VARA HF Modem ist ein leistungsfähiges ARQ Modem für die schnelle und zuverlässige Übertragung grösserer Meldungen auf Kurzwelle. Es ist Soundkarten basiert und läuft unter WINDOWS 7 bis 10. Entwickelt wurde es von José Alberto Nieto Ros (EA5HVK). Es wurde 2017 eingeführt. Bisher wurde es zwei Mal überarbeitet, so dass nun bereits Version 4 vorliegt. Es ist auf vielen WINLINK Gateways in Betrieb, unter anderem auch auf HB9AK.

VARA ist ein proprietäres System. Es kann unter einer Shareware-Lizenz verwendet werden. Um die hohe Übertragungsrate nutzen zu können, ist eine Lizenzgebühr zu entrichten.

VARA 2 (obsolet)

VARA 2 benötigt eine Bandbreite von 2.4 kHz. Es verwendet 11 adaptive Geschwindigkeitsstufen, um den Datendurchsatz jeweils dem aktuellen Kanalzustand anzupassen. Die Brutto-Datenrate beträgt dabei 60 bis 7536 bit/s. VARA verwendet ein OFDM-Verfahren mit 52 Trägern im Abstand von rund 46 Hz, welche mit einer Symbolrate von 42 Bd moduliert sind. Die untersten 6 Stufen sind BPSK-moduliert und enthalten gegen das langsamere Ende zunehmend mehr Redundanz. Die schnelleren Stufen übertragen 2 bis 5 bits pro Symbol, bei abnehmender Redundanz.

Die folgende Übersicht zeigt die Brutto-Datenrate und die nutzbare Datenrate der einzelnen Stufen in bps:

 1 (BPSK): 60/50
 2 (BPSK): 126/105
 3 (BPSK): 260/217
 4 (BPSK): 529/441
 5 (BPSK): 1070/892
 6 (4PSK): 2143/1786
 7 (8PSK): 3214/2641
 8 (8PSK): 4287/3511
 9 (16QAM): 5024/4115
10 (32QAM): 6281/4972
11 (32QAM): 7536/5802

Die Datenpakete haben eine Dauer von 5225 ms. Sie enthalten 196 OFDM Symbole (je 26.66 ms). Die ACK-Pakete dauern 842 ms. Sie sind mit 48 Tönen MFSK moduliert.

Da die OFDM-Modulation einen hohen Crest-Factor (Verhältnis von Spitzenwert zu Mittelwert der Sendeleistung) aufweist, beträgt die durchschnittliche Sendeleistung der Datenpakete eines 100 W Senders nur 25 W. Für die kurzen ACK-Pakete sind es 50 W.

VARA 3 (obsolet ab 1.7.2020)

An der HAM Radio 2019 wurde mit VARA 3 eine noch leistungsfähigere Version von VARA angekündigt. Sie enthält diverse Verbesserungen gegenüber VARA V2.  Neu gibt es 13 (bisher 11) Geschwindigkeitsstufen ('SL'), wobei die maximal erreichbare Netto-Übertragungsrate leicht von 5800 bps auf 6000 bps erhöht wurde. Bei den niedrigeren SL wird mit einer reduzierten Anzahl von Tönen gearbeitet. Damit steht mehr Sendeenergie pro Ton zur Verfügung, was das S/N (Signal-/Rauschverhältnis) verbessert. Für die 4 niedrigsten SL wird statt BPSK eine sehr robuste MFSK-Modulation verwendet.

Die folgende Übersicht zeigt Symbolrate, Anzahl Töne, Modulation, die Brutto-Datenrate und die nutzbare Datenrate der einzelnen Stufen in bps:

 1 ( 47 Bd, 48 T.,  MFSK): 41/33
 2 ( 47 Bd, 48 T.,  MFSK): 82/70
 3 ( 94 Bd, 24 T.,  MFSK): 175/155
 4 ( 94 Bd, 24 T.,  MFSK): 272/243
 5 (125 Bd,  3 T.,  4PSK): 362/325
 6 ( 75 Bd,  8 T.,  4PSK): 587/530
 7 ( 75 Bd, 12 T.,  4PSK): 886/802
 8 ( 42 Bd, 48 T.,  4PSK): 1978/1796
 9 ( 42 Bd, 48 T.,  8PSK): 2968/2695
10 ( 42 Bd, 48 T., 16QAM): 3473/3149
11 ( 42 Bd, 48 T., 32QAM): 4347/3940
12 ( 42 Bd, 48 T., 32QAM): 5783/5066
13 ( 42 Bd, 48 T., 32QAM): 6920/6030

VARA3 ist NICHT kompatibel mit VARA V2.

