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A Filosofia do PSK31

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A Filosofia do PSK31

Mensagem por CT2JKJ em Ter 30 Out 2012 - 11:17

Histórico: A Filosofia do PSK31

PSK31 é o resultado de eu acreditar que o presente lote de modos de "informações digitais"(data) deixou uma lacuna nas operações de radioamadores, a lacuna que era previamente preenchida com o AMTOR ou ainda pelo tradicional RTTY, nos quais dois ou mais operadores falavam uns com os outros num canal aberto.Modos tais como packet radio, Pactor, e outros, são altamente complexos, não são apropriados para conversações "multiway", e em particular, o comprimento dos longos blocos de informação introduz um inaceitavel atrazo no processamento de texto tal que uma conversação normal é desagradavel e sessões de rápidas perguntas e respostas são impossiveis.O tráfego de mensagens enviadas automaticamente deixou uma lacuna no campo de comunicações do contato de pessoa-a-pessoa, e o PSK31 é uma tentativa para remediar esta situação com um simples mas efeciente e estruturado código com a bandapassante o mais estreita possivel , com somente o suficiente erro-correção para igualar tipicos "typing-error" de velocidade, e sem dispender tempo em sincronização, mudanças, e processos ARQ.

O sistema de modulação BPSK de 31 baud usado no PSK31 foi introduzido por SP9VRC no seu programa SLOWBPSK escrito para EVM. Em vez do tradicional FSK "frequency-shift keying", a informação é transmitida por formas de polaridades-opostas (algumas vezes chamadas 180-graus de mudança de fase (phase-shifts). Este processo pode ser comparado como o equivalente enviando informação trocando os dois fios da antena, embora, evidentemente, o chaveamento é mais pratico feito cá atrás na entrada do audio do transceptor. Um sistema de PSK bem desenhado dará melhores resultados que o sistema convencional FSK que os radioamadores vêm usando há anos, e é potencialmente capaz de operação em uma largura de banda muito mais estreita que o FSK. A velocidade de informações de 31 baud foi escolhida de maneira que o sistema envie facilmente mensagens de texto digitadas manualmente .

Há um problema com o chaveamento do PSK que não existe com o FSK, e que é o efeito de click de chave. Nós podemos transmitir FSK chaveando com moderadas velocidade de baud sem gerar muito espalhamenmento de banda (splatter), mas inverter as polaridades é o equivalente a simultaneamente desligar um transmissor e ligar um outro em antifase: o resultado são clicks de chave que SÃO DUAS VEZES PIORES que ligar e desligar a chave, sendo todas as outras coisas iguais. Assim se nós usarmos a lógica do computador para chavear o modulador BPSK tal como uma porta exclusive-or, a 31 baud, a emissão poderia ser extremamente larga. De fato isso deveria ser cerca de 3 vezes o baudrate a 10dB down, 5 vezes a 14dB down, 7 vezes a 17db down, etc (de fato é uma série de ondas Fourier quadradas).

A solução é filtrar a saída, ou moldar o envelope da amplitude de cada bit o que é a mesma coisa.. No PSK, a "forma cosine" é usada. Para ver o que isto faz na forma de onda e no espetro, considere transmitindo uma sequência de sinais continuos de polaridade invertida a 31 baud. Com a "forma cosine", o envelope termina parecendo como uma onda completa retificada de 31 HZ AC. Isto não só se parece com um gerador de sinais de dois tons. e É um sinal de teste de dois tons , e o espetro consiste de dois tons puros de +/- 15 Hz do centro, e sem espalhamento de banda (splatter).Parecido com dois tons e não parecido com o FSK, no entanto, se nós passarmos isto pelo transmissor, obtemos produtos de intermodulação se isto não for linear, assim precisamos ser cuidadosos para não saturar (overdrive) o áudio, No entanto ainda os piores lineares dão produtos de terceira-ordem de 25dB a +/-47Hz(3 vezes largura do baudrate) e produtos de quinta ordem de 35dB a +/-78Hz(5 vezes a largura do baudrate), um consideravel melhoramento sobre o caso do "hard-keyed". Se nós infinitamente sobrecarregarmos o linear, nós voltamos para o mesmo nivel do sistema de "hard-keyed".

