PSK31
PSK31
PSK31 또는 "Phase Shift Keying, 31 Baud" 역시 BPSK31과 QPSK31은 인기 있는 컴퓨터 사운드 카드 생성 무선원격형 모드로 주로 아마추어 무선 통신사가 실시간 키보드 대 키보드 채팅을 실시하는데 사용하며, 가장 자주 고주파 아마추어 무선 대역(단파)에서 주파수를 사용한다. PSK31은 특히 입력 속도에 가까운 데이터 전송 속도를 갖도록 튜닝되어 있으며, 대역폭이 극히 좁아 단일 음성 채널과 동일한 대역폭에서 많은 대화를 할 수 있다는 점에서 다른 디지털 모드와 구별된다. 이 좁은 대역폭은 매우 좁은 공간에서 RF 에너지를 더 잘 활용하기 때문에 상대적으로 저전력 장비(5와트)가 단파 라디오 방송국에서 사용하는 동일한 스카이웨이브 전파를 사용하여 전 세계적으로 통신할 수 있다.
역사
PSK31은 영국의 아마추어 무선 사업자인 피터 마르티네스(콜사인 G3PLX)가 개발하고 이름을 지어 1998년 12월 보다 넓은 아마추어 무선 커뮤니티에 도입했다.[1][2]
PSK31에 사용되는 31개의 Baud BPSK 변조 시스템은 Pawel Jalocha(SP9VRC)가 모토로라의 EVM 라디오용으로 작성한 SLOWBPSK 프로그램에서 도입했다. 기존의 주파수 이동 키잉 대신 극성 역전의 패턴(때로는 180도 위상 이동이라고도 함)에 의해 정보가 전달된다. PSK31은 열광적인 호응을 얻었고, 그 이용은 전 세계적으로 확산되어, 디지털 통신의 공중 동작에 새로운 인기와 어조를 주었다.[citation needed] 모드의 효율성으로 인해, 그것은 특히 대형 안테나 시스템의 장착, 고출력 사용 또는 둘 다 허용되지 않는 운영자에게 인기가 있고, 여전히 남아 있다.
사용 및 구현
PSK31 운영자는 일반적으로 PSK31 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터의 사운드 카드에 연결된 싱글 사이드밴드(SSB) 송수신기를 사용한다. 운영자가 전송을 위해 메시지를 입력하면 소프트웨어는 약간 뒤틀린 듯한 연속적인 휘파람 소리처럼 사람의 귀에 울리는 오디오 톤을 만들어 낸다. 그런 다음 이 소리는 마이크 잭(중간 저항 감쇠기를 사용하여 사운드 카드의 출력 전력을 마이크로폰 레벨로 감소) 또는 트랜스시버로 보조 연결을 통해 공급되며, 트랜스시버로 전송된다. [3]
송신기의 관점에서 보면, 소리는 누군가가 마이크에 휘파람을 부는 것에 지나지 않는다. 그러나 소프트웨어는 오디오 신호의 위상을 두 상태("위상 편이 키잉"이라는 명칭을 사용함)로 빠르게 이동시켜 문자 코드를 형성한다. 이러한 위상 변화는 전통적인 RTTY 및 유사한 시스템에서 사용되는 두 가지 톤과 동일한 기능을 한다.
PSK31을 디코딩하기 위해 송수신기의 헤드폰 출력에서 수신된 오디오 휘슬을 컴퓨터 사운드 카드의 오디오 입력으로 공급하고, 소프트웨어에서 이를 디코딩한다. 소프트웨어가 디코딩된 텍스트를 표시한다.[3]
PSK31은 컴퓨터의 사운드 카드를 통해 사용하기 위해 개발되었기 때문에, 그 이후 많은 프로그램들이 RTTY, Hellschreiber, Olivia MFSK와 같은 다른 모드에서도 동일한 기술을 사용하도록 만들어졌다. 그래서 PSK31을 실행하기 위해 일단 설정되면, 컴퓨터를 사용하여 다양한 디지털 메시지 전송 모드를 탐색할 수 있다.
