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.

ECO: per ora niente switch off dell'FM analogica

Oggi il comitato tecnico FM PT45 che nello European Communications Office si sta occupando della cosiddetta digitalizzazione della radio, con particolare in riferimento alla banda VHF II della modulazione di frequenza ha pubblicato la prima bozza del suo report ufficiale. Nel sommario esecutivo possiamo leggere una serie di statement in cui si afferma che di fronte alla proposta di adozione dei sistemi di modulazione numerica DRM+ e HD Radio non si può pensare di dispiegare nessuna delle due tecnologie su vasta scala senza un profondo ripensamento delle regole di protezione stabilite per dare banda sufficiente a ogni servizio e senza una successiva revisione del piano di frequenze. Nessuna delle nazioni che partecipano al comitato tecnico vuole arrivare a una nuova conferenza regolamentativa.

· For some of the candidate systems the necessary technical planning parameters are not fully available thus making it difficult to perform a systematic comparative technical analysis at this point in time.

· A supplementary Report (to this Report) will be required to provide the technical elements and parameters needed for the introduction of digital systems in Band II.

· There are issues with spectral bandwidth of some candidate systems relative to the planning provisions of GE84 which will make their use problematic in Band II which is heavily occupied by existing services, and which could necessitate re-planning if these systems were to be widely deployed.

· Administrations do not wish to have another major planning conference to replace the GE84 Agreement for new digital services.

· Administrations do not wish to lose their existing rights under the GE84 Plan. Consequently, there is a need for any incoming system to comply with the provisions of GE84 Agreement.

· There may be program and technical licensing issues on a national basis. For example, an FM program licence may have been granted following an open competitive tender process for an individual single service, and any subsequent changes which would enable a multiplex capability to such an existing licensee could be problematic.

Il fantasma che aleggia in questo momento in Europa dopo la decisione - frettolosa - da parte del governo britannico di fissare una data di massima per un possibile spegnimento, almeno parziale, delle radio analogica in FM è che il concetto di switch off diventi universale, che tutta

Europa finisca per adottarne il principio. Ebbene il comitato FMPT45 conclude perentoriamente che: no universal switch off date for analogue services in Band II can be planned.

E' vero, la radio in modulazione di frequenza ha praticamente settant'anni di vita. Ed è vero, in molti casi offre un livello di servizi poco adeguato e apparentemente non in linea con quello che i consumatori di contenuti digitali possono aspettarsi, almeno sul piano della fedeltà sonora. Ma l'ECO ci sta dicendo - almeno così pare di capire - che le risorse di cui le nazioni europee dispongono, gli investimenti fatti, hanno un peso non trascurabile. Che cambiare radicalmente il modo di trasmettere i segnali radio broadcast comporta degli svantaggi e che per il momento i costi rischiano di essere nettamente superiori ai benefici. La radio digitale continuerà la sua duplice evoluzione in banda II analogica e in banda III, dove restano da risolvere problemi non indifferenti come la scarsa consapevolezza da parte del pubblico, la non disponibilità di sistemi di ricezione per automobile e la bassa penetrazione dei segnali VHF all'interno delle abitazioni e degli uffici (con questo non voglio dire che il DAB non avrà successo, solo che bisogna fare le cose davvero per bene per favorirne la diffusione).

Trovo molto suggestiva la coincidenza tra la data di pubblicazione del report e quella dell'uscita sul New York Times (di domenica) di un articolo dedicato a Edwin Armstrong, l'inventore della radiofonia a modulazione di frequenza. Un personaggio straordinario e decisamente trascurato, nella memoria collettiva degli americani