VARA 4

Mit VARA V4 (seit Mai 2020) wird neu auch ein schmalbandiger Modus mit 500 Hz Bandbreite angeboten. Die Modulationsarten der einzelnen SL sind ähnlich zusammengestellt wie bei VARA V3. Am langsamen Ende kommt MFSK zum Einsatz, im mittleren Bereich 4PSK bei einer limitierten Zahl Träger, und im oberen Bereich sorgen 49 Träger (11 bei 500 Hz) mit 4PSK bis 32QAM für einen hohen Durchsatz. Die Details der einzelnen SL findet man in untenstehender Tabelle oder hier.

Die Übersicht zeigt Symbolrate, Anzahl Töne, Modulation und die Netto-Datenrate der einzelnen Stufen in bps (links Modus 2300 Hz, rechts Modus 500 Hz):

 1 (23 Bd, 32 T.,  MFSK):   18           1 (23 Bd, 11 T.,  MFSK):   18
 2 (47 Bd, 16 T.,  MFSK):   41           2 (47 Bd, 11 T.,  MFSK):   41
 3 (47 Bd, 16 T.,  MFSK):   82           3 (47 Bd, 11 T.,  MFSK):   61
 4 (94 Bd, 16 T.,  MFSK):  175            
 5 (94 Bd,  3 T.,  4PSK):  270           4 (94 Bd,  2 T.,  4PSK):   88
 6 (94 Bd,  4 T.,  4PSK):  363           5 (94 Bd,  2 T.,  4PSK):  177
 7 (94 Bd,  6 T.,  4PSK):  549           6 (94 Bd,  3 T.,  4PSK):  270
 8 (94 Bd,  8 T.,  4PSK):  735           
 9 (94 Bd, 10 T.,  4PSK):  922           
10 (42 Bd, 49 T.,  4PSK): 2011           7 (42 Bd, 11 T.,  4PSK):  441
11 (42 Bd, 49 T.,  4PSK): 2682           8 (42 Bd, 11 T.,  4PSK):  588
12 (42 Bd, 49 T.,  4PSK): 3219           9 (42 Bd, 11 T.,  4PSK):  705
13 (42 Bd, 49 T.,  8PSK): 4025          10 (42 Bd, 11 T.,  8PSK):  884
14 (42 Bd, 49 T.,  8PSK): 4830          11 (42 Bd, 11 T.,  8PSK): 1060
15 (42 Bd, 49 T., 16QAM): 5872          12 (42 Bd, 11 T., 16QAM): 1286
16 (42 Bd, 49 T., 32QAM): 7050          13 (42 Bd, 11 T., 32QAM): 1543

VARA V4 ist NICHT kompatibel mit VARA V3.

VARA FM Version 2 (obsolet)

VARA FM ist ein Derivat von VARA, welches für die Datenübertragung mit FM-Geräten im VHF/UHF-Bereich optimiert ist. Es arbeitet wahlweise im Modus "1200" oder "9600". Die Bezeichnung 1200/9600 bezieht sich auf die Anschaltung im FM Gerät: Modus 1200 ist vorgesehen für die Verwendung des normalen Audio-Pfades (wie bei Packet Radio 1200). Modus 9600 kann gebraucht werden bei Geräten, die NF-Signale direkt mit dem Modulator und Demodulator verbinden können (wie für Packet Radio 9600).

Im Modus 1200 werden 55 Träger in einem Audio-Bereich von 300 - 2880 Hz mit einer Symbolrate von 42 Bd moduliert. VARA FM verwendet dabei 6 adaptive Geschwindigkeitsstufen wie folgt:   

 1  (4PSK): 2267/ ?
 2  (8PSK): 3400/2838
 3  (8PSK): 4534/3785
 4 (16QAM): 5689/4921
 5 (32QAM): 7111/6151
 6 (32QAM): 8532/7380

Damit kann ein Datendurchsatz von 20 - 40 kBytes/min erreicht werden, was etwa dem 6- bis 7-fachen von Packet Radio mit AFSK1200 entspricht.

Im Modus 9600 kann mit grösserer NF-Bandbreite gearbeitet werden (5800 Hz), so dass gut doppelt soviele Träger (116) darin Platz finden. Es ergeben sich folgende 7 Geschwindigkeitsstufen:

1 (BPSK): 2'333
2 (4PSK): 4'768
3 (8PSK): 7'155
4 (8PSK): 9'540
5 (16QAM): 11'972
6 (32QAM): 14'966
7 (32QAM): 17'957

Bei gutem Signal ist damit ein Durchsatz bis 80 kBytes/min zu erreichen!

Tests zeigen übrigens, dass auch für den schmalbandigen Modus 1200 die direkte Modulation vorteilhaft ist. Diese wird heute in vielen Mobilgeräten angeboten. Wer aber Daten mit Handfunkgeräten übermitteln will, muss meist die konventionelle Anschaltung verwenden.

