Pół wieku temu emisja jednowstęgowa SSB wyparła na falach krótkich modulację amplitudy (AM) i do dziś pozostaje najpopularniejszym sposobem prowadzenia łączności głosowych. Zdecydowała o tym przede wszystkim oszczędność: sygnał SSB zajmuje mniej więcej połowę pasma potrzebnego dla AM. ARRL, amerykańskie krajowe stowarzyszenie krótkofalowców, zastanawia się, czy historia nie zatoczy koła — tym razem za sprawą cyfrowego trybu RADE.

Kompromis, z którym krótkofalowcy żyją od dekad

Typowy sygnał SSB ma szerokość około 3 kHz. To niewiele, ale oszczędność ma swoją cenę: nadajnik przenosi tylko część zakresu częstotliwości ludzkiego głosu, więc odbierana mowa brzmi mniej naturalnie niż w bezpośredniej rozmowie.

Ten problem postanowili rozwiązać twórcy FreeDV — otwartego projektu rozwijającego cyfrowe tryby głosowe dla fal krótkich. Jak opisuje ARDC (Amateur Radio Digital Communications), fundacja wspierająca projekt grantami, celem był tryb, który poradzi sobie w równie zmiennych warunkach jak SSB, a przy tym zabrzmi jak zwykła rozmowa.

Sieć neuronowa zamiast klasycznego kodeka

RADE to skrót od Radio Autoencoder. Autoenkoder to rodzaj sieci neuronowej, która uczy się zamieniać dane na zwięzłą postać i odtwarzać je z powrotem. W RADE część nadawcza przyjmuje parametry opisujące mowę — widmo, wysokość tonu i dźwięczność — i od razu przekształca je w symbole wysyłane jednocześnie na wielu wąskich podnośnych (technika OFDM). Odbiornik wykonuje drogę odwrotną, a mowę odtwarza z odzyskanych parametrów wokoder FARGAN, również oparty na uczeniu maszynowym. System trenowano tak, by znosił szum i wielodrogowość, czyli docieranie sygnału do odbiornika kilkoma drogami naraz.

Najważniejsze parametry według FreeDV i ARDC:

  • pasmo radiowe około 1,5 kHz, czyli połowa tego, co zajmuje SSB;
  • pasmo akustyczne do 8 kHz, dzięki czemu przenoszony jest znacznie szerszy zakres ludzkiego głosu;
  • praca przy stosunku sygnału do szumu (SNR) do −2 dB, a więc nawet wtedy, gdy sygnał jest nieco słabszy od szumu;
  • niski stosunek mocy szczytowej do średniej (PAPR) — około 4 dB po przejściu przez typowe filtry SSB. Wzmacniacz mocy pracuje dzięki temu wydajniej, mniej się grzeje i pobiera mniej energii.

Pod koniec 2023 roku koncepcję zaczęli rozwijać Jean-Marc Valin i David Rowe (VK5DGR), a w 2024 roku Rowe zbudował na jej podstawie praktyczny sygnał do pracy w eterze. W artykule naukowym z 2025 roku obaj autorzy piszą, że w testach na symulowanych i rzeczywistych kanałach krótkofalowych zrozumiałość mowy wyraźnie przewyższa istniejące analogowe i cyfrowe systemy radiowe.

Wyższa jakość ma swoją cenę: RADE potrzebuje więcej pamięci i mocy obliczeniowej niż wcześniejsze tryby FreeDV. Wystarczy zwykły komputer albo Raspberry Pi 4 lub 5, ale na mikrokontrolerach takich jak ESP32 czy STM32 tryb już nie zadziała — dlatego nie obsługują go dotychczasowe sprzętowe adaptery FreeDV SM1000 i ezDV. Oprogramowanie jest otwarte (licencja BSD), bez barier patentowych i licencyjnych.