(figuriamoci la nostra), rispetto a figure come Thomas Alva Edison e lo stesso Guglielmo Marconi. Armstrong era un bravissimo ingegnere e fu una delle figure più brillanti nel dipartimento di ingegneria elettrica della Columbia University. L'ateneo ricevette in eredità centinaia di scatole di documenti che costituivano l'archivio personale dello scienziato della radio, ma fino al 2007 questo fondo sterminato non ha ricevuto particolari attenzioni. In quell'anno il capo del dipartimento Mischa Schwartz, facendosi aiutare dalla Fondazione IEEE, dalla Armstrong Memorial Research Foundation e da aziende come Alcatel-Lucent, riuscì a racimolare i 70 mila miseri dollari necessari per pagare una archivista della Columbia, Jennifer Comins, e mettere ordine in quel caos. Il New York Times rivela che con quei pochi soldi viene anche finanziato un blog, Armstrong Papers, dove verranno resi pubblici i ritrovamenti più significativi e dove soprattutto si tornerà a discutere di Edwin Armstrong.

I primi esperimenti sulla modulazione di frequenza risalgono, ai primi anni Trenta, negli scantinati della Columbia. Il primo brevetto è del 1933 ma Armstrong ancora non sapeva che sarebbe andato incontro a un mucchio di guai e a una lunga, estenuante battaglia legale per colpa di tecnologia che a guerra finita molti utilizzavano senza versare un solo dollaro di licenza. L'unica cosa che Armstrong proprio non riuscì a inventare fu un metodo per reggere a tutto quello stress. Convinto di essere sull'orlo del tracollo finanziario, un giorno di iinverno del 1954 saltò dalla finestra del tredicesimo piano. Proprio lui, che negli anni venti si faceva fotografare sulle cime delle antenne delle radio newyorkesi.

Chissà come avrebbe preso l'idea delle modulazioni moderne, di quella OFDM oggi alla base di

tante rivoluzioni digitali. Da bravo ingegnere sarebbe rimasto affascinato, sicuramente sarebbe il primo a voler sperimentare la nuova radio. Ma forse non gli dispiacerà neppure leggere sui documenti dell'ECO quella frasetta. No universal switch off date for analogue services in Band II can be planned.

Saving the Neglected History of FM Radio’s Unsung Pioneer

By JOSEPH PLAMBECK

Published: April 18, 2010

The questions seemed simple enough: When and how did Edwin H. Armstrong, the father of FM radio, make the discovery that led to that invention?

In 2007, Mischa Schwartz, an emeritus professor of electrical engineering at Columbia, tried to find the answer. He starting digging into some of the nearly 600 boxes of Armstrong’s archives donated to Columbia decades ago, only to find them disorganized and his quest complicated.

He also saw the condition of the archives as a deterrent to other scholars who might be interested in Armstrong, a figure who largely fell out of public awareness — his name “sliding toward oblivion,” The New York Times wrote in 1981 — just decades after he committed suicide in 1954.

Even Mr. Schwartz, who considers Armstrong the “greatest inventor in radio,” admitted to giving Armstrong short shrift in the past. In textbooks that he had written, Mr. Schwartz said he had attributed advancements to one inventor, only to later discover that Armstrong had made the same discovery and had understood it much better.

So Mr. Schwartz reached out to groups like the Institute of Electrical and Electronics Engineers Foundation and raised more than $70,000 to get an archivist at Columbia, Jennifer Comins, to organize the material.

The collection includes papers outlining his theories; photographs of Armstrong and his many inventions; to-do checklists; reel-to-reel audio; and boxes of material from the many years of litigation between Armstrong and RCA, and Armstrong and Lee De Forest, another inventor, over patent issues.

Ms. Comins, who has the help of a graduate student, Jennifer Howard, began the project last December and plans to finish by the end of November. They created a blog that would track their findings and, they hoped, renew some interest in Armstrong.

“When I was growing up I heard about Edison and Marconi, and I never heard of him,” said Ms. Comins, 37. “And now I wonder why.”

