JT9

 

JT9

Svagsignalskommunikation på kortvåg

Av SM7VRZ, Anders Rhodin

 

Inledning

JT65 har under åren sedan dess introduktion till amatörradion vuxit sig mycket populär. Det som började som ett digital trafiksätt för bland annat EME på VHF och UHF har nu även erövrat HF-banden med många användare världen över. Med en vanlig dator med ljudkort, kablage till transceivern, enkla antenner och låga effekter har JT65 visat att det inte behövs mycket för att köra DX. Det utbreda användandet på kortvåg bidrog till utvecklingen av JT9 som är mer optimerad för LF, MF och HF-banden än sin föregångare.

 

 

JT9, Översikt

JT9 liksom JT65 är avsedd för kommunikation med svaga signaler och uteffekter, vanligtsvis i storlek av 1-20W då det i praktiken inte behövs mer för världsomspännande kommunikation. Trafiksättet bygger i stort sett på samma grundtanke som JT65 och har för operatören likadan meddelande struktur och användningssätt.

En fördelarna med JT9 är dess bandbredd. Istället för att uppta ca 177Hz, som för en JT65 signal, används istället ca 15Hz. Detta innebär, rent teoretiskt, att på samma utrymme som en JT65 signal kan tio JT9 signaler uppta samma utrymme. Den smala bandbredden uppnås genom att använda FSK (Frequency Shift Keying) modulation med nio olika toner med ett tonavstånd på ca 1,7Hz. Trafiksättet tillåter endast en överföring av max 13 tecken per utsändning, därför används ett antal korta standardmeddelanden för kommunikation.  Det finns dock möjligthet för meddelanden med fritext.

Figur 1       Till höger en JT65 signal och till vänster JT9.

En TX eller RX period tar en minut att genomföra och påbörjas varje hel jämn eller udda minut. Av denna tid används 50 sekunder till att sända eller mottaga själva meddelandet. De kvarvarande 10 sekunderna används till avkodning samt operatörens indata. Ett fullbordat protokollenligt QSO tar sex minuter att genomföra.

 


Felkorrigering och kodning

JT9 liksom JT65 är ett trafiksätt för svagsignalskommunikation och kan, tack vare en kraftfull felkorrigering, avkoda meddelanden i signaler med låga signal/brusförhållande (SNR). I ett idealiskt brusförhållande utan störningar kan avkodaren arbeta ner till ca -24 dB SNR och lyckas avkoda 100% av de mottagna meddelandena samt ner till ca -28 dB SNR kommer ca 50% av de mottagna meddelandena vara korrekta.

Det meddelande man vill sända genomgår ett antal steg från det att meddelandet matas in tills att den presenteras som text hos motstationen. Ett meddelande som skall sändas kodas om med en felkorrigeringskod, en s.k faltningskod eller “Convolutional code”. Efter meddelandet har kodats om med felkorrigeringen, översätts meddelandet till en tonsekvens innehållande nio toner i 85 olika tonintervall. Dessa intervall är fördelade över de 50 sekunder som en utsändning varar. Åtta av tonerna är datatoner som innehåller den bitinformation man vill överföra. Den nionde tonen är en så kallad synkroniseringston och är alltid den lägsta i passbandet. Tonerna utsänds sedan via datorns ljudkort och transceivern.

Vid mottagning försöker avkodaren hitta lämpliga signalkandidater i passbandet på den inställda frekvensen genom att försöka identifiera synkroniseringstonen. Då en signal är identifierad beräknar avkodaren signalens tids och frekvensdrift, börjar identifiera de utsända datatonerna samt konverterar dessa till ett bitmeddelande. Efter detta tar felkorrigeringen över och beräknar med hjälp av faltkodningen ut det mottagna operatörsmeddelandet. Dekodern kan med hjälp av faltkodningens felkorrigerande egenskaper återskapa eventuellt förlorade bitar i operatörsmeddelandet.

 

Meddelandestruktur

Som nämnts tidigare är det korta meddelanden som sänds i varje pass. Protokollet för JT9 använder en viss meddelandestruktur för att effektivisera kommunikationen och är därför indelad i ett antal fasta standardmeddelanden. Man sänder därför anropssignaler, lokatorruta, signalrapporter, kvittenser och 73 i en bestämd följd. Förutom dessa finns även möjlighet att sända ett fritext på 13 tecken.

Ett exempel på meddelanden i ett protokollenligt QSO :

Tabell 1

Signalrapporten genereras automatiskt av dekodern som mäter medelvärdet av den mottagna signalens SNR värde. Ett intervall mellan -50 till +49 dB kan rapporteras av mjukvaran till operatören. Detta innebär att avkodaren ser just den brusnivå som du lokalt har i din mottagare som referensnivå för mätningen.

