Wasserfalldarstellung eines MFSK-Signals:

  Sound

MFSK sendet digitale Daten unter Verwendung von Mehrfachtönen. Die Zweitontechnik von RTTY wird auf mehrere Töne erweitert, wobei nicht immer aber meistens nur ein Ton zur gleichen Zeit gesendet wird.

MFSK heißt Multi–Frequency-Shift-Keying (Multifrequenzumtastung) und darf nicht mit MSK (Minimum Shift Keying) verwechselt werden. Es gibt eine Anzahl von verschiedenen Techniken, die parallel gesendete Töne, sequentiell gesendete Töne (einer nach dem anderen) und eine Kombination davon verwenden. MT-Hell sendet Töne entweder parallel oder sequentiell, DTMF sendet immer zwei Töne parallel und Piccolo und Coquelet sind, obwohl sie Tonpaare verwenden, definitiv sequentiell.

MFSK-Sendungen haben einen typischen Klang, meist musikalisch, Piccolo und Coquelet haben ihren Namen vom Klang bekommen (Coquelet = Hahn).

MFSK verwendet relativ geringe Abstände zwischen den Tönen, so daß bemerkenswerte Datenraten bei einer vorgegebenen Bandbreite erreicht werden. 64 bps bei einer Signalbandbreite von 316 Hz sind typisch. Das folgende Bild zeigt das Spektrogramm eines MFSK-16-Signals mit 16 Trägern bei einem Abstand von 15,625 Hz und einer Baudrate von 15,625 Bd. Die Übertragung läuft mit 62,5 bps (etwa 80 Worte/Minute !) und belegt 316 Hz Bandbreite. Die zwei schwarzen horizontalen Linien liegen bei 1000 Hz und 1300 Hz und die horizontale Skala geht über etwa 20 Sekunden. In dieser kurzen Sendung werden 120 Zeichen übertragen. MFSK16 arbeitet mit FEC (Vorwärts-Fehlerkorrektur), so daß die Nettorate bei 42 WPM (31,25 bps) liegt.

MFSK hat einige Vorteile :

• Hohe Unterdrückung von Impuls- und Breitbandstörungen wegen der schmalen Empfangsbandbreite je Ton
• Niedrige Baudrate bewirkt hohe Empfindlichkeit und Unterdrückung von Mehrwegausbreitung > Datenbitrate ist höher als die Symbolbaudrate
• Konstante Sendeleistung
• Toleranz gegenüber Ionosphäreneffekten wie Doppler, Fading und Mehrwegausbreitung
• Bei allen MFSK-Systemen steigt die Fehlerrate mit der Anzahl der Töne, mit 32 Tönen fällt die Leistungsfähigkeit deutlich ab. Bei PSK-Systemen läuft es anders herum

MFSK hat – ehrlich gesagt – auch Nachteile : Bei der schmalen Bandbreite der einzelnen Tondetektoren und ihrem geringen Abstand kann Drift ein Problem werden und eine genaue Abstimmung ist Voraussetzung für die Funktion. Gute Abstimmindikatoren und eine AFC sind bei niedrigeren Geschwindigkeiten nötig. Die Frequenz des Transceivers muß sehr stabil sein und die Differenz zwischen Sende- und Empfangsfrequenz sollte geringer als 5 Hz sein.

MFSK benötigt mehr Bandbreite für einen gegebenen Text im Vergleich zu 2FSK- oder PSK-Systemen, aber es ist robuster als diese.

MFSK ist ein System bei dem individuelle Impulse mit unterschiedlicher Frequenz die Information tragen. Die übertragenen Daten hängen von der Frequenz der Impulse ab. Die Funktion ist ähnlich wie FSK (Frequenzzumtastung) z.B. bei RTTY, es werden aber viel mehr Töne - zwischen 6 und 64 - genutzt. MFSK16 verwendet 16 Töne. Jeder Ton wird wie ein Morsepunkt gesendet, aber die Töne folgen einander ohne Pause, nur auf einer geringfügig anderen Frequenz.

MFSK-Systeme verwenden grundsätzlich einen nicht kohärenten Detektor und spreizen die Töne so wenig auseinander wie möglich, um Bandbreite zu sparen. Die Töne müssen mindestens um die Baudrate oder ein Vielfaches davon auseinander liegen, sonst ist es schwierig, die Töne wieder zu trennen. Die Töne müssen z.B. bei einer Baudrate von 20 Baud 20 Hertz auseinander liegen.

MFSK-Signale werden traditionell hart getastet, d.h. jeder Ton startet und stoppt unmittelbar.

Die Frequenzcharakteristik eines solchen Tons ergibt eine sin(x)/x – Funktion, die gleiche wie bei einem Morse-Punkt (CW) :

Hart getasteter Einzelton in der Frequenzebene

Die Form des gesendeten Signals hat ein Hauptmaximum mit einem Nulldurchgang links und rechts. Der erste Nulldurchgang liegt bei der Trägerfrequenz +/- Baudrate. Die Nebenmaxima sind deutlich in Fig.2 zu sehen. Wenn Sie sich das Spektrogramm in Fig.1 aufmerksam ansehen, sehen Sie diese Nebenamxima als graue Streifen über und unter den Punkten. Das Maximum in Fig. 2 erzeugt in Fig 1 den gewünschten schwarzen Punkt.

Natürlich sind die Punkte nicht isoliert, andere Punkte kamen vorher und folgen auf der gleichen Frequenz oder in unmittelbarer Nähe nach. Wenn wir die sin(x)/x-Impulse überlagern, sehen wir was passiert. Wir können die Abstände so beeinflussen, dass das beste Ergebnis erreicht wird.

Fig. 3 zeigt die Überlagerung von sieben hart getasteten Tönen so, dass die Nulldurchgänge jedes Trägers mit dem Maximum des nächsten Punktes koinzidieren, um das Übersprechen zwischen den Kanälen im Empfänger zu minimieren und eine orthogonale Signalisierung zu erreichen. Dieser Effekt wird erreicht, wenn die Baudrate und der Abstand der Töne numerisch die gleichen sind oder mit Vielfachen der Baudrate gearbeitet wird. Fig 3 ist eine Tabellenkalkulation bei der der Abstand zu X=pi radians gewählt wurde. Sie ist identisch mit dem Ergebnis von sieben Tönen mit Abstand der Baudrate.