PSK31

PSK31 (Phase Shift Keying, 31 Baud) ist eine Betriebsart zur digitalen drahtlosen Kommunikation und wird überwiegend auf Kurzwelle von Funkamateuren genutzt. Daneben ist ebenfalls PSK63 mit 63 Baud sowie PSK125 mit 125 Baud gebräuchlich. Diese Betriebsarten sind aufgrund der gegenüber PSK31 etwa doppelten bzw. vierfachen Übertragungsrate, insbesondere bei Übertragung vorgefertigter, nicht direkt über die Tastatur eingegebener Texte (zum Beispiel bei Amateurfunkwettbewerben) sinnvoll. Nachteil ist die ebenfalls verdoppelte Bandbreite und das damit verbundene halbierte bzw. gevierteilte Signal-Rausch-Verhältnis.

Technik

PSK31-Empfänger für das 80-m-Band nach DM2CQL (Foto: DH7UAF)

Das PSK31-Verfahren wurde vom britischen Funkamateur Peter Martinez (Rufzeichen G3PLX) entwickelt. Martinez nannte die Betriebsart zuerst „Varicode“, weil eine Kodierung variabler Länge verwendet wird, um die Zeichen zu kodieren. Varicode wird verwendet, um häufig vorkommende Zeichen kürzer zu kodieren und seltenere länger – ähnlich dem Morsecode. Es wird eine sehr geringe Bandbreite verwendet. Dies ermöglicht ein äußerst robustes Verhalten unter schwierigen Übertragungsbedingungen. PSK31 verfügt jedoch nicht über eine integrierte Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC).

Die entstehende Bandbreite bei der Phasenumtastung (Phasenmodulation) ist nicht viel größer als die Baudrate. Die Bandbreite eines PSK31-Signals ist mit 31,25 Hz sehr niedrig, was den Modus für Aussendungen mit kleiner Leistung und für volle Kurzwellen-Bänder prädestiniert. Die 31,25-Hz-Bandbreite wurde gewählt, weil Varicode bei normaler Tippgeschwindigkeit mit etwa 50 Wörtern pro Minute etwa eine Rate von 32 Bits pro Sekunde erzeugt. Ein weiterer Aspekt war, dass 31,25 Hz einfach mit der 8-kHz-Abtastrate von DSP-Systemen erzeugt werden können – von Vorteil auch bei Soundkarten: 31,25 Hz ergibt sich, wenn 8 kHz durch 256 geteilt werden.^[1]

Man verwendet heute meist Software, um das empfangene PSK31-Audiosignal zu (de)kodieren. Die Software auf dem PC ist nicht speziell – sie lässt sich flexibel (aus-)tauschen. Zusätzlich gibt es auch fertige Hardware-Lösungen, die ein PSK31-Signal (de)kodieren und vom PC als Modem angesprochen werden.^[1]

Bei den meisten Programmen muss man im Wasserfall-Diagramm auf ein Signal abstimmen. Dann kann man den dort gesendeten Text lesen. Wenn viele Stationen senden, ist dies jedoch recht aufwändig, weshalb neuere Software häufig die Texte von über 10 Kanälen gleichzeitig anzeigen kann. Man kann sich dann daraus ein interessantes Signal suchen und auf dieses abstimmen.

Bei PSK31 handelt sich um eine binäre Phasenumtastung mit 180° Phasendrehung. Da nur zwei Phasenlagen vorkommen, wird dieses binäre Modulationsverfahren auch als Binary Phase Shift Keying (BPSK), bzw. BPSK31 bezeichnet. PSK31 kann zusätzlich auch mit dem Verfahren Quadratur Phase Shift Keying (QPSK) mit vier Phasenlagen in Kombination mit dem Viterbi-Algorithmus zur Vorwärtsfehlerkorrektur betrieben werden.

PSK63

PSK63 (Phase Shift Keying, 63 Baud) ist ein Datenübertragungsprotokoll für Funkverbindungen.

Im Vergleich zu PSK31 hat PSK63 die doppelte Baudrate von 62,5 Baud, benötigt aber auch die doppelte Bandbreite. PSK63 kann wie PSK31 entweder als Binary Phase Shift Keying (BPSK) mit zwei oder als Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) mit vier Phasenlagen betrieben werden, wodurch sich, bei genügendem Signal-Rausch-Verhältnis, die Kanalkapazität verdoppelt.

Bei QPSK ist die Übereinstimmung des Seitenbandes bei Sender und Empfänger erforderlich, bei BPSK nicht.

PSK125

Prinzip der Phasenverschiebung bei BPSK- und QPSK-Modulation

PSK125 (Phase Shift Keying, 125 Baud) ist ein Datenübertragungsprotokoll für Funkverbindungen.

