CPU+FPGA: combinazione vincente per l'SDR?

Credo che la lettura di questo breve articolo di Jack Ganssle su EE Times - "The rise of the FPGA?" - possa risultare stimolante per le schiere di sperimentatori dell'SDR (molti dei quali italiani) che utilizzano la logica programmabile delle FPGA per implementare gli algoritmi di "down conversion" nei ricevitori SDR a campionamento diretto. Come il Perseus o il più recente FDM-S1 di Elad. L'editoriale di Ganssle parte dall'annuncio di una nuova tipologia di prodotto della società Xilink, il big della produzione di FPGA (tra lei e Altera controllano oltre l'80% del mercato della logica programmabile), una linea chiamata Zynq. La particolarità di Zynq è il fatto di integrare sullo stesso chip un microcontrollore ARM Cortex-A9, di per sé molto potente, circondato da una grande quantità (fino a 350K celle secondo il datasheet) di logica, appunto, programmabile. Il chip è direttamente cablato sul componente (hard-IP), si tratta in pratica di un ibrido CPU-FPGA.

Inizialmente, confessa l'autore del pezzo, il componente non appariva come una novità sconvolgente. Da tempo, scrive Ganssle, in logica programmabile vengono implementati veri e propri processori general purpose, sia sotto forma di logica cablata "hardwired" (hard-IP, dove IP sta per intellectual property) sia come logica soft (soft-IP) da caricare sulla FPGA al momento in fase di boot, di avviamento. Ora che Xilink ha annunciato l'implementazione Linux per la famiglia di FPGA ibride Zynq-7000 Extensible Processing Platform, la prima reazione di Ganssle è stata di forte scetticismo: perché sprecare tante celle di logica programmabile per implementare un sistema operativo?

Ganssle ammette di non aver preso in considerazione un fattore: su Zynq il "core" del processore ARM è cablato e tutto il resto della logica programmabile resta disponibile per la realizzazione di operazioni più complesse, come l'I/O o certi tipi di trattamento del segnale. Che è poi la missione di una FPGA, considerando che questi dispositivi non sono altro che delle grosse matrici di porte logiche elementari la cui "programmazione" consiste nel settare le linee di comunicazione tra una cella e l'altra in modo che un insieme di celle possa svolgere una funzione logica molto più complessa. Le FPGA lavorano così, implementando in modo molto più veloce algoritmi che programmati su un microprocessore universale (dove la programmazione implica istruzioni software) risulterebbero vincolati al set di istruzioni del processore stesso e al suo passo di esecuzione.

La combinazione CPU-logica programmabile è dunque qualcosa di molto interessante perché offre a chi costruisce dispositivi digitali la convenienza di un microcontrollore generico (che in questo caso per esempio esegue il kernel di un sistema operativo) e la flessibilità e velocita di una logica completamente plasmabile. Tanto da far compiere a Ganssle un ragionamento ulteriore. Nella vulgata dell'industria digitale contemporanea ci sono dispositivi che, come i personal computer o gli smartphone, possono funzionare alla perfezione con un microprocessore. Altri, come certi componenti che troviamo all'interno dei nostri decoder televisivi, che richiedono una logica più personalizzata che viene tuttavia cablata all'interno di chip customizzati come gli ASIC, che oltretutto consumano molto meno. Operazioni veramente di nicchia - vedi il caso dei nostri ricevitori SDR - vengono implementate su FPGA per ragioni di costo. Quando la genericità di un microprocessore costringe i progettisti hardware a ricorrere a logiche personalizzate, solo volumi di produzione molto elevati giustificano l'uso di un ASIC. Mentre per produzioni molto limitate può risultare molto più conveniente, nel complesso, servirsi della logica programmabile FPGA, che singolarmente è un prodotto molto costoso e abbastanza famelico in termini di potenza dissipata.

Questo però è quanto avveniva fino a ieri. Oggi, spiega Ganssle, il mercato degli ASIC sta rapidamente cambiando perché le geometrie del silicio si stanno restringendo sempre di più. Per risultare economici degli ASIC sulla scala dei 28 nm, per esempio, richiedono volumi di produzione enormi, sull'ordine delle centinaia di milioni di pezzi. Con Zynq a chi dovesse realizzare dispositivi in quantità meno importanti, potrebbe risultare più conveniente rinunciare agli ASIC, optando piuttosto per una combinazione FPGA+microcontrollore. Ganssle cita addirittura l'industria automobilistica, oggi alle prese con una problematica nuova come l'implementazione della logica di controllo dei sistemi radar anti-collisione (una funzione che in Europa dovrebbe diventare obbligatoria nei prossimi anni). Questa è una tipica applicazione da logica programmabile o cablata, anche perché i radar che dovevano originariamente entrare in produzione utilizzavano la frequenza di 24 GHz e recentemente la Commissione Europea ha accettato una proroga che sposta al 20118 l'adozione di questi sistemi per consentire all'industria di spingerne la frequenza fino a 79 GHz, una porzione di spettro più praticabile se si punta a un impiego su vasta scala dei sistemi anti-collisione. L'industria automobilistica avrà bisogno di chip molto performanti e a basso consumo ma, conclude Ganssle, non è per forza detto che agli attuali costi degli ASIC, questi ultimi risultino meno costosi della nuova generazione di FPGA ibrida che Xilink ha introdotto sul mercato con Zynq.

