Comunicazioni Digitali per Radioamatori Introduzione alle comunicazioni Digitali per Radioamatori
Duration: approx. 1h 30 minutes Cont@ct: IW6BFE Arrio Antonelli
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Introduzione alle Comunicazioni Digitali per Radioamatori
1. Comunicazioni digitali 1.1 Perché digitale
1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
Le comunicazioni digitali sono state sviluppate come esigenza in ambito CIVILE.
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath
A seguito alle di normative richiedenti una maggiore efficienza spettrale. Nei prossimi anni le norme richiederanno un miglioramento della capacità effettiva attuale di 12,5 kHz, a 6,25 kHz di efficienza equivalente (doppia) per ogni canale.
3 Domande
A seguito esigenze operative, tra cui ottimizzazione voce, sofisticate funzionalità di controllo delle chiamate, la capacità di integrarsi facilmente con sistemi di dati, e altro.
Anche i Radioamatori, pur non essendo soggetti alle normative CIVILI, hanno iniziato la sperimentazione ed utilizzo delle varie comunicazioni digitali. Il primo modo di emissione Digitale per Radioamatori è stato il D-STAR (Digital Smart Technologies for Amateur Radio). Il sistema è stato sviluppato alla fine del 1990 dalla JARL (Japan Amateur Radio League).
Nel 1999 il Governo Giapponese ha finanziato la JARL (Japan Amateur Radio League) per sviluppare un nuovo sistema di comunicazione digitale. Nel 2001 D-STAR è stato pubblicato come risultato della ricerca.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA 2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
1. Comunicazioni digitali 1.2 Cos’è il digitale Nelle le comunicazioni analogiche la voce (300-3000Hz) modula la frequenza portante in vari modi a seconda del modo di emissione (AM, FM, SSB).
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.2 Cos’è il digitale Nelle le comunicazioni digitali la voce (300-3000Hz) viene convertita in dati (1-0) tramite un convertitore A/D (analogico/Digitale).
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
I dati vengono poi inviati ad un Vocoder che si occupa di comprimere la voce in formato dati ed aggiungere altri dati come coordinate GPS, messaggi ecc. Infine questo pacchetto dati viene inviato ad un modulatore che si occupa di aggiungere i dati alla frequenza portante esattamente come avviene per le comunicazioni analogiche.
Nelle comunicazioni digitali i fattori in gioco sono più : - Il tipo di Vocoder. - Il protocollo (come i dati voce vengono miscelati ad altri dati) - Il tipo di modulazione (GMSK, 16QAM, DPQSK, C4FM) - Il tipo di comunicazione o multiplexing (FDMA, TDMA)
Nel ricevitore i dati vengono riportati in voce tramite un processo esattamente inverso.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.3 Vocoder Il Vocoder si occupa di comprimere la voce in formato dati ed aggiungere altri dati.
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
Schema a blocchi del Vocoder AMBE-2020™ La quasi totalità dei sistemi di comunicazioni digitali per Radioamatori ed utilizzate dai Radioamatori utilizzano l’AMBE-3000™ evoluzione e compatibile con il 2020.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.3 Vocoder Il Vocoder si occupa di comprimere la voce in formato dati ed aggiungere altri dati.
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
Vocoder
Schema a blocchi del Vocoder AMBE-2020™ La quasi totalità dei sistemi di comunicazioni digitali per Radioamatori ed utilizzate dai Radioamatori utilizzano l’AMBE-3000™ evoluzione e compatibile con il 2020.
Introduzione alle Comunicazioni Digitali per Radioamatori
1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.4 Protocollo Il Vocoder comprime tutte le informazioni (dati) secondo un protocollo stabilito e ben definito in fase di progettazione del sistema.
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
Ogni sistema di comunicazione digitale ha un suo protocollo che definisce la “trama” con cui vengono inviati idati.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.5 GMSK, C4FM (4FSK)
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
GMSK, Gaussian Minimum Shift Key (D-Star) Ogni singolo dato trasmesso può assumere 2 possibili valori (0, 1).