Existe uma similar linha de raciocínio no lado da recepção.O equivalente ao "hard-Keying" no lado da recepão é um receptor BPSK o qual abre um gate no começo dum bit, recolhe e armazena todos os sinais recebidos e o ruido durante o bit, e então depois"snaps"(quebra)o fechamento da porta no fim. Este processo dá uma subida no lado do receptor equivalente aos clicks da chave (key-clicks), chamados lobulos laterais na banda passante do receptor. Assim,embora este "integrate-and-dump" (integra e descarrega) método é 100% eficiente na função de separar o sinal do ruido, isto somente rejeitará sinais em10dB com 3 vezes a largura do baudrate(velocidade do baud)e por aí a fora, a mesma figura da rejeição dos espúrios que nós temos como espúrios da emissão no lado do transmissor. O receptor PSK31 sobrepõe-se a isto filtrando o sinal recebido, formatando o envelope do bit recebido. A forma é mais complexa que a" forma do cosine" usada no transmissor: se nós usarmos o cosine no receptor nós acabamos com algum sinal dum bit recebido "spreading" (espalhando) para o próximo bit, um resultado inevitavel em cascata de dois filtros os quais já estão"spread"(espalhados) por um bit. A forma mais complexa no receptor sobrepõe-se a isto modelando 4 bits duma só vez e compensando por esta inteferencia "intersymbol", mas o resultado final é uma banda passante que é pelo menos 64dB down em +/-31Hz ou superior, e isro não introduz qualquer "inter-symbol-interference" quando recebemos uma transmissão dum "cosine-shaped".

Note que o transmissor e os filtros do receptor tem que ser "matched" iguais.para a performance ISI ser correta. Alguns sistemas como este usam um idêntico par de filtros na recepção e na transmissão os quais são parelhados. Se eu fiz isto e alguem vem querendo melhorar a performance, têm que conseguir alguem para mudar os filtros do seu transmissor. Eu entretanto escolhi uma simples "forma em coseno" para o transmissor e igualo isso no receptor. Isto deixa o caminho aberto para outros desenvolverem melhores receptores sem que os novos transmissores sejam incompativeis com os mais antigos. Isto é ligeiramente diferente do solução do SP9VRC.



Resumindo: O PSK31 foi desenhado não somente para dar a todos os sinais fracos de ruido branco (white- noise) as vantagens que o PSK31 tem para oferecer, mas para ir mais longe e para optimizar a performance na presença de outros sinais, rejeitando-os na recepção e não para interferir com eles na transmissão. O PSK31 é idealmente feito para uso em HF, e não seria de esperar que mostrasse qualquer vantagem sobre o método "hard-key integrate-and-dump" em areas onde a unica coisa que nós combatemos é o ruido branco e nós não precisamos nos preocupar acerca de interferências.

O modo QPSK .

Em Dezembro de 1997, o PSK31 introduziu o modo QPSK. Neste modo, em vez de somente chavear por inversão de fase, que é, mudando de fase em 180 graus, um par adicional de 90 e 270 graus de inversão de fase são possiveis. Se você pensar o BPSK como invertendo a polaridade do sinal, então o QPSK pode ser entendido como dois transmissores BPSK na mesma frequência mas com 90 graus fora de fase em relação a cada um. Pensando do receptor como sendo dois BPSK demoduladores de 90 graus, nós temos dois canais compartilhando a mesma frequência, mas evidentemente, com metade da potência transmitida em cada . Entretanto temos duas vezes a velocidade do bit mas a 3dB de relação sinal ruído. Podemos usar esta faculdade para transmitir informações com velocidade duas vezes maior com menos 3 dB de ruído.

A filosofia do PSK31 é para ficar à velocidade necessária para transmitir texto digitado, assim porquê consideramos tanto o QSPK ? A resposta é que podemos usar uma faculdade extra para reduzir o erro da velocidade enquanto mantemos a banda passante e a mesma velocidade de tráfico. Note porque temos uma perda de 3dB SNR com o QPSK, qualquer erro-correção que introduzamos não é suficientemente bom para corrigir os erros extras o que resulta na perda de 3 dB SNR., e possivelmente muito mais, e isso não vale a pena fazer. Fazendo simulações num computador,e testes na bancada com um um gerador de ruido, foi encontrado que quando o bit erro-velocidade é menos que 1% com o BPSK, é muito melhor que 1% com o QPSK na redução de erro, mas quando o BER é pior que 1% no BPSK, o modo QPSK é atualmente pior que o BPSK. Assim sendo, se nós estamos trabalhando com radio "paths" onde o sinal seja muito ruidoso, não há vantagem nenhuma com o QPSK!.

