A weboldalon cookie-kat használunk a felhasználói élmények javítása érdekében. Több infó: Adatvédelmi Nyilatkozat. Elfogadom
Termékek Menü
0
Nyelvek
Hungarian hu
English en
Slovak sk
Romanian ro

Digitális kommunikáció a rádióamatőr hétköznapokban

A rádióamatőrök mindig is nagy úttörői voltak a kísérletezésnek, új üzemmódok és technológiák kipróbálásának, kifejlesztésének. Emlékezzünk rá, hogy a hőskorban a szikratávíró után az elektroncsövek megjelenésével elterjedt a Morse távíró másnevén CW, ahol a vivőt billentyűztük. Ezt követte az AM moduláció, ami a hosszú közép és rövidhullámú műsorszórásban ma is megtalálható.

Később kifejlődött az FM azaz a frekvencia moduláció és ezzel jelentősen csökkent a vett jel zavarérzékenysége. Ezzel a módszerrel már HIFI minőséget lehetett produkálni szélessávú (nagy löketű) WFM-ben, amit a műsorszóró rádiók a mai napig sugároznak a VHF sávban. Az amatőrök és a profik pedig a kislöketű NBFM módot használták tekintettel arra, hogy elsősorban az emberi beszédet kellett átvinni és ehhez a telefonminőség elég volt. Fő szempont csupán az érthetőség, másodsorban a felismerhetőség volt. A vezetékes hírközlésben elterjedt TELEX hamar elterjedt a rádióamatőrök között is. Kezdetben interfész került a rádió és a mechanikus telexgép közé.

A számítógépek elterjedésével, különösen a ZX Spectrum és a Commodore C64 árának elérhetővé válásával (ki ne emlékezne még a Mariahilfer strasse-i beszerző utakra) az amatőrök tömegesen kezdték használni a géptávíró, más néven az RTTY üzemmódot. Ez bizony már a digitális rádiózás kezdete volt. Szinte átmenet nélkül találtuk magunkat a PACKET rádiózás korában, hála az olcsó ZX és C64 gépeknek. Ekkor már BBS-eseket használtunk, üzenetet tudtunk hagyni másik amatőrtársainknak a BBS-ekben. Mindezek AFSK módban működtek viszonylag kis, 1200 bit per second (baudot) sebességgel. Ettől kezdve rohamosan nőttek ki az újnál újabb digitális üzemmódok, mint például a Pactor, Amtor, Sitor és a K1JT által kifejlesztett zajszint alatti kommunikációra használható JT6 üzemmódok.

Időközben az AFSK-t felváltotta az FSK és ennek különböző változatai, amellyel már gond nélkül el lehetett érni a 9600 bps sebességet egy FM rádión. A mai internetes sávszélességekhez képest ez semminek tűnik, de nem is a nagyméretű fájlok, videók átvitele volt a cél.

Érdekes, hogy a beszéd digitális átviteléhez eléggé sokat kellett várni. Elmondható, hogy az igazi áttörés a 90-es évek második fele után indult meg a modulációs módok és az ehhez gyártott spec IC-k térhódításával. Elsőként az NMT450 mobiltelefonok (ezek részben digitális részben analóg módon működtek), később a GSM telefonok kezdték használni. Az ipari rádiók kicsit megkésve, a 2000-es években kezdték alkalmazni a digitális beszédkommunikációt. Itt a legismertebb a TETRA lett Európában.

A digitális beszédkommunikációhoz a beszédet előbb digitalizálni és tömöríteni kell. Erre szolgál a VOCODER. Az analóg jelet előbb dinamika kompresszorral összenyomják, majd A/D konverterrel digitalizálják és tömörítik. A tömörítés lényege, hogy kevéssé fontos tartalmat (pl. csend) levágják, a többit pedig különböző eljárásokkal tömörítik úgy, hogy minden bit fontos információt hordozzon. Ettől egy kicsit digitális lesz a hang, de hamar meg lehet szokni. Ezzel egy időben előállítják a hibajavító jeleket és a hasznos jellel csomagba rendezik. Legtöbbször ezt a modulátor IC végzi. Az egyik legegyszerűbb és emiatt gyakran használt hibajavítás a FEC Forward Error Correction, magyarosan előre korrigált hiba. Ezután valamilyen modulációs eljárással modulálják az FM jelet és következik a kisugárzás.

