D-STAR, Yaesu FUSION, DMR, NXDN
Základné informácie o digitálnych hlasových protokoloch, používaných rádioamatérmi
Protokolom je nazývaný celý súbor parametrov, ktorými je daný digitálny hlasový systém charakterizovaný. V ňom sú nielen modulačná metóda, ale tiež dátová rýchlosť, hlasový kodek, počet blokov, veľkosť a štruktúra rámcov, metóda opravy chýb FEC, synchronizácia a mnohé ďalšie.
Uvedené sú informácie o štyroch protokoloch, ktoré rádioamatéri používajú vo významnej miere, s názvami, ako ich prezentujú ich výrobcovia. Najskôr sú dva vytvorené špeciálne pre rádioamatérov. Ďalšie dva sú profesionálne, rádioamatérmi taktiež používané, vo väčšom či menšom meradle.
D-STAR – Digital Smart Technologies for Amateur Radio
Vyvinutý už v roku 1990 iniciatívou JARL (Japonská rádioamatérska organizácia) s technickou podporou firmy ICOM a s finančným príspevkom japonskej vlády ako digitálny protokol pre amatérske rádio. Motiváciou bolo zavedenie nových možností do rádioamatérskeho rádiového spojenia. Rádiostanice sa na trhu objavili v roku 2004. Modulácia je GMSK, dátová rýchlosť 4,8kb/s, kodek AMBE2020 a vystačí si s pásmom širokým 6,25kHz (jedná sa teda o Very Narrow – veľmi úzkopásmový protokol). Štandard prenáša hlas v solídnej kvalite a aj identifikáciu stanice (alfanumerickú – rádioamatérskym volacím znakom), krátku správu (do 20 znakov), doplnkovo polohu a umožňuje smerovanie volania cez infraštruktúru – prevádzače prepojené do siete.
Okrem hlasového módu DV (Digital Voice) má D-STAR aj dátový mód DD (Digital Data) s rýchlosťou 128kb/s, avšak len s určitým hardvérom.
S protokolom D-STAR možno nájsť rádiostanice ICOM a KENWOOD.
Yaesu System FUSION
Relatívna novinka z roku 2013, ktorú vytvorili vo firme Yaesu, v snahe priniesť niečo modernejšie do oblasti rádioamatérskeho digitálneho hlasu. Modulácia je jeden druh 4FSK (C4FM, použitá už dávnejšie v profesionálnom štandarde P25 Phase 1, od používania ktorého sa postupne ustupuje), celková dátová rýchlosť 9,6kb/s (z toho sa využíva na kódovanie hlasu a opravy 7,2kb/s v móde VW), hlasový kodek AMBE+2, šírka pásma zabratá vysielaním je 12,5kHz. Možné je nastavenia prenosu hlasu v dvoch kvalitách (bežná DN a vysoká VW – toto neumožňujú všetky stanice). Nedokáže však prenášať dva hovory súčasne tak ako je to v DMR. Okrem hlasu sa prenáša identifikácia (alfanumerická), doplnkovo správa a poloha a možné je smerovanie volania.
Výrobcom zariadení je Yaesu.
DMR – Digital Mobile Radio
Neamatérsky protokol, pôvodne pre služobné použitie. Vyvinutý ETSI, publikovaný v roku 2005. Napriek niektorým prekážkam (nie veľmi vyhovujúce ovládanie staníc, numerická identifikácia) bol v ostatných rokoch adaptovaný aj rádioamatérmi. Technicky je použitá modulačná schéma 4FSK s dátovou rýchlosťou 9,6kb/s, pričom je použité časové delenie (multiplex) TDMA na dva kanály, v ktorých môžu byť prenášané súčasne dve rôzne hlasové informácie nezávisle; alebo hlas a dáta, alebo v oboch kanáloch dáta. Vokodér (Voice Codec) je AMBE+2. Vysielaný signál zaberá šírku 12,5kHz. DMR prenáša hlas a numerické ID, ďalej niektoré zariadenia majú prenos polohy, textovú správu, funkcie Roaming, alebo Talker Alias.
Vyrába viacero výrobcov: Motorola, Hytera, KENWOOD, AnyTone, TYT, Kirisun, Wouxun a ďalší.
NXDN – Next Generation Digital Narrowband
Protokol pre služobné použitie, vytvorený spoluprácou firiem ICOM a KENWOOD. Bol uznaný ITU v roku 2017 ako medzinárodný štandard pre digitálnu hlasovú komunikáciu. Prvé zariadenia boli vyrobené už v roku 2006. Modulácia je typu 4FSK pri celkovej dátovej rýchlosti 4,8kb/s (kódovanie hlasu a opravy 3,6kb/s) a pracuje v pásme širokom 6,25kHz – Very Narrow. Možno voliť aj šírku pásma 12,5kHz/9,6kb/s – Narrow. Vokodér AMBE+2. Okrem prenosu hlasu a numerickej identifikácie aj tu podľa vybavenia stanice môže byť vysielaná poloha, správa, doplnková informácia k identifikácii stanice, prípadne dáta a iné. Podľa údajov zverejnených združením NXDN Forum tento protokol pri 6,25kHz bol porovnaný s protokolom P25 Phase 1 a dosahuje pri slabom signále lepšie parametre BER a predčí ho aj kvalitou hlasu.
Zariadenia – rádiostanice a prevádzače – vyrábajú ICOM a KENWOOD.
Existujú ďalšie DV protokoly – P25, dPMR, TETRA, tie sa v amatérskej prevádzke používajú minimálne (v našich končinách). Treba podotknúť, že všetky tieto digitálne formáty sú navzájom nekompatibilné, teda napríklad D-STAR stanica nemôže v digitálnom režime komunikovať napríklad s DMR stanicou. Toto je za určitých okolností možné cez sieť, pokiaľ jestvuje prepoj trebárs medzi D-STAR sieťou a DMR sieťou.
Digitálne rádiostanice hlas mierne skresľujú (používajú stratové kodeky) – tieto technológie nie sú na dosiahnutie vysokej vernosti. Naproti tomu však audio nešumí – ani pri slabých signáloch. Tým je dosiahnuté relatívne zlepšenie kvality prenosu. Vďaka FEC (Forward Error Correction – dopredná oprava chýb) je hlas stále rovnako dobre zrozumiteľný. Vo veľmi slabom signále, ktorý je pri analógovom prenose zašumený a už ťažko čitateľný, sa pri vyčerpaní schopností FEC začne digitálne audio rozpadávať a stanica reprodukciu preruší.
Napokon ešte spomenieme určitú mieru kritiky, týkajúcu sa používania digitálneho hlasu na amatérskych pásmach, keď charakter tejto prevádzky sa blíži profesionálnej. Ďalej je to veľká odkázanosť na továrenské zariadenia, hlavne rádiostanice, ktoré obsahujú obvod na kódovanie a dekódovanie hlasu, pričom k príslušnému kódu – algoritmu kodeku nemajú rádioamatéri prístup. Taktiež prepojenie prevádzačov do sietí je bežne realizované cez Internet, čo je sieť, ktorá nie je amatérska.
Rádioamatéri však našli spôsob, ako konštruovať digitálne prevádzače a tiež uzly sietí (reflektory), teda servery slúžiace na posielanie prevádzky z prevádzača na ďalšie prevádzače.