La frequenza balla il twist

Un esperimento effettuato da scienziati svedesi attraverso le facilities della stazione HAARP in Alaska (una griglia di antenne normalmente utilizzate per lo studio della ionosfera), potrebbe sfociare in una modalità alternativa di trasmissione delle informazioni digitali, indipendente dalle variazioni di ampiezza e frequenza, anche se concettualmente vicina alla modulazione di fase del segnale. Lo rivela il New Scientist - anticipando la pubblicazione sulle Physical Reviews Letters - con un articolo che mi è appena stato segnalato da Renato (impegnato tra l'altro in questi giorni nella caccia a rare emittenti brasiliane in onde medie, prestate orecchio ai nostri log online ché ballano il samba queste notti).
L'esperimento condotto dall'HAARP consiste nella trasmissione di un segnale di tipo elicoidale, con un fronte d'onda ad anello con un "pitch", una altezza variabile lungo la circonferenza. L'effetto è un segnale spiraleggiante, elicoidale, ottenuto appunto alimentando una struttura di antenne circolare con correnti alternate opportunamente ritardate. La variazione del fronte d'onda nello spazio tridimensionale potrebbe contenere le informazioni numeriche che si vogliono trasmettere, occupando una sola frequenza.

Twisted radio beams could untangle the airwaves

13 February 2009 by Colin Barras


The human race is not only exhausting tangible resources such as oil. The radiofrequency spectrum available for wireless communication is becoming the increasingly crowded, with virgin "veins" of frequency running short. However, Swedish physicists say that twisting radio beams into a helical shape as they are transmitted could help ease the congestion. Radio frequency encompasses electromagnetic waves between 3 kilohertz and 300 gigahertz, and as wireless communications technology advances much of that range is being used. Satellite TV, wireless computer networks and cellphones are among the growing technologies vying for space up to 30 gigahertz, with some technology even beginning to extend beyond 100 gigahertz leaving a dwindling supply of virgin terrain to exploit.
Physicist Thomas Leyser at the Swedish Institute of Space Physics in Uppsala, Sweden, thinks he has a novel solution. Along with an international team of physicists, he has demonstrated that it is possible to put a spin on radio beams during their transmission to produce a twisted beam. "Twisted laser beams have been researched since the 1990s, but it has only now become possible to create twisted beams at the much lower radio frequencies," he says.

Radio twister

That advance could prove important as it provides a new way to encode information into radio transmissions. Leyser says that "the information encoded in the twist is independent of the amplitude and frequency of the radio waves" - the features of a radio wave more normally used to encode data. "It is a feature of radio waves that has not been utilised before." Leyser and his co-workers created the first twisted radio beams at the HAARP facility of 48 radio antennas in Alaska, normally used to investigate the aurora borealis and other features of the atmosphere. "In order to transmit a radio beam, one needs an array of antennas," he explains.
The signal is twisted by firing antennas in sequence to describe a circle, instead of having all of them transmit the same signal at once. "What we did was to feed all the antennas in the array with slightly different currents," says Leyser. Each antenna received an alternating current slightly delayed from the adjacent antenna in the circle. The time delay ripples around the array so that the beam emerges to describe a helical wave front.

Digital bits

To confirm that the radio beam had this characteristic shape, the team studied the effects it had on the ionosphere above the array. "The twisted beams excited plasma turbulence in the ionosphere that was consistent with the ring-shaped beams and different from that excited by regular beams," Leyser says. The twists remain coherent across vast distances - light years, even - and can store information in the form of digital bits (1s and 0s), encoded into the pitch of the twist.
What's not yet clear is how much extra information can be transmitted using twisted beams. In theory, huge amounts of data could be sent, says Leyser. It is possible to use a much smaller array to produce twisted signals, he adds, although most consumer technologies such as cellphones use dipole antennas that cannot produce twisted beams. Larger tripole antennas that can twist their transmissions might be suitable for linking fixed points, though, for example between cellphone towers.
(Journal reference: Physical Review Letters, forthcoming publication)

