常见的业余无线数字通信方式

最近几十年，业余无线电数字通信有了飞速的发展。从二战结束到20世纪80年代初期，业余无线电爱好者能够使用的唯一一种短波数字通信模式是RTTY（无线电传打字）。1983年，AMTOR首次出现。巧合的是，深受大众欢迎的个人计算机也是这一年出现的。AMTOR是第一种具有纠错功能的数字通信模式。

从20世纪80年代开始，数字通信技术的发展明显加快。20世纪80年代中期，分组通信出现，在很长的一段时间内，成为数字通信的主流。随着微处理器技术的发展，又有一些新的数字通信模式出现，包括Clover、PACTOR和G-TOR，这些模式能在弱信号、强干扰等恶劣情况下工作，并且具有纠错功能。20世纪90年代末期，一种高度依赖计算机的新数字通信模式出现了，它就是PSK31。下面就对目前比较流行的三种业余无线电数字通信方式进行简单介绍。

（1）RTTY

RTTY（无线电传打字）是最古老的HF数字通信模式，已经有50多年的历史。但是现在仍然有许多业余无线电在使用，主要有两个原因。

1）RTTY设备比较简单。进行RTTY通信，只需要两个设备：一个多模式控制器（或者一个有声卡的计算机），一个SSB电台。

2）RTTY通信容易操作。RTTY通信不需要握手信号，因此电台之间不需要复杂的协议，只要会键盘打字即可操作。

现在HF的RTTY通信主要出现在20m波段上，在40m和15m波段上偶尔也可以听到RTTY通信。

利用RTTY模式，可以传送、接收各种字符。每个RTTY字符由5个二进制位组成。二进制1叫做mark，通常用2125Hz的频率代表，二进制0叫做space，通常用2295Hz的频率代表。在每个字符的前面有一个开始脉冲。RTTY通信的标准传送速率是每分钟60个词（每个词5位），相当于45波特。

在RTTY通信中，采用5位编码的博多码（Baudot）来表示26个大写字母、10个数字以及一组标点符号。为了解决5位编码太少的问题，在字符中插入了LTRS（11111）和FIGS（11011）两个特殊符号来表示当前的状态。LTRS表示当前处在字符状态，它后面的所有字符都是字母；FIGS表示当前处在图形状态，它后面的所有字符都是数字和标点符号。

每个RTTY解码器都包括mark/space信号滤波器。解码器越灵敏，选择性越高，RTTY的通信质量越好。尤其是在干扰严重、信号微弱的情况下，解码器的灵敏度与选择性显得尤为重要。

（2）PSK31

PSK31（31.25Baud的PSK信号）是彼得·马丁内斯（G3PLX）的发明，他同时也是AMTOR的发明者。开始的时候彼得希望发明一种新型的数字通信模式，既能像RTTY那样容易使用，又能在微弱信号情况下正常使用。此外，彼得还考虑到带宽的问题。HF数字通信的带宽通常比较窄，在某些时候（例如竞赛时段），显得比较拥挤。彼得决定在现在的基础上，发明一种具有弱信号通信能力的数字模式。

PSK31的试验开始于20世纪90年代中期，当时的业余无线电爱好者还在使用DOS操作系统和DSP开发平台。1999年彼得开发出了第一个基于Windows操作系统的PSK31软件，它需要一个配有声卡的计算机。随着带有声卡的计算机的普及，PSK31通信模式开始流行起来了。

PSK31中的PSK是英文Phase Shift Keying的缩写，中文意思是相移键控；31表示这种模式的传输速率是31bit/s。严格来说PSK31的传输速率是31.25bit/s。

在RTTY中，采用的是博多码，每个字母、数字或标点符号采用固定的5个二进制位表示。在PSK31中彼得采用了一种新编码—Varicode（可变长编码）。“可变”的意思是：每个字符所使用的二进制位数不是固定的，而是可变的，彼得参考莫尔斯电码，将较短的编码分配给英文中常用的字母，将较长的编码分配给不常用的字母。如小写e是英文中最常用的字母，所以分配给它的编码是11，小写z是最不常用的字母，所以它的编码是111010101。

