HELL


Hellschreiber方式是一种典型的应用模糊概念工作的数字方式,人们平常的行为,诸如感觉,听觉,视觉,嗅觉等等都处于一种模糊判断状态,就拿听觉来说,对于一个单词你可以分辨出很多种不同的方言发音,这就应用了模糊数学概念,离开了模糊概念人们的生活将无法想象,这在现今崇尚数字的时代可能不会被广泛接受。

 

Hellschreiber方式据查在1929年就申请了专利,申请人为德国的Rudolf Hell, 现年九十多岁,一直住在德国南部的巴伐利亚,Hellschreiber是德语,意思是"清晰的笔迹",同时又是发明者名字的双关语。


上图中没有示出具体的波形数据是因为FELD-HELL方式的编码特点在波形上无法准确定位其起始和结束位置,从下面的介绍和插图中你就会发现这一点.

Hellschreiber分以下几种流行方式:

Feld-Hell (Field-Hell), 因其在战争时期被德国陆军广泛使用而得名,也是现今最通用的HELL方式。她将一个字母点阵化后纵向分解,然后在不同的时间里将点阵的列从底到上逐一发送出去,音调的有无决定了点阵的黑白或颜色,在接收方就可以利用简单的设备无需复杂译码就可直接打印出来,有时你在频率上可以听到商用的FELD-HELL,传送一些中文的或韩国语的稿件。



上面的图解可以清楚看到FELD-HELL是如何点阵化一个实际的字符,包括空格在内,FELD-HELL将字符分割成7X7个像素,然后按照顺序逐一发送,即A1, A2, A3... A7, B1, B2... ,每个字符占用400毫秒,每个像素占用8.163毫秒,每分钟传送150个字符.细心的朋友可能会发现,在点阵化的字符中存在着半个像素的情况,这将有效提高字符的垂直分辨率,然而半个像素在发送时不可避免地要占用更多的带宽,这个问题在字体的点阵化过程中得到了很好的协调,即从来没有出现单一的半个像素存在,因此也就没有这方面的矛盾了,众所周知尽量减小带宽将有效提高通信质量和效率,因此FELD-HELL还使用了一种RCP技术,使像素的波形符合余弦信号波凸起的外形,脉冲信号在有限带宽中失真得到了很大改观。


实现FELD-HELL方式的程序有G3PPT的FELDNEW8.ZIP(使用SOUNDBLASTER的DOS版本),LA0BX的HS-V9709.ZIP(使用HAMCOMM接口的DOS版本).最有名望的还要数IZ8BLY的Feld-Hell程序.

 
  MT-Hell(Multi-Tone-Hell),如果将一个字母点阵纵向分解后使用不同的频率将点阵的排列进行发送,这就是MT-HELL方式,她最早的描述是1937年,然而由于技术等原因在前几年才得以实现。
MT-Hell分两种,分别是:


C/MT-Hell方式,即Concurrent MT-Hell,采用7种或更多的音调(比如9种或16种)进行调制,多音调并行发送,换句话说,在一个时间里同时传送多种音调来表示字符点阵化后的列,因此其速度比较快,另外由于其弹性编码可以使用更多的调制音来工作,因此其分辨率和可读性很高,还有C/MT-Hell可以使用多字体和字体无需倾斜,所以接收的字符看起来也很美观. C/MT-HELL方式传送速度可以使用很多说法,每秒2-3个字符,或每秒10-20个点或列,还有10-20波特率,或20-30WPM,这主要是因为度量的方法或单位不同而产生的. 在这种方式很有建树的火腿名单可以在下面找到,如果你想发展MT-HELL方式,请联系他们以得到有益的建议,他们的联系方法可以在呼号本上查到.
Peter G3PLX
Pawel SP9VRC
Johan KC7WW
Doug N1OWU

S/MT-Hell方式,其传送方式又称MOSAIC II ,典型使用5个或7个音调来进行调制,不同的音调传送字符点阵化的纵列,这种方式有好多优点,首先其弱信号性能很好,因为所有的功率都集中在一个点,不像C/MT-Hell多调制音分摊功率,还有因为单音信号不会产生互调因此可以使用非线性发送,比如高效率的C类放大器,可以得到很高的效率.另外可以使用简单的发送设备和接口来工作. 实现MT-Hell方式可以使用G3PPT的MTHELL程序,MTHELL是WINDOWS 32位软件,工作在WIN95和WIN98下,使用了7种音调同时发送,G3PPT还提供DOS版本(MTHKBD2) 的程序,DOS版本使用了9种音调来发射.另外著名的IZ8BLY的Feld-Hell程序也提供C/MT-HELL方式.

PSK-HELL方式最近才开始使用,由ZL1BPU(Murray)发明并由IZ8BLY(Nino)实现,跟FELD-HELL方式类似,PSK-HELL方式也是将字符点阵化后发送,使用7X6点阵,纵列6个点,横向7个点,共42个像素,比标准的7X7点阵在纵列少了一个像素,以匹配标准FELD-HELL速度,另一个采用7X6点阵的原因是可以让PSK-HELL工作在一个比较低的波特率(105波特),跟FELD-HELL一样每一时刻只发送一个像素,但其实现的方法却跟FELD-HELL有很大不同。 因为电离层骚动等传播因素,要想在接收端检出HF的绝对相位几乎不可能,你也就无法使用简单的相位定义来表示黑白点阵,因此使用了一种称之为DPSK(差分相移键控)的技术,DPSK对相位的改变非常敏感,换句话说DPSK突出了相位的瞬间变化而忽略了相位渐变的累积效应.这样我们就可以通过来检测相对相位的反转来实现HELL的PSK传送.