표준 무선 송수신기와 사운드 카드가 있는 컴퓨터 외에는 PSK31을 사용하기 위한 장비가 거의 필요하지 않다. 보통 오래된 컴퓨터와 케이블 몇 개만 있으면 충분하며, 많은 PSK31 소프트웨어 애플리케이션은 무료다. 현재 많은 운영자들이 컴퓨터와 라디오 사이에 상업적으로 이용 가능한 인터페이스/모뎀 장치(또는 "노믹")를 사용한다. 이 장치들은 사운드 카드 출력이 마이크 입력에 주입될 수 있도록 하기 위해 필요한 임피던스 매칭과 사운드 레벨 조정을 통합하고, 라디오의 오디오 출력을 사운드 카드 입력으로 전송하며, 라디오의 송신-수신 전환을 처리한다. 사운드카드와 무선 인터페이스는 일반적으로 송수신 및 수신 오디오 경로 모두에서 분리 변압기를 사용하여 접지 루프에 의해 발생하는 혹을 제거한다. 최근에 소개된 인터페이스도 자체 사운드 카드를 포함하고 있으며, 하나의 USB 연결을 통해 컴퓨터에서 전원을 공급받고 실행할 수 있다.
간섭 저항
PSK31은 다른 협대역 디지털 모드와 마찬가지로 음성이나 다른 통신 방법이 고장나는 상황에서 간섭과 저조한 전파 조건을 극복하는 경우가 많다. 그러나 PSK31은 아마추어들의 레저용으로만 설계되었으며, 상대적으로 속도가 느리고 오류 제어가 제한적이기 때문에 큰 블록의 데이터나 텍스트나 오류로부터 높은 면역이 필요한 중요 데이터를 전송하기에는 적합하지 않다.
PSK31은 위상을 보존하는 전파 경로에서 잘 작동하며, 페이딩(QSB)을 잘 방지한다. 단, 오로어의 "flutter" 또는 다중 경로 지정이 신호 위상 연속성을 방해할 수 있는 전극 경로와 같은 전파 모드에 의해 악영향을 받을 수 있다. 이러한 경우 QPSK(아래 참조)를 사용하는 것이 이로운 경우가 많다.
일부 소프트웨어는 각각 10보드와 5보드로 실행되는 PSK10과 PSK05 변형을 지원한다. 이러한 느린 속도는 처리량을 희생시켜 소음과 기타 간섭에 더 큰 저항을 제공한다. 반대로 PSK63은 특히 아마추어 무선경연대회가 운영되는 동안 더 빠른 교환을 위해 점점 더 많이 사용되고 있다.
기술정보
PSK31은 일반적으로 사운드 카드에 의해 오디오 주파수 아날로그 신호로 변환되는 진폭 및 위상 변조 파형을 생성하는 소프트웨어에 의해 생성된다. 가장 일반적으로 사용되는 변종인 BPSK31에서, 이진 정보는 각 32ms 기호 간격에 180도 위상 편이(이진 "0")를 부여하거나 위상 편이(이진 "1")를 주지 않음으로써 전송된다. "제로" 비트 코드에 대한 180도 위상 편향은 null 진폭에서 발생한다.[4]
그림과 같이 코사인 필터를 사용하여 오디오 파형의 상승 및 하강 시간을 부드럽게 하고 키 클릭을 제거한다. 변조 파형을 보존하고 최소 점유 대역폭을 보장하려면 신호의 모든 후속 증폭은 선형이어야 한다. 실제로 이는 송신기가 자동 레벨 컨트롤(ALC) 피드백을 생성하는 수준 이하로 전송 오디오 볼륨을 제한하고 오디오 압축 또는 음성 처리를 비활성화한다는 것을 의미한다.