Od programu na komputerze do trybu w radiostacji

Pierwsza wersja RADE trafiła do programu FreeDV 2.0 w październiku 2024 roku — jako wyraźnie oznaczony podgląd, który po sześciu miesiącach przestawał działać. Według ARDC pełne wydanie nastąpiło w czerwcu 2025 roku, a w maju 2026 roku zespół wspólnie z producentami sprzętu wbudował tryb bezpośrednio w radiostacje. Wbudowanie FreeDV w co najmniej dwa komercyjne transceivery było jednym z celów grantu ARDC z 2023 roku, wartego ponad 420 tys. dolarów.

Pierwszy jest FlexRadio. Właściciele radiostacji z serii 6000, 8000 i Aurora mogą pobrać ze strony FreeDV moduł, który dodaje w oprogramowaniu SmartSDR dwa tryby — FDVU i FDVL, dla górnej i dolnej wstęgi — wybierane podobnie jak SSB. Szczegóły zależą jednak od modelu. Jak wyjaśnia dokumentacja integracji, w seriach 8000 i Aurora moduł działa w samej radiostacji. Starsza seria 6000 ma za mało mocy obliczeniowej, więc potrzebuje zewnętrznego komputera z Linuksem, na przykład Raspberry Pi 4. Tryb FreeDV może też pracować tylko na jednym odbiorniku wirtualnym (tzw. slice) naraz.

Użytkownicy innych transceiverów mogą korzystać z RADE przez komputer. Wystarczy radiostacja z SSB, program FreeDV (obecnie w wersji 2.4.0, dla Windows, macOS i Linuksa) oraz interfejs dźwiękowy — jeśli radio nie ma wbudowanej obsługi trybów cyfrowych, może nim być nawet zwykły zestaw słuchawkowy USB. Zgodnie z poradnikiem FreeDV poniżej 10 MHz nadaje się na dolnej wstędze (LSB), a od 10 MHz w górę — na górnej (USB).

Rośnie też lista programów innych autorów. Dostępna jest biblioteka RADE w języku C, która ułatwia wbudowywanie trybu w kolejne radiostacje i programy SDR (radia programowego). FreeDV wymienia m.in. klientów dla radiostacji Kenwood TS-890 i Icom, dla sprzętu OpenHPSDR, aplikacje na macOS, iPada i Androida, a także odbiorniki WebSDR dekodujące RADE. Projekt zastrzega, że kibicuje takim inicjatywom, ale nie udziela do nich wsparcia.

Kto już z tego korzysta

Z RADE eksperymentują krótkofalowcy w Europie, Japonii, Ameryce Południowej i USA. Peter Marks (VK3TPM) prowadzi w tym trybie cotygodniowe spotkanie na antenie (tzw. net) w południowo-wschodniej Australii. Jak relacjonuje, wielu uczestników mieszka w centrach miast, gdzie zakłócenia na falach krótkich są tak silne, że słuchanie SSB stało się trudne i męczące. RADE jest według nich znacznie łatwiejszy w odbiorze i — jak mówi Marks — „pomógł im wrócić na fale krótkie”.

Podobne reakcje zespół FreeDV obserwuje na zlotach krótkofalowców: według ARDC operatorzy, którzy znają cyfrowy głos na UKF, np. DMR czy D-STAR, są zaskoczeni, jak bardzo RADE przypomina naturalną mowę. Aktywność stacji, które włączyły raportowanie w programie, widać w serwisie FreeDV Reporter.

Następny krok: poniżej 1 kHz

Zespół pracuje już nad RADE v2. Celem jest dalsza poprawa jakości mowy i zwężenie sygnału poniżej 1 kHz, czyli do mniej niż jednej trzeciej pasma SSB. Za najważniejszy sygnał ARRL uznaje jednak co innego: to, że tryb zaczynają wbudowywać w swoje radiostacje producenci. Od tego, ilu z nich pójdzie śladem FlexRadio, zależy, czy RADE ma szansę powtórzyć drogę SSB.