Eckarts Lehrstunde aus Funk 3/2001

Das Soundmodem

Packet Radio mit der Soundkarte unter Windows

Die Soundkarte eines Computers lässt sich hervorragend als DSP-Controller (DSP = digital signal processing) verwenden. Deshalb entwickeln Funkamateure immer mehr Programme, mit denen man Amateurfunk-Sonderbetriebsarten ohne Hardware nur mit Hilfe der Soundkarte durchführen kann. Für den Betrieb von Packet Radio mit einem Modem benötigt man unter Windows eine Zusatzsoftware, beispielsweise FlexNet. Sie werden in diesem Bericht lernen, wie man das Programm Soundmodem konfiguriert und im nächsten Heft der Funk, wie man Flexnet32 für Windows installiert und wie man dann die Soundkarte als Modem für Packet Radio unter Paxon verwenden kann.

Dazu werden Treiber benötigt. Tom Sailer, HB9JNX hat bereits 1997 Treiberprogramme entwickelt, mit denen man mit einer handelsüblichen Soundkarte unter "FlexNet" Packet Radio unter DOS betreiben kann. Man benötigt kein Modem mehr und auch kein TNC. Lediglich eine kleine Elektronikschaltung wird benötigt, mit der man die PTT des Transceivers steuern kann. Eine Schaltung für die PTT über die serielle Schnittstelle ist im Bild 6 wiedergegeben. Allerdings war die Installation von Flexnet unter DOS nicht gerade einfach. Ich habe dies in der Lehrstunde Funk August 1998 ausführlich beschrieben. Inzwischen gibt es 32-Bit-Treiber für Windows 95/98.

Unterschied TNC - Modem - Soundmodem

Digitale Datenübertragung - auch Packet Radio - funktioniert im Prinzip dadurch, dass man die beiden Zustände ein - aus (0 - 1) durch Töne ersetzt, bei Packet Radio "AFSK" mit 1200 Baud sind es die Töne 1200 und 2200 Hertz. Ferner muss eine bestimmte Impulslänge für ein Bit festgelegt werden, die sich aus der zur Verfügung stehenden Bandbreite ergibt. Im Amateurfunk kann man bei 25 Kilohertz Bandbreite und der Modulationsart AFSK (audi frequency shift keying) 1200 Bit pro Sekunde übertragen. Man spricht von 1200 Baud oder 1K2. Mehr zu diesem Thema "Bit pro Sekunde" oder "Baudrate" finden Sie auf meiner Homepage unter Lehrgang - Lektion 19.

Bild 1: Die verschiedenen Arten, Packet Radio zu betreiben

Diese Töne mit einer bestimmten Impulslänge können auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden (Bild 1). Die intelligente Hardwarelösung arbeitetet mit einem TNC, einem Terminal Net Controller, der einen eigenen Prozessor hat, um die Bits zu erzeugen und einen Modulator enthält, der die Töne erzeugt. Für die Ansteuerung benötigt man nur ein einfaches Terminalprogramm oder ein Hostemodeprogramm, um die Befehle oder die Daten an den TNC zu übertragen. Die Verbindung vom Computer zum TNC erfolgt über die serielle Schnittstelle (COM1, COM2, ...). Dies funktioniert sowohl unter DOS als auch unter Windows oder Linux ohne Probleme.

Die nächste Möglichkeit ist eine Sparlösung, bei der man die Baudrate mit Hilfe des Computers selbst erzeugt und nur ein Modem anschließt, das die Impulse mit den beiden Tönen moduliert. Diese Hardware ist natürlich viel billiger, da kein Prozessor mehr notwendig ist. Unter DOS funktioniert diese Lösung auch einwandfrei, aber unter Windows ergeben sich Probleme. Das Betriebssystem Windows (ab Windows 95 ist es erst ein Betriebssystem) nämlich steuert die serielle Schnittstelle selbst. Wenn der Prozessor mit anderen Aufgaben stark beschäftigt ist, ruht die Übertragung über die Schnittstelle für Millisekunden.

Dies ist bei einer reinen Übertragung von Befehlen oder Daten, wie diese beim TNC notwendig ist, kein Problem. Wenn aber die Baudrate für den Modembetrieb bereits im Computer erzeugt wurde, darf diese dann nicht mehr durch Pausen gestört werden. Man muss also Windows "verbieten", diese Schnittstelle zu steuern. Die Steuerung muss Windows entzogen werden und in einem Programm selbst erzeugt werden. Dazu haben die Programmierer unter den Funkamateuren eine Reihe von Lösungen entwickelt, die unter den Abkürzungen TFX, TFPCX, WinTNC, FlexNet bekannt sind. FlexNet ist die neueste und intelligenteste Lösung.

Also: Will man ein Modem unter Windows steuern, benötigt man außer dem Packet Radio-Steuerprogramm noch eine Zusatzsoftware, beispielsweise FlexNet.