바리코드는 피보나치 코드의 일종으로 문자 코드 사이의 경계가 2개 이상의 연속된 0으로 표시된다. 모든 피보나치 코드와 마찬가지로 문자 코드가 1회 연속 0 이상을 포함하지 않기 때문에 문자의 길이에 관계없이 문자 사이의 공백을 쉽게 식별할 수 있다. 작업자가 타이핑을 하지 않을 때 전송되는 유휴 시퀀스는 화면에 인쇄되지 않는 위상 편향의 연속 시퀀스다.[2] 마르티네즈는 문자 알파벳을 배열하여 모스 코드에서처럼 자주 발생할수록 가장 짧은 인코딩을 가지는 반면 희귀한 문자는 더 긴 인코딩을 사용하도록 했다. 그는 이 인코딩 체계를 "varicode"라고 명명했다.
분당 약 50단어의 정상적인 입력 속도는 약 32비트의 비트 전송률을 필요로 하기 때문에, 그리고 특히 31.25Hz는 PSK31 운영에 일반적으로 사용되는 컴퓨터 사운드 카드(31.2)를 포함하여 많은 DSP 시스템에서 사용되는 8kHz 샘플링 속도에서 쉽게 파생될 수 있기 때문에 PSK31의 기호 전송률이 31.25Hz를 선택하였다.5Hz는 8kHz를 256으로 나눈 값이며, 따라서 8kHz에서 주파수를 8회 연속 절반으로 줄임으로써 도출할 수 있다.)
BPSK31 및 QPSK31 모델
아마추어 라디오에서 'PSK31'이라는 용어의 구어적 용어는 일반적으로 PSK31의 가장 일반적으로 사용되는 변종 PSK31: Binary Phase Shift Keying(BPSK)의 사용을 의미한다. PSK31의 BPSK 변종은 오류 제어를 사용하지 않는다. QPSK31은 2상 편이(QPSK) 대신 4상을 사용한다. 접촉 중에 어려움이 발생할 경우 BPSK에서 QPSK로 전환하는 것은 간단하다. 모드는 초당 기호의 수가 같으며, 따라서 BPSK 변종과 대역폭이 동일하다. 일관성 있는 수신기에서 QPSK의 비트 오류 확률은 동일한 전력으로 작동하는 BPSK와 동일하므로 QPSK31은 강건성, 즉 도달 관점에서 일반적으로 선호되는 모드가 된다.
두 개의 별자리 점 대신 4개를 사용하면 물리적 계층 비트 전송률이 두 배 증가하므로 중복 정보를 추가하여 어느 정도의 전방 오류 보정을 제공할 수 있다. QPSK를 사용할 때, Varicode로 인코딩한 후, 이진 데이터 신호의 비트는 속도-1/2 채널 코드의 영향을 받게 되는데, 이는 모든 정보 비트에 대해 2개의 코드 비트가 계산되어 전송된다는 것을 의미한다. 이를 위해 제약조건 길이 5(즉, 입력에서 마지막 5비트를 통합하여 입력 비트당 2개의 출력 비트를 선택)를 가진 콘볼루션 코드가 사용된다.
결과 비트는 2차 위상 집합에 매핑된다. 수신기에서는 일반적으로 여러 기호가 잘못 수신되었더라도 가장 가능성이 높은 전송 순서를 재구성할 수 있는 비테르비 알고리즘, 즉 경련 코드에 대한 디코더를 사용할 필요가 있다. 최적 디코딩은 인코딩과 동일한 정보 비트의 제약조건 길이를 고려해야 하며, 지연 160ms에 해당하는 5- 상징 디코딩 지연을 발생시켜야 한다.
다른 모드 대비 스펙트럼 효율성
PSK31의 효율성과 대역폭이 협소하여 저전력 및 혼잡 대역 운용에 매우 적합하다. PSK31 접점은 100Hz 미만의 분리에서 수행될 수 있으므로, 단 하나의 SSB 음성 접점에 필요한 2.5kHz 대역폭에서 최소 20개의 동시 PSK31 접점을 나란히 수행할 수 있다.
