קוד מורס, הבסיס לתקשורת תלויית מחשב CCW


בחירת משך הנקודה, כיחידת בניה של הקוד, קובעת את מהירות שליחת המידע. כשהאיתות בוצע באופן ידני טהור לא הייתה חשיבות רבה למהירות, היות ורוב המפעילים המנוסים פעלו בתוך תחום מהירויות מוגבל ליכולת המפעיל הממוצע. כאשר החלו להשתמש במפתחות "חצי -אוטומטים מכאניים", מחוללי קוד אלקטרוניים (Electronic Keyers) ותוכנות מחשב, התאפשר לקבל כל מהירות. לצורך האוטומציה, האלקטרוניקה ובהמשך האופנים ה"דיגיטלים", עלה הצורך לנקוב מהירות בנקודות (יחידות זמן) לדקה או לשנייה, וזה במקום מילים או אותיות לדקה, וכך להימנע מתלות באורך ממוצע של המילים בשפה מסוימת .

הכתוב בהמשך מובא כדי להציג את השורשים מהם התפתחו האופנים החדשים שבשימוש חובבי הרדיו- כמו : BPSK, PSK31,MFSK, CLOVER , ועוד רבים אחרים, שאינם נפוצים, או נעלמו לטובת אופנים יעילים יותר, תוך שהם משמשים להם 'קרש קפיצה'.

התפתחות אמצעי האיתות לקוד מורס דומה להתפתחות מיני החי והצומח על כדור הארץ. זה לא התרחש על ציר זמן אחד ובמקום אחד, אלא במבנה של עץ רב ענפים ובמדינות שונות.
בתחילת שנות ה-70 של המאה שעברה, כשהשתפרה הטכנולוגיה דיה, לקבלת יציבות תדר וחלוקת זמן מדוייקת, אך טרם הקפיצה הגדולה והזמינות של מחשב ביתי, החלו, מספר חובבים לפתח אופני שידור וקליטת קוד מורס, שכונו (Coherent CW (CCW, ו- HSCW High Speed CW, ואלה הובילו לכל האופנים החדשים, שהם תלויי- מחשב, אך אינם
דורשים מיומנות או אמנות מפעיל.

שני מניעים ראשוניים לפתוח, היו: האחד - הרצון להשתמש בהספקים קטנים בנצילות גבוהה ורעש נמוך, והשני - לקיים קשרים על ידי החזרות מגופים בחלל. נראה כאילו חובב 'הפעלה בהספק נמוך' אינו חייב להתעניין בתקשורת דרך גופים בחלל, אך למעשה שניהם קשורים בטבורם לטכנולוגית המחשבים בכך, שיותר תפקודים עברו לחומרת מחשב ועוד יותר לתוכנות.

בדיעבד הסתבר, שלמהירות השידור, סתם כאתגר האישי של חלק מהחובבים, יש חשיבות בתקשורות מסוימות, וגם בלי כוונה ישירה , רוב האופנים ה"דיגיטליים" נתנים להאצה מעל מהירות שדור מורס ידני.

הממציא של אופן השידור, המכונה Coherent CW, היה Ray Petit W7GHM השיטה התפתחה על ידי מספר חובבים רובם אמריקאים, ושלבים שונים פורסמו בחוברות QEX של האגודה האמריקאית ARRL . אסופת המאמרים, וההתכתבויות בנושא, גולמיים ואינם מעובדים כספר הדרכה למשתמש. הכתיבה המפורטת ביותר, לחובב מתענין, היא בשני מאמרים שהופיעו בחוברות QST של מאי ויוני 1981. עוד, הבנת הרקע העיוני לפתוח ה- CCW וגם האופנים שבאו בעקבותיו, דורשת ידיעה טובה בנתוח ספקטורם תדר, ואיפנונים,
וכן ידיעה רחבה בסוגי מסננים ותפקודם.

עם זאת, יעשה כאן נסיון לאפיין שיטת תקשורת זו, הן משום שהיא עשויה לענין את הקורא,
והן משום, שהיא בסיס טוב להבנת כמה מהאופנים החדשים 'תלויי-מחשב' DIGITAL MODES . מעובדת כאן אסופה של עקרונות, בתרגום חופשי, מתוך מספר מאמרים בנושא.
נעשו כאן הכללות והתעלמות מפרוט, שאינו מתאים למסגרת בה נמצא המאמר, למתענין שרוצה ליישם את השיטה יש די חומר באתרי אינטרנט.