Tornando alla questione che ci interessa di più, l'SDR, immaginate le potenzialità di una FPGA che oltre a consentire l'implementazione di un down converter molto efficiente, permettesse anche di gestire funzioni DSP come il filtraggio e la demodulazione e in più la gestione delle interfacce utente. Sarebbe un vero break-through sul fronte delle radio SDR indipendenti da computer e processori esterni.

Superchiavette SDR: deludono le prime prove in Wide FM

Cresce il livello di attenzione nei confronti delle miracolose chiavette USB per la ricezione del digitale televisivo terrestre "hackerate" per funzionare come economici front end per i più diffusi programmi di demodulazione Software Defined Radio. Un caro amico che in genere ama conservare l'anonimato ed è grande esperto di chipset e SDR, mi ha raccontato l'altro giorno di aver acquistato attraverso un punto vendita GBC lo stick "Not Only Tv Net" modello LV5T Deluxe, che abbina la ricezione del DTT a quella del DAB/DAB+. Gli ho suggerito di fare qualche prova per vedere se anche questo dispositivo fa parte della categoria "RTL2832" e i suoi test, effettuati in queste ore, confermano che sì, anche questa chiavetta (costo inferiore ai 30 euro) può essere pilotata dai cloni Winrad. Le prove svolte riguardano finalmente l'FM sugli 88-108 (il software utilizzato è WRPlus) ma i risultati non sembrano essere troppo confortanti per gli appassionati di ricezione "estrema": i segnali più deboli non vengono demodulati, almeno non con le impostazioni utilizzate finora. Ma direi di lasciare la parola al mio esperto lettore (la schermata che illustra le sue osservazioni non è stata effettuata con WRPlus ma con HDSDR, che non è in grado di demodulare in WFM, ma i livelli dei picchi in corrispondenza delle varie stazioni sono ben distinguibili e lo spettro appare sicuramente più vuoto di come dovrebbe essere):

WRplus funziona (1.10), sa usare lo stick DVB-T e decodifica in stereo mode, le stazioni FM 88.5-108, visualizza l'RDS, ecc. Senza capire molto bene, lo span era fissato a 1 MHz

e quindi si "vedevano" fino a 5 stazioni nello spettro [prove effettuate a Roma, NdR], ma non si decodificavano tutte, solo le più forti e medie... Perchè la dinamica è solo a 8 bit? RDS è dato solo per le stazioni molto forti. Il risultato è confermato dall'applicazione Windows nativa [fornita con la chiavetta]: elenca solo le stazioni medie-forti e non dà RDS. Sorprendente a prima vista ma nessuno fa miracoli.

Conclusione personale (salvo smentite, magari bisogna settare bene certi altri parametri, qualcun'altro indagherà):

I "DVB-T stick RTL based" sono sicuramente una ottima palestra per capire l'SDR a prezzi contenutissimi ( 20-30 euro!) Probabilmente, non male per frequenze da 144 MHz in su,

come [sembrano confermare le prove di Chris]. Negli 88.5-108.0 vale quanto detto sopra. Ora, sono limitazioni dovute alla dinamica ADC ( 8 bit ) o al silicon tuner non ottimizzato per queste cose? Nel FUNcube , con ADC a 16 bit, dovrebbe essere "meglio" per le frequenze HAM 144 MHz etc . Si potrebbero fare paragoni, io non ne ho la possibilità.

Avrai notato che i tipi del progetto Osmocom hanno provato a costruire una schedina con SiliconTuner E4000 ma con front end dual ADC a 4 MS/s 14 bit. Se continuano nell'impresa e arrivano in porto, potranno dare un risultato solido. [L'obiettivo del progetto Osmocom è quello di arrivare a una soluzione intermedia tra il FunCube Dongle - che ha solo 96 kHz di larghezza di banda, peraltro sufficienti per la decomodulazione WFM, magari senza RDS - e il costosissimo front end USRP.] Il mio parere un tanto al chilo: l'informazione se non c'è , non c'è. 8 bit sono pochi (poi quanto buoni?). Frontier Silicon per i suoi chip DAB mi sembra utilizzi 10 bit, qualcosa vorrà pur dire.

Aggiungo qui anche qualche riferimento molto utile per chi intende utilizzare le chiavette DVB-T in ambiente GNU Radio (dopotutto la cosa è nata proprio da lì). Stefano Sinagra IZ0MJE ha postato i primi risultati ottenuti con chiavetta DAB Noxon e la spiegazione per i "linusiani" è di una chiarezza esemplare. Da leggere anche i commenti al primo post sul suo blog Tarapippo Express, dove c'è il rimando al progetto di Balint Seeber (ecco il 27enne programmatore di Sydney nell'articolo sugli hacker appena uscito su GQ Australia!) "Gr-baz" per l'accesso diretto al bit-stream non modulato (ricordo che in orgine questo stream doveva essere salvato su file per essere rielaborato in batch).

