快速模式的标准细节

WSJT-X快速模式可以充分利用短时间的传播改善来达成通联。它们的键控速率和占用的带宽比慢模式要多得多,因为我们希望在很短的时间内传送完整的消息。表2列出了这些模式的基本参数值。最后一列给出了发送一次信息所需的时间。在这些模式中,在T/R序列的整个持续时间内重复所发送的信息。

ISCAT:消息是自由形式的,长度可达28个字符。该协议不使用FEC,只使用重复。ISCAT在微波波段的飞机散射联络方面特别有用。

快速模式JT9:子模式JT9E-H使用更快的键控速率而不同于慢模式的JT9。它的编码、调制和同步方案与慢速JT9模式相同。JT9快速模式已经证明适用于电离层散射和微弱的6米波段双跳突发电离E层传播。

MSK144:FEC是通过在72比特位长的消息后附加8位长CRC校验值来实现的。生成的80比特位长的消息使用K9AN专门为此目的设计的128比特位长(128,80)LDPC编码码字。通过添加两个8比特同步序列以使信息帧达到144比特位长。调制是在2000波特交错正交相移键控调制(OQPSK),因此每帧将持续72毫秒。与FSK441相比,MSK144自2001年发明以来被广泛应用于数字流星散射中,具有较强的纠错能力、有效的字符传输速度快约1.7倍、灵敏度也显著提高了。MSK144已迅速成为业余流星散射联络的主导模式。

解码器和灵敏度

结合在WSJT-X用户指南和开放源代码中发布的其他详细信息,表1和表2及前面各段定义了WSJT-X支持的各种协议。为了使这些协议正常工作,每个协议都需要一个高效的解码器。我们所实现的算法使用软判决译码,据我们所知,它们是每种编码最灵敏的实用算法。对于JT4、JT9和WSPR,我们使用由KA9Q实现的Fano算法,对于JT65,我们使用了最近在QEX上发表的Franke-Taylor算法。我们对由IV3NWV编写的QRA64解码器有一个完整的描述,预计不久将公布MSK144和FT8解码器的详细信息。

FT8、JT9、JT65和WSPR的用法使解码器不仅可以聚焦于单个频率,而且还可以用于覆盖数千赫的频率范围。我们的解码器可以扫描高达5kHz的频率范围。如果接收硬件支持的话,可以在指定模式下查找所有信号,解码并显示结果。对于FT8、JT65和WSPR,现在的解码器则更先进一步,强FEC信号被解码后,可以准确地计算其波形。然后我们就可以从接收到的数据中减去该波形,再在剩余的数据上执行解码器,从而可能对先前隐藏的较弱信号进行解码。事实证明,这一方法非常有效。在这些模式中,WSJT-X经常对位于1或2Hz范围内的微弱信号进行解码。

各种WSJT-X模式比CW等传统模式具有更好的灵敏度,主要原因有三:它们使用针对目标传播类型优化的高效调制方案;他们使用与标准键控率相匹配的检测带宽;它们受益于每个特定纠错码提供的编码增益。表1显示了慢模式的侦测带宽范围约为1.5Hz-6Hz。噪声功率与带宽成正比,因此每一种慢模式都比传统上哪怕最好的微弱信号CW莫尔斯电码操作员所要求的的信噪比要好10dB左右。

MSK144解码器不能使用这么窄的带宽,因为它的信号大约有2.4kHz宽。然而,它可以受益于相干检测。流星散射信号通常会在信号脉冲的持续时间内保持信号的相干性。我们的MSK144解码器以足够的精确度测量接收到的信号频率和相位,以保持标准的72毫秒帧中有6个或更多是想干的。因此,对于单帧解码,我们排除掉那些相外的噪声功率,获得对比非相干检测3dB增益,而对于七帧均值,增益可高达7dB。

综述

有关软件工程和开发工作的更多细节,以及计算硬件和平台的描述,可在www.arrL.org/qst-in-depth网站的QST-in-Depth网页上查阅。

我们希望,通过对WSJT-X的能力及其发展过程的描述,可以激励其他人加入到业余无线电数字通信技术的发展中来,并为今后的发展作出贡献。我们自己有许多想法尚未取得成果,但将来可能会去实现。

许多人为WSJT-X的发展和成功做出了贡献。特别要感谢Greg Beam,KI7MT,他的JTSDK软件开发工具包帮助了许多WSJT-X用户从源代码中自己编译程序;还有C.W.Suckling,G3WDG博士;Roger G.Sturtevant,VE1SKY;Rex Moncur,VK7MO;和Roger B.Rehr,W3SZ,对于帮助我们改进本文早期草稿的评论意见。