 

 

Tidssynkronisering

Då trafiksättet är starkt beroende av fasta tider för start och stopp av utsändningar samt mottagning är det av stor vikt att mjukvaran är i synk med motstationernas tidsreferens. En drift på runt 2.5 sekunder kan göra att din utsända signal förvisso mottas av motparten men blir oanvändbar för avkodning. Mjukvaran hämtar sin tidsreferens från datorns systemklocka, vilka vanligtvis inte har tillräcklig stabilitet för att leverera korrekt synkroniserad tidsinformation under en längre tid. För att lösa detta problem är det för det mesta nödvändigt att installera en s.k NTP-klient programvara i den dator som skall användas för JT9. En sådan programvara hämtar automatiskt tidsinformation via internet och håller datorklockan uppdaterad till korrekt sekund under tätare tidsintervaller.

 

 

Frekvenser

Trafiksättet JT65 har ett antal avsatta standardfrekvenser på de flesta frekvensbanden från 2200m bandet och uppåt. Dessa finns automatiskt inställda i de mjukvaror man använder för trafiksättet. Då passbandet för JT65 trafik ofta redan är ockuperat har man istället valt att lägga trafik för JT9 ca 2kHz ovanför dessa frekvenser. Tabellen nedan visar de frekvenser som idag finns för JT9, samtliga i USB.

Tabell 2

 

Mjukvara JT9

För JT9 finns det i skrivande stund endast en programvara som har stöd för trafiksättet. Programmet heter WSJT-X och är skrivet av bland annat skaparen av JT9, K1JT, samt ett antal andra engagerade radioamatörer i ett open source projekt. Förutom JT9 hanterar även WSJT-X JT65 med en valbar “multi mode”-funktion eller endast ett trafiksätt i taget , JT65 eller JT9.

Programmets huvudfönster är uppdelad i tre olika delar. “Band activity” listan visar den trafik som förnärvarande pågår i passbandet, “RX frequency” listan som visar trafik på den frekvens i passbandet som är invalt samt den undre delen med nivåinställningar samt val av operatörsmeddelande.

Figur 2

WSJT-X huvudfönster. Jag har precis avslutat ett QSO med EA4BPN på 10m.

Det går även att aktivera ett andra fönster som visar ett s.k “vattenfall” eller Wide graph. Vattenfallet visar den mottagna signalerna som en funktion av tid och frekvens med en signal som en färgförändring. Den indikerade färgen indikerar också signalens styrka.

Figur 3

“Wide graph” eller vattenfalls fönstret. Vid 800Hz samt 1300Hz syns två JT9 signaler.

Mjukvaran har som grundinställning att avkoda både JT65 och JT9 signaler samtidigt. Dock avkodas endast JT9 signaler över 2600 Hz i passbandet i detta läge. För att huvudsakligen använda JT9 med WSJT-X  kan man välja trafiksätt samt välja att justera arbetsfrekvensen upp 2kHz för att flytta upp mottagningen till de frekvenser som används för JT9.

Förutom detta finns även möjlighet för riggstyrning, CAT, där programmet själv kan kontrollera frekvensinställning samt PTT signal. Har man inte möjlighet för CAT styrning via datorn finns även möjlighet att nyckla PTT signalen via serieport eller VOX vilket är en bekväm lösning där det endast krävs ett minimum av inkopplingskablage mellan radio och dator. För de som redan använder Hamradio Deluxe finns även möjlighet att ansluta programmets CAT styrning till denna. Vidare finns även en enkel loggfunktion som sparar körda kontakter i en lokal ADIF fil.

Programmet finns till tillgängligt för Windows, MAC samt Linux och är dessutom gratis att använda. Mjukvaran kan laddas ner på: http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjtx.html

 

 

JT9 submodes

JT9 är även indelad i fem så kallade submodes eller undertrafiksätt. Alla undertrafiksätten bygger på samma uppbyggnad, en synkroniseringston och åtta datatoner men har skillnader i bland annat utsändningstid, signal bandbredd och varaktigheten i toner/symboler. JT9-1 är det undertrafiksätt som finns tillgänglig i WSJT-X i skrivande stund. De övriga fanns endast tillgängliga i tidigare versioner av programmet. I tabellen här nedan listas de olika undertrafiksätten och dess egenskaper.

Tabell3

Som tabellen ovan visar är de övriga undertrafiksätten annorlunda från JT9-1. Vidare är S/N tröskeln intressant för de övriga undertrafiksätten med t.ex -42dB S/N men med kostnaden att en komplett kontakt kommer att ta 180 minuter.