המילה COHERENT פרושה לפי המילון: - ברור ולכיד (שנתן ללכוד אותו). אלה הן שתי התכונות, שאותן חתרו להשיג ב- CCW, והפכו אותו ל"אופן המתווך" אל עידן המחשב וסביבתו כאמור אל ה- DIGITAL MODES .

שתי התכונות הנ"ל אכן הושגו, עוד טרם התפוצה של PC לכל חובב, אך אופן זה נשאר מעט מאחור, דווקא משום היותו אחד החלוצים, שהיה מורכב ליישום ללא מחשב, ולמרות שהוא שודרג ליישום עם תוכנות מחשב. אירוני הוא, שבספר HF Digital Companion של Steve Ford WB8IMY על ידי ה- ARRL, אין כל אזכור של CCW, אך יש תאור נרחב של אופן CLOVER של אותו ממציא -Ray Petit W7GHM.

להלן רצף של הדרישות שחיפשו את ישומן:-

בהנדסת תקשורת כשאומרים מידע ברור (מפוענח או גלוי) מתכוונים ל "בלי רעש והפרעות".
"בלי רעש והפרעות" מחייב שהמידע יהיה כלול בתוך "גל שנתן לסנון".
"גל שנתן לסננו" יהיה "צר סרט" כלומר קטן ברוחבו על ציר התדרים.
גל "צר סרט" יהיה כזה, שה"מידע כלוא בתוכו", ולא מולבש עליו ומרחיבו.
גל שה"מידע כלוא בתוכו" הוא:- + Carrier Wave Morse code .
Morse code, כפי שהוסבר לעיל, מורכב ממכפלות של יחידת זמן נבחרת. למימוש האופן שיכונה CCW, הוחלט לנצל, מתוך קוד מורס, את המצבים של MARK ו- SPACE על ציר הזמן. במקום, מה שנעשה עד אותה בחירה, שהיה המרת תדירות הגל לצפצופים בתדר שמיע. זה היה אחד מהאירועים המכוננים של עידן של התקשורת הספרתית.

התרשים שלעיל מראה את הניתוח של יחידת-זמן עבור 12 מילים לדקה על ציר התדירות.
נכר שרוב האנרגיה מרוכז ב-20Hz משני צדדיו של התדר המרכזי. אם אפשר היה לסנן
10Hz, ביחס ל-500Hz, זו הפחתה של 490Hz של רעש והפרעות, או בהשוואה של הספקים1Watt עם מסנן 10Hz מקביל ל- 50W עם מסנן 500Hz , או 230Watt בסנון של 2,3Khz. מסנני תדרים לתחום כה צר לא נמצאו ישימים משום שהתעוררו בהם תופעות המכונות -CLICKS ו-RINGING, מעגלים -נעולי-מופע PLL נמצאו איטיים לצורך זה, ובנוסף לכך התדירות של היחידות, הקשורות בתדר כל שהוא, נדרשו ליציבות +/- 2Hz לפחות. בהכללה, נתן לומר, שנמצאו פתרונות על ידי מעבר מציר התדרים לציר הזמן TIME DOMAIN והמופע PHASE .

ה-CCW אינו המצאת פלא, אלא חלק מתורת תקשורת שרווחה לפני המצאתו. והרעיון הבסיסי, שמשותף לכמה אופנים חדישים הוא, הרעיון של "מסגרות זמן" שיוצאות מהמשדר, ומתוזמנות להיקלט במקלט (SYNCHRONISED) על ידי מסגרת "ידועה מראש" -
"Predicted Time Frame". ליישום עקרונות אלה נדרשה טכנולוגיה של יציבות טובה של תדרים , ביחידות של PPM(Parts Per Millions) , ויכולת לקציבת זמן מדויקת - CLOCK, שמבוקר באלחוט, דרך תחנת תקן זמן ותדר כמו WVV ואחרות, או ישירות משעון אטומי.