Nuovo sistema ham radio per voce digitale

Pochi giorni fa, il 2 dicembre per la precisione, è stato rilasciato il software per una nuova modalità di trasmissione della voce digitale in ambito radioamatoriale. FDMDV, Frequency Division Multiplex Digital Voice, è disponibile sul sito di Jason Buchanan, N1SU, che ha già curato lo sviluppo di WinDRM e DRMDV (i riferimenti si trovano sulla home page). Se questi ultimi due sistemi si basano su varianti adattate del DRM, FDMDV utilizza un codec audio/dati sviluppato in ambito militare, il MELP, Mixed Excitation Linear Prediction, approvato in alcune codifiche per la voce digitale NATO/STANAG. Per la trasmissione di voce e informazioni si utilizzano quattordici portanti modulate in QPSK e una in BPSK usata per l'autosintonia, il tutto senza forward error correction. Particolarità molto interessante: FDMDV occupa una banda di appena 1,1 kHz e può tollerare rapporti S/N molto bassi. La sperimentazione, in atto su 14.236 kHz e sembra dare risultati molto incoraggianti. Il bit rate voce è di 1.400 bps, quello dati 1.450.

Il guru del DX e la radio digitale

Il contatore di Blogger mi dice che questo è il millesimo post su Radiopassioni. Ho pensato che per l'occasione fosse appropriata la segnalazione di un libro di Giuseppe Zella intitolato La radio digitale, uscito recentemente per l'editore Sandit. Per certi versi il fatto che Giuseppe presti la sua prolifica e autorevole penna all'argomento delle modulazioni numeriche ha più di un tratto millenaristico. Un segno che nell'hobby della radio sono cambiate tante cose.

Quello di Giuseppe Zella è un nome che ha segnato profondamente le vicende dell'hobby del radioascolto broadcast più impegnato, il DXing, qui in Italia, a partire dalla seconda metà degli anni Sessanta. Giuseppe fece parte del piccolo gruppo riunito intorno alla Short Wave Review di Elio Fior, a quanto ne so il primo bollettino ("ciclostilato") che in Italia pubblicava notizie sull'ascolto di emittenti locali extraeuropee in banda tropicale e, udite udite, onde medie. A differenza di molti di noi che le radio si limitano a comprarsele, Giuseppe è un autocostruttore nato, sempre curioso di sperimentare i circuiti più avanzati dell'elettronica (allora) analogica e lineare. La sua firma su un testo intitolato La radio digitale mi fa una grande impressione. Ma non voglio essere frainteso: non ho nessun dubbio sulla qualità dei contenuti e spero di procurarmi quanto prima una copia. Non ricordo di aver letto da Giuseppe qualcosa che fosse privo di interesse o di spunti stimolanti.
Dalla scheda pubblicata sul catologo online dell'editore apprendo che "La radio digitale" riguarda tematiche come "tecniche di compressione audio - radio digitale - eureka 147 - DAB - Digital Radio Mondiale - Digital Multimedia Broadcasting - ISDB-T - ISDB-S - IBOC - HD RADIO. Il volume prende in esame tutti gli attuali standard di radio digitale terrestre e satellitare utilizzati a livello mondiale, i loro pregi, difetti, le tecnologie ed i settori di utilizzo, proponendo anche un'analisi delle tecniche di compressione dell'audio, applicate alla radiodiffusione" numerica. Costo 19 euro e 50, 252 pagine.

Modi digitali da premio Nobel

Non pensavo che mi sarei imbattuto in una strana, ma fascinosa coincidenza quando l'altro giorno ho letto le due righe che l'amico Christian - il quale in questo momento si starà divertendo col suo nuovo 7000, mentre quella santa di sua moglie scuote pazientemente la testa - mi ha mandato l'altro giorno a proposito di un nuovo tipo di modulazione digitale sperimentata in ambito radioamatoriale:

Porto alla tua attenzione (ma son certo non ti sarà sfuggito), il modo WSJT65A che tiene banco ultimamente sulla lista dei knights. Ormai siamo alle trasmissioni di microwatts... Spero di leggerne presto su Radiopassioni.