Från och med WSJT-X version 1.4.0 kan man även märka av ytterligare utveckling av JT9, nämligen JT9W-1 som är ämnad för EME på mikrovågsbanden.

 

Att köra JT9

Att köra JT9 är i praktiken ganska enkelt. Är man en ny användare på JT9 är det en god idé att, liksom med övriga trafiksätt, lyssna på trafiken och se hur andra gör. Det ger också en själv en möjlighet att justera nivåer till optimala värden samt ge en möjlighet att upptäcka programvaran och  lära sig hantera denna. Den medföljande online manualen är på engelska men är enkel att använda vid eventuella frågor.

Efter man har avlyssnat trafiken ett tag så är det naturligtvis dags att prova sända ett CQ. Före du sänder ditt CQ tänk på att utnivån till sändaren inte får vara för hög. Normalt sett använder man max 20-30W i JT65/9 och då är detta ansett som höga effektnivåer. Det är rekommenderat att köra runt 1 – 10W, justera därför din sändare till max 10W uteffekt som en utgångspunkt och justera sedan effekten efter behov.

När man reglerar utnivån från programmet skall man vara uppmärksam på radions ALC-mätare. Denna skall för en korrekt inställd utnivå inte göra något utslag! Justera därför utnivån till precis under den punkt där ALC-mätaren börjar göra utslag i sändning.

När man väl kommit igång kommer man snabbt att märka att man hör många DX stationer. Att köra DX är också ganska vanligt med JT9, dessutom behöver man oftast bara enkla antenner för att köra dessa. Som ett exempel har jag själv använt ca 5W uteffekt  in i en enkel dipol antenn för 20m hängande ca två meter över marken och haft QSO med Nordamerika med bra signalnivåer.

Som ett mer visuellt exempel på hur det rent praktist går till att köra JT9 kan man titta på följande Youtube klipp från  N7JFP. I videon används en äldre version av WSJT-X samt ett tillbehörsprogram som behandlas senare i denna artikel. Vidare använder Lawrence en SDR transceiver vilket ger möjlighet för mer visuella funktioner av den utsända signalen mm. Videon är ca 4 minuter lång och visar ett JT9 QSO mellan delstaten Washington och South Dakota i USA med uteffekten 4W.

 

 

 

Vad behöver man för att komma igång?

För att komma igång och köra JT9 behöver man, förutom ovan nämnda mjukvara, även möjlighet att koppla in sin transceiver till en dator. Hårdvarukraven på datorn är enligt programvarans manual enligt följande:

  • Windows XP eller senare, Linux eller OS X
  • 1.5 GHz processor eller snabbare
  • 100MB tillgängligt minne
  • En skärm med minst 1024 x 780 i upplösning
  • Ljudkort med högtalarutgång och mikrofoningång med minst 48 kHz sample rate

Dessa krav lever de flesta av dagens moderna datorer upp till utan problem. Använder man en äldre dator bör man kontrollera att man uppfyller minimikravet för mjukvaran.

Förutom krav på datorn, ställs det också vissa krav på inkopplingsmöjlighter till din transceiver. Det behövs även audiokablage för inkoppling av transceivern till datorn samt möjlighet att kunna styra nyckling av sändaren. Bilden nedan visar hur inkopplingen kan se ut.

Inkoppling

Inkoppling av kablage mellan dator och transceiver 

 Det som minst behövs för inkoppling till radion är följande:

  • Audiokablage från ljudkortets högtalarutgång till radion mikrofonigång
  • Audiokablage från radions högtalarutgång till datorns mikrofoningång

Denna lösning kräver dock att man manuellt nycklar sändaren eller aktiverar transceiverns VOX-funktion, vilket automatiskt nycklar sändaren när signalen sänds ut från ljudkortet. Det är ganska enkelt att själv bygga det nödvändiga kablaget men man bör tänka på att en eventuell problematik med jordströmmar kan uppstå om inkopplingen inte är galvansikt frånskillt.  De flesta transceivrar har även en tillbehörskontakt (Accessory connector) oftast på radions baksida. Denna kan också brukas till att koppla in datorn till radion och innehåller alla nödvändiga signaler som behövs.

En inkoppling av endast audiokablaget medger oftast inte att man kan tillgodose att mjukvaran kan styra transceivers frekvensinställning eller automatiskt nyckla sändaren. VOX lösningen som nämnts tidigare är en möjlighet för nyckling, dock kan man istället använda en CAT-styrning eller rigstyrning som tillåter programmet att själv nyckla sändaren samt även styra radions frekvensinställning. Ett sådant kablage finns till de flesta radio modeller och kan i dagsläget inhandlas för  runt 300-400:- hos de flesta leverantörer av amatörradioprodukter.