Vétel oldalon a dolog megfordul. A vett és demodulált jel digitálisan jelentkezik a demodulátor IC kimenetén és a kitömörítés után a VODECODER kijavítva a hibákat, visszaállítja analóg jellé (beszéddé), hogy a hangszóróban hallhassuk. Egy DMR digitális moduláció blokkvázlat az alábbi képen látható:

A digitális VHF/UHF rádiózásban három nagy csoport különböztethető meg:

  1. FDMA azaz Frequency Division Multiple Acces. Amint a nevéből is kiderül ez egy frekvenciaosztásos rendszer. A profi rádióknál az Icom és Kenwood az FDMA technológiát, míg a Motorola, Vertex, Hytera a DMR technológiát alkalmazza. Az amatőr rádiózásban az FDMA terjedt el. Ezt alkalmazza mindhárom nagy amatőr rádiót gyártó cég, az Icom, Kenwood, és a Yaesu. Míg a DMR rádiók kommunikálnak egymással gyártótól függetlenül, addig az amatőr gyártok más-más kódolást (modulációt) használnak. Itt nem történt szabványosítás.
    Az ipari és az amatőr analóg FM VHF UHF csatornák korábban 25 kHz-re, mostanában inkább 12.5 kHz-re vannak egymástól. A további csökkentés már csak az érthetőség és felismerhetőség jelentős rovásával valósulna meg, nem beszélve a jel/zaj viszony jelentős romlásáról. 12.5 kHz csatorna szélességben a megengedett maximális löket 2.5 kHz, 6.25 kHz-en ennek nyilván a fele lehetne. AZ FDMA rendszerek felhasználva a digitális moduláció és az ezzel járó tömörítés lehetőségét, a meglévő 12.5 kHz-es csatornát két 6.25 kHz-es csatornára bontják. Ezzel megvalósul, hogy egy 12.5 kHz-es analóg csatornán egy időben két digitális kommunikáció folyhat. Ezt a technológiát használták az űrhajózásban is. További infót a neten bőven találni. Pl. https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency-division_multiple_access

     
  2. TDMA azaz Time Division Multiple Acces. Amint a nevéből is kiderül, ez időosztásos rendszer. Itt az időben több időablakot dedikálnak az FM csatornán: a GSM maximum 8 időablakot használ 50 kHz-en, a TETRA 4 időablakot használ 25 kHz-en, a DMR 2 időablakot használ 12.5 kHz-en. Az ipari és amatőr rádiózásban a DMR terjedt el, a kormányzati kommunikációban inkább a TETRA. 
    A TETRA-nál fontos volt a nagyobb sebességű adatátvitel, ezért az időzítések úgy lettek kialakítva, hogy erre hegyezték ki a rendszert. A 4 SLOT (időablak) összefűzésével is növelhető az adatátviteli sebesség. A rendőrök például a TETRA készülékeikkel kérnek le adatokat a központi szerverről, mint például rendszám, személyi igazolvány szám, személyes adatok stb. A nagyobb sebességigény azzal járt, hogy az infrastruktúra is jóval nagyobb lett. Minimum kétszer annyi átjátszót kellett telepíteni ugyanakkora ellátási körzetbe, mint DMR átjátszót. A DMR inkább a beszédkommunikációra lette kihegyezve kisebb mennyiségű adatátvitel mellett (mint pl. GPS adatok). Olcsósága és jó paraméterei miatt a DMR egyre népszerűbb és folyamatosan váltja fel az analóg FM rendszereket. A DMR készülékek alkalmasak analóg FM üzemre is, így egy átmeneti időszak biztosítható az átállásra. Az amatőrök körében is megtalálható a DMR technológia, habár nem erre lett kitalálva a szabvány, az ipari készülékeket pedig előre fel kell programozni. A DMR gyártók és fejlesztők szövetsége standardizálja a technológiát, és ezzel biztosítja az átjárhatóságot a különböző gyártók között. Honlapjuk: http://dmrassociation.org/

     
  3. CDMA azaz Code Division Multiple Access. Ezt a kódosztásos technológiát elsősorban katonai távközlésben kezdték el használni, de elterjedt az USA-ban a mobiltelefonok világában is. Ez egyfajta szórt spektrumú sugárzás. Ebben a cikkben ezzel bővebben nem foglalkozok, de az, aki többet akar tudni, bőven található irodalom az interneten. Pl. https://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multiple_access

A fenti technológiákról szemléletes összehasonlítás az alábbi ábrákon látható:

Érdekes kérdés, hogy milyen lefedettség biztosítható és hogyan hallatszik a vevő hangszórójában a digitálisan vett jel.

Ahogyan távolodunk az adótól (átjátszótól) az analóg FM vevőben egyre zajosabban, sistergősebben halljuk az ellenállomást, míg eljutunk egy olyan határra, ahol már csak nyomokban halljuk de még éppen ki tudjuk következtetni.

A digitális rádiónál kristály tisztán halljuk az ellenállomást egészen addig a határig, ahol az analógot már kezdtük nyomokban hallani, és itt a digitális vétel megszűnik. Azaz amíg halljuk addig kristály tiszta, utána már egyáltalán nem halljuk az állomást. Ehhez nagymértékben hozzájárul a digitális technikában a hibajavító kódrendszer használata amit a hasznos jellel együtt sugároznak az adók. Leegyszerűsítve  a vevő a kisebb hibákat tudja javítani, de ha túl sok a hiba a vett jelben, lezárja a vevő hangszóróját.

Következő cikkemben az egyik legnagyobb amatőr készüléket gyártó cég digitális rendszereit és a C4FM digitális módot fogom bemutatni.

HA0LC, Joe

Tartalomhoz tartozó címkék: Yaesu