공통주파수
다음의 아마추어 무선 주파수는 PSK31 신호를 송수신하는 데 일반적으로 사용된다. 그들은 보통 각 밴드의 디지털 모드 섹션의 하단 가장자리를 차지한다. PSK31 운영자는 일반적으로 상위 사이드밴드(USB)를 사용하며, 일반적으로 컨벤션에서 하위 사이드밴드를 요구하는 10MHz 미만의 주파수에서도 사용한다. 그 이유는 (a) 신호가 "기본" 주파수에서 디지모드 섹션으로 위쪽으로 퍼지고 (b) QPSK를 사용하는 경우 두 스테이션 모두 동일한 사이드밴드를 사용해야 하기 때문이다.
| 빈도 | 아마추어 밴드 |
|---|---|
| 1.838 MHz | 160미터 |
| 3.580MHz | 80미터 |
| 7.035MHz* | 40미터 (제3장난감 |
| 7.040MHz* | 40미터 (1절) |
| 7.070MHz* | 40미터 (제2장난감 |
| 10.142 MHz | 30미터 |
| 14.070MHz | 20미터 |
| 18.097 MHz** | 17미터 |
| 21.080MHz* | 15미터 |
| 24.920 MHz | 12미터 |
| 28.120 MHz | 10미터 |
| 50.290MHz | 6미터 |
| 144.144 MHz | 2미터 |
| 222.07 MHz | 1.25미터 |
| 432.2 MHz | 70센티미터 |
| 909 MHz | 33센티미터 |
* 관찰에 근거한 2010년 현재 사용량은 7,070.15와 21,070.15를 중심으로 한다. 7,035.15는 2012년 현재 지역 2에서 일반적으로 사용된다. 주파수는 공통의 관례에 의해 결정되기 때문에 권위 있는 목록이 없다.
** PSK는 2019년 11월 현재 18.100 주파수의 FT8 사용으로 인해 18.100에서 18.097로 이동하였다.
IARU Region 1 Bandplan은 확장된 40m 밴드를 반영하여 2009년 3월에 개정되었다. 유럽, 아프리카, 중동, 구 소련 내 CW 전용 구간은 현재 7.000~7.040이다. 지역 2 - 아메리카 - 2013년 9월에 그 뒤를 이었다. 지역 3 - 남아시아 및 오스트랄라시아 - 아직 지역 1 및 2와 대역 계획을 동기화하지 않았다.
참조
- ^ 무선 통신을 위한 ARRL 핸드북. 제84조 (2007년) :9-13.
- ^ a b Steven L Karty, N5SK. "PSK31 Spec". ARRL Website. Retrieved 18 Dec 2010.
- ^ a b Jacob Gillespie, KD5TEN. "PSK31 guide". Retrieved 2016-06-12.
- ^ McDermott, Tom (1998). Wireless Digital Communications: Design and Theory. Tucson Amateur Packet Radio Corporation. p. 50. ISBN 0-9644707-2-1.
- ^ "The Official PSK31 WWW Homepage".
- ^ "PSK31 – work the world with low power - Radio Society of Great Britain - Main Site : Radio Society of Great Britain – Main Site".
추가 읽기
- 마르티네즈, 피터 PSK31: 전통적인 철학을 가진 새로운 라디오-텔레타입 모드 (PDF) (1998년 11월)
- Steve Ford, WB8IMY (2001). "Chapter 4 - PSK31". ARRL's HF digital handbook. Newington, CT: The American Radio Relay League. ISBN 0-87259-823-3.
- Meltz, Steve "The New HF Digital Modes - PSK31", QST, April, 1999, pp. 50-51
- Martinez, Peter. [1] "PSK31: A New Radio-Teletype Mode". RadCom, December 1998, updated February 1999