Det finns även färdiga produkter i form av USB-anslutna interface som är enheter med inbyggda ljudkort och kontrollkretsar för nyckling samt i vissa fall styrning av transceivern. Dessa anluts vanligtvis till radions tillbehörskontakt. Några exempel på sådana interface är Tigertronics Signalink USB eller Rigexpert TI-5, Rigexpert TI-7 eller Rigexpert Standard. Vissa transceivrar har inbyggda ljudkortsinterface samt möjlighet för CAT-styrning. Några exempel på dessa är:

När det gäller krav på antenn och transceiver så duger förmodligen det man har redan alldeles utmärkt. En inomhusantenn i form av Magnetisk loop eller avstämda vertikalantenner duger bra. Min egna erfarenheter visar att ganska ofördelaktiga antennupphängningar i kombination med QRP effekter funkar utmärkt för att köra DX i vissa fall.

Som tidigare nämnts ställs det också krav på att datorns tidsreferens måste vara i synk. För att möta detta kravet behöver man installera en NTP-klient i datorn. Ett exempel på en sådan är Meinbergers NTP-klientprogramvara som är gratis att använda och installera.

 

Hjälpmedel och verktyg.

Internet erbjuder idag många möjligheter och hjälpmedel för oss radioamatörer. Några av dessa är användbara även när man kör digitala moder som till exempel JT9.

För att få en bra uppfattning om vilka stationer man hört och kört kan man använda sig av webbtjänsten Pskreporter.info. Tjänsten samlar in data om vilka stationer som hörts i din mottagare samt vilka som hört dig och skickas automatiskt från WSJT-X via internet samt presenterar stationerna på en grafisk kartbild. Här kan man även välja att visa de som hört din signal. På det sättet kan man inte bara få en trevlig kartbild med hörda stationer, utan också en hyfsad aning om bandets konditioner.

Figur 4

Skärmdump från Pskreporter.info. Kartan visar hörda stationer samt hur bra dessa hört mig.

För att använda tjänsten behöver man endast skriva in sin signal i inställningsrutan längst upp på sidan och trycka “Go”.  Efter detta visas de stationer som programvaran hört och rapporterat samt de som hört dig. Som ett exempel kan man med följande länk se vad jag, SM7VRZ, har hört och kört de senaste 24 timmarna: SM7VRZ aktivitet.

Tjänstens huvudsida hittar man på: http://pskreporter.info/pskmap.html

 

Till WSJT-X  finns även verktyg i form av tillbehörsprogram. Ett populärt sådant är JTAlert som skrivits av VK3AMA. Programmet tillför extrafunktioner till WSJT-X i form av att bland annat hålla koll på körda stationer, körda DXCC länder, lokatorrutor, delstater mm. Vidare finns också funktioner för att koppla olika ljud till önskade länder, anrop mm samt att programmet fungerar som gränssnitt mot en mängd olika loggprogram för automatisk loggning av QSO:n. Ytterligare praktiska funktioner är bandaktivitets funktionen som visar antalet aktiva stationer per band antingen via färgkodning i programmets huvudfönster eller i tabellformat som en poppup fönster.

Figur 5
Skärmdump från JTAlert:s huvudfönster.

 

Figur 6

Bandaktivtetsfönstret i JTAlert.

Programmet kan laddas ner från: http://hamapps.com

 

Avslutning

JT9 är ett spännande och kanske annorlunda trafiksätt men samtidigt ganska enkelt att köra. Då trafiksättet är utformat för svaga signaler blir det mer spännande och utmanade att även använda låga effekter i enkla antenner. Oavsett hur man väljer att köra JT9 så hoppas jag att denna artikel har gett en liten inblick samt kanske till och med fött ett intresse bland flera att prova på trafiksättet.

 

Länkar och referenser

WSJT-X nerladdningssida: http://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/wsjtx.html

WSJT-X User guide Version 1.4: http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjtx-doc/wsjtx-main.html

WSJT-X User guide Version 1.0: http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/WSJT-X_Users_Guide.pdf

Meinberg NTP-klient, nerladdningssida: http://www.meinbergglobal.com/english/sw/ntp.htm

JTAlert nerladdningssida: http://hamapps.com

PSKReporter.info hemsida: http://pskreporter.info

 

Har du frågor eller kommentarer? Använd kontaktformuläret nedan för att kontakta mig.

 

 

 

 

Advertisements

One thought on “JT9

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s