Joe Taylor,K1JT;Steve Franke,K9AN;Bill Somerville,G4WJS--2019年4月22日

介绍:

FT4是一种专门为无线电竞赛设计的实验性数字模式。与FT8一样,它使用固定长度的传输、格式优化为最小QSOs的结构化消息和强大的前向纠错。T/R序列为6秒长,因此FT4比FT8快2.5倍,与RTTY用于无线电竞赛的速度大致相同。FT4可以处理比RTTY所需弱10dB的信号,同时使用更少的带宽。

基本参数:

FT4的消息格式与FT8相同,并使用相同的(174,91)低密度奇偶校验码编码。FT4的传输时间为4.48秒,而FT8的传输时间为12.64秒。调制使用4音调频移键控,速率约为23.4波特。所占用的带宽(包含99%的传输功率)为90Hz。在标准2500Hz参考噪声带宽下测量,50%解码概率的阈值灵敏度为S/N=-16.4dB。先验(AP)解码可以将阈值灵敏度降低到-18dB或更好。

安装和初始设置

要加入FT4测试组并参加一个/多个即将到来的“模拟竞赛”练习赛,请按照以下步骤安装和配置WSJT-X 2.1.0的发布候选版本:

  • 从提供的链接下载安装包。
  • 按照操作系统的通用方式安装该程序。为了避免与你的正常操作发生冲突,请使用与WSJT-X 2.0不同的安装目录。
  • 像往常一样启动FT8程序。
  • 从配置菜单中选择FT8|克隆(或默认|克隆)。
  • 将生成的新配置重命名为FT4,并选择新配置。
  • 从模式菜单中选择FT4。
  • 在“文件|设置|频率”选项卡上,右键单击工作频率表中的任何一行,并按下重置按钮。此操作将获取FT4的建议工作频率。
  • 选中“设置|高级”选项卡上的“特殊操作活动”复选框。然后选择RTTY Roundup消息,并在RTTY RU Exch字段中输入正确的竞赛交换内容。
  • 关于将WSJT-X连接到N1MM Logger+的说明,可以在WSJT-X 2.1用户指南的4.5节中找到。

现在已经为FT4操作配置了WSJT-X 2.1.0的候选版本。你可能会发现下载并检查FT4示例文件很有用。从“帮助”菜单中选择“下载样例”,并在FT4框中打勾。配置如图1所示的宽图控件,并在Decode菜单上选择Deep,然后从File菜单中打开示例文件。所记录的间隔应该产生19个解码,如图1所示。大多数解码信号在音频文件中是听不见或几乎听不见的。只有不到1/3的信号足够强,如果它们是RTTY信号,就可以被解码--而且只有当它们分布在更宽的频率范围内时,才能被解码。

操作:

除了更短的T/R序列外,FT4的行为本质上与FT8相同。一个新的屏幕控件可以用于FT4操作,是一个标记为Best S+P的按钮,就在Call first复选框的下方。在Rx循环期间单击此按钮,程序将检查在6秒Rx序列末尾解码的所有CQ消息。该程序将选择最佳潜在的QSO对象(从竞赛的角度),并将其视为你双击了这一行解码文本。这里的“最佳潜在QSO对象”指的是“新系数台”(第一优先级)或“波段上的新呼叫”(第二优先级)。“新系数”目前解释为“新DXCC”;一个更通用的系数类别(用于ARRL RTTY综述规则)将很快实现。我们可能也会提供额外的优先级排名,例如“波段上的新网格定位”(适用于北美VHF比赛)、按信号强度排序等。

若要对传输的消息进行键盘控制,请选中“设置|常规”选项卡上的“备用F1-F6”复选框。在典型的竞赛式操作中,你可以通过发送CQ按功能键F1来请求QSO。若要响应CQ并发送你的竞赛交换码,请双击已解码的消息。或者,你可以单击Best S+P,让选择算法选择一个电台来呼叫。Auto Seq和Call first复选框的行为类似于FT8,因此最小QSO的其余部分可以在操作员没有进一步操作的情况下继续。功能键F2-F5可用于发送主窗口右下角tab 1上Tx2-Tx5的输入字段中显示的消息。功能键F6切换呼叫1的检查状态,组合键Alt+B可切换至Best S+P的准备状态。

FT4目前的配置是,当发送RR73时,以搜索应答模式记录一个QSO,当接收到RR73时,以主叫模式记录一个QSO。和FT8一样,FT4对搜索应答和主叫没有什么区别。操作员可以在这两种QSO方法之间轻松且频繁地切换,而竞赛技能将取决于优化这些方法和其他操作策略。只要有稳定的电台可供联络,使用FT4可以使QSO速率远高于100/小时。

信号体制

FT4使用的调制技术称为高斯移频键控,或GFSK。所生成的音频波形由105个符号组成,按顺序以4种频率之一发送。传输的一部分不同音频编码序列可能最初看起来像图2中的曲线一样(红色)。