No, la cosa non mi era sfuggita, ma "parlarne su Radiopassioni" mi pareva una cosa complicata, da studiare con attenzione. Premettiamo subito che si sta parlando di un programma software, WSJT, che supporta tutta una serie di modi e protocolli di trasmissione digitale. In particolare WSJT (WS sta per weak signal) è stato studiato per consentire lo scambio di informazioni in due situazioni propagative molto speciali. Una è quella dei collegamenti radio in cui la superficie lunare funge da ripetitore passivo di segnali provenienti da terra (EME o earth-moon-earth, altrimenti detto moon-bounce). "With a total path length of about 500,000 miles, EME is the ultimate DX," scrive la ARRL. L'altra situazione si chiama meteor scatter, le trasmissioni VHF che sfruttano le condizioni di intensa, ma brevissima, ionizzazione determinata dagli sciami meteorici che interagiscono con la nostra atmosfera. Nel primo caso, la EME, i segnali sono estramemente deboli, nel secondo possono essere molto intensi ma anche pazzescamente brevi, addirittura uno o due secondi. L'idea geniale di WSJT consiste nell'utilizzare modulazioni digitali e protocolli ottimizzati per questo tipo di condizioni estreme, utilizzando numerose sottoportanti distribuite su spettri piuttosto ampi, con tecniche di correzione di errore in partenza e sofisticati algoritmi di DSP messi al lavoro in arrivo.
Da diverso tempo, i protocolli di WSJT vengono utilizzati, con qualche variante più adatta alle HF (mi riferisco appunto a JT65), oltre che per i QSO veri e propro (la sigla QSO designa il contatto, lo scambio tra due radioamatori), per la sperimentazione di radiofari amatoriali "estremi", debolissimi, in gruppi come i pluricitati QRSS Knights. A differenza di modalità più abbordabili come il CW a banda strettissima, intercettabile con sistemi tutto sommato alla portata di tutti, WSJT non è un programma per dilettanti allo sbaraglio come me. Leggete quello che scrive Joe Large, W6CQZ:

Weak signal work with JT65 is one of those rare areas in amateur radio where we still can learn things and advance the art and science of radio, an increasingly rare thing these days. JT65 is certainly limited in its utility with its very short message lengths and its long transmission/reception intervals, but it's not meant to ragchew or pass traffic. It's meant to push the limits of DSP modulation/demodulation, the limits of receiver and antenna design and, to a certain extent, the limits of an operator's skill and understanding of both the science and art of radio propogation. Those things may lead to technology to better use our spectrum allocations and anything that improves an Amateur's understanding of propgation can only help our effectivness. I've not been this excited about radio since I discovered HF as an SWL around age 8 or 9 back in the early 70s. Beyond satellites, which are increasingly less awe inspiring than in days past, there is little that's truly new, innovative and unique with amateur radio. Winlink, pskmail, aprs, d-star, irlp/echolink and, to a lesser extent, SDR are all interesting facets to an aging and lethargic hobby, but, those systems push few new limits, or if they did at all, have become so commonplace as to be rather boring. Essentially new twists on the status quo.

Si sta facendo notte fonda e ancora non siamo arrivati alla famosa coincidenza. È presto detto. Basta andare sulla home page ufficiale del software WSJT per cominciare a sospettare qualcosa. E' una pagina personale ospitata sui server della Princeton University. L'autore, Joe Taylor, si presenta con il suo call di radioamatore, K1JT. Ma è il mirror di WSJT in Europa a svelare il mistero: Joe Taylor è un premio Nobel. Lo ha vinto nel 1993 per le sue ricerche in astrofisica, dopo la scoperta di un nuovo tipo di pulsar. Vi suona familiare? Certo che suona familiare: le pulsar di Joe Taylor sono il punto di partenza del campo di indagine delle onde gravitazionali, come ho cercato di spiegare qui su RP a proposito delle maxi-antenne gravitazionali recentemente inaugurate a Pisa.

