6. AMTOR i PACTOR

A matorski system AMTOR został opracowany w oparciu o profesjonalny system dalekopisowy SITOR. W odróżnieniu od tradycyjnego systemu dalekopisowego zawiera on mechanizmy zabezpieczaj±ce przed przekłamaniem danych co jest szczególnie istotne w zakresie fal krótkich. W opracowanym następnie dla potrzeb ł±czności amatorskich systemie PACTOR wykorzystano zarówno mechanizmy występuj±ce w systemach pakiet radio jak i w AMTOR oraz dodano nowe nie spotykane w żadnym z nich. Udoskonaleniem systemu PACTOR-I jest PACTOR-II, w którym dodano m.in. kilka zwiększaj±cych przepustowość rodzajów modulacji sygnału.

6.1. AMTOR
AMTOR jest skrótem pełnej nazwy AMateur Teleprinting Over Radio - amatorskiego systemu opartego na komercyjnym sytemie SITOR (Simplex Telex Over Radio) i opracowanego przez Petera Martineza G3PLX pod koniec lat 70-tych. SITOR został opracowany w latach 70-tych dla potrzeb ł±czności morskich i jest obecnie stosowany także do transmisji komunikatów dla żeglugi w systemie NAVTEX. Szybkość transmisji AMTOR wynosi 100 bodów.
W systemie AMTOR stosowane s± dwa rodzaje mechanizmów umożliwiaj±cych wykrycie i skorygowanie przekłamań: ARQ i FEC. Z tego powodu rozróżnia się dwie odmiany systemu, odpowiednio, AMTOR-A i AMTOR-B. Mechanizmy zastosowane w systemie AMTOR należ± do nieskomplikowanych i wystarczaj± do celów transmisji tekstów. Transmisję plików danych lepiej przeprowadzać korzystaj±c z systemów pakiet radio lub PACTOR. MixW w obecnej wersji pozwala na pracę jedynie w trybie AMTOR-B (FEC).
W trybie ARQ (Automatic Repeat reQuest) dane s± dzielone na bloki o długości trzech znaków. Każdy z nich musi być potwierdzony przez stronę odbiorcz± analogicznie jak w systemie pakiet radio (jak łatwo zauważyć w systemie pakiet radio stosowany jest również mechanizm ARQ). W odpowiedzi na bloki zawieraj±ce przekłamania strona odbiorczy nadaje ż±danie ich powtórzenia - pokwitowanie NAK, a w odpowiedzi na bezbłędne - pokwitowanie ACK. Alfabet AMTOR jest tak skonstruowany, że każdy z jego znaków zawiera trzy bity o wartości zera i cztery bity o wartości jedynki logicznej. Odbiór znaku o innym niż podany stosunku bitów zero i jeden oznacza wyst±pienie przekłamań. Transmisja w trybie ARQ jest transmisj± w pełni synchroniczn± - obywaj±c± się w stałym rytmie. Odstępy pomiędzy kolejnymi blokami danych s± tak dobrane aby, przy uwzględnieniu czasów przeł±czania nadajnika i propagacji fal w obie strony, zd±żyło nadejść pokwitowanie od strony odbiorczej. Stały rytm transmisji powoduje, że w przypadku braku danych użytecznych musz± być nadawane specjalne znaki wypełniaj±ce - znaki jałowe. Tryb ARQ stosowany jest w trakcie ł±czności dwustronnych.
W trybie B (FEC) dane nadawane s± dwukrotnie w ustalonym odstępie czasu i nie s± potwierdzane przez stronę odbiorcz±. W przypadku wyst±pienia przekłamań korzysta ona z drugiej kopii bloku danych. Tryb ten jest stosowany w fazie nawi±zywania poł±czeń i do transmisji komunikatów lub ł±czności w kółeczkach. Stopa błędów w trybie FEC jest wyższa aniżeli w trybie ARQ.
Na pocz±tku transmisji nadawane s± wypełniacze, których celem jest zapewnienie synchronizacji stacji korespondentów. Nadawanie ci±gów RYRY... lub innych typowe dla emisji dalekopisowych opóźnia nadawanie wypełniaczy, a przez to i uzyskanie synchronizmu stacji.
6.2. Praca emisj± AMTOR
Ustawienia radiostacji i konfiguracja programu s± zbliżone do ich odpowiedników w trakcie pracy emisj± RTTY. Korzystne jest dostrojenie odbiornika do stacji korespondenta za pomoc± pokrętła precyzyjnego strojenia a dopiero potem korzystanie ze strojenia za pomoc± myszy (kształt znacznika dostrojenia w oknie widma można zmienić z rombu na linię korzystaj±c z menu "View|Use stick cursor" ("Widok|Znacznik w postaci linii"). Warto też zwrócić uwagę na pocz±tkow± częstotliwość pracy aby stwierdzić czy częstotliwość korespondenta jest dostatecznie stabilna, a jeżeli nie, to jak szybko się zmienia.