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.5 GMSK, C4FM (4FSK)
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
C4FM (4FSK), 4 level Frequency Shift Key (DMR, Yaesu Fusion) Ogni singolo dato trasmesso può assumere 4 possibili valori (00, 01, 10, 11).
C4FM e 4FSK in condizioni normali hanno una capacità di trasmissioni dati DOPPIA rispetto al GMSK. In applicazioni reali di canale disturbato, Fading e propagazione multipatch la loro efficenza scende drasticamente a discapito del GMSK perchè i livelli da decodificare sono 4 anzichè 2 ed il BER (Bit Error Rate) aumenta, per riportare i sistemi a pari efficenza in queste condizioni è necessario raddoppiare la potenza dei segnali C4FM e 4FSK oppure aumentare la distanza delle 4 frequenze trasmesse in modo che possano essere ben distinte. Purtroppo in questo caso deviazione aumenta (raddoppia), quindi i due sistemi si possono definire pari efficenti in condizioni reali.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA 2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
1. Comunicazioni digitali 1.5 GMSK, C4FM (4FSK)
Introduzione alle Comunicazioni Digitali per Radioamatori
1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.6 FDMA, TDMA
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath
FDMA
Frequency Division Multiple Access
TDMA Time Division Multiple Access
3 Domande
FDMA è lo standard utilizzato in tutte le comunicazioni Radioamatoriali analogiche e digitali, come D-Star e Yaesu Fusion. TDMA è lo standard utilizzato nelle comunicazioni DMR.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
1. Comunicazioni digitali 1.6 FDMA, TDMA
FDMA
Analogico, Yaesu Fusion
FDMA
D-Star
TDMA
DMR
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
FDMA è lo standard utilizzato in tutte le comunicazioni Radioamatoriali analogiche e digitali, come D-Star e Yaesu Fusion. TDMA è lo standard utilizzato nelle comunicazioni DMR.
Introduzione alle Comunicazioni Digitali per Radioamatori
1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
2. Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore Spesso in caso di deboli segnali, fading o agenti esterni viene introdotto del rumore nelle comunicazioni Radio.
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
Rumore in un segnale analogico, DIFFICILE discernere tra segnale e rumore
Rumore in un segnale digitale, FACILE discernere tra segnale e rumore
In caso di segnali Digitali è molto più semplice eliminare il rumore, operazione che può essere effettuata con semplici circuiti (anche un singolo transistor). Nelle Radio di moderna concezione questa operazione è demandata a dei DSP (Digital Signal Processor), dei potenti circuiti integrati.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA
2. Digitale contro Analogico 2.2 Segnali deboli
2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
L’audio decodificato di un segnale analogico degrada in modo costante al diminuire della intesità ricevuta. L’audio decodificato di un segnale digitale resta costante al diminuire della intesità ricevuta sino a quando si interrompe e la correzione dell’errore non è più efficace. Le comunicazioni Digitali, offrono un notevole vantaggio in termini di intellegibilità al diminuire del segnale ricevuto rispetto a quelle analogiche.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA 2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
2. Digitale contro Analogico 2.3 Propagazione multipath
Il segnale riflesso percorre più strada arrivando in ritardo rispetto a quello diretto
In ambienti cittadini o chiusi, le trasmissioni Radio sono soggette a fenomeni detti MULTIPATH (multipercorso) dove al segnale DIRETTO (LOS Line Of Sight – linea ottica) si sommano segnali derivanti da riflessioni o rifrazioni.
I segnali riflessi sono in ritardo rispetto a quello diretto, in ingresso al ricevitore sommandosi potrebbero creare problemi falsando il segnale ricevuto.
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1 Comunicazioni Digitali 1.1 Perchè digitale 1.2 Cosè il digitale 1.3 Vocoder 1.4 Protocollo 1.5 GMSK, C4FM (4FSK) 1.6 FDMA, TDMA 2 Digitale contro Analogico 2.1 Effetti del rumore 2.2 Segnali deboli 2.3 Propagazione multipath 3 Domande
3. Domande