Weil die Computer immer leistungsfähiger werden, geht der Trend dahin, dem Computerprozessor im Zusammenspiel mit einer Soundkarte nun auch die Aufgabe zu übertragen, aus den Bits auch noch die Töne zu erzeugen. Dann benötigt man nicht mal mehr ein Modem. Dies ist die reine Softwarelösung. Es wird nur eine Kabelverbindung vom NF-Ausgang des Transceivers zur Soundkarte und umgekehrt und eine kleine Elektronik für die Steuerung der PTT benötigt.

Bild 2: Die Dateien für das Soundmodem

Die Software aus dem Internet oder aus der Mailbox

Für diese Softwarelösung benötigt man nun außer dem Packet Radio-Steuerprogramm und der Zusatzsoftware FlexNet noch ein Programm, das die Soundkarte als DSP-Controller nutzt und die Töne erzeugt. Man nennt es "Soundmodem". Diese drei Programme müssen natürlich auch richtig zusammen arbeiten. Tom Sailer, HB9JNX, hat solch ein Programm geschrieben, das man auf seiner Homepage http://www.baycom.org/~tom/ham/soundmodem/ für Windows, für Linux und für Sparc Solaris finden kann. Es ist sehr modular aufgebaut und besteht aus vielen einzelnen Komponenten (Bild 2). Welche Teile im Einzelfall benötigt werden, braucht uns als Anwender nicht zu interessieren. Belassen Sie alle Dateien in einem Verzeichnis.

Bild 3: FlexNet aus der Mailbox

Sie benötigen für den Betrieb von Packet Radio mit Soundmodem die Zusatzsoftware FlexNet. Diese findet man in den Packet Radio-Mailboxen. Im Bild 3 ganz oben sieht man, dass bereits am 28. Oktober 2000 die neuesten FlexNet32 Dateien von DL1RNJ eingespielt wurden. Allerdings hat die Binärdatei 211 Kilobyte, was für Packet Radio eine ganze Weile Übertragungszeit beanspruchen wird. Leider ist die Software noch zu neu, als dass sie auf der "Software CD 2001" enthalten sein könnte.

Bild 4: Die Dateien von Flexnet 32 im ZIP-Verzeichnis

Wenn Sie die Datei vollständig empfangen haben, entsteht daraus eine ZIP-Datei (Bild 4), die man entpacken muss. Die Dateien müssen in das gleiche Verzeichnis entpackt werden, wo das Soundmodem auch zu finden ist. Achten Sie darauf, dass die ersten vier Dateien in Bild 4 mindestens vom 25.10.00 sind (Update). Bis dieser Bericht erscheint, gibt es vielleicht schon wieder ein Update. Die Software-Vorbereitungen wären getroffen. Als nächstes folgen die Hardware-Vorbereitungen.

Bild 5: Die Verbindungen Computer - Transceiver

Die Verbindungen Computer - Transceiver

Erstellen Sie eine Verbindung vom NF-Ausgang Ihres Transceivers zum NF-Eingang (Line IN) der Soundkarte des Computers. Verwenden Sie möglichst den Datenausgang Ihres Transceivers, nicht den Lautsprecherausgang vor allem dann, wenn Sie auch 9K6-Packet machen möchten. Erstellen Sie eine Verbindung vom NF-Ausgang der Soundkarte zum Dateneingang des Transceivers. Wenn dieser keinen extra Dateneingang hat, kann man auch den Mikrofoneingang verwenden, muss dann aber die NF-Spannung mit einem Spannungsteiler auf ein Hundertstel zurück nehmen. Zur Steuerung der PTT kann ein Schalttransistor mit Widerstand und Diode nach Bild 6 verwendet werden, den man in den Stecker für die COM-Schnittstelle einbauen kann.

Bild 6: Die PTT-Schaltung von HB9JNX

Bild 7: Die Konfiguration für das Soundmodem

Die Konfiguration des Soundmodems

Nachdem alle Vorbereitungen für die Software und für die Hardware getroffen wurden, kann es nun mit dem Einrichten der Programme los gehen. Als erstes konfigurieren wir das Soundmodem. Starten Sie zu diesem Zweck die Datei soundmodemconfig.exe. Es entstehen zwei Fenster, eines mit schwarzem Hintergrund (DOS) und ein Windowsfenster Soundmodem Configurator. Klicken Sie der Reihe nach auf File - New - Configuration (Bild 7) und tragen Sie dort bei "Configuration Name" eine Bezeichnung ein, unter der Sie diese Konfiguration später eindeutig wieder finden, beispielsweise "Soundmodem".

Bild 8: Die Auswahl der Soundkarte

Klicken Sie im Soundmodemkonfigurator auf den eben erstellten Namen und wählen Sie auf der rechten Seite unter IO (input/output) soundcard (Bild 8) und wählen Sie bei Output Driver und bei Input Driver Ihre Soundkarte aus, die der Konfigurator bereits gefunden haben müsste. Wählen Sie bei PTT Driver die Schnittstelle aus, über die Sie später den Transceiver steuern wollen.

