Il protocollo FT4 per il concorso digitale
Joe Taylor, K1JT, Steve Franke, K9AN e Bill Somerville, G4WJS
22 aprile 2019
Introduzione: FT4 è una modalità digitale sperimentale progettata specificamente per la radio contestare. Come FT8, utilizza trasmissioni a lunghezza fissa, messaggi strutturati con formati ottimizzati per QSO minimi e forte correzione degli errori in avanti. T / R le sequenze sono lunghe 6 secondi, quindi FT4 è 2,5 × più veloce di FT8 e circa lo stesso velocità come RTTY per la contestazione radio. FT4 può funzionare con segnali 10 dB più deboli di necessario per RTTY, mentre utilizza molta meno larghezza di banda.
Parametri di base: i formati dei messaggi FT4 sono gli stessi di FT8 e codificati con lo stesso (174,91) codice di controllo della parità a bassa densità. Le trasmissioni durano per 4.48 s,rispetto a 12,64 s per FT8. La modulazione utilizza la codifica in quadricromia a 4 toni su circa 23,4 baud, con toni separati dalla velocità di trasmissione. L’occupato la larghezza di banda (che contiene il 99% della potenza trasmessa) è 90 Hz. Sensibilità di soglia per La probabilità di decodifica del 50% è S / N = -16,4 dB, misurata nello standard 2500 Hz ampiezza di banda del rumore di riferimento. La decodifica a priori (AP) può abbassare la sensibilità della soglia a -18 dB o superiore.
Installazione e configurazione iniziale
Per unirti al gruppo di test FT4 e partecipare a uno o più imminenti “mock contest” sessioni pratiche, attenersi alla seguente procedura per installare e configurare un rilascio candidato per
WSJT-X 2.1.0 :
1. Scarica il pacchetto di installazione da un collegamento da fornire.
2. Installare il programma nel modo consueto per il proprio sistema operativo. Per evitare conflitti
con le normali operazioni, potresti voler utilizzare una diversa directory di installazione
da quello utilizzato per WSJT-X 2.0 .
3. Avviare il programma come faresti normalmente per FT8.
4. Dal menu Configurazioni, selezionare FT8 | Clone (o Default | Clone ).
5. Rinominare la nuova configurazione risultante in FT4 e selezionare la nuova configurazione.
6. Seleziona FT4 dal menu Modalità .
7. Sul file | Impostazioni | Scheda Frequenze , fare clic con il pulsante destro del mouse su qualsiasi riga in Lavorare
Tabella delle frequenze e premere il pulsante Ripristina . Questa azione raccoglierà il frequenze di lavoro raccomandate per FT4.
8. Selezionare la casella Attività operativa speciale nelle Impostazioni | Scheda Avanzate
Quindi seleziona i messaggi RTTY Roundup e inserisci il tuo scambio di concorsi appropriato
nel campo RTTY RU Exch .
Ora è disponibile una versione candidata per WSJT-X 2.1.0 configurata per l’operazione FT4. tu
potrebbe trovare utile scaricare ed esaminare un file di esempio FT4. Seleziona Scarica
Esempi dal menu Guida e spuntare la casella FT4 . Configura il grafico a grandi dimensioni
controlla come mostrato in Figura 1 e seleziona Deep nel menu Decodifica , quindi apri il pulsante file di esempio dal menu File . L’intervallo registrato dovrebbe produrre 19 decodi, come visto in Figura 1.
La maggior parte dei segnali decodificati sono inudibili o appena udibili nel file audio. Meno di un terzo sono abbastanza forti da poter essere decodificati in modo affidabile se lfossero
sono stati i segnali RTTY – e solo allora se sono stati distribuiti su un livello molto più ampio
intervallo di frequenze.
Figura 1. – Schermata che mostra i segnali FT4 simulati e le loro decodifiche.
Funzionamento: A parte le sequenze T / R molto più brevi, FT4 si comporta essenzialmente come
allo stesso modo di FT8. Un nuovo controllo su schermo è disponibile per il funzionamento dell’FT4, un pulsante
etichettato come Best S + P , appena sotto la casella di controllo Call 1st . Facendo clic su questo pulsante durante un Rx
ciclo arma il programma per esaminare tutti i messaggi CQ decodificati alla fine del 6- seconda sequenza Rx. Il programma selezionerà il miglior partner QSO potenziale (da a prospettiva di contestazione), e trattarlo come se si fosse fatto doppio clic su quella linea di decodifica testo. Qui “il miglior partner QSO potenziale” significa “Nuovo moltiplicatore” ( 1ª priorità) o “Nuovo Call on Band “( 2ª priorità). “New Multiplier” è attualmente interpretato come “Nuovo DXCC”; una categoria di moltiplicatori più ampiamente definita (per le regole Round Round ARRL)
sarà implementato presto. Potremmo anche fornire classifiche prioritarie aggiuntive, per esempio “New Grid on Band” (utile per i concorsi VHF nordamericani), ordinamento di potenza del segnale, ecc.
