC 设置,不要让你的呼叫干扰到隔壁频率。
6 米特别约定:
欧洲电台总是在偶数周期内进行发射;亚洲和北美电台在奇数周期内发射。这是为了避免本地电台信号过强,压制远距离传来的弱信号。
50.323 作为跨大洲 DX 通道,不要此频率上进行本大洲的呼叫。
# WSJT 操作
虽然是 WSJT 的操作,但 JTDX 的用法也大同小异,如果 JTDX 的某些功能是没有的,那会在下一节中介绍。
# JTDX 的特别功能
# 猎犬模式(DX Hound)
# 异频操作(Split Operation)
# FAQ
# 具体格式
FT8 模式每 15 秒为一个时隙,每时隙的分配如下:
| 解码时间 | 同步信号 | 数据信号 | 同步信号 | 数据信号 | 同步信号 | 解码时间 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 秒 | 1.12 秒 | 4.64 秒 | 1.12 秒 | 4.64 秒 | 1.12 秒 | 1.86 |
在解码时间中,不进行发射活动。
在信号中使用 0-7 8 个音调,每个音调可以对应三位的二进制代码,即每个音调对应三个数据位。
同步信号中固定使用 3140652 音调以在解码时辅助定位。
数据信号中总共具有 174 个数据位,其中具有 77 个有效数据位、14 个校验数据位和 83 个纠错数据位。
在有效数据位中,不同位置的数据有固定的格式,根据消息类型不同,格式也不同。
由 i3 与 n3 两个音调来决定消息类型:
| i3 | n3 | 用途 | 数据格式 | 示例 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 任意文本 | f71 | TNX 73 GL |
| 0 | 1 | DX 远征 | c28 c28 h10 r5 | K1ABC RR73;W9WXZ<KH1/KH7Z>-08 |
| 0 | 3 | ARRL 野外日 | c28 c28 R1 n4 k3 S7 | K1ABC W9XYZ 6A WI |
| 0 | 4 | ARRL 野外日 | c28 c28 R1 n4 k3 S7 | W9XYZ K1ABC R 17B EMA |
| 0 | 5 | 遥测 | t71 | 123456789ABCDEF012 |
| 1 | 数据 | 标准信息 | c28 r1 c28 r1 R1 g15 | K1ABC/R W9XYZ/R R EN37 |
| 2 | 数据 | 欧洲 VHF 竞赛 | c28 p1 c28 p1 R1 g15 | G4ABC/P PA9XYZ JO22 |
| 3 | 数据 | RTTY RoundUp 竞赛 | t1 c28 c28 R1 r3 s13 | K1ABC W9XYZ 579 WI |
| 4 | 数据 | 非标准呼号 | h12 c58 h1 r2 c1 | |
| 5 | 数据 | 欧洲 VHF 竞赛 | h12 h22 R1 r3 s11 g25 |
当 i3 不为零时,则 n3 音调直接用来表示数据内容,不用于表示消息类型。 数据格式中不同标识代表该位置应该有什么类型的数据:
| 标识 | 数据内容 |
|---|---|
| c1 | 首次 CQ 呼叫,此时 h12 会被忽略,仅用于消息类型 4:非标准呼号 |
| c28 | 标准呼号和常用语:CQ、DE 和 QRZ 或 22 位哈希呼号,可带有三位数字或 4 字母修饰符 |
| c58 | 非标准呼号,最高 11 字符 |
| f71 | 任意文本(大写字母、数字、加减号、点、斜杠、问号、空格),最高 13 字符 |
| g15 | 4 位位置网格和信号报告:RRR, RR73,73 或留空 |
| g25 | 6 位位置网格 |
| h1 | 哈希后呼号,用于第二次出现该呼号 |
| h10 | 10 位哈希后呼号 |
| h12 | 12 位哈希后呼号 |
| h22 | 22 位哈希后呼号 |
| k3 | ARRL 野外日类型:A,B,...,F |
| n4 | 发射的数字:1-16,17-32,在消息类型 03 中标识最多同时传输信号数量 - 1,在 04 中标识 - 17 |
| p1 | 呼号后缀 / P,意为漫游 Rover |
| r1 | 呼号后缀 / R,意为携带 Portable |
| r2 | RRR,RR73,73 或留空 |
| r3 | 信号报告:2-9,会显示为 529-599 或 52-59 |
| R1 | R,表示是否抄收 |
| r5 | 信号报告:-30 到 + 32,仅允许数字 |
| s11 | 序列号 0-2047 |
| s13 | 序列号 0-7999 或美加的州和省编号 |
| S7 | ARRL/RAC 分区 |
| t1 | TU(Thank you,感谢你),用于消息类型 3 |
| t71 | 遥测数据,最多 18 位十六进制数 |
在 FT8 中,为了降低数据位数,呼号和位置网格并非直接传输,而是先格式化,然后转换为数字,最好再进行传输。
呼号具体规则是:
将一些过长的呼号前缀映射到一些没有被使用的较短呼号前缀中。
以最后一个数字位基准对齐到第三位,将所有呼号格式化,其他位置补空格,比如
KC2G会被变为KC2G,N2XYZ变为N2XYZ等等。第 1 位按照
空格0-9A-Z、第二位按照0-9A-Z、第三位按照0-9、第四位按照空格A-Z的顺序,分别将每一位对应出 0-37 之间的一个数字。按照
((((第一位*36+第二位)*10+第三位)*27+第四位)*27+第五位)*27+第六位的计算式计算出一个数字
这样就将标准呼号进行了压缩,从而降低了数据的数量,由于标准呼号压缩之后的数量小于 28 位二进制数的容量,因此多余的位置可以用于保存 CQ、DE 等常用短语和 22 位哈希后的呼号。为了实现这一点,会加入偏移值来为常用短语(偏移增加 2063592)和哈希呼号(偏移增加 4194304)预留空间,即最终的计算结果中还会增加 6257896 才是最终的 c28 值。
为了应对不标准的呼号,则会将呼号进行哈希处理,但这样只能根据曾经受到过的信息来推测呼号,因此非标准呼号再 CQ 呼叫时需要使用消息类型 4,在 c58 加入自己的完整呼号值。虽然概率极低,但一个哈希值会有对应多个呼号的可能,因此哈希后的呼号解码时会使用 <> 来表示,以提醒可能存在不正确的情况。
位置网格也使用同样的方法处理,不过位置网格本来就是标准化的,而且其字母只使用 A-R 共 18 个字母,因此省略掉了标准化步骤。需要注意的是,由于位置网格中也会带有一些常用语,而常用语中的 RR73 也是实际存在的网格。不过由于此地为北冰洋中的无人区,因此绝大部分情况下都可以不将其作为位置来看待。