VARA FM Version 3

Die ab Februar 2020 verfügbare Version 3 von VARA FM bringt etliche Neuerungen, Verbesserungen und noch höheren Datendurchsatz. Das VARA Modem beinhaltet nun eine automatische Umschaltung der beiden Modi WIDE und NARROW (bisher '9600' und '1200'). Es kann nun nicht mehr passieren, dass ein Verbindungsversuch erfolglos bleibt, weil die beteiligten Stationen in unterschiedlichen Modi arbeiten.

Weil FM-Geräte nicht wie SSB-Geräte über eine ALC-Anzeige verfügen, ist es eher schwierig, die optimale Aussteuerung der Modulation einzustellen. Mit der Funktion 'AUTO Tune' lässt sich dies aber elegant und vollautomatisch mit Hilfe einer Gegenstation vornehmen: Man klickt auf die Taste 'AUTO Tune' im Setup. Nun wird ein Testsignal mit ansteigendem Pegel an die Gegenstation gesendet. Diese meldet zurück, bei welcher Einstellung von 'Drive' das beste S/N erreicht wurde. Diese wird direkt im Setting übernommen, so dass die Modulation nun optimal ist.

Gegenüber der früheren Version stehen zusätzliche Geschwindigkeitsstufen (SL) zur Verfügung. Diese benützen für die Modulation 64QAM, 128QAM und sogar 256QAM, was bei sehr gutem S/N etwa 40% höheren Durchsatz erlaubt als bisher.

Während im Modus NARROW weiterhin fix mit 55 Trägern gearbeitet wird, benutzt Modus WIDE 55, 98 oder 116 Träger. Die Symbolrate bleibt bei 42 Bd.

Die folgende Übersicht fasst die technischen Daten für die einzelnen SL zusammen:

             WIDE                  NARROW
       Träger Mod.  bps       Träger Mod.  bps   
SL  1:  55   4PSK  1'098    1: 55   4PSK  1'098
SL  2:  55   4PSK  2'253    2: 55   4PSK  2'253
SL  3:  98   4PSK  4'040     
SL  4:  98   4PSK  5'387    3: 55   4PSK  3'022
SL  5:  98  16QAM  7'185     
SL  6:  98  16QAM  9'580    4: 55  16QAM  4'032
SL  7: 116  16QAM 11'340    5: 55  16QAM  5'375
SL  8: 116  32QAM 14'144    6: 55  32QAM  6'720
SL  9: 116  64QAM 16'932    7: 55  64QAM  8'065
SL 10: 116  64QAM 19'003    8: 55  64QAM  9'072
SL 11: 116 128QAM 22'102    9: 55 128QAM 10'585
SL 12: 116 256QAM 25'210   10: 55 256QAM 12'091

VARA FM Version 4 (ab 28.11.2020)

Die Version 4 von VARA FM bietet die Möglichkeit, schwierige Verbindungsstrecken mittels einem oder zwei Digipeatern zu erschliessen. Besonders interessant ist Digipeating für den 'ad hoc'-Notfunk-Einsatz, weil ein einfacher TRX mit Antenne sowie einem kleiner Rechner, zusammen mit der notwendigen Stromversorgung ausreichen, um einen Digipeater zusammenzustellen.

Gegenüber Version 3 sind die Geschwindigkeitsstufen (speed level 'SL') zum Teil abgeändert. Vorallem gibt es eine zusätzliche Stufe am unteren Ende, um die Robustheit von Verbindungen mit geringem S/N zu verbessern. Die Anzahl der verwendeten Träger im NARROW Modus ist von 55 auf 58 erhöht worden. Die Symbolrate bleibt bei 42 Bd.

Im Folgenden die Übersicht über die einzelnen SL:

             WIDE                  NARROW
       Träger Mod.  bps       Träger Mod.  bps
SL  1:  14   4PSK    566    1: 14   4PSK    549  
SL  2:  29   4PSK  1'188    2: 29   4PSK  1'181
SL  3:  58   4PSK  2'390    3: 58   4PSK  2'390
SL  4:  98   4PSK  4'040     
SL  5:  98   4PSK  5'387    4: 58   4PSK  3'188
SL  6:  98   8QAM  7'185    5: 58   8QAM  4'252
SL  7:  98  16QAM  9'580    
SL  8: 116  16QAM 11'340    6: 58  16QAM  5'668
SL  9: 116  32QAM 14'144    7: 58  32QAM  7'087
SL 10: 116  64QAM 16'932    8: 58  64QAM  8'505
SL 11: 116  64QAM 19'003    9: 58  64QAM  9'567
SL 12: 116 128QAM 22'102   10: 58 128QAM 11'162
SL 13: 116 256QAM 25'210   11: 58 256QAM 12'750

Zum Download.

Quick Setup Guide for VARA FM von K6OLI (Englisch)

Vergleich VARA - PACTOR3 (Tony, K2MO)

Artikel aus HBradio 1/2019 (HB9AUR)

Kurzanleitung VARA (HB9NBG)

Umfassender Vergleich VARA und VARA FM mit anderen ARQ-Verfahren (N5TW)