Teoria dei Modi Digitali. IZ4FTB Nicola Sezione ARI Bologna Maggio 2012

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1 Teoria dei Modi Digitali IZ4FTB Nicola Sezione ARI Bologna Maggio 2012

2 RTTY CW: modulazione on/off ad un tono RTTY: modulazione continua a due toni space/mark Trasmissione FSK o AFSK Ricezione AFSK Sequenza di tuning simmetrica RYRYRY Errori per rumore, fading, interferenza

3 RTTY MMTTY: potenza del DSP decodifica meglio Codifica a 5b (32 sequenze) Lettere solo uppercase Caratteri FIGS e LTRS Unshift on space rimedia perdita LTRS ASCII(EASCII) 7(8)b 128(255)C

4 AMTOR SITOR più rilevazione errore Modo A ARQ sincrono: Codifica a 5b e 2b di ridondanza 4 mark e 3 space per ogni sequenza ACK o NACK ogni 3 sequenze

5 Modo B FEC: AMTOR Ogni carattere trasmesso due volte Più stazioni riceventi Due caratteri diversi: simbolo di errore Phasing pairs all inizio e ad intervalli regolari

6 CLOVER Misura SNR, PHS, ECC per auto aggiustarsi 4 toni con modulazione di frequenza, fase, ampiezza Contro il multipath bassa datarate 31.25s/s con b.750b/s B.70B/s Pacchetti con codifica Reed-Solomon

7 CLOVER Corregge senza dover ripetere Troppi errori ripete la trasmissione (ARQ selective) Modulazione 16P4A 16 fasi e 2 ampiezze 6 blocchi da 255B se 1,2,4,6 OK, 3,5 KO, 1,2 decodificati, 4,6 memorizzati, 3,5 ritrasmessi

8 CLOVER Trasmissione bidirezionale,, no OVER Compressione file da 2:1 a 10:1 Uso del DSP con banda di 500Hz, AMTOR 1KHz, PACTOR 1,5KHz, PACKET 2KHz

9 GTOR Trasmette 9718B in ,, in PACTOR quindi 23.7CPS contro 8.64CPS FEC di Golay,, veloce e riduce i problemi di interferenza e multipath Interleaving e compressione di Huffmann

10 GTOR 300(200, 100)b/s a seconda con ciclo ARQ di 2.4s Fuzzy-ACK cioè error tolerant e codifica FSK ARQ sincrono con ciclo di 2.4s, dati di 1.92s, ACK di 0.16s Frame dati di 69B con 300b/s, 45B con 200b/s, 21B con 100b/s

11 GTOR IRS si sincronizza cercando i callsign FROM e TO, manda un ACK e comincia a spedire al terminale IRS usa un ACK speciale per il changeover a fronte del quale ISS manda un ACK e poi IRS inizia a trasmettere Frame di 300b divisi in 48W di 12b matchate con 48W di error correction di 12b

12 GTOR 72B interleaved bit a bit (12 coppie di 2b) Se frame errato IRS richiede frame di parità,, se riesce corregge altrimenti si ricomincia PACTOR può cadere a b/s, GTOR a 300 b/s funziona ancora bene

13 PACKET AX.25 a 300b/s con codifica ASCII a 8b e trasmette fino a 256B per volta Frame: 1B Start, 3B Address,, 1B Control, 0-256B 0 Dati, 2B CRC, 1B End No temporizzazione fissa Gestione delle collisioni: ritrasmette in un istante a caso in un dato intervallo

14 PACKET Frame di supervisione: SABM, SABME, DISC, UA, DM, RR, RNR, REJ, SREJ, FRMR, XID, TEST Frame di informazione: I, UI Modalità connessa, protocollo a finestra, frammentazione e reassembling Modalità non connessa

15 PACKET APRS si appoggia su modalità non connessa Trasmette posizione e dati meteo da visualizzare su una mappa Gestione della frammentazione dei messaggi

16 PACKET Digipeating Standard nati in VADCG poi TAPR BBS per scambiare messaggi personali e bollettini, si scambiano le informazioni tra loro

17 PACKET KEY to KEY per fare chat solo tra 2 corrispondenti per volta DX CLUSTER per comunicare a tutti le stazioni in aria tramite spot, si scambiano le informazioni tra loro Comunicazioni di emergenza RACES, ARES, NTS

18 PACKET Reti packet tramite link radio o internet: NETROM, TCPIP, ROSE, XNET Satelliti con BBS di immagini CCD o voce DOVE ma più frequente SSB

