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16.3. Grundzüge des PACTOR-II-Protokolles
Man unterscheidet in der Codierungstheorie zwei große Klassen von Codes: Die Blockco-
des und die Faltungscodes. Bei Blockcodes, z. B. Hamming-Codes, dem Golay-Code oder
Reed-Solomon-Codes, wird der Datenstrom in relativ kleine Stücke (Blöcke) zerlegt und
dann die Codierungsvorschrift auf diese Teilstücke angewendet. Blockcodes waren auf-
grund ihrer Einfachheit die ersten Codes, die entwickelt wurden. Leider erweisen sie sich
als relativ schwach, denn es sind nur einige wenige Bit pro Block korrigierbar. Der (24,12)-
Golay-Code kann z. B. in einem Block von 24 Bit nur maximal 3 Bit korrigieren, obwohl
12 Bit Redundanz pro Block enthalten sind, also die Codierungsrate 1/2 beträgt. (Für Insi-
der: Das Problem der Blockcodes besteht vor allem darin, daß sie einem Shannon-Theorem
nicht gehorchen. Laut Shannon müssen gute Codes möglichst lang und möglichst unsyste-
matisch sein.)
Anfang der sechziger Jahre begannen die Faltungscodes mehr und mehr an Bedeutung zu
gewinnen. Bei dieser Art der Codierung wird die komplette Nachricht (bzw. ein komplettes
Datenpaket) als Ganzes codiert. Der eigentliche Coder entspricht einem Schieberegister mit
Anzapfungen und führt einen Algorithmus aus, der sehr dem mathematischen Faltungsin-
tegral ähnelt – daher der Name. Die Länge des Schieberegisters wird als Constraint Length
bezeichnet und setzt eine Grenze für die erreichbare Korrekturkapazität. Für die Decodie-
rung der Faltungscodes wurden einige verschiedene Methoden entwickelt. Der optimale
Decoder, der tatsächlich den maximal möglichen Gewinn aus dem Faltungscode zieht,
heißt Viterbi-Decoder. Leider besteht ein exponentieller Zusammenhang zwischen Cons-
traint Length und Rechenzeit-Bedarf eines Viterbi-Decoders. Daher war der Einsatz des
Viterbi-Decoders in Echtzeit-Anwendungen viele Jahre auf eine Constraint Length bis ma-
ximal 6 beschränkt. Die heutige Generation der DSPs erlaubt mittlerweile den Einsatz bis
zu Constraint Length 9 oder in Ausnahmefällen noch höher. Im Gegensatz zu Blockcodes
kann bei Faltungscodes mit Viterbi-Decodierung sehr leicht auch die analoge Feinauflösung
des Empfangssignales in den Decodierungsprozess einbezogen werden. Man nennt diese
Methode Soft Decision. Sie bringt je nach Störungsart nochmals einige Dezibel Gewinn
gegenüber Hard Decision.
Ein weiterer Begriff, der im Zusammenhang mit Codierung häufig auftaucht, ist das sog.
Interleaving. Dabei handelt es sich um nichts anderes als eine Verwürfelung der Daten.
Alle Codes, egal ob Block- oder Faltungscodes, die für maximalen Gewinn im Rauschen
entwickelt wurden, reagieren mehr oder weniger überempfindlich auf kurze Fehlerbündel.
Auf Kurzwellenkanälen stellen aber gerade Fehlerbündel (QRN, Klicks, kurze Fadeouts,
usw.) die häufigste Fehlerquelle dar. Daher muß bei jedem optimierten Korrekturverfah-
ren für Kurzwelle ganz obligatorisch Interleaving eingesetzt werden. Üblicherweise zerlegt
man hierzu die Sendedaten in kurze Blöcke, z. B. 16 Bit lange Strings, die übereinander
gestapelt werden. Man verschickt die Daten dann nicht in der Originalreihenfolge, son-
dern überträgt den Stapel spaltenweise. Auf der Empfangseite führt man genau die umge-
kehrte Operation aus. Tritt bei der Übertragung ein Fehlerbündel auf, wird dieses durch
den Interleaving/Deinterleaving-Prozeß in relativ weit auseinanderliegende Einzelbitfehler
zerlegt und ähnelt daher bei der Decodierung schließlich wieder weißem Rauschen, was
bestens vom Decoder verkraftet wird.
PACTOR-II verwendet grundsätzlich einen Faltungscode mit Constraint Length 9 und
Viterbi-Decodierung mit Soft Decision. Die Codierungsrate variiert zwischen 1/2 und 7/8.
Die vier möglichen Geschwindigkeitsstufen stellt Tabelle
16.2
auf der nächsten Seite dar.
16.3.4 Online-Datenkompression
Ebenso wie das Level-I-Protokoll setzt auch PACTOR-II Huffman-Codierung eine paket-
weise Textkompression ein. Alternativ dazu kann bei PACTOR-II auch Pseudo-Markow-
Codierung (PMC) als Kompressionsmethode verwendet werden. PMC wurde von SCS
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