Wł±czenie kompresora dźwięku może pomóc w pewnych przypadkach, ale zalecane jest rozpoczynanie ł±czności bez kompresora.
W ł±cznościach AMTOR stosowana jest dolna wstęga boczna i odstęp częstotlowości mark i space wynosz±cy 170 Hz. Sygnał mark odpowiada wyższej częstotliwości.
Podobnie jak w przypadku emisji RTTY wybór filtru p.cz. o szerszym paśmie przenoszenia pozwala na rzadsze dostrajanie odbiornika ale w warunkach silniejszych zakłóceń korzystne jest wł±czenie filtru RTTY (FSK) jeżeli jest to możliwe w trybie pracy jednowstęgowej (SSB).
W menu lub polu rodzaju emisji należy wybrać emisję AMTOR. Parametry konfiguracyjne wprowadza się analogicznie jak w innych rodzajach emisji po naciśnięciu menu "Mode settings" ("Parametry").
Częstotliwości nadawania i odbioru odpowiadaj± wybranym w oknie widma. Korzystne jest dostrojenie odbiornika tak, aby poż±dana stacja znajdowała się w pobliżu środka pasma przenoszenia filtru p.cz. a więc ok. 1500 Hz. Odstęp częstotliowości mark i space można wpisać w polu "Shift" lub wybrać z rozwijanej listy. Najczęściej wynosi on 170 Hz. W ostatnim polu w dole okna użytkownik może dobrać alfabet stosowany przez program w zależności od języka, w którym prowadzona jest ł±czność. Pole "Inverted" pozwala na odwrócenie położenia częstotliwości mark i space w stosunku do standardowego dla danej wstęgi bocznej. W przypadku gdy mimo silnego sygnału w oknie odbiorczym nie pojawia się zdekodowany tekst warto sprawdzić czy nadawca nie stosuje odwrotnej wstęgi bocznej lub odwrotnego położenia tonów. W trakcie pracy położenie to można zmieniać za pomoc± menu "Mode|Inverted" ("Emisja|Położenie odwrotne").
Automatyczne dostrojenie ARCz (pole "AFC") jest wprawdzie pomocne w przypadku znacznej niestabilności częstotliwości korespondenta, ale w większości przypadków nie konieczne. Pole NET pozwala na zachowanie stałej częstotliwości nadawania w kółeczkach gdy częstotliwości pracy korespondentów różni± się między sob±.
Wybór położenia tonów m.cz. jest dokonywany w MixW tak, aby częstotliwość w.cz. tonu mark była wyższa - jest więc on zależny od wstęgi bocznej wybranej w menu "Configure | Spectrum | RF" ("Konfiguracja|Widmo|W.cz."). Pole inwersji powoduje odwrócenie położenia po stronie w.cz. W przypadku korzystania z poleceń CAT w menu tym można wybrać pozycję "Auto", a wówczas program odczytuje z radiostacji wybran± tam wstęgę i dobiera automatycznie położenie tonów.
Sygnały AMTOR s± widoczne na wskaźniku widma w postaci dwóch linii odległych od siebie o 170 Hz. Odpowiadaj± one częstotliwościom mark i space. W celu dostrojenia programu do wybranej stacji należy j± zaznaczyć w oknie widma za pomoc± lewego klawisza myszy. Odbierany tekst jest wówczas wyświetlany w oknie odbiorczym. W przypadku nie pojawienia się tekstu warto sprawdzić czy nadawca nie stosuje odwrotnej wstęgi lub odwrotnego położenia tonów. Wskaźnik dostrojenia ma postać dwóch rombów poł±czonych ze sob± za pomoc± odcinka linii prostej.
Przykładowe QSO przedstawiono na ilustracji poniżej:
Tekst przenaczony do nadania należy wpisywać do okna nadawczego. po naciśnięciu przycisku T/R na ekranie, klawisza Pause/Break lub pola TX/RX w linii informacyjnej rozpoczyny się jego nadawanie. Tekst nadany jest kopiowany do okna odbiorczego. Ponowne naciśnięcie jednego z wyżej wymienionych elementów powoduje zakończenie nadawania i przejście na odbiór. Klawisz ESC powoduje natychmiastowe zakończenie transmisji bez nadania całości tekstu. W trakcie nadawania wskźnik wodospadowy nie jest odświeżany.
Alfabet AMTOR, podobnie jak alfabet dalekopisowy jest ograniczony do dużych liter, cyfr i części znaków przestankowych: - ( ) $ ! " / : ? .
