Steve Franke, K9AN; Nico
Palermo, IV3NWV; Bill Somerville, G4WJS; und Joe Taylor, K1JT
10. Dezember 2020
WSJT-X 2.4.0 wird Q65 einführen - ein
digitales Protokoll, entwickelt für minimale Zwei-Wege-QSOs über besonders
schwierige Ausbreitungswege. Auf Pfaden mit einer Dopplerausbreitung von mehr
als ein paar Hz ist die Performance von Q65 bei schwachen Signalen die beste
unter allen WSJT-X-Modi. Q65 ist besonders effektiv bei troposphärischer
Streuung, ionosphärischer Streuung und EME auf VHF und höheren Bändern sowie bei
anderen Arten von schnell schwächer werdenden Signalen.
Q65 verwendet eine
65-Ton-Frequenzumtastung und baut auf den nachgewiesenen Stärken von QRA64 bei
schwachen Signalen auf, einem Modus, der 2016 in WSJT-X eingeführt wurde. Q65
unterscheidet sich von QRA64 in den folgenden wichtigen Punkten:
- Ein neuer „Q-ary Repeat
Accumulate-Code“ mit niedriger Rate für die Vorwärtsfehlerkorrektur
- Nutzermeldungen und Sequenzierung, die
identisch ist mit denen in FT4, FT8, FST4 und MSK144
- Ein einzigartiger Ton für die Zeit-
und Frequenzsynchronisation. Wie bei JT65 ist dieser "Synchronton" auf
der Wasserfall-Spektraldarstellung leicht sichtbar. Im Gegensatz zu JT65 ist
die Synchronisation und Dekodierung sogar dann wirksam, wenn Meteor-Pings oder
andere kurze Signalanhebungen vorhanden sind.
- Optionale Submodes mit
T/R-Sequenzlängen von 15, 30, 60, 120 und 300 Sekunden.
- Eine neue, sehr zuverlässige
Listen-Dekodierungstechnik für Nachrichten, die zuvor kopierte
Nachrichtenfragmente enthalten.
Die grundlegenden Parameter von Q65 für
jede der fünf T/R-Sequenzlängen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Die
Schwellenempfindlichkeiten (SNR in 2500-Hz-Bandbreite mit 50 %
Dekodierwahrscheinlichkeit) wurden für jeden Submode gemessen, nutzend die
Simulationsmöglichkeit mit Hilfe des additiven weißen gaußschen Rauschens. Wie
bei anderen kürzlich entwickelten Modi in WSJT-X verbessert eine Funktion
namens a-priori-Decodierung die Empfindlichkeit um mehrere zusätzliche dB,
indem die Information während eines minimalen Standard- QSO angesammelt wird.
Die Q65-Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) verwendet
einen speziell entwickelten (65,15) Blockcode mit Sechs-Bit-Symbolen. Zwei
Symbole werden aus dem Code "herausgestrichen", so dass ein
effektiver (63,13) Code mit einer Nutzlast von k = 13 Informationssymbolen, vermittelt
durch n = 63 Kanalsymbole, übertragen wird. Die punktierten Symbole bestehen
aus einem 12-Bit-CRC, der aus den 13 Informationssymbolen berechnet wird. Der
CRC wird verwendet, um die Fehldekodierungsrate auf einen sehr niedrigen Wert
zu reduzieren. Eine 22 Symbole umfassende Pseudo-Zufallssequenz, verteilt über
eine Übertragung, wird als "Ton 0" gesendet und zur Synchronisation
verwendet. Die Gesamtzahl der Kanalsymbole in einer Q65-Übertragung beträgt
somit 63 + 22 = 85.
Für jede T/R-Sequenzlänge haben die
Submodes A - E Tonabstände und belegte Bandbreiten, welche 1, 2, 4, 8 und
16-mal so groß sind wie in der obigen Tabelle angegeben. Die vollständigen
Submode-Bezeichnungen enthalten eine Zahl für Sequenzlänge und einen Buchstaben
für den Tonabstand, wie z. B. in Q65-15A, Q65-120C usw. Tonabstände und belegte
Bandbreiten für die weiteren Submodes sind in der folgenden Tabelle
zusammengefasst. Zusätzliche Submodes -120F, -300F und -300G könnten in Zukunft
implementiert werden, wenn ein entsprechender Bedarf festgestellt wird.
Q65 ist empfindlicher als jeder andere
WSJT-X-Modus, wenn auf Pfaden mit einer Dopplerausbreitung die Spreizung mehr
als ein paar Hz beträgt. Detaillierte Beispiele für die mit Simulationen
gemessene Empfindlichkeit finden sich in den Abbildungen 1 und 2, auf der nächsten
Seite.
Ein hervorragendes Beispiel für den
gezielten Einsatz ist die ionosphärische Streuung auf dem 6-m-Band.
Ausführliche Tests auf der 1150 km langen Strecke zwischen K1JT und K9AN haben
gezeigt, dass bei 300 W Ausgangsleistung fast jede Q65-30A-Übertragung von der
anderen Station korrekt kopiert wird. Mit Q65 können Stationen mit einer
bescheidenen Yagi und 100 W oder mehr sich gegenseitig auf 6 m in Entfernungen
bis zu 1600 km zu arbeiten, und das meist unter Totbandbedingungen.
Ionosphärische Streuung ist am besten um die Mittagszeit und in den
Sommermonaten, ist aber zu allen Zeiten vorhanden.
Die Tests von Q65 für EME, extreme Troposcatter
und andere potentiell geeignete Pfade beginnen gerade erst. Aber wir wissen aus
der Erfahrung mit QRA64, dass geeignete Q65-Submodes unter einer Vielzahl von
Bedingungen sehr effektiv sein werden. Die Dekodierung ist für Signale mit
einer Dopplerspreizung bis zum Zehnfachen des Tonabstandes und sogar darüber
hinaus wirksam.
Ein paar Vorschläge für potentiell
fruchtbare Anwendungen sind diese:
- Q65-30A Schnelle
(Contest?) QSOs auf 144 und 432 MHz
- Q65-30B Schnelle
(Contest?) EME-QSOs auf 1296 MHz
- Q65-60A,B EME auf 144 und 432
MHz
- Q65-60B,C EME auf 1296 MHz
- Q65E-120 Small-Dish EME auf
10 GHz
In der ersten Testphase freuen wir uns
über Ihr detailliertes Feedback zu Erfolgen und Misserfolgen! Der Q65-Decoder
nimmt interne Anpassungen vor, die von der Dopplerspreizung in empfangenen
Signalen abhängen. Endgültige Optimierungen werden davon abhängen, dass wir
repräsentative Aufnahmen von Signalen bei einer Vielzahl von Ausbreitungsbedingungen
haben. Bitte verwenden Sie die Funktion "Save All" in WSJT-X, um
.wav-Dateien zu speichern, und senden Sie sie zusammen mit Ihren eigenen
Kommentaren und Vorschlägen zur späteren Untersuchung an uns. Wir freuen uns
über jede Anregung!
