PACTOR-4 – das HF-Datenprotokoll der 4. Generation

PACTOR-4 (P4) nutzt die modernsten Methoden der adaptiven Kanalentzerrung, Kanalcodierung und Quellenkompression. Das Ergebnis ist ein hochadaptiver ARQ-Mode, der sich nahezu perfekt an die wechselnden Bedingungen des Kurzwellenkanals anpasst.

1. Funktionsprinzip

PACTOR-4 arbeitet als ARQ-Protokoll (Automatic Repeat reQuest): Datenpakete werden synchron übertragen, die Gegenstation bestätigt jeden Block. Die enge, synchronisierte ARQ-Struktur – ähnlich wie bei PACTOR-3, jedoch mit mehr Geschwindigkeitsstufen und einem verbesserten Schaltalgorithmus – ermöglicht eine extrem schnelle Anpassung an Veränderungen der Kanalbedingungen.

Auf der niedrigsten Geschwindigkeitsstufe verwendet PACTOR-4 ein neu entwickeltes 2-Ton-Chirp-Modem. Dieser Chirp-Modus ist robust gegen schmalbandige Störungen und Teilkanal-Interferenzen sowie gegen selektives Fading. Zusammen mit einem deutlich verbesserten Memory-ARQ-Verfahren bleibt die Verbindung selbst bis zu einem Signal-Rausch-Abstand von −20 dB @ 4 kHz stehen.

2. Adaptiver Entzerrer & Notch-Filter

Der Kanalentzerrer arbeitet iterativ und kompensiert Verzerrungen durch Mehrwegeausbreitung bis zu einer Delay-Spread von 8,8 ms. Signal-Echos werden aufgelöst und konstruktiv überlagert. Auch hohe Doppler-Spreads (z. B. ITU „poor channel“) können entzerrt werden. Anders als bei OFDM-Verfahren erzeugt selektives Fading kein nicht reduzierbares Rauschen – dadurch lässt sich eine hochratige Kanalcodierung mit verhältnismäßig wenig Overhead einsetzen.

Schmalbandige Störungen werden vor dem adaptiven Entzerrer durch ein neu entwickeltes minimum-phase-shift „real“ N-times auto-notch-Filter (insgesamt 6 Auto-Notches) effektiv entfernt.

3. Robustheit & SNR-Bereich

PACTOR-4 erreicht über den gesamten Arbeitsbereich von −20 dB bis +25 dB @ 4 kHz einen höheren Durchsatz als PACTOR-3. Auf typischen Kurzwellenkanälen mit Mehrwegeausbreitung ist der Unterschied noch deutlicher als auf AWGN-Kanälen und liegt im Mittel beim Faktor 2 gegenüber PACTOR-3.

Damit eignet sich PACTOR-4 gleichermaßen für Kanäle mit hohem Signal-Rausch-Abstand wie für solche mit sehr niedrigem SNR – ideal also für sicherheitsrelevante Datenübertragung.

4. Bandbreite & Kompatibilität

PACTOR-4 wurde explizit so entwickelt, dass es auf handelsüblichen SSB-Transceivern mit 2,4 kHz ZF-Bandbreite betrieben werden kann – also auf jedem modernen Amateurfunk- oder Marinetransceiver. Dank des adaptiven Entzerrers ist die Form der ZF-Filterkurve unkritisch; selbst stark „gebogene“ Filterkurven werden bei nur leicht erhöhtem SNR-Bedarf ausgeglichen.

PACTOR-4 ist vollständig abwärtskompatibel zu PACTOR-1, PACTOR-2 und PACTOR-3. Eine Verbindung zu einer Gegenstelle mit älterem Protokoll wird automatisch im passenden Modus aufgebaut.

5. Speedlevels & Datenraten

6. Anwendungsbereiche

Die Kombination aus hoher Datenrate, geringer Bandbreite und extremer Robustheit macht PACTOR-4 zur bevorzugten Lösung in Anwendungen, in denen klassische Infrastruktur (Internet, Mobilfunk, Satellit) nicht verfügbar oder nicht vertrauenswürdig ist:

• Berufsschifffahrt & Yachting – E-Mail, Wetter, Positions­meldungen über Sailmail / Winlink
• Kritische Infrastrukturen (KRITIS) – ausfallsichere Backup-Kommunikation
• Behörden & Militär – Lagebild, Statusmeldungen, optional mit 2G ALE und AES-256
• Katastrophen­schutz & Hilfsorganisationen – DRK, THW, Zivilschutz
• Forschung & Expeditionen – Datenübertragung aus entlegenen Regionen
• Amateurfunk – Winlink-Email-Verkehr in höchster Geschwindigkeit

Datenblätter & Protokoll-Doku Verfügbare Modems

Das Ouroboros-Logo der P4dragon-Serie ist nicht nur ein Symbol für die weltumspannende HF-Kommunikation, sondern steht auch für die vielen iterativen Verfahren, ohne die PACTOR-4 die Shannon-Grenze nicht so eng erreichen könnte.