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17 giugno 2012

Onde corte (e non solo) inedite: l'analisi professionale dei segnali digitali alla portata degli hobbysti

Uno sguardo inedito e molto specializzato sulla faccia meno visibile del pianeta radio è quello che Andrea Gerolla radioamatore genovese IK1YDE propone da qualche mese ai lettori del suo blog, Segnali e Modulazioni Digitali. In un post di qualche giorno fa Andrea riesce brillantemente a dimostrare come sia diventato possibile - grazie a tool hardware e software di prezzo e livello di apprendimento molto contenuti - analizzare a un livello di dettaglio fino a poco tempo fa impensabile ogni possibile tipologia di modulazione numerica utilizzata oggi nelle radiocomunicazioni broadcast, radioamatoriali e professionali punto-punto.
Anche un segnale complesso come la multiplazione ortogonale del DAB/Eureka 147 e le sue centinaia di sottoportanti, su una larghezza di banda di oltre 1,5 MHz, non necessita più di una strumentazione professionale (sebbene sia molto importante una conoscenza di base non propriamente banale). Nel suo post dedicato alla modulazione OFDM, Andrea (come si può vedere dalle due videate ricavate da S&MD) si serve di un software russo, Signals Analyzer, che avevo citato due o tre anni fa. "SA", fa vedere efficacemente Andrea, dispone di un modulo molto potente per l'esplorazione dei più intimi aspetti di un segnale OFDM le cui singole sottoportanti possono essere modulate, numericamente, in ampiezza e fase. I "versori" complessi che rappresentano queste modulazioni tracciano vere e proprie mappe di "simboli" che custodiscono una certa quantità di informazione binaria. Più densi sono questi simboli, queste mappe, più aumenta la quantità di informazioni veicolate (agendo eventualmente anche sulle leve dei symbol rate e del numero di sottoportanti, cioè della larghezza di banda).
Per modulazioni che occupano una banda così ampia occorre ovviamente servirsi di front end in radio frequenza proporzionati. Credo che IK1YDE si serva di un ricevitore wide band come uno scanner immettendo la media frequenza in un ricevitore SDR capace di campionare una finestra abbastanza larga. Finora questo limitava la scelta dell'apparato giusto al Perseus o a pochi altri, ma immagino che con un po' di maestria oggi si possa mettere anche una chiavetta DVB-T al servizio di questo tipo di analisi. La varietà di modulazioni esplorate in questo modo da Andrea è stupefacente: l'analisi viene svolta con software come il più volte citato SA (per dettagli tecnici su quest'ultimo è stato creato anche un blog a cura degli sviluppatori, l'MSM Group), e SpectraVue. L'eventuale decodifica delle informazioni radiotelegrafiche avviene invece con modem hardware della Wavecom e della Hoka.
Per orientarsi ancora meglio nella giungla dei vari modi digitali sono disponibili su Web "Signals" il celeberrimo catalogo di Leif Dehio (potrebbe risultare complicato accedervi, Leif è molto meticoloso nel controllare gli IP dei suoi visitatori per cui a volte bisogna contattarlo per uno "sblocco") e gli altrettanto ricchi ma più agevoli HFAsia e Digital Modes Samples. Non meno affascinante, per entrare in una realtà radiofonica spesso conosciuta anche agli ascoltatori più agguerriti, è Fascinating Shortwaves, di Fritz Nusser.

