🕺🏼 💪🏽 ⛱️ FT8 संचार प्रोटोकॉल - यह कैसे काम करता है ⤵️ 🙌 📗

हेलो, हैबर।

शायद हर कोई जो रेडियो संचार और शौकिया रेडियो में भी थोड़ी रुचि रखता था, ने FT8 डिजिटल संचार प्रोटोकॉल के बारे में सुना । इस प्रकार का कनेक्शन 2017 में दिखाई दिया, और तब से इसकी लोकप्रियता केवल बढ़ रही है।

स्रोत: www.qsl.net/w1dyj/FT8%20for%20web.pdf

उन लोगों के लिए जो इस काम में रुचि रखते हैं और इसकी आवश्यकता क्यों है, कट के तहत जारी रहा।

कहानी

उन लोगों के लिए जो शौकिया रेडियो संचार से दूर हैं, एक संक्षिप्त ऐतिहासिक पृष्ठभूमि।

पहले घर-निर्मित, और बाद में खरीदा गया, लगभग 100 साल पहले शौकिया रेडियो स्टेशन दिखाई दिए। एकमात्र संकेत जो वे प्राप्त कर सकते थे और संचारित कर सकते थे, वह एक साधारण टोन था, और ट्रांसमिशन मोर्स कोड का उपयोग कर रहा था। बेशक, पहले यह सीखना आवश्यक था कि कैसे सीडब्ल्यू को कान से लिया जाए, जिस तरह से यह कौशल न केवल शौकीनों के बीच लंबे समय से मांग में था, बल्कि पेशेवरों के बीच, नौसेना में रेडियो ऑपरेटर के पेशे को केवल 60 के दशक में ही रद्द कर दिया गया था। बेशक, ईथर के शोर के खिलाफ कमजोर संकेतों के स्वागत में एक निश्चित रोमांस था, इस तरह कोस्तोमा क्षेत्र के एक साधारण गाँव हैम रेडियो ऑपरेटर 1928 में व्यथित एयरशिप टीम रॉबर्टो नोबेल से एसओएस सिग्नल प्राप्त करने में कामयाब रहे ।

अगला चरण था वॉइस कम्युनिकेशन - सिंगल-बैंड मॉड्यूलेशन में माइक्रोफोन का उपयोग करके वॉइस ट्रांसमिशन ने रेडियो संचार को और अधिक सुविधाजनक बना दिया। इस विधि का उपयोग अभी भी किया जाता है।

अंत में, 90 के दशक के आसपास, हैम रेडियो ऑपरेटरों के बीच डिजिटल संचार ने लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया। इस मामले में, सिग्नल (आमतौर पर आरटीटीवाई या पीएसके) कंप्यूटर बनाता है, ऑपरेटर एक प्रकार की टेक्स्ट चैट का उपयोग करके संवाददाता से संवाद करता है।

यह कहा जाना चाहिए कि तकनीकी रूप से समान प्रोटोकॉल बहुत सरल हैं, और कीबोर्ड से उपयोगकर्ता द्वारा टाइप किए गए वर्ण लगभग किसी भी जटिल प्रसंस्करण के बिना प्रसारण में भेजे गए थे। और अजीब तरह से, इसके अपने फायदे थे - ऑपरेटर को खुद सही आवृत्ति ढूंढनी थी, कान से सिग्नल की गुणवत्ता का मूल्यांकन करना, स्क्रीन पर डिकोड किए गए वर्णों को देखना, उत्तर में टाइप करना, आदि।

लेकिन डिजिटल प्रसंस्करण की संभावनाएं बढ़ीं और आखिरकार, हमारी समीक्षा का नायक दिखाई दिया - संचार मानक एफटी 8। एफटी 8 नाम फ्रांके और टेलर, 8-एफएसके मॉडुलेशन के रूप में अनुवाद करता है। प्रोफेसर स्टीवन फ्रांके और खगोल वैज्ञानिक और नोबेल पुरस्कार विजेता जोसेफ टेलर ने डेटा ट्रांसफर के लिए एक दिलचस्प और कुशल प्रोटोकॉल बनाया है।

FT8 की विशेषताएं:

संदेश की लंबाई 15 एस है, संदेश तय समय स्लॉट में प्रेषित किए जाते हैं, जो डिकोडिंग की सुविधा देता है।
संदेश की लंबाई 77 बिट्स + 12-बिट सीआरसी है।
त्रुटि सुधार FEC LDPC (174.87)।
आवृत्ति मॉडुलन 8-एफएसके, टन के बीच की दूरी 6.25 हर्ट्ज।
बैंडविड्थ 50 हर्ट्ज। इस तरह के एक संकीर्ण बैंड के साथ, कई स्टेशन एक साथ काम कर सकते हैं और डिकोड कर सकते हैं।
डिकोडिंग थ्रेशोल्ड -20 डीबी।
स्वचालित रूप से काम करने की वैकल्पिक क्षमता, स्वचालित रूप से प्रतिक्रियाएं भेजना आदि।