19 PACTOR Half duplex synchronous ARQ con tutte le caratteristiche dell AMTOR più: Clock linkato a DCF77 Compressione di Huffmann Cambio automativo di velocità Fully acknowledged link termination cioè senza timeout

20 PACTOR ARQ con memoria per restorare i pacchetti rumorosi Ciclo di 1.25s con pacchetto di 0.96s cioè 192/96)b a 200(100)b/s Control packet di 0.12s cioè 12b ogni 10ms Intervallo tra control packet di 0.29s

21 Frame: PACTOR 1B Header per sincronizzazione, ARQ con memoria, listen mode 20(8)B Dati a 200(100)b/s 1B Stato numero di pacchetto a 2b, tx mode, break-in request,, QRT 2B CRC x^16+x^12+x^5+1 sul pacchetto senza header

22 PACTOR Segnali di controllo CS a 12b 4 valori in hex con LSB a destra Distanza di Hamming 8b per minimizzare falso CS CS1-CS2 CS2 e CS3-CS4 CS4 sono simmetrici, CS1,CS2 ack/req req,, CS3 break-in in,, CS4 change speed

23 PACTOR ISS manda un pacchetto SYN 1B Header,, 8B Address,, 8B Address a 100b/s Se IRS riceve bene il primo sarà un CS4 altrimenti un CS1 Dopo ISS continua a inviare a 100b/s o 200b/s rispettivamente

24 PACTOR I primi pacchetti contengono Versione Software e Callsign ISS IRS per cambiare direzione deve aver ricevuto un pacchetto valido IRS trasmette un changeover-packet speciale che comincia nel time frame del CS ISS passa in RX dopo CS3 che è la prima parte del changeover-packet

25 PACTOR ISS legge il resto e trasmette CS1 & CS3 per ACK, CS2 per REJ Per forzare un break-in ISS setta il BK status bit IRS chiede lo speeddown con CS4 e ISS passa a 100b/s Un pacchetto può essere confermato con CS4 per ottenere speedup altrimenti ACK

26 PACTOR Dopo x tentativi ISS fa speeddown La terminazione non ha un ACK finale Pacchetto QRT ha un QRT status bit e IRS address in byte reverse order Se trovato durante la sincronizzazione in standby IRS risponde con una singola trasmissione del CS finale

27 PACTOR Inglese e Tedesco: 4 bit di informazione per carattere in media 50% di ridondanza evitabile con codifica di Huffmann a lunghezza variabile (2..15b per carattere) In ARQ ISS ripete finchè error free, un basso S/N riduce le possibilità di codifica

28 PACTOR O accorcio il pacchetto o introduco un codice a correzione Somma bit corrispondenti di pacchetti successivi e test se il valore passa il CRC Listen mode simile al monitoring in PACKET

29 PACTORII 16DASK: throughput elevato ma poco robusto, DBPSK con codice convoluzionale 1/2: robusto ma poco throughput Utili metodi adattativi al canale Cambiare SR è poco adattativo e cambia la banda, con problemi sugli adiacenti (500Hz)

30 PACTORII FSK dàd ottimi risultati con ±80Hz ed è compatibile con PACTOR Primo link in FSK poi se OK per entrambi si passa a DBPSK con impulso a RC che riduce BW<500Hz 800b/s e con la compressione 1200b/s, è il modo HF più veloce

31 PACTORII Codice convoluzionale + decodifica di Viterbi + ARQ molto robusto Half-duplex ARQ sincrono Inizio in PACTOR FSK con Header, Dati, Stato, CRC Ciclo di 1.25s, CS più lungo e pacchetto ridotto a 0.8s immune a propagation delay 170ms

32 PACTORII 20000Km, con long path option 40000Km! Inizio in PACTOR con ciclo 1.4s poi in PACTORII con ciclo 1.4s poi 1.25s ISS può settare long cycle flag 6 CS di 40b a massima distanza di Hamming 24b raggiungo il limite di Plotkin (codice perfetto)

33 PACTORII Uso crosscorrelazione con decodifica CS anche sotto la soglia udito CS1,CS2 ack/req, CS3 break-in in, CS4,CS5 change speed,, CS6 change paclen I CS sono in DBPSK 16 DASK meno efficace col rumore e maggior fattore di cresta di DBPSK

34 PACTORII Codice convoluzionale 1/2 ma anche 2/3 7/8 con un solo decoder Usa DQPSK 1/2 (14/76B), 8DPSK 2/3 (32/156B), 16DPSK 7/8 (59/276B) Compressione di Huffman e Pseudo Markov 600b/s 3xPACTOR e 15xAMTOR Caratteri più frequenti codifica più corta ma anche file binari