Im Vergleich zu PSK31 hat PSK125 die vierfache Baudrate, benötigt aber auch die vierfache Bandbreite. PSK125 kann wie PSK31 entweder als Binary Phase Shift Keying (BPSK) mit zwei oder als Quadratur Phase Shift Keying (QPSK) mit vier Phasenlagen betrieben werden, wodurch sich, bei genügendem Signal-Rausch-Verhältnis, die Kanalkapazität verdoppelt.

Bei QPSK ist die Übereinstimmung des Seitenbandes bei Sender und Empfänger erforderlich, bei BPSK nicht.

Frequenzen

Vergleich der Spektren von PSK31, PSK63 und PSK125

PSK sollte immer im 500-Hz-Digitalbereich des aktuellen Bandplanes erfolgen (vgl. DARC-Bandpläne^[2]).

Die nachfolgenden Frequenzen sind immer die Anfangsfrequenzen der Digitalbereiche, ab der der Digimode betrieben wird.

Es gibt für PSK31 sowie PSK63 und PSK125 folgende Frequenzen (alle in USB):

160-Meter-Band	Info
1,838 MHz
80-Meter-Band	Info
3,580 MHz	zunehmende Aktivität
40-Meter-Band	Info
7,040 MHz	für Regionen 1 und 3
7,071 MHz	USA
7,080 MHz	Rest der Region 2
30-Meter-Band	Info
10,142.15 MHz
20-Meter-Band	Info
14,070.15 MHz	Hauptaktivität
17-Meter-Band	Info
18,100 MHz
15-Meter-Band	Info
21,080 MHz	meist auch 10 kHz tiefer
12-Meter-Band	Info
24,920 MHz
11-Meter-Band	Info
27,245 MHz	CB-Funk, Kanal 25
10-Meter-Band	Info
28,070 MHz
28,120 MHz

Bildschirm

Mitschrieb von mit dem Amateurfunk-Programm Fldigi empfangenen Texten

Das nebenstehende Schirmbild der Software Fldigi zeigt einige Texte, die gleichzeitig seitwärts über den Bildschirm laufen.

Vorn steht jeweils die Zeilennummer. Es werden simultan folgende Stationen empfangen:

3 UW0ZM (Russland)
8 + 9 KB1RNX (USA)
12 K4LRK (USA)
13 ON4KBL (Belgien) de EA5DUF (Spanien)
18 EA5FIF (Spanien) CQ = allgemeiner Anruf

Wenn man auf den Anruf von EA5FIF antworten will, klickt man diese Zeile an, dann erscheint nur sein Text und der eigene Antworttext rechts in einem Dialogfeld.

Software

Die meisten der aufgeführten Programme können alle drei PSK-Varianten verarbeiten.

Freie Software für Linux

Freeware für Microsoft Windows

Software für Apple macOS

Literatur

Reinhard Krause-Rehberg: PSK 31 – der neue Fernschreibstandard im Amateurfunk? In: Der Funkamateur, Nr. 3, 1999, S. 308–310.
ITU-R M.2034: Telegraphic Alphabet for Data Communication by Phase Shift Keying at 31 Baud in the Amateur and Amateur-Satellite Services. International Telecommunication Union, 2013, abgerufen am 14. Oktober 2013.
Steve Ford: HF Digital Handbook. ARRL, Newington 2007.

Weblinks

Commons: PSK – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

PSK31 im Signal Identification Wiki (Audiodateien, Wasserfallgrafiken und weitere Informationen).
einführende theoretische Grundlagen
Einführung für Praktiker (Schwerpunkt Linux)

Einzelnachweise

↑ ^a ^b Eckart K. W. Moltrecht: Amateurfunk-Lehrgang, Technik, für das Amateurfunkzeugnis Klasse A. 6. Auflage. Verlag für Technik und Handwerk, Baden-Baden 2013, ISBN 3-88180-364-5, S. 162 (online [abgerufen am 23. Mai 2021]).
↑ Deutscher Amateur-Radio-Club e. V. (DARC): Kurzwellen-Bandplan IARU Region 1. Abgerufen am 23. Mai 2021.

[Moltrecht-1] Eckart K. W. Moltrecht: Amateurfunk-Lehrgang, Technik, für das Amateurfunkzeugnis Klasse A. 6. Auflage. Verlag für Technik und Handwerk, Baden-Baden 2013, ISBN 3-88180-364-5, S. 162 (online [abgerufen am 23. Mai 2021]).

[2] Deutscher Amateur-Radio-Club e. V. (DARC): Kurzwellen-Bandplan IARU Region 1. Abgerufen am 23. Mai 2021.

[1]

[2]