由 SDR 說到 DMR & Digit Voice 通訊

 

 

前言

SDR 是我近年醉心的 topic，而 DMR 則是這期的熱門話題；將兩者合而為一，一文兩題，夠爽。

本文主要講解以 SDR 接收 DMR 訊號與解碼方法。和我對 DMR 用於 Amateur Radio 的見解。

 

DMR – Digital Mobile radio

近年，不論外國以至本地，皆有引入 DMR 作為 Amateur Radio 之用途。上年我也被游說加入其行列。不過上網睇下的機款和價錢，外形薯嘜價錢貴，再詳看其 spec，暫且作罷。

一些 Motorola 的 DMR 機款，中間是較平的機款，也需三千多元。其他兩部我都費事 quote 價了

 

這是 Vertex 的 DMR 機，網上格價折合港幣四千多元…

原因簡單，除了無錢，只是商用機款用到 Amateur Radio 吧，整個設計規劃是商用的東西。用在 Amateur Radio 不是不能，但也不是什麼壯舉。Analog 也有 ham 用這類機種。用家攞住一些開工機來用，不見得有什麼玩味。

DMR 制式是 ETSI (歐洲電訊標準研究所) 發展用於商業通訊的制式。設備分三檔，Tier I，II，III。

Tier I 是免牌照可於歐洲地區使用。可能是免牌照關係，規格是被掩割了的。留意網上有些稱為 dPMR 就是這檔。

Tier II 是普及檔。有 2 slot TDMA 12.5 kHz (即每條 slot 有 6.25kHz 可用，分稱為 Time Slot 1 (TS1) 和 Time Slot 2(TS2)) 對講和上 repeater 功能。

Tier III 建基於 Tier II 規格，加進 Trunking 台功能。據我理解，這檔應是以通訊方案形式提供給客戶使用，如機場，貨櫃碼頭等。

DMR 方案主要供應商有 Motorola，和國內的 Hytera 海能達。Motorola 將之推廣在 Amateur Radio 活動上稱為 DMR-MARC，MARC stands for Motorola Amateur
Radio Club。 Hytera 中繼雖支援聯網但未見有以業餘無線電聯網架構提供。遺憾的是，兩品牌的中繼不能互通。

暫沒有任何公司出品 Amateur Radio 市場專用 DMR 機種。

綜合網上，國外電訊雜誌的資料，DMR的優點如下:
1/ 更好的頻譜利用
2/ 電池操作時間勝其他制式
3/ 高品質的語音訊號
4/ 語音/數據雙軌應用
5/ 高檔機種可按需要編寫應用程式

試分析之:

更好的頻譜利用。這是利用 TDMA 制式，以 Time slot 將頻譜劃為兩條使用。然而，不同數碼制式皆有其優劣，沒買點的早被淘汰。

Courtesy of http://www.hytera.tw

承第一點，電池操作時間比其他制式長40%。

高品質的語音訊號。這不是 DMR 專用技術，一般數碼通訊的語音效果皆比傳統 FM 制式為皆。

Courtesy of http://www.hytera.tw

語音/數據 。這個有點取巧，一般型號的 DMR 機，只有語音輸入，不設數據如 GPS 埠的。有些配備簡單 LCD 顯示的則可傳簡單短訊 (英文)。頂級形號內置了 GPS 則可將坐標資料發放。但請留意，是不兼容 Ham Radio 的 APRS 系統的。

高檔機種可按需要編寫應用程式。可先看一段片:

https://www.youtube.com/watch?v=4ovhf0U0zzQ

頂級形號，配有 Graphical LCD 的可按需要編寫應用程式。這是買點，但是是商業上應用的買點。Amateur Radio 界，會有人編寫 DMR 專用的程式機會相當微。

從 Ebay，Amazon 網站產品資料所知，部份細生產商如 CSI 的 DMR 手機是支援兩個大品牌的通聯。

這些兩品牌兼容的 DMR 機，一般折合港幣約 1800 元

 

那 DMR 用在 Amateur Radio 有否短處。

這裡講的是個人分析用於 amateur radio 的短處，不是壞處，沒有壞處的。

短處也不少:

目前兩大供應商，Motorola 與 Hytera 的 IP link Protocol 是不同的，兩公司的中繼站設備是不能互通的。

而網上資料顯示，使用非同品牌的 DMR 手機上中繼時，文字訊息，Roaming，GPS 坐標傳送也會失效。

Vertex 出品的中繼，更不設 IP Protocol，即不能聯網。

承上，以 DMR 用作數碼通訊的入門，fine。但 M 記與 H 記機不能兼容對方的中繼設備。制式我已take side，OK。但連品牌也要 take side，不太好吧。儘管有些機款自稱是兩邊也兼容。但這些機多是功能陽春的型號。而我懷疑，所謂兼容兩大品牌，方法會否是將兩制式的 data packet 也 sent 一次而已。如是，那省電的優點就打了折扣。