Per il controllo da tastiera dei messaggi trasmessi, selezionare la casella Alternate F1-F6
collegamenti sulle Impostazioni | Scheda Generale Nella tipica operazione in stile competizione puoi farlo
premi il tasto funzione F1 per sollecitare un QSO inviando CQ. Per rispondere a un CQ e inviare il tuo scambio di contest, fare doppio clic sul messaggio decodificato. In alternativa, puoi fare clic su
Best S + P e lascia che l’algoritmo di selezione scelga una stazione da chiamare. Auto Seq e Chiama
Le prime caselle di controllo si comportano come in FT8, e quindi il resto di un QSO minimo possibile continuare senza ulteriori azioni da parte dell’operatore. I tasti funzione F2 – F5 possono essere utilizzati per inviare messaggi visualizzati nei campi di immissione per Tx2 – Tx5 nella scheda 1, in basso a destra del principale finestra. Il tasto funzione F6 commuta lo stato controllato di Chiama 1a e combinazione di tasti Alt + B può essere usato per commutare lo stato armato di Best S + P. FT4 è attualmente configurato in modo che una stazione operativa in Search-and-Pounce (“S + P”) la modalità registra un QSO quando viene trasmesso RR73 e la stazione CQing (“Esegui”) registra un QSO quando viene ricevuto RR73. Come FT8, FT4 fa poca distinzione tra una stazione S + P e una stazione Run. Un operatore può passare facilmente e frequentemente tra questi due modi di iniziare i QSO e l’abilità nella contestazione dipenderà dall’ottimizzazione di questi e molti altre decisioni operative. Con un flusso costante di stazioni disponibili per lavorare, single- Le frequenze radio QSO ben superiori a 100 / ora sono possibili usando FT4.
Segnale trasmesso: FT4 utilizza una tecnica di modulazione nota come frequenza gaussiana
shift keying, o GFSK. La forma d’onda audio generata è composta da 105 simboli (toni)
inviato in sequenza a una delle quattro frequenze. La serie codificata di toni distinti per
parte di una trasmissione potrebbe in origine apparire come la curva superiore (rossa) nella
Figura 2.
Tuttavia, in FT4 la sequenza delle frequenze viene livellata dalla convoluzione con a
Funzione gaussiana prima di essere inviata al modulatore del software. La curva blu mostra
la corrispondente sequenza regolare di frequenze effettivamente inviata al modulatore.
La sequenza trasmessa non ha più alcuna discontinuità graduale.
Le differenze tra le curve rosse e blu sembrano piuttosto piccole, ma spettri del
le forme d’onda audio risultanti sono notevolmente differenti. La Figura 3 mostra spettri per un FT4 segnale (blu) e un segnale standard FSK a fase continua (rosso) per lo stesso bit codificato
sequenza. Lo spettro GFSK ha gonne ripide, occupando una larghezza di banda di soli 75 Hz
a -6 dB, 200 Hz a -60 dB e 260 Hz a -80 dB. Non viene applicato alcun filtro aggiuntivo
le forme d’onda audio.
Fig 2. – Esempio delle sequenze di frequenza codificate (rosse) e levigate (blu) per parte di un FT4 Messaggio.
Fig 3. – Spettri di un segnale FT4 trasmesso con GFSK (blu), FT4 con FSK (rosso) e RTTY con
FSK in fase continua (viola).
La Figura 3 mostra anche lo spettro di un segnale RTTY standard (viola), che è di più
di 2000 Hz di larghezza a -60 dB. Alcuni software ham generano segnali RTTY via audio
il cambio di frequenza (AFSK) offre il filtraggio opzionale della forma d’onda per ridurre il
bande laterali di keying indesiderate. Tuttavia, tale filtraggio post-modulazione necessariamente
distrugge la natura a inviluppo costante del segnale e delle foglie FSK a fase continua
dietro una forma d’onda che deve essere amplificata con una buona linearità per evitare di generare nuovi
bande laterali indesiderate. Al contrario, il segnale GFSK di FT4 ha un inviluppo costante e
è immune alla distorsione di inter-modulazione.
Decodifica e utilizzo della frequenza: il decodificatore FT4 in WSJT-X 2.1 identifica e
decodifica i segnali ovunque in una banda passante fino a 5 kHz di larghezza. Come in altri WSJT-X
modalità, i messaggi ricevuti sono “tutto o niente” – non ci sono decodifiche parziali, e
le false decodifiche sono rare. Sottrazione di segnali decodificati dal flusso di dati ricevuto
consente la decodifica di trasmissioni che si sovrappongono in frequenza con altre, forse molto
segnali più forti. Le ultime tre decodifiche mostrate nella finestra Banda attività in Figura 1
sono esempi di tali decodifiche di secondo passaggio. Con il normale ordinamento dispari / pari di
trasmissioni e segnali distanziati ad intervalli di 120-150 Hz, fino a 50 stazioni
operare in una banda passante a 3 o 4 kHz con poche interferenze, anche quando il segnale è forte differiscono fino a 60 dB.