Wysterowanie nadajnika powinno odpowiadać połowie wysterowania, przy którym następuje ograniczenie mocy wyjściowej o ile w instrukcji nie podano innej wartości mocy wyjściowej dla pracy ci±głej.
6.3. PACTOR
Pactor jest systemem opracowanym specjalnie dla potrzeb ł±czności krótkofalowej i charakteryzuj±cym się znaczn± odporności± na szumy, zkłócenia i zmienne warunki propagacji. Jest on półdupleksowym systemem ARQ ł±cz±cym niezawodność pakiet radio z synchronicznym sposobem transmisji systemu AMTOR. Zajmowane przez sygnał Pactor pasmo częstotliwości nie przekracza 600 Hz. Stosowane s± szybkości transmisji 100 i 200 bit/s - zmiana następuje automatycznie w zależności od warunków odbioru.
Alfabet Pactor obejmuje pełny zestaw znaków ASCII dzięki czemu możliwa jest transmisja plików dwójkowych bez ich kodowania na znaki czytelne. Podobnie jak w systemie pakiet radio bloki danych zawieraj± sumę kontroln± CRC16, pozwalaj±c± na wykrycie przekłamań z dużym prawdopodobieństwem. Transmitowane dane mog± być kodowane przy użyciu kodu Huffmana, co dodatkowo zwiększa efektywność transmisji.
System Pactor pozwala na korzystanie ze skrzynek elektronicznych. Skrzynki te mog± retransmitować pocztę nie tylko we własnej sieci ale także prowadzić wymianę poczty z sieci± pakiet radio.
Dane s± transmitowane w postaci bloków o długości 192 bitów przy szybkości 200 bit/s (96 bitów przy 100 bit/s). Czas trwania bloku wynosi 0,96 sek. Długość cyklu transmisji wynosi 1,25 sek, a więc odstęp czasu pomiędzy nimi jest równy 0,29 sek. Bloki danych s± kwitowane za pomoc± bloków kontrolnych o długości 12 bitów i czasie trwania 0,12 sek. Bloki kontrolne s± nadawane zawsze z szybkości± 100 bit/s co zmniejsza prawdopodobieństwo ich przekłamania.
W sygnale Pactor nie występuje stałe przyporz±dkowanie częstotliwości 'mark' i 'space'. Jest to sytuacja analogiczna jak w przypadku pakiet radio.
Bloki danych (pakiety) składaj± się z nagłówka, 20 (8) bajtów danych, bajtu kontrolnego i dwóch bajtów zawieraj±cych sumę kontroln± CRC.
Nagłówek ułatwia synchronizację i zawiera informacje pomocnicze. Numer pakietu, ż±danie zmiany kierunku albo przerwania poł±czenia zawarte s± w bajcie kontrolnym.
Do obliczania sumy kontrolnej używany jest wielomian CCITT X^16+x^12+x^5+1.
Występuj± cztery bloki kontrolne oznaczone odpowiednio CS1 - CS4 o następuj±cych kodach szesnastkowych:
CS1: 4D5 CS2: AB2 CS3: 34B CS4: D2C
Odstęp Hamminga pomiędzy nimi wynosi 8 bitów. Pary CS1/2 i CS3/4 charakteryzuj± się tym, że ich układ bitów stanowi wzajemn± negację (w miejscu występowania jedynki w pierwszym z nich występuje zero w drugim i itd.). Bloki CS1 - CS3 maj± funkcje identyczne jak w systemie AMTOR natomiast CS4 służy do sygnalizacji zmiany szybkości. CS3 jest używany w nagłówku ż±dania zmiany kierunku relacji.
Stacja wywołuj±ca (inicjuj±ca poł±czenie) nadaje blok synchronizacyjny zawieraj±cy nagłówek i adres (znak) transmitowane z przepływności± 100 bit/s oraz człon transmitowany z przepływności± 200 bit/s. Pierwsza część bloku jest używana przez odbiornik do zasynchronizowania się, a druga do oceny jakości kanału. Po bezbłędnym odebraniu szybszego członu ndawany jest pakiet CS4 a w przeciwnym przypadku - CS1. Po otrzymaniu pokwitowania stacja wywołuj±ca może rozpocz±ć transmisję danych z szybkości± zależn± od otrzymanej odpowiedzi. Pierwszy pakiet danych zawiera informację o wersji protokółu i znak stacji.
Stacja odbiorcza może zaż±dać zmiany kierunku relacji w dowolnym momencie - po odebraniu bezbłędnego pakietu. Pakiet sygnalizuj±cy ż±danie rozpoczyna się od znaku CS3. Strona przeciwna kwituje ż±danie za pomoc± znaków CS1 lub CS3 (CS2 oznacza ż±danie powtórzenia) i natychmiast przechodzi na odbiór. W celu wymuszenia zmiany zmiany bit BK w bajcie kontrolnym pakietu przyjmuje wartość jedynki. Odpowiada to sygnalizacji '+ ?' w systemie AMTOR.