SCF, accordo fatto con i network commerciali

Accordo raggiunto tra discografici e network radiofonici. SCF ed i principali network nazionali - Radio 101 , Radio 105, Radio Capital, Radio Italia, RDS, Radio Deejay, Radio Montecarlo, M2O, Virgin Radio - ponendo fine al contenzioso giudiziario avviato nel 2009, hanno firmato un nuovo accordo quadriennale che copre tutte le aree di utilizzazione di musica sul fronte broadcasting, qualunque sia la piattaforma tecnologica utilizzata per la distribuzione dei programmi. L’accordo prevede un adeguamento del 25% della percentuale del compenso spettante agli artisti ed ai produttori discografici per la diffusione al pubblico del loro repertorio ed una puntuale rendicontazione analitica da parte delle emittenti, che consentirà una più precisa attribuzione dei compensi agli aventi diritto. Oltre al nuovo accordo, SCF e le radio hanno anche sottoscritto una transazione riguardante tutto il contenzioso precedente, oggetto di una complessa controversia giudiziaria.

“Siamo particolarmente soddisfatti della positiva risoluzione dell’intesa raggiunta con i network” - afferma il presidente di SCF, Enzo Mazza - “un accordo che oltre a remunerare in maniera più moderna ed efficace i titolari dei diritti, case discografiche ed artisti, ristabilisce un rapporto più sereno tra due settori che da sempre sono partner nella promozione della musica".

La Società Consortile Fonografica, costituita nel 2000, è il consorzio che gestisce in Italia la raccolta e la distribuzione dei compensi dovuti ad artisti e produttori discografici, per l'utilizzo in pubblico di musica registrata, come stabilito dalle direttive dell'Unione Europea e dalla legge sul diritto d'autore. Approvato dall'Antitrust, il consorzio è oggi composto da case discografiche major e indipendenti e attualmente tutela i diritti discografici di oltre 300 imprese, rappresentative di larga parte del repertorio discografico nazionale e internazionale pubblicato in Italia (circa il 95% del mercato). SCF gestisce, inoltre, i diritti di decine di migliaia di artisti ed interpreti italiani e stranieri, grazie agli accordi di collaborazione con IMAIE, Istituto Mutualistico Artisti Interpreti Esecutori. Infine, per conto di AUDIOCOOP, SCF raccoglie i compensi riferiti al repertorio delle etichette discografiche loro associate, nell'ambito del settore della pubblica diffusione. Al servizio degli utilizzatori, per la diffusione di musica nel rispetto della legalità. Attraverso il rilascio di un'unica licenza, SCF consente agli utilizzatori di diffondere in pubblico il repertorio musicale di tutte le case discografiche rappresentate dal consorzio, nel rispetto di quanto stabilito per legge.

L'ultimo accordo collettivo risale al febbraio di quest'anno e riguarda la convenzione con Confesercenti rivolta ad oltre 350.000 imprese del commercio, del turismo, dei servizi, dell'artigianato, nonché alle pmi dell'industria. Quella convenzione definiva termini, condizioni applicative e procedure semplificate per la determinazione e il conseguente riconoscimento dell’equo compenso, dovuto ad artisti e produttori discografici per l’utilizzo in pubblico di musica registrata, come previsto dalla legge sul diritto d’autore e dalle direttive dell’Unione Europea (la famosa questione della "radio in negozio").

Wireless hack: dai pager giocattoli a Arduino Due e Raspberry l'open hardware alle feste degli hacker

Arrivata stamane, la solita newsletter del guru della sicurezza Bruce Schneier, consiglia la visione di un breve intervento di Avi Rubin, docente di computer science alla Johns Hopkins University, nel quadro della famosa iniziativa TEDx. Sono quindici minuti tutti dedicati all'hackeraggio di dispositivi wireless in cui l'ospite di TEDx racconta di una serie di studi che gli esperti di sicurezza "buoni" svolgono per mettere in evidenza le vulnerabilità prima che queste ultime vengano sfruttate dai "cattivi".

Rubin parla per esempio dei possibili attacchi wireless a dispositivi elettromedicali come i pace maker cardiaci, ma anche a tutte le manipolazioni che sarebbe teoricamente (e praticamente) possibile effettuare a distanza contro automobili sempre più farcite di microcontrollori e interfacce radio non adeguatamente protette (assolutamente vero, ricordo ancora a un convegno di infomobilità l'intervento di due programmatori italiani che erano riusciti a trasmettere false informazioni ai navigatori attraverso i bit del sistema RDS-TMC).

Tra gli "hack" citati c'è anche quello che coinvolge un dispositivo non conosciuto in Italia, almeno credo. Il pager giocattolo della Mattel, GirlTech "IM-ME" che serve per inviare messaggi istantanei via computer senza sfruttare il Wi-Fi ma utilizzando una connessione a 900 MHz (ma c'è anche una versione a 433) gestita attraverso un componente Texas Instruments, il system on chip CC1110. Avevo già incontrato questo strano ma serio giocattolo, che su Amazon.co.uk costa 16 sterline. Gli hacker hanno per esempio trovato il modo di trasformare il suo semplice display a cristalli liquidi in un rudimentale analizzatore di spettro panoramico per la banda coperta dal chip TI (descritto anche qui). Ma un paper annunciato nel corso di una conferenza USENIX lo scorso anno ha dimostrato che il pager color rosa può diventare un pericoloso jammer per i walkie-talkie professionali che utilizzano lo standard APCO-25, il TETRA americano in dotazione anche alla polizia: il chip CC1110 opera sulle stesse frequenze!