大部份機款也是沒顯示，或簡單的文字模式 LCD。沒有 program 的頻道，ad hoc 根本不能即時人手輸入。這和 Ham radio  應用背弛。是開工機的死穴。只管用，不要問…

絕大部份型號是語音輸入 only，所謂數據傳送根本不具備輸入端。而數據制式與 Ham 界現用的不兼容。

DMR 未見任何 DIY，Ham 自行編寫的方案可用。相比 D-Star 的開源方案由語音到中繼，RaspberryPi，AVR 的 hotspot 等如雨後春筍般，起碼形成貴價(廠機)和廉價( DIY )的高低配置，豐儉由人。

可能是商業機關係，大部份機種價錢不大眾化。價錢高，功能簡單，決乏玩味。Ham Radio 是業餘啫好，除非你玩 Amateur Radio 係重點 on air 閒談。

DMR 商業機種的高低檔，會是可記憶頻道多寡，以至功能俺割如不能上中繼。買機前，必需看清楚說明書是否合用才出手。

必需登記一個 subscriber ID，並經電腦輸入到機裡的 config file。如有多部 DMR 機，並會同時使用，則需為各機登記一個 ID；因部份牌子的 DMR 不會同時應對同一 ID 在 on air 的各發射機。商業應用方案固規劃好，但 Ham radio 應用則缺乏了 Ham radio 操作應有的靈活性。

申請 ID 的網頁內，附有一個需同意的聲明 : “除非得到管理方的書面答應，否則本人承諾不會進行任何可能影響網絡運作的硬件和軟件 (包括非 Motorola 編寫的軟件) 的實驗”。

這令我很反感。Amateur radio 就是買和用？ that’s all，其他野你唔好做。搞到 Amateur radio 是用來開工咁，或者真係有人咁用…

 

DMR中繼與中繼聯網

使用 DMR 中繼，有幾個 terms，嚇得下人:

Color Code，共16組 (CC0-CC15)。即類似 analog 的 CTCSS 與 DCS。需與中繼設定相同的 CC 去觸發之。

Time Slot (TS)，(1-2) 不同於其他制式，DMR 還需定好通訊所用的 TS

Code Plugs，DMR 收發機的 config file。經生產商提供的編程軟件下載到 DMR radio 內。

Talk Groups (TG)，一個群組的用戶同時分享一個 Time slot。如其他用戶沒有將 work group 置能，將不會收聽到 Talk Group 的通語內容。DMR-MARC 的網絡以 TG 形式分設各地，語言等 TG。

Zone，一組的獨立頻道。主要用於頻道分類管理。

外國的 DMR 中繼資料很透明，上網一查即可。

Courtesy of http://www.dmruk.net/

香港的DMR中繼

VR2KP, 435.275MHz, -5MHz
VR2R, 435.400MHz, -5MHz

系統服務供應者沒有在其網頁站提供 Color Code，Time Slot 等所需資料，需向其電郵索取。中繼品牌也沒有透露。

 

VR2SSP, 435.575MHz, -5MHz
CC:9 TS1 all call

中繼品牌是 Motorola，並已聯網。從系統供應者 facebook 得悉，使用人仕自願將其資料電郵到管理人供交流之用即可。

 

VR2TIG, 435.450MHz, -5MHz
CC: 13
TS1, Group Call 1 = World Wide
TS1, Group Call 13 = WW English
TS2, Group Call 454 = Cantonese Local

中繼品牌是 Motorola，並已聯網。儘管所需參數在 DMR-MARC 披露了的，但系統供應者要求使用者填表登記，並將業餘無線電台牌照 (ASL) 或業餘無線電台操作授權證明(ATO)，業餘電台標籤的副本郵寄給他們，估計該中繼開啟了身分識別功能，只供登記用戶使用。

 

對比本港與外國的 DMR 中繼資料，本地的透明度較低。不是故弄玄虛要問，就是要你登記。有氣量、無條件開放給同仁使用暫僅一台。

或許，我終於知道點解香港有幾十個所謂Ham會的原委了。

Anyway，不妨以 SDR 監聽一下 DMR 有乜咁神秘。

Let’s go

 

以 SDR 手指監聽並解碼 DMR 訊號

事前準備功夫:

由於想試埋中繼定位，過程需上網下載地圖，所以電腦需有上網能力。

預計是大半日戶外活動，所以將之前打星用的 20A LiFe 電池配上升壓模組，供電予 Notebook 使用，效果良好。

RTL-SDR 手指，是上次 decode 天文台，飛機 beacon 的那款，詳情請翻看舊文。

天線用回跟手指送的拉桿天線即可。

電腦請裝最新版的 SDR#，新版比兩年前的舊版介面更好用。

下載 DSDplus，unzip 到一個 folder 備用即可。

將 SDR# 接收到的訊號轉到 DSDplus 需經 virtual audio cable，這和 decode 天文台的設定類似。

在 SDR# 內，將 Correct IQ，Swap I & Q 剔取。

 

