FT8
FT8 або Franke & Taylor 8 — цифровий режим частотної маніпуляції, який було випущено 29 червня 2017 року творцями Джо Тейлором, K1JT і Стівом Франке, K9AN разом із програмним пакетом WSJT.[1]
FT8 — це популярна форма цифрового зв’язку зі слабким сигналом, яка використовується переважно радіоаматорами для зв’язку на аматорських радіодіапазонах, причому більшість трафіку відбувається на аматорських КХ-діапазонах.[2] Наразі це найпопулярніший цифровий режим у мережах спостереження, таких як PSK Reporter.[3]
Даний режим надає операторам можливість спілкуватися в несприятливих умовах, таких як низька кількість сонячних плям, високий радіочастотний шум або під час роботи з низьким енергоспоживанням (QRP).[4] Завдяки прогресу в технології обробки сигналів, FT8 здатний декодувати сигнали з відношенням сигнал/шум до -20 дБ, що значно нижче, ніж передачі CW або SSB.[5]
Протокол FT8 спеціально оптимізовано для встановлення зв'язку в умовах наднизького відношення сигнал/шум, високого рівня завад або за використання антено-фідерних пристроїв із низьким коефіцієнтом підсилення.
- Часове вікно: Зв'язок відбувається фіксованими 15-секундними циклами. Безпосередня передача (випромінювання сигналу) триває 12,64 секунди, а решта 2,36 секунди відводиться комп'ютеру на приймальній стороні для декодування пакету.
- Швидкість даних: Цифрова швидкість передачі становить 6,09 біт/с. Завдяки високоефективному джерельному кодуванню інформаційна пропускна здатність еквівалентна приблизно 5 словам за хвилину.
- Смуга частот: Один сигнал FT8 займає смугу шириною всього 50 Гц. Це дозволяє десяткам станцій одночасно працювати в межах стандартної смуги пропускання КХ-трансивера (2,5 кГц) без взаємних завад.
- Інформаційна ємність: Кожен блок повідомлення містить рівно 77 біт корисної інформації, що дозволяє передати до 13 текстових символів (стандартні позивні, рапорти та локатори).
Сучасні алгоритми цифрової обробки сигналів дозволяють декодувати FT8-сигнал за відношенням сигнал/шум (SNR) до −21 дБ у стандартній шумовій смузі 2500 Гц. Це значно перевищує можливості класичного телеграфу (CW) або односмугової модуляції (SSB).
Співвідношення енергії на біт до спектральної щільності шуму () розраховується за формулою:
Відповідно, мінімальний поріг декодування становить:
Для успішного декодування FT8 вимагає суворої синхронізації годинника комп'ютера з еталонним часом. Передача пакета повинна розпочинатися точно на 00, 15, 30 або 45 секунді хвилини. Якщо розбіжність між годинниками операторів перевищує 1–2 секунди, сигнал не буде декодовано. Для автоматичної корекції часу радіоаматори використовують інтернет-синхронізацію за протоколом NTP або сигнали точного часу від системи GPS.
Надійність передачі за умов глибоких завмирань (федінгу) забезпечується алгоритмами прямого виправлення помилок (FEC). Якщо приймальна станція пропустила частину пакету або він був викривлений завадою, програмне забезпечення автоматично повторить надсилання у наступному часовому слоті.
Оскільки ємність повідомлення обмежена 77 бітами, стандартні дані (позивні канали, рапорти й QTH-локатори) піддаються стисненню. Для нестандартних або занадто довгих позивних застосовується механізм хешування. У поодиноких випадках це може призводити до колізій хешів, через що програма може помилково відобразити викривлений або неіснуючий («екзотичний») позивний.