Lo spirito degli hacker, che poi è lo stesso dei radioamatori degli anni 10 e 20 del secolo scorso, o dei moderni sperimentatori del Software Defined Radio, sempre amatoriale, rivive nelle iniziative della Open Hardware Association, di cui potete leggere in questo post della community di Arduino, il celeberrimo microcontrollore open hardware promosso da Massimo Banzi. La OHA è il momento costitutivo dell'Open Hardware Summit, un evento che quest'anno, a settembre, presso l'Eyebeam Art+Technology Center di New York (tra pochi giorni in quella stessa sede si terrà il Sound Research Summit), vivrà la sua terza edizione. L'Open Hardware Summit sarà tra l'altro sponsorizzato da Sparkfun, una società specializzata in kit per la sperimentazione elettronica che i radioappassionati molto interessante: tra i prodotti una schedina che permette di fare molte manipolazioni sul chip SiLabs 4703, che implementa una radio FM/RDS.

Mi rendo conto che questo post rischia di essere fin troppo rapsodico, ma vorrei concludere proprio con Arduino, ricordando il ruolo che proprio questo microcontrollore potrebbe avere nella realizzazione di ricevitori SDR autonomi rispetto ai computer general purpose. Poche settimane fa a Milano, l'iniziativa dell'amico Marco Ottolini, Startuppami, ha organizzato un incontro con Massimo Banzi. Ecco l'audio della sua presentazione:

La grossa novità in arrivo probabilmente entro l'anno sarà la seconda generazione della piastrina programmabile, Arduino Due. Secondo Banzi monterà un microprocessore Cortex-M3 a 32 bit della Atmel, che integra dei canali ADC/DAC. I milanesi a partire da domani potranno entrare in contatto con il concetto di Open Design di Arduino visitando in occasione del Salone del Mobile la mostra The Future in The Making, dove verranno esposti diversi progetti selezionati da Banzi in persona. Senza contare quello che al di là di Arduino è il progetto di "nanocomputer" più celebre del momento, Raspberry Pi. I primi esemplari del minuscolo pc completamente autonomo e basato su architettura ARM/Linux, vengono consegnati in questi giorni, anche se la reperibilità appare problematica a causa dell'enorme interesse suscitato.

Newstar DR111, le onde corte digitali ci provano ancora

Una "first impression" del ricevitore per onde corte digitali DRM DR 111 della Newstar Electronics è appena stata pubblicata sul blog specializzato DRM NA Info.

Molti shortwave listeners sono interessati a vedere come andrà a finire con questo ennesimo tentativo commerciale, dopo le grosse delusioni dei primi modelli usciti in questi anni. In teoria il ricevitore cinese Newstar dovrebbe essere disponibile per tutta Europa entro aprile, almeno a quanto mi ha confermato un messaggio ricevuto dal distributore tedesco, PFS Digital Radio. Il prezzo per l'apparecchio comprensivo di tasse e spedizione, è di 179 euro con trasferimento bancario (in pre-ordine, con garanzia informale che se la spedizione non avverrà i soldi verranno restituiti). Sono già disponibili il manuale utente in inglese e uno spreadsheet con alcuni valori di sensibilità/selettività.

Negli ultimi mesi la sperimentazione del DRM da parte dei broadcaster ha subito qualche ridimensionamento, a causa dei tagli apportati alle ore complessive di trasmissione (analogica o digitale che fosse). Resta l'interesse manifestato da Russia e India per le loro trasmissioni interne, ma non credo ci saranno segni concreti di adozione su larga scala senza un reale impatto sul mercato dei ricevitori. Un altro pianeta tutto da esplorare è rappresentato dalle prospettive ancora incerte dell'eventuale adozione del DRM+ nelle frequenze 88-108 in sostituzione della FM analogica.

Il silicio di questo modello Newstar dovrebbe rappresentare un segnale di discontinuità rispetto al passato. Il marchio cinese CDNSE ChengDu NewStar Electronics, era dietro l'avventura, del ricevitore digitale Uniwave, oggi scomparso dai radar, ma siamo ancora lontani da una massa critica di ricevitori. In teoria il partner CDNSE dovrebbe essere la Mirics (i due avevano annunciato una collaborazione già nel 2007, sulla base di quella che oggi dovrebbe essere l'architettura Mirics FlexiRF), ma è difficile dire quali chipset siano stati adottati per questo DR111. Dal punto di vista del marketing, pesa l'incognita DRM+: il ricevitore NewStar è digitale solo nella parte onde corte e medie (DRM30) e non si sa nulla dell'eventuale evoluzione digitale della parte FM. E' praticamente impossibile immaginare da parte dell'industria della radio FM una adozione su scala non limitata del DRM+ senza che il mercato offra qualche possibilità di ricezione a livello con apparecchi stand alone. Alla scorsa edizione del salone IBC di Amsterdam era stato presentato un prototipo di una chiavetta USB per la ricezione DRM+ sul computer, ma non si è saputo altro sulla tempistica e niente si sa sull'eventuale possibilità di effettuare un upgrade del DR111 per renderlo compatibile con il DRM+

Per quanto uno si sforzi di essere ottimista, le prospettive dello standard DRM non sono incoraggianti. Anche leggendo le osservazioni del Broadcasting Board of Governors in merito ai volumi di ricevitori a onde corte convenzionali effettivamente in funzione, non credo proprio che per l'emittenza internazionale il DRM possa rappresentare, ormai, una ragione solida per il mantenimento di servizi che vengono sospesi a prescindere. Un singolo ricevitore da 200 dollari non cambiano di molto le potenzialità del mezzo nelle aree più povere e politicamente critiche né del resto una radiofonia internazionale in qualità digitale sembra avere molte possibilità di scatenare l'interesse da parte degli ascoltatori nelle nazioni evolute.