Taylor evidentemente non ama rinchiudersi nelle torri d'avorio della ricerca accademica. Con WSJT ha creato una piattaforma di sperimentazione software e radiofonica che non ha precedenti. Intorno a questa piattaforma è sorta anche una comunità di sviluppatori open source molto attiva. Visto però che il premio Nobel uno in genere non lo trova nei fustini del Miralanza, tutto il progetto tradisce una metodologia, una impalcatura scientifica che faticheremmo a trovare anche nei migliori prodotti dell'ingegno radioamatoriale. Non so se si è capito, ma WSJT è un vero casino. La sezione documentazione allestita da Taylor sul suo sito (molte user guides sono tradotte in italiano da Giorgio Marchi IK1UWL) richiederebbe una intera estate di ponderose consultazioni. A grandissime linee, nella sua introduzione Taylor spiega che WSJT cerca di applicare avanzate tecniche di trattamento del segnale per ottenere due obiettivi: riuscire a scambiare una quantità minima ma importante di informazioni in intervalli di tempo ridottissimi ed estrarre un analogo contenuto informativo da segnali molto più stabili e continuativi, ma estremamente deboli, spesso sepolti nel rumore di fondo dei ricevitori. Forse non siamo ancora ai microwatt, come scrive Christian, ma poco ci manca.
Tanto per proseguire nell'approssimazione e sputtanarmi definitivamente, può essere utile che vi indichi come i tre "modi" principali supportati da WSJT siano: FSK441 (una modulazione di shift di frequenza a quattro toni e 441 baud), JT6M (altra modulazione FSK a 44 toni, ciascuno dei quali corrispondenti a un determinato simbolo alfanumerico) e il JT65 su cui il bravo Christian - senza forse sapere a che cosa sarebbe andato incontro - voleva leggersi qualcosa. JT65 è un protocollo abbastanza inedito nel panorama dei modi digitali perché usa sostanzialmente un approccio FDM/TDM (frequency/time division multiplexing) che sembra ispirato ai protocolli della telefonia cellulare. Si compone di sequenze di trasmissione/ricezione della durata di 60 secondi in cui i messaggi vengono rigidamente strutturati e compressi, in modo da poter trasmettere in soli 71 bit le due call letters e i due grid locator dei radioamatori che stanno comunicando tra loro (in alternativa si possono mandare messaggi arbitrari di 13 caratteri). La modalità richiede una elevata sincronizzazione di tempo e frequenza e ogni trasmissione è suddivisa in 126 intervalli di tempo contigui o "simboli" di 0,372 s di durata. In ciascun intervallo il segnale è una portante ad ampiezza costante trasmessa su una tra 65 frequenze predefinite. Il passaggio da una frequenza all'altra avviene in continuità di fase. Un ulteriore livello di complicazione (come se non bastassero le tecniche di compressione e correzione utilizzate nella sequenza dei bit trasmessi) è dato dall'intreccio di due tipi di simboli: metà di essi appartengono a un vettore di sincronia pseudo-casuale, interlacciata con l'altra metà dei simboli adibiti alla codifica delle informazioni. La frrequenza più bassa, uguale al segnale di sincronia ricavato dalla autocorrelazione del vettore pseudo-casuale appena citato è si circa 1270 Hz, la separazione tra i canali è un multiplo di circa 27 Hz. Questo è un dettaglio importante: i tre modi digitali di WSJT occupano ampiezze di banda significative, circa 3 kHz. Un dettagliato articolo descrittivo di JT65 è stato pubblicato da Taylor su QEX. Se pensate di portarvela sotto l'ombrellone, sappiate che non è una lettura amena.
E' invece molto, davvero molto divertente (stile Doug Adams, ed è un complimento) la guida "per idioti" che Andy O'Brien K3UK ha preparato sulla variante JT65A usata sulle HF terrestri (ricordiamo che il JT65 originale è stato sviluppato per le comunicazioni terra-luna-terra) e per i radiofari. Non è un paragone scientifico ma in un certo senso il JT65 sta alle varianti del CW usate comunemente dagli sperimentatori dei fari propagativi nei 10 e 30 metri, come i fari DGPS stanno agli NDB. La decodifica è assai più complicata. Ma sembra proprio che ne valga la pena perché l'efficienza del JT65 è enorme. La banda occupata è tutt'altro che stretta, come abbiamo visto, ma a differenza del QRSS in un minuto di trasmissione si possono inviare parecchie informazioni e soprattutto è possibile stabilire un contatto bidirezionale, non velocissimo, d'accordo, ma pur sempre sostenibile.
Last but not least, WSJT essendo scritto in C e in Fortran (Fortran!) è anche compatibile - oltre all'immancabile Windows - con piattaforme Linux/Unix, incluso FreeBSD. Teoricamente Mac OS X non sarebbe del tutto tagliato fuori, cosa che da sola vale quasi un premio Nobel.