13 febbraio 2012

Una guida al mondo segreto delle radiocomunicazioni digitali


Sulle onde corte della radio, oltre alle emittenti internazionali e ai radioamatori, trasmettono numerosissime stazioni cosiddette "utilitarie": navi e aerei civili e militari, eserciti, corpi di polizia, sonde meteorologiche, ambasciate, missioni umanitarie, imprese di costruzioni. Quasi tutte queste stazioni ormai non comunicano attraverso la voce ma utilizzando sofisticati modi telegrafici digitali che ottimizzano il volume di informazioni trasportabili su canali che in genere hanno una scarsa affidabilità propagativa e non possono offrire le ampie larghezze di banda delle frequenze satellitari. Rispetto al satellite, le "alte frequenze" (HF) delle onde corte offrono però costi molto contenuti e spesso utilizzano attrezzature più snelle e facili da dispiegare in tutte le situazioni.
Chi vuole scoprire per la prima volta questo segmento misconosciuto delle radiocomunicazioni o approfondire le sue attuali conoscenze, ha ora a disposizione una bellissima guida intitolata "Utility DXing: A Primer", appena rilasciata dal giornalista e radioamatore tedesco Nils Schiffhauer, DK8OK, instancabile divulgatore di molte specializzazioni del radiantismo, fino ai più recenti sviluppi legati alle tecnologie SDR, software defined radio. La guida si può scaricare gratuitamente sia in formato pdf sia nel formato iBook di Apple iPad in una versione multimediale davvero pregevole.
Il monitoraggio del traffico utilitario (e di quello generato dalla comunità radioamatoriale, anch'essa impegnata sui diversi fronti della comunicazione non-vocale) descritto da Nils può essere un'attività molto avvincente e istruttiva, proprio per l'impiego di codifiche e software sofisticati. Ma è importante per chi la pratica in ambito extra-professionale tenere in debito conto le normative che quasi ovunque vietano in modo esplicito di divulgare il contenuto delle trasmissioni "casualmente" intercettate. In genere le normative in questione non vengono applicate con eccesivo rigore, ma tutti gli hobbysti hanno il dovere di esplorare gli aspetti tecnici delle telecomunicazioni utilitarie con grande senso di responsabilità, sapendo che alcune possono essere molto sensibili.
Il manuale preparato da Nils Schiffhauer è focalizzato in modo specifico sull'ultima generazione di programmi per personal computer utilizzati per la decodifica dei modi digitali in HF. In particolare molti esempi si basano su Krypto500, un software (credo di origine ceca) da 7.400 dollari in grado di decodificare decine di modi digitali civili, militari e commerciali. Vengono però citati e direttamente utilizzati per gli esempi di ricezione altri software: GX430 della Rohde & Schwarz, Code3-32P della Hoka e W-Code della storica Wavecom. Tutti questi prodotti sono caratterizzati da fasce di prezzo all'altezza del loro target di mercato: autorità militari e civili, ministeri degli interni e degli esteri, aziende, enti che utilizzano in prima persona questi sistemi di comunicazione.
Fortunatamente gli hobbysti e i radioamatori possono tuttavia contare su software molto più abbordabili o addirittura gratuiti. Due i programmi di riferimento (la quasi totalità della produzione software amatoriale nell'ambito dei modem HF si rivolge alla piattaforma Windows): MultiPSK (Win); CocoaModem (Mac); FLdigi (multipiattaforma) e infine Sigmira, un demodulatore DSP che decodifica anche diversi modi digitali (Win/Linux).
Ma torniamo al manuale di Schiffhauer, il quale si conferma ancora una volta provetto utilizzatore di strumenti di desktop publishing e di computer based training. Per la versione iPad della sua guida, ricca di gallerie fotografiche e filmati realizzati dal vivo, è stato utilizzato il nuovo strumento di editing iBooks Author (ricordo che un iPad equipaggiato con app iBooks può acquisire direttamente la guida dal sito di Nils, o che il trasferimento può avvenire sincronizzando l'iPad con il computer che ha effettuato il download, avendo cura di aggiungere il file alla libreria integrata in iTunes).
La guida è piena di esempi di schermate e di consigli per l'uso dei software per la decodifica in tandem con gli attuali ricevitori commerciali Software Defined, come il Perseus di Microtelecom. Tutti i decoder professionali oggi sono ingegnerizzati per svolgere il loro lavoro agendo direttamente sulle sorgenti in quadratura, i "versori" I/Q in uscita dei mixer zero-IF tipici degli attuali front end SDR. Quello di Nils - che va doppiamente ringraziato per la generosità di un impegno finalizzato esclusivamente alla promozione dell'hobby della radio - è un lavoro eccezionale che svela molti retroscena segreti di un mezzo di comunicazione affascinante e tutt'altro che obsoleto.

30 gennaio 2011

RDS Spy, decodifica RDS su Windows (con decoder chip)