与莫尔斯电码和RTTY一样，PSK31字符之间也需要一个间隔。可变长编码使用00作为间隔信号。彼得在为每个字符指定可变长编码的时候，尽量避免出现两个连续的0，因此在每个字符的可变长编码中都没有00。(www.xing528.com)

在PSK31中，采用BPSK（二相相移键控）信号来进行调制。彼得把0相分配给1，180°相移分配给0。发送方在发送PSK31信号之前，会发送一组二进制0作为同步信号，接收端收到同步信号之后，马上进入同步状态，然后就可以进行正确解调了。

PSK31将窄带技术、DSP技术、同步解调技术结合起来，即使在微弱信号下，也能正确接收信号。PSK31的弱信号处理能力完全能和CW媲美，性能明显优于RTTY。

目前常用的PSK31信号集中在14070kHz附近，此外在下列频点附近也可以发现PSK31通信：3580kHz、7070kHz、10140kHz、21070kHz和28120kHz。

PSK31信号的声音很独特，不同于在业余段听到的其他数字信号。如果你听到的是叽叽喳喳的声音，那很可能是G-TOR信号，而不是PSK31信号。PSK31信号是一种类似于鸟鸣的声音，需要多听几次才能熟悉。

PSK31是PSK模式中使用最广泛的一种，除此之外还有其他模式。如PSK63/125，它们是用于高速数据交换的，当然它们的带宽也相应增加了。

（3）PACTOR

1991年，汉斯·彼得·海尔费特（DL6MAA）和乌尔里希·斯特拉特（DF4KV）开发出PACTOR。十几年来，PACTOR一直是最流行的脉冲式HF数字通信模式。PACTOR有3个版本，分别是PACTORI、PACTORII和PACTORIII。目前最常用的是PACTORII/III。PACTOR之所以被称为脉冲式模式，是因为它发送数据的方式特殊。RTTY、PSK31、MFSK16等模式在工作的时候，发送连续的数据流，而PACTOR在工作的时候，以脉冲的形式发送不连续的小数据包。接收方收到一个数据包后，如果数据包没有错误，给发送方发送ACK（确认）信号，请求发送下一个数据包；如果数据包有错误，给发送方发送NAK（否定确认）信号，请求重新发送这个数据包。这种一来一往的双向对话发出类似蟋蟀的鸣叫声，其中时间较长的声音是传送数据包的声音，时间较短的声音是传送ACK和NAK信号的声音。

传统的脉冲方式（例如AMTOR），为了纠错，会反复发送同一个数据包，直到这个数据包没有错误为止。这种做法降低了通信速率，尤其在干扰严重的情况下，通信速率极低。

PACTOR采用类似的纠错方式。每个数据包发送之后，发送方都会收到接收方的确认信号，如果收到ACK信号，表示数据包没有错，继续发送下一个数据包；如果收到了NAK信号，表示数据包有错误，需要将当前数据包重新发一遍。从表面上看，PACTOR和AMTOR的纠错机制好像没有区别，但实际上PACTOR有一个很大的特点，就是PACTOR采用了先进的记忆式ARQ。在记忆式ARQ中，当接收端收到一个错误的数据包后，首先分析这个数据包的各个片段是否有错（假设数据包有10个片段），然后将正确的片段存储起来（假设存储了1/3/5/7/9片段）。再次接收的时候，可能就会得到正确的其他片段，这样重复多次后就能得到正确的数据包了。

PACTOR采用哈夫曼编码方式，字符的二进制位数明显缩短，提高了通信效率。

要进行PACTOR通信并不复杂，通常需要下列硬件与软件：

●一部SSB电台。PACTOR使用类似于RTTY的mark/space系统。可以通过电台的话筒插座（或附属插座），以AFSK模式发送音频信号，也可以用FSK模式，让发射机生成音频信号。

●一个PACTOR终端软件。

●一台支持PACTOR通信的多模式通信处理器（MCP）。

注意，不能用声卡来代替MCP，只能采用MCP来进行PACTOR通信。