Strona odbiorcza ż±da zmniejszenia szybkości transmisji z 200 bit/s na 100 bit/s przez nadanie bloku CS4. Powodem może być zbyt wysoka stopa błędów spowodowana zł± jakości± kanału. Po zmianie szybkości strona nadawcza powtarza nie potwierdzone dot±d dane.
Potwierdzenie przez stronę odbiorcz± pakietu za pomoc± bloku CS4 powoduje, przy szybkości transmisji 100 bit/s, zmianę szybkości w górę. W przypadku jednak gdy nadany pakiet nie dotrze bezbłędnie strona nadawcza wraca samoczynnie do poprzedniej prędkości transmisji.
Ż±daniem przerwania poł±czenia jest spesjalny pakiet QRT, który jest kwitowany przez stronę przeciwn±.
Zastosowanie kompresji Huffmana pozwala na w przybliżeniu dwukrotne zwiększenie efektywnej szybkości transmisji. Długość znaku w kodzuie Huffmana jest zależna od częstości występowania znaku i leży w zakresie od 2 do 15 bitów. Zasada przyporz±dkowania znakom kodów o długości zależnej od ich częstości występowania została zastosowana w alfabecie Morse'a i w kodzie PSK31.
W konwencjonalnych systemach ARQ strona nadawcza jest zmuszona do powtarzania pakietu (bloku) danych aż do czasu bezbłędnego ich odebrania albo do wyczerpania się dopuszczalnej liczby powtórzeń (w przeciwnym przypadku pogorszenie się warunków odbioru spowodowałoby nieprzerwany ci±g powtórzeń).
Pogorszenie się stosunku sygnału do szumów i zakłóceń w kanale wymaga skrócenia pakietów dla zwiększenia prawdopodobieństwa ich bezbłędnego dotarcia. W systemie pakiet radio zmiana ta musi być dokonana przez operatora stacji. W sytemie Pactor długość pakietu jest zależna od szybkości transmisji a więc i pośrednio od jakości poł±czenia. Dodatkowo zastosowano sumowanie (kumulację) sygnałów w pamięci odbiornika. Wartości średnie zsumowanych próbek s± następnie porównywane z wartości± graniczn± oddzielaj±c± stan zera od jedynki. Następnie sprawdzana jest bezbłędność otrzymanych w ten sposób danych. Próbki sygnałów s± pobierane z wyjścia filtru dolnoprzepustowego demodulatora i przetwarzane za pomoc± konwertera analogowo-cyfrowego na 8-bitow± postać cyfrow±. Przypadkowo rozłożone w czasie szumy ulegaj± w pewnym stopniu redukcji dzięki odejmowaniu się części ich wartości napięć od siebie podczas gdy napięcia pochodz±ce od powtarzaj±cych się bloków danych zasadniczo dodaj± się do siebie. Mechanizm ten pozwala na poprawę stosunku sygnału użytecznego do szumu i zmniejszenie liczby powtórzeń niezbędnych do prawidłowego zdekodowania danych. W układy kumulacji sygnału wyposażone s± kontrolery PTC firmy SCS i niektóre (bardziej rozbudowane) kontrolery TNC. Większość tańszych kontrolerów TNC wyposażonych w możliwość pracy emisj± Pactor nie jest wyposażona w układ kumulacji a więc ich użytkownik traci jedn± z istotnych cech systemu.
Stacje nie uczestnicz±ce w ł±czności mog± podgl±dać (monitorować) ruch na paśmie analogicznie jak w przypadku pakiet radio. Wyświetlane s± tylko pakiety bezbłędnie odebrane.
Biuletyny i wywołania s± nadawane analogicznie jak w systemie AMTOR w trybie FEC. Przekłamania s± korygowane dzięki powtórzeniom bloków.
6.4. Praca emisj± PACTOR
W wersji 2.0 MixW pozwala na odbiór emisji Pactor za pomoc± systemu dźwiękowego komputera. Transmisja jest możliwa jednak wył±cznie przy użyciu wielofunkcyjnego kontrolera TNC lub kontrolera PTC. Odbiór emisji Pactor wymaga (podobnie jak w każdym innym przypadku) wybrania jej w menu ("Mode | Pactor" - "Emisja|Pactor") lub za pośrednictwem pola emisji w linii informacyjnej. Na ilustracji przedstawiono widok wskaźnika widma w trakcie odbioru stacji Pactor.

Wydanie z dn. 06.07.2001.
© Prawa autorskie Krzysztof D±browski, OE1KDA.