PSK使用了两种状态来表示黑白像素,即像素的波形相位与相连的下一个波形相位不产生反转就定义为一个黑点,反之就是一个白点.



          PSK-HELL数字化波形A

从上面的数字化了的波形A中可以看出,这是一个相位逐个反转的典型RCE波,即连续的白点.



          PSK-HELL数字化波形B

而波形B则是两个连续的白点和两个连续黑点加上一个白点. PSK-HELL在点阵化字体时要格外仔细,因为你必须要保证每一个字符点阵化后的黑点为奇数,否则将在字的垂直起点可能出现多余的点,像下图所示.



PSK-HELL方式最大的好处是灵敏度高,但其受多普勒效应及多路径传输影响比其他HELL方式严重.


F-Hell, Press-Hell方式,采用准同步并使用FELD-HELL方式的7X7点阵,最初直接使用基带传输,现在调制在1000赫兹的频率上发送,这种方式除了速度采用245波特(每秒5个字符)外跟FELD-HELL方式几乎没有区别,因此不再介绍.

GL-Hell方式,速度为300波特(每秒6.1个字符),调制音频率为1000赫兹或3000赫兹,使用FELD-HELL类似的点阵字体,但在每个字体的左侧加了一条竖线充作"开始位",西门子公司的72C就采用这种方式,当时在德国的军队和铁路得到了广泛应用,这种方式在HF波段不常见,一般工作在VHF. GL-Hell方式可以使用LA0BX的程序来实现.

FSK-HELL方式使用FSK信号表示字符的点阵状态,使用的FSK频移没有一个统一的规定,一般采用IZ8BLY的245赫兹偏移来传送,其中980赫兹表示黑点,1225赫兹表示字符周围的白点,采用不发射来表示字符之间的白点,还有一种选择是不区分字体白点的具体位置,G3PPT的FELDNEW8就是这一种方式.

PC-Hell(Hell-45)方式,使用速率为100波特,修改了的7X5的点阵字体并附有一个停止位,当时为了兼容已经大量使用的RTTY设备,很多人开始试验异步HELL的发送,采用计算机的UART去发送字符点阵化了的纵列,使用这种方式传送时的声音很像RTTY发出的,在高波特率下衰落严重.

Hell-80方式可以工作在准同步或异步状态,使用一种跟其他HELL方式完全不同的点阵字体--9X7,可以想象63(9X7)像素比标准FELD-HELL的49(7X7)像素更清晰,HELL-80使用315波特率(每秒5个字符)来传送,这个格式其实是FSK-HELL的一种,使用1625赫兹表示白点而1925赫兹代表黑点,1260赫兹做行信号,实际上这种方式在业余无线电领域很少使用.

  Duplo-Hell方式采用同时发送两条点阵化后的字符纵列,字体和格式都符合FELD-HELL方式的定义,只是在同一时刻发送两个调制音来传送左右两路点阵纵列,其音调采用245赫兹(980赫兹--1225赫兹)偏移或490赫兹偏移(980赫兹--1470赫兹),低的音调表示左边的纵列而高的音调则表示右边的部分,吞吐量提高了一倍,为了匹配FELD-HELL速度将每个字符纵列的发送时间加大一倍,这将显著改善信号的抗干扰能力,这主要得益于每个像素的积分时间加大了一倍,但同时由于采用了双路调制因此其比FELD-HELL的选择性和灵敏度要损失一些,还可能导致"venetian blind" 效应.这种方式是IZ8BLY发明的,因此现在只有他的程序才支持.

  Slow-Feld可以理解成是FELD-HELL的一个慢速版本,她使用让人无法忍受的极慢的速度来发送HELL字符,大概每分钟两个字符,非常适合在LF或在HF的QRP做信标使用. 她的接收系统采用多通道快速傅里叶变换技术,由于其采用极窄的带宽和异常慢的速度因此她的灵敏度极高.G3PPT提供的SLOWFELD可以实现这一方式.

  FM Hell 这种方式的调制一半象PSK一半象FSK. 发射的信号非常象具有两个调制音的FSK,不过其偏移量很小,而且MARK信号相对于SPACE信号来说总是反相位. 因此对于FM-HELL可以直接使用PSK-HELL的解码器进行解码(事实上他们在某些方面是兼容的).她是一种USB单边带PSK调制,相比与DSB她抑制了LSB,因此她比PSK-HELL方式有很多优点:



1)因为只有一个边带被使用所以工作带宽减半.

2)可以使用100%的平均功率而不需使用RCS技术来防止频谱扩散(由于使用FM调制信号中的相位没有突变成分).

3)可以更有效地抵抗传播骚动和多路径,这得益于使用单边带调制克服了双边带工作时两个边带互相交迭和抵消而对信号产生的破坏. 其结果是接收文字的水平位置会出现轻微弯曲.

4)在声音过载时将互调产物降到最低限度(PSK方式很容易导致互调从而占用大量频谱).

从左图中可以非常明显地看出上述的第四点,这个照片是一个电台从FSK-HELL方式突然转换成FM-HELL方式(245波特),从瀑布图中可以看出在第一种情况下,PSK-HELL的信号除基带信号外还存在着四个和声信号,总的带宽浪费近1500Hz,而第二种情况(FM-HELL)就不存在这个问题.

  HELL方式有自己的呼叫频率和频道:
3560 kHz
3580 kHz
7037 kHz
10140.0 kHz
14061 - 14063 kHz
21061 - 21063 kHz
没有充分准备和随意占用其他方式的频道都是对所有爱好者的不礼貌行为!
按此可以侦听FELD HELL方式的声音.
按此可以侦听MT HELL方式的声音.

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