在 SDR# 的 config 設定內，如下圖選取。ppm 不要動，詳看下文。

 

SDR # Output 選 VB-Audio Virtual Cable

 

一切就緒，啟動 SDR#

首先將鑑聽用的 Analog 手機調到那幾個 DMR 中繼的頻率。如不時收到類似 “近近近近…” 的機械聲，即 DMR 訊號是覆蓋的，可開壇作法。這些近近聲的數碼訊號，是不能憑聲估計質量的。

將 SDR# 調到該段頻率，以 SDR 再監聽一下。留意，SDR# 設定內的 ppm 誤差調較是好的，不過需以誤差值反算出來。我用較實際方法：以監聽手機 EL 發射，在 SDR# 監察該訊號，手機發射頻率明顯較 SDR 準，咁你見到歪咗，就知 tolerance 大約幾多。這方法在 SDR 手指玩了幾個鐘後熱熱地尤方便快睫了解情況。

執行 DSDplus.exe，會見到四個 Box。左上角我稱為示波格，左下稱為 訊息格，右上稱為頻道格，右下稱為解碼格。

首先留意解碼格上，Input 是否 VB-Audio Virtual Cable。

示波格，成功將音頻 route 到 DSDplus 後，不論能否解碼，均應顯示音頻的波幅。留意如該圖顯示波幅 over mod，必需將 virtual audio cable 的 volume 下調。實驗証明，波幅很細也可解碼。

 

訊息格顯示，DSDplus 能解 :

D-Star
NXDN4800
NXDN9600
DMR/MotoTRBO
P25
X2-TDMA
ProVoice

 

看一下總表，簡單介紹了各制式的優劣:

Courtesy of QST April-2015

 

頻道格，訊息可解碼後約幾秒鐘，如 error 不多即可顯示頻率，Time slot，等訊息。

解碼格，訊息可解的話，就不停串流顯示數據資料。

Callsign 標置是較早前設好的，只入了三個 DMR 中繼位置。

訊號到，留意開頭我是括住右邊最高那個訊號，但發覺解決解碼有嚴重 error。解碼格只顯示了一點訊息。同時需留意示波格的波幅。

反覆再試，括住左側邊較低，近回中繼頻率的 peak，即時有反應，順利的話應可聽到通訊中的對話，而一會後，頻道格應顯示相關訊息，解碼格不停串流顯示資料。

 

上中繼的參數無所遁形

這是三月二十一日傍晚，監聽 VR2TIG 的情況。兩位 Ham 傾計話去西貢食海鮮。

DSDplus 還有一個 LRRP 功能，可顯示中繼或發射機的坐標。執行 LRRP.exe，她會下載所需的 Open street map。不過 decode 過程並未能定位中繼位置。

這可能是 Data packet 沒有該等訊息，又或解碼出現問題。初步估計是前者。

總結

儘管一些 DMR 機是 digital & Analog 兩用，但功能只能是傾計用的而已。新牌人仕我始終認為不太適合。

有點資歷，又有朋友用緊和有點閒錢，買部機刺激經濟，多條 channel 無妨 。

反而要留意的是，每一 DMR 中繼的設立，又代表有一頻道被佔用了。頻道是業餘無線電社群以至社會的寶貴資源，設立業餘無線電中繼需以方便使用者為出發點。

不公開上中繼的所需參數、巧立使用條款，對推廣業餘無線電毫無裨益。

VR2TIG 於 DMR-MARC 公開的資料

DMR-MARC 的中繼資料，使用者身份資訊是公開的。不要被下面 249 個 user results 這個數字嚇到。詳看內容，除了是該會 member 外，很多是沒有 callsign 和名的 account。具名的使用者 (估計是非會員，交了證件副本給他們登記) 僅 9 人，一圍枱都唔夠。

起初，我以為上 DMR-MARC 的人仕需用證件登記，感覺奇怪，但網上找不到佐證資料。及後發現，另一本地 DMR-MARC 中繼卻是公開，不需登記身份。原來又是人的問題。

VR2SSP 於 DMR-MARC 公開的資料

2015 年還要用者呈交證件副本，這是連政府，大型機構也盡量避免做，免得過都最好唔好 keep 個人證件副本的行為；竟然出現在 Amateur radio 的中繼使用事務上。

業餘無線電，就是用 radio 同人溝通；甚至學會與 QRM 共舞。新制式，應是新嘗試；還是用來自建圍牆，自絕於非我類者，值得深思。

而透過 SDR，不論 DMR user，analog 機使用者至以公眾人仕，皆可監聽各 DMR 頻道。如何用，點樣用，清清楚楚。

We are listening 。