Comunicazioni Digitali per Radioamatori

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1 Comunicazioni Introduzione alle comunicazioni Duration: approx. 1h 30 minutes IW6BFE Arrio Antonelli

2 1.1 Perché digitale Le comunicazioni digitali sono state sviluppate come esigenza in ambito CIVILE. 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. 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.

3 1.2 Cos è il digitale Nelle le comunicazioni analogiche la voce ( Hz) modula la frequenza portante in vari modi a seconda del modo di emissione (AM, FM, SSB).

4 1.2 Cos è il digitale Nelle le comunicazioni digitali la voce ( Hz) viene convertita in dati (1-0) tramite un convertitore A/D (analogico/digitale). 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.

5 Il Vocoder si occupa di comprimere la voce in formato dati ed aggiungere altri dati. 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.

6 Il Vocoder si occupa di comprimere la voce in formato dati ed aggiungere altri dati. 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.

7 Il Vocoder comprime tutte le informazioni (dati) secondo un protocollo stabilito e ben definito in fase di progettazione del sistema. Ogni sistema di comunicazione digitale ha un suo protocollo che definisce la trama con cui vengono inviati idati.

8 GMSK, Gaussian Minimum Shift Key (D-Star) Ogni singolo dato trasmesso può assumere 2 possibili valori (0, 1).

9 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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11 FDMA Frequency Division Multiple Access TDMA Time Division Multiple Access 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.

12 FDMA Analogico, Yaesu Fusion FDMA D-Star TDMA DMR 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.

13 2. Digitale contro Analogico Spesso in caso di deboli segnali, fading o agenti esterni viene introdotto del rumore nelle comunicazioni Radio. 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.

14 2. Digitale contro Analogico 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.

15 2. Digitale contro Analogico 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.

16 3. Domande