L'organo di controllo della VOA "smitizza" il ruolo delle onde corte

Il blog del BBG, il Broadcasting Board of Governors che regolamenta le trasmissioni per l'estero finanziate dall'amministrazione americana, pubblica una lunga confutazione di una serie di "miti", quelli per cui l'ente starebbe smantellando una infrastruttura in onde corte a favore di canali distributivi più al passo con i tempi. Tra i presunti "fatti" contestati dal BBG ci sono il numero di ricevitori a onde corte in funzione nel mondo (che non sarebbero affatto quel miliardo stimato da alcune fonti), il fatto che le onde corte interessano molto al governo cinese (è interessato solo a interferire sulle nostre frequenze, afferma il Board) e la presunta immunità delle onde corte da azioni di blocco che invece penalizzano Internet. Su questo ultimo punto la risposta è molto dettagliata e mette in risalto l'efficacia del jamming e delle interferenze con un campione di registrazioni effettuate nelle località target. Il Board conclude sottolineando che in Cina la presenza di numerose parabole satellitari consente la trasmissione di programmi radio con fotografie, che oltretuttocostano 250mila dollari contro i 7 milioni delle infrastrutture su onde corte.

Sono obiezioni sensate, anche se resto dell'idea che il mezzo sia tutt'ora imbattibile per economicità e semplicità delle attrezzature di ricezione. Sui costi di trasmissione mi sembra discutibile calcolarli sulla base di potenze impegnate secondo me irrealistiche ed eccessive. L'aspetto del jamming è sicuramente un ostacolo importante, ma non è detto che non debba essere gestito in modo diverso. Comunque la lettura il parere ufficiale del BBG è molto interessante e la raccolta di campioni audio sulle condizioni di ascolto delle trasmissioni di VOA, RFA e altre in località della Cina e in diverse altre nazioni rappresenta, per quanto mi riguarda, una vera novità e un solido argomento. L'articolo non entra nel merito del declino generalizzato delle attività svolte fino a oggi da emittenti internazionali ormai chiuse o costrette a ridurre drasticamente la loro produzione, argomento che in linea di principio non dovrebbe essere correlato a quello della sempre più scarsa economicità delle onde corte. E invece viene il sospetto che in realtà si voglia mandare in soffitta, insieme alle onde corte, anche l'intero concetto di public diplomacy basata su contenuti radiotelevisivi in lingue diverse.

Sul piatto poi c'è un'altra questione, che riguarda l'uso delle onde corte su scala molto più limitata, nell'ambito cioè di servizi a copertura nazionale o regionale. Ma anche qui aleggia il fantasma - un po' cospirazionista, lo ammetto - della crisi finanziaria della globalizzazione e delle sue ricadute sui budget governativi e sull'informazione giornalistica a carico del contribuente. Sapete bene come la penso: governi su cui pesa la responsabilità di gravissimi errori politici, economici, militari (per non parlare dei livelli di corruzione e degli autentici casi di banditismo) hanno tutto l'interesse a mettere a tacere il pensiero critico riducendo l'investimento nel modello dell'emittenza pubblica e non asservita. Purtroppo questo inesorabile bavaglio si sta stringendo senza che i diretti interessati, i contribuenti e gli elettori, distratti e intristiti dalla crisi, battano ciglio.

Chiavette DVB-T, SDR ultraeconomico: le prime prove in bande ham radio

Cominciano ad arrivare anche in Italia le prime chiavette USB per ricezione televisiva DVB-T che gli hacker del Software Defined Radio hanno identificato come potenziali - ed economicissimi - front end RF per potenziali applicazioni software defined nelle bande (broadcast e amatoriali) delle VHF e UHF. Ricordo che sono chiavette equipaggiate con un chip Realtek RTL2832, un demodulatore che può essere facilmente "ingannato" in modo da dirottare verso la porta USB del computer il bitstream che esce dal primo chip di questi ricevitori digitali a due componenti, il tuner RF vero e proprio. In pratica in questo modo il computer può leggere (e demodulare con il suo software) la banda base digitalizzata dal tuner. Lo svantaggio di un set up di questo genere è che il bitstream viene campionato a 8 bit, che non sono granché: corrispondono in pratica a un ricevitore con una scarsa dinamica. Sembra però che il funzionamento di questi inattesi front end non sia poi tanto malaccio.