Problema copertura: pregi e difetti del digitale

Craig Healy, DXer americano ha pubblicato un breve editoriale con il suo personale giudizio sulle potenziali conseguenze della controversa decisione della FCC, che il mese scorso ha autorizzato l'uso di IBOC sulle onde medie anche dopo il tramonto locale (una eventualità che, si tema, porterà a un inaccettabile aumento di interferenze alle stazioni lontane che operano sulle frequenze adiacenti). Attiro la vostra attenzione sul passaggio in cui Craig racconta di aver utilizzato almeno due apparecchi HD Radio e in base alla sua personale esperienza conclude che il "segnale digitale è molto fragile, la copertura possibile è pari ad appena un quarto di quella che un buon segnale riesce ad assicurare." Questa è una tematica che non mi stancherò di dibattere, per cercare di risolvere una volta per tutte i dubbi che riguardano la presunta superiorità dell'una o dell'altra forma di modulazione, analogica o digitale che sia.
Intanto, buona lettura delle interessanti osservazioni di Healy:

Editorial on the recent approval of HD Radio (IBOC) in the USA

On Thursday the 22nd of March, 2007 the Federal Communications Commission approved all facets of digital broadcasting in the USA. In particular, AM stations will soon be authorized to begin 24/7 use of their first adjacent frequencies for digital sidebands.

What this does is open the door to significant interference to all AM stations. A 50kw clear channel station can run a digital transmitter at far more power than would be authorized for any conventional station in that location on those two adjacent frequencies. It will be interesting from a rather perverse sense to see what happens at night..

I have had two HD Radios, and found that the digital signals are very fragile, and cover about half the radius (1/4 the area) of a good analog signal. Electrical noise from many sources like car ignition, light dimmers and bad wiring can easily disrupt things.

The programming is the real draw to a station, and HD Radio on AM will provide no change at all. A talk show in digital "high quality" is still a talk show. In the 35+ years I've been a broadcast engineer, I have seen a small handful of complaints about audio quality. These have always been when there is some correctable flaw, like a hum. Quality is not the issue and never has been.

I saw an interesting comment. Name and location deleted to protect the writer:
"The latest e mail from xxxxxx in xxxxxx said that the reason the big boys in the big markets are so pro IBOC is because they like the hash as it wipes out distant signals getting into their market. There is no way to stop skip, but if the IBOC hash wipes the signal out, then the locals will have to listen to their local station. Kind of like legal jamming. Considering that, then even if the public does not buy the radios, keeping the IBOC signal might be worth their while."

Jamming is illegal in many ways. If some entity has manipulated this process to allow it, then appropriate action should be taken to shut it off.

One possible result is many smaller non-IBOC stations refusing to drop power at night in an attempt to keep their current coverage area. Or, installing bigger transmitters to outright cheat to keep the coverage radius they had pre-IBOC. That would make a very interesting case, should it ever go to court. Two wrongs don't make a right, but when one of the wrongs is legalized, all bets are off.

Shouldn't the digital sideband powers be calculated by the same rules as used for analog signals? Just plopping in a new signal on a frequency without any regard for it's interfering effects is a recipe for chaos. No new station could be allocated today without a full allocation study. Why are these new digital allocations exempt? In effect, they are really two new stations in themselves.