Con l'arrivo dei programmi per la demodulazione SDR dell'FM "larga" la decodifica delle informazioni RDS - una funzione fondamentale per l'identificazione delle stazioni ricevute a grande distanza dai DXer - si sposta nel dominio del software, come dimostra la recente integrazione in WRPlus (uno dei derivati più interessanti del sorgente di Winrad) degli algoritmi di decodifica RDS sviluppati da Michael Feilen.
Questa nuova opportunità non esclude però la possibilità di continuare a decodificare l'RDS con l'aiuto di appositi chip demodulatori, utilizzati finora dagli stessi DXer per abilitare i loro ricevitori analogici alla funzionalità RDS e soprattutto alla lettura di informazioni RDS normalmente non accessibili. Questi chip - i più diffusi sono sviluppati da STMicro e Philips - si possono facilmente assemblare in piccoli decoder, che poi vengono interfacciati a un pc con installato un opportunto programma. E' incredibile vedere che questi programmi continuano a essere sviluppati dalla comunità hobbystica. Da pochi mesi per esempio è disponibile RDS Spy, un programma di decodifica RDS per Windows scritto da un vero esperto in materia, il ceco Jan Kolar, che da anni commercializza economici RDS encoder destinati al mercato delle emittenti commerciali. RDS Spy richiede per funzionare un segnale generato da un chip di demodulazione RDS, che a sua volta estrae il bitstream dalla sottoportante RDS a 57 kHz nascosta nel segnale FM. La praticità di questa nuova applicazione è data dalla sua grande flessibilità, oltre che dalle funzioni analitiche. Il segnale "data/clock" che trasporta le informazioni RDS può essere acquisito attraverso la porta seriale del computer (una interfaccia un po' fuori moda) o dalla scheda audio.

03 giugno 2010

Radiotelex e SDR: software per Mac

Da un recente scambio epistolare con Giorgio Campiotti estraggo qualche spunto per un piccolo aggiornamento sui progetti software radioamatoriali dedicati espressamente alla piattaforma Mac OS X. Chi segue le vicende della trasmissione radioamatoriale e civile di segnali radiotelegrafici e visual radio sa che la stragrande maggioranza di applicativi - quasi tutti non commerciali - che aiutano a gestire queste trasmissioni, sono stati sviluppati in ambiente Windows. Ma ci sono alcune eccezioni che riguardano alcune interessanti implementazioni SDR, parlo di iniziative tipo quella di Sebastian Mrozek (compilatore di un decoder Mac per la radio digitale DRM e di un evoluto software di demodulazione SDR) e soprattutto del progetto MacHPSDR, un "open hardware" radioamatoriale molto interessante. A proposito di MacHPSDR, non mancate assolutamente di prelevare questa presentazione di Jeremy McDermond NH6Z, con una dotta disquisizione sulle librerie integrate nell'ambiente di sviluppo Mac per fare del DSP.
Forse il progetto cross platform più ambizioso che mi sia capitato recentemente sottomano per la trasmissione e ricezione di varie modalità "radio data" amatoriali e no è FLDIGI, di David Freese W1HKJ. Purtroppo non sono in grado di segnalare qualcosa rivolto al sistema di comunicazione digitale areonautica HFDL per decodificare il quale gli utenti Windows hanno programmi come PC-HFDL o PlanePlotter. Il vecchio MultiMode per Mac si limitava all'Acars VHF.
Giorgio invece cita giustamente una piattaforma Mac per la ricezione in Slow Scan Tv (SSTV), sempre in bande radioamatoriali: MultiScan, realizzato da Sergei Loudanov, russo di California.

10 aprile 2010

RDS, AIS, Inmarsat, un piccolo scrigno di decoder

E' circolato in questi giorni su UDXF lista di discussione sulle stazioni utilitarie (traffico aereo, stazioni marine, militari e quant'altro) il riferimento a un interessante sito curato da Alex Scafidas, aka Geraki. Vi si trovano le descrizioni di almeno quattro progetti relativi alla decodifica di segnali numerici e modalità trasmissive non-voce: AIS decoder, RDS decoder, SelCall decoder e Inmarsat std-C EGC decoder.
L'AIS è un sistema di posizionamento molto utilizzato per il traffico marittimo portuale e consente il tracking geografico di una nave tramite la trasmissione continua di segnali codificati, un po' come l'ACARS degli aerei.
L'RDS lo conosciamo tutti e Geraki fornisce oltre allo schema di un decoder basato sui classici integrati STM e NXP, anche due alternative software alla gestione delle informazioni estratte da questi chip, una basata su pc, l'altra su microcontroller Atmel. SelCall decoder permette di districarsi tra diversi standard per la chiamata selettiva (CCIR, ZVEI, EEA, EIA e NATEL). Infine il progetto Inmarsat è centrato sulla decodifica con scheda audio del sistema di messaggistica numerica dei satelliti Inmarsat.
Il sito contiene anche altre informazioni, sui satelliti meteo, il radio-fax. Merita davvero un'occhiata approfondita.