In questi giorni Christian Diemoz ha acquistato su Amazon.it una delle chiavette riportate nella "compatibility list" che gli appassionati stanno aggiornando su Reddit e più precisamente la LogiLink VG0002A (il costo su Amazon si aggira intorno ai 22 euro spese incluse ma in Europa esistono fonti ancora più a buon mercato). In queste sere Christian ha condotto una serie preliminare di prove di ricezione nelle bande radioamatoriali dei 6 e 2 metri e sui 70 cm. Come potete vedere dalle sue dettagliatissime note, corredate da link ai clip audio e da alcune videate, l'unica operazione preliminare consiste nel prelevare e lanciare l'installer che avevo citato in questo post, un software Windows (in teoria ricompilabile per altre piattaforme) realizzato dall'australiano Balint Seeber. Chris sottolinea che è sempre utile verificare che il driver ExtIO realizzato da Seeber finisca effettivamente nella stessa cartella in cui si trova l'eseguibile del software HDSDR, il demodulatore utilizzato per le prove (dovrebbe essere possibile utilizzare anche programmi derivati da Winrad come WRPlus). Le prove di Chris riguardano le frequenze radioamatoriali, sarà necessario proseguire i test anche nella banda 88-108 MHz, per controllare i livelli di robustezza di questi frontend e i margini di manovra per gli appassionati di ricezione FM nella gestione di segnali molto deboli e interferiti. Le chiavette di cui stiamo parlando sono già predisposte per l'ascolto dell'FM, ma è impossibile dire come si comporteranno, una volta sotto il controllo di una applicazione come WRPlus, davanti alle stazioni FM distanti pesantemente interferite da quelle locali.

Vi lascio comunque alle prove di Chris e all'audio che è riuscito a estrarre, con HDSDR, da queste radio software defined da pochi dollari. Chi avesse acquistato una di queste chiavette e volesse provare a installare il software necessario può seguire questa guida passo-passo realizzata da Giancarlo Polo, dettagliatissima e molto comprensibile (grazie a Giancarlo).

“RTL-SDR PROJECT”: PRIMA SERIE DI TEST

Chiavetta USB: LogiLink VG0002A.

Personal Computer: Intel Celeron (M) a 1.40 Ghz. Portatile con sistema operativo Microsoft XP.

Antenna: “Stilo” per ricezione DVB-T fornito con dongle USB, quindi non adeguatamente risonante su bande radioamatoriali 2m e 70cm. Oltretutto, posizionato sulla scrivania accanto al pc, senza particolare attenzione.

Software utilizzato: ExtIO di Balint Seeber quale “connettore” per la chiavetta DVB-T, con HDSDR (versione 2.13) per pilotare il ricevitore.

Osservazioni su installazione software: L'eseguibile fornito da Seeber, nella versione Windows, è davvero auto-guidante. L'unica accortezza che occorre avere (e non mi sembra sia accaduto di default, ho dovuto spostarli a mano) è che, per funzionare correttamente, i files creati dall'applicazione per l'ExtIO della chiavetta devono essere nella stessa directory di HDSDR.EXE. La configurazione dell'HDSDR è davvero semplice, costituita quasi solo da settare, nelle “Options”, l'ExtIO come Input (è per questo che, se non sente i files nella cartella, non consente di selezionare questa opzione). Le istruzioni sulle Wiki di Seeber, comunque, tolgono d'impaccio anche l'utente meno “sciolto”.

Primo test: A 145.500 MHz, in simplex FM, ho chiamato (e conversato brevemente con) IX1VKK, che è distante circa un km dalla mia abitazione. Io, per non saturare il ricevitore con la mia trasmittente (una Baofeng UV-3R, quindi per un output di circa 2W) sono uscito di casa, portandomi a una distanza di una quindicina di metri dall'immobile. IX1VKK aveva apparato base e antenna sul tetto, con erogazione di circa 4 watt iniziali, che gli ho chiesto di alzare fino a 10 nel corso del contatto. Il file con la registrazione effettuata tramite l'RTL-SDR (modalità di registrazione: “demodulated audio”, che ha quindi azzerato gli spazi tra i nostri passaggi, con lo scattare dello squelch) è qui:

http://www.box.com/s/a00e4d61e76e68cf4d88.

Secondo test: A 435.100 Mhz, in simplex FM, con lo stesso ricevitore e modalità (uscendo di casa del test precedente) ho chiamato IX1VKK. Poco dopo, al QSO si è aggiunto anche IX1BJC, in stazione fissa, ma leggermente più distante di VKK (comunque in un raggio di 2 km). Dopo alcuni istanti, ho lasciato per un momento le due stazioni, rientrando nell'abitazione, perché volevo seguire la ricezione sull'RTL-SDR. Sono quindi riuscito anzitutto ad alzare il volume della registrazione, che avevo lasciato erroneamente basso (ma ci si fa un'idea comunque dei livelli dei segnali) e a catturare un vidcap dello schermo. Il file del QSO è ascoltabile a:

http://www.box.com/s/f234f905d4f719adb983.

Terzo test: Con IX1BJC abbiamo fatto QSY su un ripetitore UHF, situato a diversi km dalla città, ma in altura, che serve ottimamente la nostra area. E' stata la prova più interessante, perché ha messo in rilievo ciò che probabilmente è il maggior limite della soluzione RTL-SDR. Io, sempre con il Baofeng UV-3R e lontano da casa, chiamavo e il collega mi rispondeva. Nella registrazione si sente però solo lui (e, comunque, con un segnale del ripetitore inferiore a quello che si ha con un portatile UHF all'interno di casa, ma questo è sicuramente dovuto all'antenna non corretta). Reputo che ciò sia dovuto al fatto che, trasmettendo con scostamento (shift in UHF di 1,6 MHz), per quanto lontano dalla postazione ricevente RTL-SDR, il mio segnale sulla frequenza di ingresso del ponte “azzerasse” il campo del ricevitore, impedendo di ascoltarmi in uscita. Esiste quindi, ma direi che l'abbiano già sollevato altri, un problema di debolezza del front-end di questa soluzione. Il file che ne dà conto è qui:

http://www.box.com/s/3ea812170159495e17f4.