No entanto, todos estes testes que fizemos no ar mostraram que o QPSK com o esquema da escolha de "erro-redução" é melhor que o BPSK, exceto onde nós deliberadanmnete atenuamos o sinal para faze-lo artifialmente fraco.Os circuitos típicos de radio estão longe de serem "não-fading" com o ruido branco.Tipicos "radio paths" tem erros nos picos em vez de "randomly spread, e os esquemas de "error-redution" podem dar beneficios úteis nesta situação duma maneira que não pode ser alcançado por qualquer coisa que façamos na parte linear do "path" (caminho) do sinal. Com o código usado no PSK31, um melhoramento de 5:1 é típico, mas isso não depende da espécie do "path" que está sendo usado. Por esta razão vale a pena manter os dois modos disponiveis e lembrando que haverá vezes em que um modo trabalha melhor que o outro e outras em que o reverso será o caso. Quando comparamos o PSK31 com outros modos, lembre-se que a mudança entre os modos "straight" e "error-correted" no PSK31 é feito com ambas as bandas passantes e o "data-rate" velocidade de informação permanece a mesma. Em outros sistemas em que podem mudar, tanto a banda passante como o "data rate" quando os sistemas mudam, e os valores do "error-rate" melhoram podem ser desconsiderados a menos que sejam cuidadosamente comparados.

O código de "error-redution" escolhido é um do tipo conhecido como código "convolutional". Os sistemas de código usados no passado foram códigos de blocos. onde cada carater é um código de comprimento fixo, e um certo numero de bits extras são acrescentados para fazer um bloco longo. e este bloco longo é capaz de corrigir os erros dentro dele mesmo. Estes blocos extensos são assim transmitidos numa série de fluxos de bits (bitstream). No código "convolutional", os carateres são convertidos para um fluxo e depois este fluxo é ele próprio processado para somar as qualidades "error-redution". Não há relação entre as fronteiras entre carateres e o processo de "error-redution". Desde que os erros do canal também não são relacionado de qualquer maneira entre as fronteiras do caratere, codigos "convolutional" são mais bem preparados para links seriais do que os códigos de blocos, os quais foram originalmente desenhados para protegerem erros nos bancos de memória e estruturas parecidas.

Não é correto referir os sistemas de código "concolutional" como "error-correcting", desde que as informações no seu estado natural não são atualmente transmitidas na sua forma original e assim não faz sentido falar acerca disso sendo corruido pelo link e corrigido no decodificador. No PSK31, as informações originais são transformadas de binário (1 de 2 ) para quartenário ( 1 de 4 ) de tal maneira que há um um preciso e conhecido padrão na sequência quartenária dos simbolos. No código usado no PSK31, o padrão dos simbolos quartenários é derivado do envio consecutivo de 5 bits de informação. Por exemplo. Se nomearmos como A, B, C e D uma rotação de 4 fases,e supormos que o transmissor envia continuos A's quando um fluxo de O's é enviado em fila. Como o encoder "convolutional" trabalha com cinco bits, quando o fluxo envia ..000010000..., o transmissor na verdade envia ... AAAADCCBDAAAA...,que é, cada bit binário ao ser transmitido resulta num única sequencia de 5 simbolos, sobrepondo-se com as sequencias dos bits adjacentes, num caminho previsto no qual o receptor pode usar para prever a sequencia correta ainda mesmo que na presença de corrupções nas partes da sequência.