35 PACTORII Sequenze più probabili in Inglese e Tedesco Toni spaziati a 200Hz con step di 1Hz Con maggiore QRM cala solo la velocità Listen mode più robusto di PACTOR

36 PSK31 Struttura efficiente del codice, banda più stretta possibile No FEC, SYNC e ARQ, time consuming 31b/s BPSK, fase ,, meglio di FSK e velocità adatta alla scrittura TX più keyclick di FSK, 3xBR a -10dB, 5xBR a -14dB, 7xBR a -17dB

37 PSK31 Filtro RC da 31Hz in uscita RX più sidelobes di FSK Filtro RC da 31Hz in entrata Deve essere matched per ridurre ISI 62b/s QPSK, fase ,, S/N peggiora di 3dB

38 PSK31 La maggior velocità non serve per chat Possibile usarla per FEC ma devo guadagnare più di 3dB, ottimo per correggere errori a burst Migliora 5:1 con codici convoluzionali e decodifica di Viterbi Varicode anziché ASCII

39 PSK31 Lingua Inglese 6 bit di informazione utile per carattere in media Caratteri separati da 00, nessuno contiene sequenze 00, tutti iniziano e finiscono con 1 00 usato per sincronizzazione

40 MFSK Civile: veloce e sicuro, amatoriale: poca banda e poca potenza Civile: Piccolo, Coquelet,, ALE Più toni sequenziali a spaziatura stretta 64b/s in 316Hz: 16 portanti spaziate a Hz e a s/s danno 62.5b/s, 80WPM senza FEC e 42WPM con FEC

41 MFSK Reiezione rumore impulsivo e a larga banda Bassa SR per robustezza al multipath BR alta rispetto a SR Potenza costante e tolleranza a doppler, fading e multipath Error rate migliore più sono i toni (32 danno risultati ineguagliabili)

42 MFSK Difficile decodifica (i toni sono vicini), necessario tuning preciso e AFC Occupazione maggiore di banda, da 6 a 64 toni, 16 in MFSK16 Spaziando i toni di una quantità pari alla SR sono ortogonali (rilevabili senza interferenza reciproca)

43 MFSK Spettro del tipo sin(x)/x FEC con codifica convoluzionale lo rende anche più robusto, ma ho più ridondanza da trasmettere Interleaving per combattere il rumore a burst Con 16 toni 4b per s

44 MFSK Channel data rate: con la codifica, user data rate: quella effettiva Codifica ASCII (Varicode( in MFSK16)

45 THROB Trasmette toni sequenziali in una palette di 9 con banda 72(144)Hz Forma a SRC, il ricevitore si sincronizza ai throb in ingresso 1(2,4)b/s per 10(20,40)WPM

46 MT63 Codifica i dati con 64 toni FEC realizzato spalmando un carattere su più toni e su più secondi: robusto al rumore a burst Data rate bassa su ogni tono, ottimo contro i disturbi ionosferici 100WPM ben oltre la velocità di una chat

47 MT63 Nessun processo di connessione Immune a interferenze e jamming Largo ed aggressivo (crea interferenza ad altri modi) Causa il ritardo per FEC ed interleaving, la ricezione parte in ritardo E un modo spread-spectrum spectrum

48 MT63 Usa 64 toni spaziati di Hz in 1KHz, 500Hz, o 1500Hz Sono DBPSK a 10s/s FEC di Welsh Hadamard: : 7b ASCII codificati in 64b spalmati in tempo e frequenza

49 MT63 Spreading su 32(64)s 3.2(6.4)s in short(long) interleave Ricevitore usa 64 phase detector differenziali bipolari 64 demodulatori e Welsh decoder in parallelo

50 HELL Usato nella FeldFernSchreiber, è un fuzzy mode Caratteri non decodificati ma dipinti su una striscia Non il computer ma l operatore l decodifica e decide FeldHell è on/off a singolo tono

51 HELL Ogni burst di toni è condizionato da DSP per togliere armoniche e click Larghezza di banda 75Hz, potenza RF 50% dell output cycle,, risparmia energia PSKHell shifta la fase del tono FMHell shifta la frequenza del tono

52 ALTRI MODI PSK63, FSK31, OLIVIA, ROS, FSK441, JT6M, JT65 DRM, DV, DD ECHOLINK (non digitale) SSTV (non digitale)