然而,在FT4中,在发送到软件调制器之前,用高斯功能的卷积来平滑频率序列。蓝色曲线显示了实际发送给调制器的相应的平滑频率序列。传输序列不会有任何中断。红色和蓝色曲线之间的差异似乎相当小,但由此产生的音频波形的频谱有显著的不同。图3显示了相同编码位序列的FT4信号(蓝色)和标准连续相位FSK信号(红色)的频谱。GFSK频谱的边缘比较陡峭,在-6dB时仅占75Hz,在-60dB时仅占200Hz,在-80dB时仅占260Hz。音频波形没有附加的滤波。

图3还显示了标准RTTY信号(紫色)的频谱,该信号在-60dB处的宽度大于2000Hz。一些通过音频移频键控(AFSK)产生RTTY信号的无线电软件提供了波形的可选滤波,以减少不必要的键控边带。然而,这种调制后的滤波必然会破坏连续相位FSK信号的恒包络特性,留下必须以良好线性放大的波形,以避免产生新的不需要的边带。相比之下,FT4的GFSK信号具有恒定的包络,不受互调失真的影响。

解码和频率使用:

WSJT-X 2.1中的FT4解码器可以识别和解码通频带宽达5kHz的任何地方的信号。与其他WSJT-X模式一样,接收到的消息是“全有或全无”的——不存在部分解码,并且很少有错误解码。从接收的数据流中减去解码后的信号,就可以解码在频率上与其他信号重叠的传输,而其他信号的频率可能要高得多。图1中Band Activity窗口中显示的最后三个解码就是这种二次解码的例子。采用正常的奇数/偶数序列传输和信号间隔在120-150Hz之间,多达50个工作电台可以在3或4kHz通频带内运行,几乎没有干扰--即使信号强度相差高达60dB。经验将告诉你在比赛中选择频率的最佳策略是什么,以及每个频段上FT4应该使用多少~ 3khz段。

作为初始准则,我们建议FT4的默认频率如下:3.595、7.090、10.140、14.140、18.104、21.140、24.919、28.180、50.318、144.170 MHz。我们欢迎任何可能导致更好的频率选择的反馈。

灵敏度

图4显示了FT4解码器在大范围模拟传播条件下的灵敏度测量。右边的成对数字给出了不同ITU标准条件下的多普勒效应扩展(Hz)和双路径差分延迟(ms),使用的是电离层传播的Watterson模型。最左边的实心曲线对应于安静的条件下常见的中纬度传播路径。虚线显示了在两种极端的传播条件下,用最大先验信息解码的测量灵敏度。为了与RTTY进行粗略的比较,我们注意到,在模拟的中纬度中等条件下,只有当信噪比超过-1到+4dB时,RTTY才显示出小于10%的字符错误率,这取决于所使用的软件调制解调器。FT4比RTTY具有大约10dB的灵敏度优势。

之前的测试:

WSJT-X2.1.0的早期发布候选版本使我们能够探索使FT4成为一种异步模式的可取性,因为T/R间隔没有固定的启动时间。这些测试强调了使用时间同步序列的显著优势。固定的序列长度和规定的开始时间可以确保接收到的信号中有很大一部分是可解码的,特别是在类似于竞赛的操作条件下,一个给定的电台可以传输大约一半的时间。在通信工程中,同步增加了信道容量。

时间表:

FT4的一些参数和运行性能仍在测试和优化中。举办更多的模拟比赛练习会非常有用,会有更多的积极参与者。即使没有发现严重的错误或不足,我们也认为FT4太新了,不能用于即将到来的两个活动:ARRL VHF竞赛(6月8-10日)和ARRL野外操作日(6月22-23日)。因此,我们计划构建一个候选版本WSJT-X 2.1.0-rc5,该版本将于2019年6月7日“到期”。我们计划尽可能遵循以下时间表:

  • 4月22日:关于FT4的公开公告,并链接到此文档
  • 4月29日:第二个公告,链接到WSJT-X 2.1.0-rc5的可下载安装包
  • 5月9日,0000–0100 UTC:FT4练习时段,7.090MHz
  • 5月14日,0000–0100 UTC:FT4练习时段,7.090MHz
  • 6月5日,0000–0100 UTC:FT4练习时段,7.090MHz(如果需要)
  • 7月15日:发布WSJT-X 2.1.0的通用版本(GA)

随机总结:

FT4是专为快速比赛QSO设计的一种专用模式。它非常有效地满足了这一目的,但与FT8一样,该模式不适用于长对话。FT4比RTTY使用更少的带宽,在更低的信号水平上提供可靠的解码。它不需要“超级部分检查”或类似的竞赛辅助设备,使用FT4的熟练操作人员会发现:之后使用DX Cluster或其他非无线电辅助设备的机会会更少。要在比赛中取得好成绩,所有必要的信息都可以通过自己的天线和电台在比赛中通过空中获得。在FT4中,主叫和搜索操作几乎没有区别,因此很容易在两种寻找QSO对象的方法之间频繁切换。使用低功耗和天线的电台可以有效地参与使用FT4的竞赛。