What if there are unequal powers allocated for the upper and lower sidebands? For technical reasons, IBOC requires the two sidebands to be of equal strength to minimize interference to the analog signal. Didn't they see all this in the formulation stage? Or did they simply decide to ignore the obvious and forge ahead, oblivious?

There are some stations that have directional arrays that may never be able to be compliant with the specs for IBOC transmission. As a result, they will not be able to run it. Is it fair that some can and some cannot be digital? If digital-only operations are mandated, will these stations be forced to go dark? Is that fair to their communities? It would seem that many small town stations cannot afford the license nor the technical upgrades. Again, if digital is mandated, do these small towns simply lose their station, even if it is the only one? That seems grossly unfair.

Customers are staying away from these radios. Market penetration is very much below the radar. They hope to sell two million HD Radios by the year 2010. That's about how many iPods sell in a month.

Many years ago WLW had a project for HiFi radio. They made sure their transmitting plant was flat out to +/- 20KHz. There were receivers in that time that were up to that task as well. I would dearly love to hear that setup today, and compare it to the HD signal.

Instead of inventing this intrusive technology, they could have spent their efforts on DSP-based receivers to minimize impulse noise and other interference. A good DSP decoder can null out a coherent tone such as a 10KHz heterodyne without a negative effect on the audio. It could also compare the upper and lower sidebands to determine what would give the better sound. It could narrow the bandwidth to the most efficient point for best reception. And, the DSP decoder could look over a wide swath of spectrum to detect wideband noise and remove it. The technology is there, but they chose to ignore it.

Heck, if they could get such a good analog signal decades ago, what happened? What if a station today decided to use the mask designed for IBOC and implement a wideband analog signal? Would it be legal? How would that sound compared to the HD version,. assuming a good wideband receiver could be found? What if it even sounds better than HD Radio?

One of the significant problems of AM these days is the shielding effects of newer steel and concrete building construction. AM simply doesn't penetrate. Why did they think that overlaying a digital signal on the same band would penetrate these buildings any better?

A better overall plan would have been to embrace streaming technology. WiFi access is exploding, and WiFi-enabled iPods will soon be introduced. An iPod can do many things and at less cost than most single-purpose HD Radios. Streaming audio can have much better quality than even the best HD signal. Instead of HD1 and HD2, it is possible to have unlimited streams. The formats that can be streamed by a station are limited only by their resources and imagination, not some technical limit of their transmission medium. Reception of a stream is possible anywhere there's an internet connection, not limited to the coverage radius of a single transmitter. It literally is global. Power costs to run a stream are insignificant compared to a transmitter. No large towers, or arrays of towers are needed. Streaming is far more "green" than IBOC, if you care to look from that perspective. In terms of quality, variety and environment, HD Radio is obsolete right out of the box.

From a business angle, having the FCC mandate a proprietary system is unprecedented. All previous systems for anything were all open source. The technology to create a piece of equipment was there, every parameter. With HD Radio, none of these parameters are public, at least not enough that some clever engineer could roll their own. This is very unfair, and smacks of a monopoly. The whole HD Radio specifications should have been in the public domain. Were someone to reverse engineer this method, no doubt they would be hauled before a judge and significantly fined. All because some company has convinced the federal government that it has the only way to do the job. The parallel would be if the government decided that to drive on the interstate you had to buy a new Buick.

Recently it was announced that there may be pay-to-listen encrypted HD broadcasts. Could this be why they want the system proprietary? So nobody can legally write a decoder to bypass their pay scheme?

In conclusion, I'll relate a conversation I had with someone who has an extensive non-technical radio background. A local Clear Channel GM gave this person an HD Radio. It was tried, and shut off. Decoding the signal was very problematic even within the city grade contour of several stations. This person related to me that HD Radio was a bad joke and a complete waste of time. This was said without me even bringing up the subject. It seems to be a common "joe average" result when a non-radio person tries HD Radio. Too much effort to get a signal. They want to turn it on and get flawless audio, just like their iPod. It doesn't happen, so they simply return the radio for a refund saying it "doesn't work".