שלבי השידור והקליטה של האות D ? ? ? מהמפתח בקצה אחד, עד האזניות בקצה שני של מערכת תקשורת CCW . במהירות נבחרת של- 12 מילים בדקה (50 נקודות במילה PARIS) יוצא, 12X50 = 600 נקודות ב-60 שניות, כלומר כל נקודה 60 : 600 = 0.1 שניה. ליחידת זמן זו, וכפולות שלמות שלה, קוראים FRAME "זמן המסגרת".

בתרשים העליון רואים שפעולת המפעיל אינה מדויקת, לא מתבצעות כפולות שלמות של יחידת "מסגרת הזמן", וזה נכון גם במפתחות אלקטרוניים של ימינו. לזה שלוש סיבות: א) הפעלה ידנית של מפתח אלקטרוני משאירה את המרווחים לסגנונו של המפעיל. ב) מערך ה-CCW בנוי ליחידת זמן, ולכן למהירות, או מספר מהירויות שהוסכם עליהן מראש . ג) גם דרך מקלדת, עם חציצת זיכרון, ויחסים קבועים ומדויקים, עדיין יש לבצע סנכרון בין המשדר והמקלט, כך שיחידת "זמן המסגרת" תהיה זהה, יציבה, ולכן גם "לכידה", על ידי המקלט, עבור המהירות שנבחרה , ומכאן גם הסיבה לשם COHERENT.

הסנכרון מתבצע על ידי שליחה של סדרת נקודות (מסגרות) ממשדר של אחד הצדדים למקלט של הצד השני עד "לכידת" מסגרת הזמן והמופע על ידי ה-CLOCK. תחנות CW רגילות עשויות לקרא לתחנות CCW מבלי לדעת זאת, פרט לעובדה, שהן תשמענה קריאת CQ בתוספת סדרה של נקודות, ועלולות לחשוב, שהמפעיל קצת מוזר, או בעל סגנון מאוד אישי בקריאת CQ...

הממציא של ה- CCW, במקביל עם פתוח אופן זה, עבד גם בחברה בשם HAL ופיתח את האופן המכונה /CLOVER"תלתן"(הוא כונה כך משום, שהתצוגה שלו באוסצילוסקופ, דומה לצמח תלתן עם 4 אונות). חברת HAL ייצרה ושיווקה מספר דגמים של MODEM ,שהתאימו ל-CCW מספר שנים הייתה דרישה לדגמים שהתאימו גם לאופנים נוספים, אך כמו עם MODEM רבים אחרים הדרישה הלכה וקטנה. חלק מהמרכיבים נכללו בתוך מכשירי הקשר ולבסוף רוב ,אם לא כל, הדרישות התממשו בכרטיס-קול ותוכנות, כך שנכון גם להשתמש בשם "כרטיס-כל".

התרשים מתוך מאמר של הממציא Ray Petit W7GHM ב- QST של ספטמבר 1975
ומוצג תרשים מלבנים של התחנה, שעמה בוצע הקשר הראשון באופן זה.

כאמור, הסרבול בהוספת יחידות, לא משך הרבה חובבים לאופן זה, אך דוקא בעשור האחרון עם האפשרויות, והפשטות שמציע המחשוב, יש התעניינות גוברת, בעקר של מפעילים בהספקים נמוכים. חיפוש קצר באינטרנט יגלה, שמתקיים דו-שיח נרחב בנושא. עם התקנה של A/D Converter (ממיר מאות אנלוגי לדיגיטלי) ואחת משתי תוכנות נתן לעלות לשידור. תוכנה אחת של VE2IQ ומכונה COHERENT, ותוכנה שנייה PCW ( Precision CW) , על ידי DJ7HS , שהיא שיפור של הראשונה, כוללת כוונון אוטומטי לתדר, וברירה של אחת משלוש מהירויות. עם זאת, למרות כל הפשטות של המחשוב, בסופו של ענין, דרוש מחשב ויחידותיו, ממשק ל-RS-232 ומעבד אותות DSP נותן שיפור משמעותי. כסכום פשטני:- Coherent CW הוא אופן תקשורת המבוסס על זימון מדוייק של אותות קוד, בין המשדר למקלט (סינכרון של הופעת יחידת הזמן בשניהם), ויציבות תדרים בכל צד, והתוצאה היא שיפור של יותר מ- 20db בקליטה. מתאים במיוחד למפעילי הספקים נמוכים (QRP) .