Quarto test: Con un surplus militare RT-70 (potenza che non arriva a 2 Watt) e un'antenna da campo esterna, sul lato opposto della casa a quello in cui ho trasmesso in portatile nei test precedenti, ho lanciato un paio di chiamate in FM simplex a 50.500 MHz. L'SDR-RTL le ha ricevute correttamente (vedi registrazione qui:

http://www.box.com/s/26dcd3201a052fcd1596).

Resta comunque un fatto di eccesso di sensibilità. Non sono riuscito a catturare la schermata, ma la mia portante presentava almeno due immagini, di entità non trascurabile, ai lati del segnale principale.

Quinto test: Sono riuscito a coordinarmi con IX1VKK per una prova sui 50.500 MHz. La mia apparecchiatura era la stessa. Lui usciva con 5 Watt e antenna sul tetto. Direi che, viste le distanze e l'antenna dell'RTL-SDR, il suo segnale sia valutabile come assolutamente valido (e, di per sé, è già una notizia averlo ricevuto, visto che le specifiche lette fino ad oggi danno il limiite inferiore del progetto attorno ai 70 MHz!). Da notare che io, in questo caso, ho effettuato la sintonia dell'SDR sulla sua portante e, probabilmente, con il mio surplus ero fuori-frequenza. Non si spiega altrimenti la mia totale distorsione nella registrazione (http://www.box.com/s/edae5bf24d9dbe393bc3). E, in effetti, prima avevo sintonizzato sulla mia portante e la resa audio è perfetta.

Conclusioni: Il “punto debole” è sicuramente la facilità con cui il ricevitore si satura, ma vanno tenute in altrettanta considerazione tre fattori, alla luce dei quali leggere le prove odierne:

a) Sono anomale prove effettuate trasmettendo negli immediati dintorni dell'rx;

b) L'antenna utilizzata, per tipologia e posizionamento, non era sicuramente idonea a risultati validi;

c) I segnali in banda OM sono tutti inferiori ai 10 watt, quindi non dei più robusti.

Alla luce di questi tre elementi, reputo che, con le eventuali correzioni hardware (un notch 88-108 FM e, eventualmente, un attenuatore?), il progetto può dare risultati di sicuro interesse. Incoraggianti mi sentirei, infatti, di definire gli esiti dei test odierni.

(12 aprile 2012 Christian Diemoz - IX1CKN)

Il radio-pendolo di Frantisek. L'incredibile segnale orario dalla Cechia

Il mondo degli sperimentatori della radio è una riserva infinita di sorprese. Sto ascoltando quello che senza tema di smentita posso definire il più incredibile segnale orario del mondo. Lo trasmette un radioamatore della Repubblica Ceca, Frantisek Pubal, e non viene generato con un classico orologio atomico bensì con vero e proprio orologio a pendolo a sua volta costituito da una barra di quarzo fuso. La sigla identificativa del segnale orario è OK0EPB (OK è il codice radio della Repubblica Ceca) e la frequenza utilizzata è cambiata da qualche giorno. Partito lo scorso novembre su una frequenza intorno ai 5.250 kHz, oggi OK0EPB trasmette su 7.039,4 kHz, nella banda radioamatoriale dei 40 metri.

Nel filmato potete ascoltare in modo abbastanza netto gli impulsi di tempo corrispondenti ai secondi (il tono più prolungato marca il secondo zero). Subito dopo si sente l'identificativo OK0EPB in codice morse seguito da altri impulsi, l'indicazione della frequenza di risonanza dello strato ionosferico F2 (un parametro importante per valutare le condizioni di propagazione) e dopo qualche altro secondo la frase "next minute is" seguita dall'indicazione del minuto che scoccherà sul tono prolungato. Nella seconda parte del video i due valori, sempre variabili, sono rispettivamente "5.8" e "40". La ricezione è avvenuta qui in semicentro a Milano, su 7.039,4 alle 21.40 UTC. L'ultima volta che ho ascoltato un segnale orario "di riferimento" proveniente da quelle parti la Cechia aveva da poco smesso di chiamarsi Cecoslovacchia e si apprestava a chiudere (era il 1995) la sua stazione di tempo e frequenza campione, attiva sui 2.500 kHz, con identificativo OMA. Secondo le informazioni di archizio OMA trasmetteva con un kilowatt. Credo che OK0EPB operi con un solo watt.