No decodificador, conhecido como decodificaador Viterbi , na verdade não é um decodificador, mas vários "encoders" em pararelo, cada um alimentado com um possivel "guess" na transmitida sequencia de informações. As saídas desdes "encoders"em paralelo são todas comparadas com os simbolos recebidos. Cada vez que um novo simbolo é recebido, os "encoders" precisam juntar um extra bit para as suas consequencias de "guesses", e considerar que esse novo bit poderá ser um 0 ou um 1. Isto dobra o numero de sequencias "guesses", mas uma técnica especial permite que metade de todos as sequencias de "guesses" possam ser eliminadas como sendo menos parecidas como a outra metade, e isto significa que o numero de "guesses" sendo comparado fica constante. Depois que um grande numero de simbolos tenha sido recebido, as probabilidades dos "guesses" errados no primeiro simbolo são zero, assim o "decoder" pode considerar que o primeiro bit é o correto e pode ser conduzido para a saída. Na prática isto quer dizer que o "decoder" decodifica os bits para a saída algum tempo depois que são recebidos. Este atrazo no PSK é de 20 bits (640mS) que é tempo suficiente para assegurar que o decodificador faça um bom trabalho, mas não longo bastante que introduza um atrazo inaceitavel no texto mostrado.

By Peter Martinez G3PLX
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Coutada em Sab 9 Mar 2013 - 3:01

Boas
Quase todos os dias faço alguns contactos neste modo...
Para mim ate a data axo o melhor em digital...
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Coutada em Sab 30 Mar 2013 - 12:49

Boas
Algum colega tem macros para mixw mas de QSObefore eu tenho mas so funciona se o contato for na mesma banda que estiver a fazer.
Mesmo usando ANYQSOBEFORE nem assim alguem tem algo diferente
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por pmr1713 em Dom 31 Mar 2013 - 10:31

Coutada escreveu:Boas
Quase todos os dias faço alguns contactos neste modo...
Para mim ate a data axo o melhor em digital...

Tens de experimentar o modo do colega espanhol , o modo ROS. Fazes qsos de 15000 km com 5 watts, até te passas Smile


Muito melhor que o jt65, além de que não tão limitado e tens um sem fim de assessórios, incluindo a ferramenta de propagação VOACAP incluida Smile

73
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Coutada em Dom 31 Mar 2013 - 15:12

Boas
Aqui fica a minha macro de chamada

<TX><ASAUTOCQ>
..CQ CQ CQ <MYCALL> <MYCALL> OP: <MYNAME>
..CQ CQ CQ <MYCALL> <MYCALL> OP: <MYNAME>
<ALARM:<MYCALL>><JUMPTOTXFQ>
<RXANDCLEAR>
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Como ligar TS-480 ao PC para PSK-31

Mensagem por Alfajet em Sab 2 Nov 2013 - 17:55

Boa tarde,

Podem-me elucidar como ligar o PC ao TS-480 de uma forma simples e "barata" para trabalhar no modo PSK-31?

Gratos pela ajuda.


73's

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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por pmr1713 em Sab 2 Nov 2013 - 18:32

31AT094 escreveu:Boa tarde,

Podem-me elucidar como ligar o PC ao TS-480 de uma forma simples e "barata" para trabalhar no modo PSK-31?

Gratos pela ajuda.


73's
Vais ter de adquirir o cabo CAT para esse modelo. Procura no ebay, escolhe o mais barato, mas vindo da união europeia. O interface de áudio é simples, cabos de 3.5 servem perfeitamente. Ou então compras uma dupla:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver este link.]


Eu tenho um desses para o meu belíssimo ft 857d.

Se precisares de ajuda para te ajudar a começares a "brincar" com os digitais, estou aqui para te ajudar. Não te fiques só pelo psk31, tens um sem fim de coisas fantásticas para experimentar, incluído meteorologia, envio de fotos de alta definição, pds, e mesmo executáveis pelo rádio!!!


Acima de tudo, nos modos digitais, tens sempre controlar muito bem o ALC ( todos os rádios têm), senão sais todo distorcido e abafas o resto da malta.

Neste tipo de configuração, sempre que mudas de freq ou banda, tens de afinar sempre a entrada de áudio (mais ou menos) e afinar o áudio de saída ( volume out).

Existem por ai umas boxes externas bem porreiras que fazem isto mediante dois potenciómetros externos, mas fica mais caro, no entanto ligeiramente mais cómodo:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver este link.]

Há outras semelhantes por ai no mercado , com outros preços.