Bild 9: Die Einstellung der Modulationsart und der Baudrate

Klicken Sie nacheinander auf File - New - Channel und prüfen Sie, ob die vorgeschlagene Senderverzögerung (TX-Delay) mit 150 Millisekunden für Ihren Transceiver in Ordnung ist. Ändern Sie gegebenenfalls diesen Wert. Klicken Sie im linken Feld auf diesen Kanal (Channel - Bild 9) und wählen Sie sowohl beim Modulator als auch beim Demodulator die Modulationsart aus. Bei 1K2-Packet (1200 Bits/s) wird afsk verwendet mit den Tonfrequenzen 1200 und 2200 Hertz. Diese Werte sind bereits eingetragen, können aber geändert werden.

Erzeugen Sie nun noch einen zweiten Kanal, Channel 1 über File - New - Channel. Konfigurieren Sie diesen für 9K6 FSK (Bild 10).

Bild 10: Ein zweiter Kanal für 9K6

Die erste Diagnose

Nun wird es spannend, ob Ihre Soundkarte angesprochen wird. Starten Sie erneut die Datei soundmodemconfig.exe, markieren Sie Channel 0 und klicken Sie auf Diagnostics und dann auf Modem. Wenn Sie eine Meldung sehen wie in Bild 11, haben Sie leider Pech gehabt. Ihre Soundkarte wird zur Zeit nicht unterstützt. Allerdings ist noch nicht alles verloren. Prüfen Sie, ob nicht bereits FlexNet läuft. Sie sehen dies, an der bunten "Feder" rechts unten in der Taskleiste. Schalten Sie es so lange aus. Prüfen Sie dann, ob Sie im Verzeichnis Windows\System die Datei dsound.dll haben. Sie wird bei der Installation von "DirectX" von Windows installiert. Wenn nicht, holen Sie sich die Datei beziehungsweise das gesamte "DirectX" von der Microsoft Homepage http://www.microsoft.com/ oder von irgend einer Internet-CD und installieren Sie es.

Bild 11: Dieser Fehler wird angezeigt, wenn die Soundkarte nicht aktiviert werden kann

Es kann aber sein, dass auch bei Vorhandensein dieser DSOUND.DLL die Sache nicht läuft. Bei meinen Versuchen habe ich festgestellt, dass das Soundmodem nicht mit der Soundkarte von meinem ALDI-PC zurecht kam. Leider weiß ich noch nicht, woran dies liegt. Aber auf meinem Laptop lief das Soundmodem einwandfrei.

Bild 12: Diagnose des Soundmodems

Wenn die Soundkarte angesprochen werden kann, wird bei Diagnostics - Modem ein Bitzähler gestartet, der auch ohne angeschlossene Signalquelle im unteren Fenster lauter Einsen zeigt (Bild 12). Klicken Sie mit der Maus auf PTT und Sie müssen einen Rechteckton hören können. Schließen Sie nun den NF-Ausgang des Packet Radio-Transceivers an und starten Sie unter Diagnostics das Scope. Aus den Lautsprechern des PC müssen Sie die Packet-Signale hören können und im Bild des Oszilloskops müssen Signale wie im Bild 13 zu sehen sein. Ist nur eine dünne grüne Linie zu sehen, wird keine NF empfangen. Starten Sie den Soundmixer von Windows durch Doppelklick auf das Lautsprechersymbol in der Taskleiste und prüfen Sie, ob der NF-Eingang (Line-In) auch tatsächlich aktiviert ist.

Bild 13: Diagnose des Soundmodems mit der Oszilloskopfunktion

Sind Signale wie im Bild 13 vorhanden, müssen Sie im schwarzen DOS-Fenster bereits Packet Radio Texte lesen können (Bild 14). Glückwunsch! Sie haben es geschafft. Experimentieren Sie noch etwas mit der Lautstärkeeinstellung bei Line-In, bis die DCD-LED bei jedem Paket einwandfrei gelb leuchtet. Die Lautstärke sollte eher etwas zu leise als zu laut eingestellt sein.

Bild 14: Empfangssignale im DOS-Fenster bei der Diagnose

Bild 15: Empfangssignale im Windows-Fenster bei der Diagnose

Bei 1K2-Packet dürfte es ansonsten keine weiteren Probleme geben. Mit 9K6 ist es viel schwieriger. Die NF kann nicht einfach aus dem Lautsprecherausgang des Transceivers entnommen werden, da die Bandbreite dort viel zu gering ist. Es wird ein 9K6-Datenausgang benötigt. Gleiches gilt auch für das Sendesignal. Prinzipiell geht aber auch 9K6-Packet mit dem Soundmodem.

Nun muss noch das Packet Radio-Programm für das Soundmodem eingerichtet werden, wozu FlexNet 32 benötigt wird und konfiguriert werden muss. Dies beschreibe ich im nächsten Heft der FUNK. Als Packet Radio-Programm werde ich Paxon verwenden, da dieses FlexNet sehr gut unterstützt.

Zum Teil 2 des Berichtes:     

© 2001 Eckart K. W. Moltrecht, DJ4UF