सामान्य तौर पर, लेखकों ने लगभग पूरी तरह से स्वचालित संचार प्रोटोकॉल बनाने का एक अच्छा काम किया, जो एक तरफ, सूचना को अधिक कुशलता से प्रसारित कर सकता है, और दूसरी तरफ, कली में "शौकिया रेडियो की भावना" को मार सकता है। ईथर के शोर और लुप्त होती का कोई और रोमांस नहीं है, महासागर के दूसरी तरफ से एक कमजोर संवाददाता संकेत प्राप्त करना, बस एक पीसी स्क्रीन है, और बाकी एल्गोरिदम और गणित द्वारा किया जाता है।

WSJT-X प्रोग्राम का स्क्रीनशॉट जो FT8 का समर्थन करता है, कुछ इस तरह दिखता है:

Source: 3fs.net.au/ft8-digital-amateur-radio

निजी तौर पर, मैं वास्तव में लगभग पूरी तरह से स्वचालित रेडियो संचार की खुशी को नहीं समझता, लेकिन जब से FT8 लोकप्रिय है, तब यह कोई है ज़रूरी। आइए अधिक विस्तार से देखें कि यह कैसे काम करता है।

बिट कोडिंग

एक व्यावहारिक उदाहरण पर विचार करें - "CQ RA1ABC KO50" वाक्यांश का प्रसारण। यहाँ, CQ आमतौर पर स्वीकृत कॉलिंग कोड (अधिक विवरण यहाँ ) है, RA1ABC शौकिया कॉल साइन है, KO50 तथाकथित ग्रिड-लोकेटर है , जो उस क्षेत्र को निर्धारित करता है जहाँ से शौकिया रेडियो प्रसारण होता है।

पहले चरण में, सामान्य संक्षिप्त रूपों को छोटे कोड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, उदाहरण के लिए, CQ को 2h कोड प्राप्त होता है। एमेच्योर रेडियो कॉलिग्ने में अक्षरों और संख्याओं का एक कड़ाई से परिभाषित प्रारूप है, जो आपको अधिक कॉम्पैक्ट रूप में रिकॉर्ड करने की अनुमति भी देता है।

const char A0[] = " 0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ+-./?";
const char A1[] = " 0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
const char A2[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
const char A3[] = "0123456789";

// Check for standard callsign
int i0, i1, i2, i3, i4, i5;
if ((i0 = char_index(A1, c6[0])) >= 0 && (i1 = char_index(A2, c6[1])) >= 0 &&
    (i2 = char_index(A3, c6[2])) >= 0 && (i3 = char_index(A4, c6[3])) >= 0 &&
    (i4 = char_index(A4, c6[4])) >= 0 && (i5 = char_index(A4, c6[5])) >= 0) {
        // This is a standard callsign
        int32_t n28 = i0;
        n28 = n28 * 36 + i1;
        n28 = n28 * 10 + i2;
        n28 = n28 * 27 + i3;
        n28 = n28 * 27 + i4;
        n28 = n28 * 27 + i5;
        printf("Pack28: n28=%d (%04xh)\n", n28, n28);
        return NTOKENS + MAX22 + n28;
}

सूचकांक के साथ वर्णों को बदलने का विचार यहां महत्वपूर्ण है, जो एक छोटे शब्दकोश आकार के साथ प्रभावी है। नतीजतन, कॉलसाइन "RA1ABC" को 0BF1C2C1h के रूप में लिखा जाएगा - हमने 6 के बजाय 4 बाइट्स खर्च किए।

इसी तरह, "KO50" ग्रिड-लोकेटर को 2-बाइट 4Bhh नंबर के रूप में लिखा गया है। यह सब आवश्यक है क्योंकि अधिकतम संदेश की लंबाई 77 बिट्स है; बेशक, मनमाना पाठ और यहां तक कि टेलीमेट्री को प्रेषित किया जा सकता है, लेकिन इन सीमाओं के अधीन। संचरण समय (लगभग 13 सेकंड, जो इतना तेज़ नहीं है) और सूचना क्षमता के बीच एक समझौता के रूप में 77 बिट संदेश की लंबाई को चुना गया था - संदेश को लंबा बनाया जा सकता था, लेकिन फिर इसे लंबे समय तक भेजा जाएगा।

नतीजतन, हमारे सभी "CQ RA1ABC KO50" संदेश को डेटा ब्लॉक 00 00 00 26 28 9 D D 92 92 FE 88 में बदल दिया जाएगा। इसमें 14-बिट CRC भी जोड़ा जाता है।