Процес проведення радіозв'язку повністю автоматизований шаблонами програмного забезпечення (на кшталт WSJT-X або JTDX). Типовий сеанс (QSO) складається з 6 циклів і триває близько 90 секунд:
| Цикл (Час) | Шаблон повідомлення | Приклад повідомлення | Опис етапу |
|---|---|---|---|
| 00 с | CQ [Позивний TX] [Локатор TX] | CQ UT4XYZ KN59 | Станція А дає загальний виклик із зазначенням свого квадрата. |
| 15 с | [Позивний TX] [Позивний RX] [Локатор RX] | UT4XYZ UR5GHI KN46 | Станція Б відповідає Станції А, передаючи свої координати. |
| 30 с | [Позивний RX] [Позивний TX] [Рапорт SNR] | UR5GHI UT4XYZ -12 | Станція А надсилає Станції Б рапорт про рівень сигналу в дБ. |
| 45 с | [Позивний TX] [Позивний RX] R[Рапорт SNR] | UT4XYZ UR5GHI R-08 | Станція Б підтверджує рапорт («R») і дає свій рапорт у відповідь. |
| 60 с | [Позивний RX] [Позивний TX] RR73 | UR5GHI UT4XYZ RR73 | Станція А підтверджує прийом та надсилає фінальне «RR73». |
| 75 с | [Позивний TX] [Позивний RX] 73 | UT4XYZ UR5GHI 73 | Станція Б завершує зв'язок традиційним побажанням «73». |
Щоб уникнути створення завад іншим видам зв'язку, радіоаматорська спільнота узгодила використання чітких частотних центрів для FT8 всередині кожного діапазону.
| Діапазон | Частота (МГц) | Діапазон | Частота (МГц) |
|---|---|---|---|
| 160 м | 1.840 | 17 м | 18.100 |
| 80 м | 3.573 | 15 м | 21.074 |
| 40 м | 7.074 | 12 м | 24.915 |
| 30 м | 10.136 | 10 м | 28.074 |
| 20 м | 14.074 | 6 м (УКХ) | 50.313 |
Завдяки швидкості проведення зв'язків FT8 став легітимним та популярним інструментом у радіоаматорських змаганнях (контестингу), а також для швидкого виконання умов престижних міжнародних дипломів, таких як DXCC (від ARRL) чи WAC.
Окрім хобі, мережа станцій FT8 використовується у наукових проектах (зокрема, науковою спільнотою HamSCI). Аналіз сповіщень на сервері PSK Reporter дозволяє дослідникам здійснювати пасивне радіолокаційне зондування Землі та вивчати стан іоносфери й особливості проходження радіохвиль у реальному часі.
Поява FT8 викликала тривалу дискусію серед радіоаматорів. Частина операторів критикує цей режим за надмірну комп'ютеризацію, оскільки участь людини зведена до мінімуму (програма сама шукає сигнал, клікає на позивний та проводить цикл зв'язку). Критики вважають, що це нівелює «романтику» радіо та традиційні операторські навички слухового прийому слабких сигналів.
Водночас прихильники зазначають, що FT8 дозволяє залишатися в ефірі операторам, які живуть у великих містах із критичним рівнем промислового електромагнітного шуму, мають обмеження на встановлення великих КХ-антен або використовують трансивери малої потужності (QRP).
- ↑ Burmester, Dale March 12, 2019. Amateur Radio Digital Communications Mode FT8. http://site.ieee.org/msn/files/2019/04/FT8-KA9SWE.pdf
- ↑ Luscre, Anthony (11 жовтня 2019). FT8—What Is It and How Can I Get Started?. OnAllBands (амер.). Процитовано 17 серпня 2022.
- ↑ Barron, Robert (8 лютого 2020). PSK Reporter. KA5WSS (амер.). Процитовано 6 жовтня 2022.
- ↑ FT8 – Signal Identification Wiki. www.sigidwiki.com. Процитовано 17 серпня 2022.
- ↑ FT8 Mode is Latest Bright Shiny Object in Amateur Radio Digital World. www.arrl.org (англ.). Процитовано 17 серпня 2022.