Sul sito allestito da Frantisek trovate alcune informazioni relative al set up e ai livelli di precisione di questo inedito generatore di tempo, la cui meccanica, secondo il costruttore, si basa su un "sistema di Froment". Gustave Froment fu uno dei primi a costruire un motore elettrico. Non è che si capisca granché ma Pubal ha realizzato un filmato YouTube sul suo originalissimo radio-orologio:

Il Titanic ricordato dagli operatori radio

Questa è una settimana importante per gli storici delle radiocomunicazioni che ricordano il centenario dell'affondamento del Titanic, la prima grossa operazione "search and rescue" coordinata con il telegrafo senza fili di Marconi. I radioamatori saranno in prima linea con diversi eventi basati sul contatto radio con stazioni con identificativi speciali, tutti ispirati allle tre lettere del call originale del transatlantico: MGY (qui un elenco di alcune di queste iniziative e qui un altro approfondimento pubblicato da poco sul sito del Maritime Radio Day)

La rievocazione più filologica avverrà dal museo radio marino di Fort Perch Rock, nei pressi di Liverpool e sarà identificata dalla sigla GB100MGY. Dal 12 al 18 aprile (tutta la notte tra il 14 e il 15, data della tragica collisione con l'iceberg) sarà utilizzata la frequenza di 502 kHz, in pratica la stessa in funzione allora nella sala radio del Titanic. Ecco il comunicato del gruppo che presidierà la postazione di Fort Perch:

"We have special permission from OFCOM to use the 501 to 504 khz band from 12th to 18th April from above location at FPR using above callsign. Please listen out for us on around 502 khz CW. We will be on air on this frequency most evenings and overnite on 14th/15th April, the Titanic's anniversary of its sad demise. We will be using Marine radio equipment from Marconi, JRC, Nera with a long wire between fort and lighthouse and a 6oo foot loop aerial around the fort. For those of you without a 500khz band NOV we will be be doing crossband qso's on 3566 khz or 7066 khz. We also have a Kenwood TS570 100 watts transceiver which will be used on a vertical aerial for qso's on

all other amateur bands both CW and SSB. We are only a small group of guys and will man the radio station as much as possible and are not going to be like a DX-pedition! Hope to hear you on the bands, especially the 500 khz band as it was on 500 khz that TITANIC sent her CQD and SOS distress signals/messages."

Se il radar costiero diventa ionosonda: gli strati della ionosfera esplorati come le onde degli oceani

Che cosa sono gli strani suoni "spazzolanti" che entrano nelle cuffie degli hobbysti impegnati a monitorare quel poco che resta dei trasmettitori broadcast attivi nei 60 metri? Sulla "cascata" tipica dei programmi di ricezione SDR appaiono con tanti segmenti sghembi lungo l'asse delle frequenze, occupano una larghezza di 25 kHz e pulsano con regolarità. Sono i segnali di un particolare sistema radar OTH (over the horizon) su frequenze HF utilizzato per studiare la dinamica delle onde oceaniche e delle correnti marine. Due i sistemi più utilizzati, Il CODAR, COastal RAdaR, dell'omonima società californiana e WERA, WavE RAdar, della società tedesca Helzel Messtechnik.

Tutto risale agli studi teorici che tra fine anni 60 e inizio anni 70 sono stati compiuti da Donald Barrick e colleghi presso la NOAA, l'agenzia oceanografica americana. Partendo da questi studi Barrick fondò la CODAR Ocean Sensors, l'azienda che ancora oggi guida le ricerche e la produzione commerciale di questi speciali radar costieri. La sua omologa europea, la Helzel, deriva la sua attività dal lavoro svolto a metà degli anni 90 da ricercatori dell'Università di Amburgo (la Helzel stessa è stata fondata da tecnici provenienti, tra gli altri, dai laboratori amburghesi della Philips che studiavano la risonanza magnetica nucleare). Il principio è quello del radar, ma il bersaglio non sono gli aerei bensì le onde del mare. Analizzando le caratteristiche dei segnali di "backscattering" su lunghezze d'onda decametriche, gli osservatori costieri (presenti soprattutto negli Stati Uniti, ma in realtà sempre più diffusi anche da questa parte dell'oceano) possono rendersi conto della struttura delle onde di superficie, della velocità di correnti e venti a decine di chilometri di distanza e convertire queste osservazioni in dati utili anche in fase predittiva. Per noi radio appassionati sono interferenze, ma sull'utilità in altra sede non ci piove, è il caso di dire. E' anche possibile che il riconoscimento da parte dell'ITU - che ha discusso di frequenze CODAR nel corso dell'ultima World Radio Conference - porti a una regolamentazione del fenomeno delle interferenze sulle frequenze broadcast. Il problema è molto sentito nella comunità radioamatoriale, perché spesso gli sweep dei radar costieri finiscono per invadere porzioni di spettro riservate (l'ultimo in ordine cronologico è un misterioso doppio sweep incrociato che disegna inquietanti lettere X nello spettro centrato sui 7 MHz). Subito dopo la prima pubblicazione di questo post lo IARUMS organo sovranazionale delle varie associazioni ham radio ha rilasciato un dettagliato compendio dei radar HF compilato da Wolf Hadel DK2OM.

La cosa interessante è che le caratteristiche di questi segnali e lo spettro di frequenze in cui ricadono hanno spinto un radioamatore americano, Pieter Ibelings N4IP, a utilizzare gli "sweep" del CODAR come ionosonda. In altre parole, utilizzando ricevitori SDR come l'SDR-IP o il NET-SDR della RFSpace, affiancati da un orologio atomico come riferimento temporale, Ibelings ha studiato la riflessione dei segnali CODAR dalla ionosfera, riuscendo brillantemente a ricostruirne gli strati e l'evoluzione della sua struttura nel corso del tempo. La sua pagina Web contiene alcune immagini molto significative e una sommaria spiegazione degli algoritmi utilizzati (il programma SDR utilizzato è SpectraVue).