L’esperienza dirà quale potrebbe essere la migliore strategia per selezionare le frequenze di selezione durante contests, e per quanti segmenti ~ 3 kHz dovrebbero essere usati per FT4 su ogni banda.
Come linee guida iniziali suggeriamo le seguenti frequenze di selezione predefinite per FT4: 3.595,
7.090, 10.140, 14.140, 18.104, 21.140, 24.919, 28.180, 50.318, 144.170 MHz. Noi
benvenuto a qualsiasi feedback che potrebbe portare a scelte di frequenza migliori.
Sensibilità: la figura 4 presenta le misurazioni della sensibilità del decodificatore FT4 su un ampio gamma di condizioni di propagazione simulate. I numeri accoppiati a destra danno il
Doppler spread (Hz) e delay differenziale a due percorsi (ms) per vari insiemi di ITU-
condizioni standard, utilizzando il modello Watterson per la propagazione ionosferica. La sinistra-
le curve più solide corrispondono ai comuni percorsi di propagazione delle medie latitudini indisturbate
condizioni. Le curve tratteggiate mostrano le sensibilità misurate per la decodifica al massimo
informazione a priori , in due estremi condizioni di propagazione. Per un confronto approssimativo
con RTTY, notiamo che in condizioni moderate simulate a media latitudine RTTY è stato
mostrato per produrre tassi di errore di carattere inferiori al 10% solo quando SNR supera -1 a +4
dB, a seconda del modem software in uso. FT4 offre un vantaggio di sensibilità di
circa 10 dB su RTTY.
Fig 4. – Probabilità di decodifica misurata per FT4 in funzione di SNR. AWGN significa bianco additivo
Rumore gaussiano; Basso, Medio e Alto si riferiscono alla latitudine geomagnetica; Q, M e D implicano Silenzioso, Moderato o
Condizioni ionosferiche disturbate; NVIS significa Near Sky Incidenza verticale; AP91 si riferisce a priori
decodifica del messaggio RR73 in un tipico QSO di gara.
Test precedenti: i primi candidati al rilascio di WSJT-X 2.1.0 ci hanno permesso di esplorare il
l’opportunità di rendere FT4 una modalità asincrona senza tempi di avvio fissi per T / R
intervalli. Questi test servivano per evidenziare i vantaggi significativi dell’uso del tempo
sequenze sincronizzate. Le lunghezze delle sequenze fisse con tempi di avvio prescritti assicurano che una frazione molto più grande di segnali ricevuti è decodificabile, specialmente in forma di competizione condizioni operative in cui una determinata stazione può trasmettere circa la metà del tempo. In termini normalmente utilizzato per l’ingegneria delle comunicazioni, la sincronizzazione aumenta il canale capacità.
Pianificazione: alcuni parametri e comportamenti operativi di FT4 sono ancora in fase di test e
ottimizzato. Sarà molto utile tenere molte altre sessioni di prove di simulazione,
con un gruppo più ampio di partecipanti attivi. Anche se questi non rivelano bug gravi o
inadeguatezze, riteniamo che FT4 sia troppo nuovo per essere utilizzato in due eventi imminenti: l’ARRL
Concorso VHF (8-10 giugno) e ARRL Field Day (22-23 giugno). Di conseguenza, abbiamo in programma di farlo costruisci un release candidate WSJT-X 2.1.0-rc5 che uscirà “time out” il 7 giugno 2019. Per ora possibile, prevediamo di aderire al seguente programma:
• 22 aprile: annuncio pubblico su FT4, con un collegamento a questo documento
• 29 aprile: secondo annuncio, con collegamenti a pacchetti di installazione scaricabili
per WSJT-X 2.1.0-rc5
• 9 maggio 0000 – 0100 UTC: sessione pratica FT4, 7.090 MHz
• 14 maggio 0000 – 0100 UTC: sessione pratica FT4, 7.090 MHz
• 5 giugno, 0000 – 0100 UTC: sessione pratica FT4, 7.090 MHz (se necessario)
• 15 luglio: versione General Availability (GA) di WSJT-X 2.1.0
Pensieri conclusivi casuali: FT4 è una modalità speciale progettata per il fuoco rapido
contest QSO. Serve a questo scopo in modo molto efficace, ma come FT8 la modalità non lo è
utile per conversazioni più estese. FT4 utilizza molto meno larghezza di banda rispetto all’RTTY
e fornisce una decodifica affidabile a livelli di segnale molto più bassi. Non ha bisogno di “Super
Controllare Partial “o simili aiuti di contestazione e gli operatori esperti che utilizzano FT4 troveranno meno motivazione ad usare un cluster DX o altri aiuti non radio. Tutte le informazioni necessarie a punteggio ben in una gara può essere ottenuto in onda, durante il concorso, attraverso uno proprie antenne e radio. Con FT4 c’è poca distinzione tra CQ e S + P
operazione, quindi è facile passare frequentemente tra i due modi di trovare QSO
partner. Possono partecipare le stazioni che utilizzano antenne a basso consumo e compromesso
efficacemente in un contest usando FT4.
Buon contest usando FT4 da Antonio IU8CRI.