अगला कदम 174 बिट्स की लंबाई के साथ 91-बिट संदेश को तथाकथित LDPC (कम घनत्व समता-जांच) कोड में बदलना है - यह रिसेप्शन के दौरान त्रुटियों को ठीक करने के लिए उपयोग किए गए अतिरेक को जोड़ता है। इस चरण में, संदेश 00 00 00 26 28 9F D4 92 FE 8A CA 0C F3 D1 34 33 88 D0 C2 9C 3D CC में परिवर्तित हो गया है।

फ्रीक्वेंसी कोडिंग

यहाँ सब कुछ बहुत सरल है। इस चरण में, हम संदेश को विभिन्न आवृत्तियों के टन के अनुक्रम में बदल देंगे। जैसा कि आप जानते हैं, हमारे पास 8 टोन (मॉड्यूलेशन टाइप FSK-8) हो सकते हैं, रूपांतरण के बाद हमें फॉर्म का एक क्रम मिलता है 31406520 00000001 15353274 61112745 36563140 65201575 7605455 70523040 61407642 3140652 जहां प्रत्येक अंक 0 से 7.

आवृत्ति मोड के बीच की टोन संख्या होती है। एक टोन की अवधि 0.16 एस है, ऊपर दिखाए गए अनुक्रम होने से, आप आसानी से एक स्वायत्त बीकन के मामले में एक WAV फ़ाइल को उत्पन्न कर सकते हैं या आवृत्ति सिंथेसाइज़र को सीधे नियंत्रित कर सकते हैं।

हमारे संदेश के उत्पन्न संकेत का स्पेक्ट्रम इस तरह दिखता है:

बेशक, स्पेक्ट्रम को देखने की तुलना में एक बार सुनने में बेहतर है, हाबरा, एक वेव-फाइल को संलग्न करने की अनुमति नहीं देता है, लेकिन हम एफटी 8 ध्वनि के प्रदर्शन के साथ यूट्यूब में एक सामान्य वीडियो नहीं ढूंढ सके। आधुनिक रेडियो शौकीनों को अब प्रसारण सुनने की जरूरत नहीं है, कंप्यूटर उनके लिए ऐसा करता है। रेडियो प्रक्रिया का एक उदाहरण यहां पाया जा सकता है:

निष्कर्ष

जैसा कि आप देख सकते हैं, गणितीय रूप से FT8 काफी दिलचस्प प्रोटोकॉल है। डब्ल्यूएसजेटी-एक्स स्रोत कोड के मूल फोरट्रान में लिखे गए हैं, और मैं अभी भी उनके साथ यह पता नहीं लगा सका। C ++ में एनकोडर का एक अलग संस्करण github.com/kgoba/ft8_lib पर देखा जा सकता है , उपरोक्त कोड स्निपेट से लिया गया था। जो लोग चाहते हैं, वह बस WSJT-X संस्करण को डाउनलोड कर सकते हैं , यह मुफ़्त है, आप इसे बिना ट्रांसमीटर, बस एक साउंड कार्ड के बिना आज़मा सकते हैं। आप http://websdr.ewi.utwente.nl:8901 का उपयोग करके FT8 आवृत्तियों पर भी ट्यून कर सकते हैं और एक आभासी ऑडियो केबल के माध्यम से ध्वनि को पुनर्निर्देशित कर सकते हैं, इसलिए आप प्रोग्राम को बिना ट्रांसीवर और बिना / एल कॉल साइन के ऑपरेशन में देख सकते हैं।

के रूप में शौकिया रेडियो हलकों में FT8 की लोकप्रियता के लिए ... ठीक है, व्यक्तिगत रूप से, यह मेरे लिए पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है, मेरी राय में इस तरह के संचार में पहले से ही कोई रोमांस नहीं है, यह शौक और रचनात्मकता की तुलना में औद्योगिक प्रोटोकॉल के करीब है। लेकिन अधिकांश के पास एक अलग राय है, जो आलेख की शुरुआत में ग्राफ में दिखाया गया है। लाखों हैम रेडियो प्रशंसक गलत नहीं हो सकते? खैर, एफटी 8 खुद, ज़ाहिर है, तकनीकी रूप से दिलचस्प है, और यहां, शायद, प्रोटोकॉल का अध्ययन करने की प्रक्रिया इसके उपयोग से कहीं अधिक दिलचस्प है। हालांकि, कम से कम एक बार कार्यक्रम की कोशिश करना निश्चित रूप से दिलचस्प है।

सभी सफल प्रयोग।

FT8 संचार प्रोटोकॉल - यह कैसे काम करता है

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