Eu sinceramente tem o interface de áudio+cat, e sou feliz.

Qualquer ajuda não hesites.

73,

pmr1713
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Alfajet em Sab 2 Nov 2013 - 19:47

pmr1713 escreveu:
31AT094 escreveu:Boa tarde,

Podem-me elucidar como ligar o PC ao TS-480 de uma forma simples e "barata" para trabalhar no modo PSK-31?

Gratos pela ajuda.


73's
Vais ter de adquirir o cabo CAT para esse modelo. Procura no ebay, escolhe o mais barato, mas vindo da união europeia. O interface de áudio é simples, cabos de 3.5 servem perfeitamente. Ou então compras uma dupla:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver este link.]


Eu tenho um desses para o meu belíssimo ft 857d.

Se precisares de ajuda para te ajudar a começares a "brincar" com os digitais, estou aqui para te ajudar. Não te fiques só pelo psk31, tens um sem fim de coisas fantásticas para experimentar, incluído meteorologia, envio de fotos de alta definição, pds, e mesmo executáveis pelo rádio!!!


Acima de tudo, nos modos digitais, tens sempre controlar muito bem o ALC ( todos os rádios têm), senão sais todo distorcido e abafas o resto da malta.

Neste tipo de configuração, sempre que mudas de freq ou banda, tens de afinar sempre a entrada de áudio (mais ou menos) e afinar o áudio de saída ( volume out).

Existem por ai umas boxes externas bem porreiras que fazem isto mediante dois potenciómetros externos, mas fica mais caro, no entanto ligeiramente mais cómodo:

[Você precisa estar registrado e conectado para ver este link.]

Há outras semelhantes por ai no mercado , com outros preços.

Eu sinceramente tem o interface de áudio+cat, e sou feliz.

Qualquer ajuda não hesites.

73,

pmr1713
Obrigado pelas dicas pmr1713,

Eu já tenho o CAT que ligo ao PC e que habitualmente utilizo com o software proprio do radio.
Segundo percebi então apenas me falta o cabo de dados que liga do radio ao audio do PC certo?

73's

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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por pmr1713 em Sab 2 Nov 2013 - 20:15

Sim. Esse combo de cabos é bom e funciona bem comigo. Esse segundo par, é para trabalhar no áudio. No meu caso, ele liga atrás do 857D num interface de 8 pinos salvo erro que me dá o áudio in/out via digivox interno. E mais não me lembro.
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Alfajet em Sab 2 Nov 2013 - 20:26

OK. Obrigado PMR1713.


73's

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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Coutada em Sab 2 Nov 2013 - 21:18

Boas
Se tiveres jeito e ferro de soldar fazes isso baratinho usas este esquema só a parte onde diz PTT
[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Eu tenho um e ja dura 15 anos e faço PSK todos os dias...
Mas aqui vai um conselho compra um placa de som externa baratinha assim nunca tens problemas se usares a do computador e usares skype ou outro programas que ajustam o audio vais ter sempre conflitos
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Alfajet em Dom 3 Nov 2013 - 0:14

Coutada escreveu:Boas
Se tiveres jeito e ferro de soldar fazes isso baratinho usas este esquema só a parte onde diz PTT
[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Eu tenho um e ja dura 15 anos e faço PSK todos os dias...
Mas aqui vai um conselho compra um placa de som externa baratinha assim nunca tens problemas se usares a do computador e usares skype ou outro programas que ajustam o audio vais ter sempre conflitos
Boas Coutada,

Obrigado pelas dicas, mas não tendo eu mt jeito para produzir tal coisa, sabes onde posso adquirir o respectivo cabo que me falta? Tirando os sites internacionais.

Obrigado.

73's

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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Coutada em Dom 3 Nov 2013 - 1:04

Boas
Que pc tens ?
Tens porta com ?
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Re: A Filosofia do PSK31

Mensagem por Alfajet em Dom 3 Nov 2013 - 1:17

Coutada escreveu:Boas
Que pc tens ?
Tens porta com ?
O meu PC é de torre, um Pentium 4 e sim tenho porta COM.

O que eu acho que falta é um cabo que ligue o "Data" do radio as fichas de audio do PC (placa de som) certo?

73's

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Re: A Filosofia do PSK31

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