Il sistema di trasmissione digitale "Olivia" - IW6ON - C.I.S.A.R. - Associazione Italiana Radioamatori Giulianova

Cerca
Vai ai contenuti

Menu principale:

Il sistema di trasmissione digitale "Olivia"

Modi digitali

L’attività dei radioamatori è rappresentata di sicuro dai modi digitali. I sistemi digitali sono tra i più disparati e tra questi più in uso dai radioamatori sono: AMTOR, APRS, ATV, Bell 103, Bell 202, CLOVER2000, CW, DominioEx, DV, Fax, FSK441, Hell, JT44, JT65, JT6M, MFSK 8/16, MT63, Olivia, Onda continua, Onda modulata continua, On-off keying, Packet radio, PACTOR, PSK31/63, Q15X25, RTTY, SSTV, Throb, WSPR. Questi modi digitali, con l’ausilio di un personal computer, i radioamatori sono in grado di fare sperimentazione di trasmissioni in digitale.

La qualità dei suoni digitali dipendono da tre fattori fondamentali di una registrazione audio: 1. Frequenza, 2. Bit per campioni, 3. Fonia. Tali proprietà di suoni sono settabili da una finestra apposita, così variando la frequenza, la qualità del suono varia nel numero di campionamenti dei suoni digitale stessi in un secondo; variando i bit varia il range della rappresentazione dei valori delle ampiezze, mentre variando la fonia si varia il numero dei canali audio. Naturalmente più la qualità di una registrazione del suono digitale è elevata, maggiore sarà lo spazio di memorizzazione richiesto.

IL SISTEMA OLIVIA MFSK

Olivia MFSK è un dilettante radioteletype protocollo progettato per lavorare in difficili (basso rapporto segnale-rumore più multipli di propagazione ) le condizioni per bande a onde corte . Il segnale può ancora essere copiati correttamente quando è sepolto 10 dB al di sotto del rumore di fondo (cioè quando l'ampiezza del rumore è poco più di 3 volte quella del segnale). E 'comunemente usato dai radioamatori per trasmettere affidabile ASCII caratteri su canali rumorosi usando la alta frequenza (3-30 MHz ) dello spettro.
Modalità di Olivia sono comunemente noti come Olivia X/Y dove X indica il numero di differenti toni audio trasmessi e Y si riferisce alla larghezza di banda su cui sono distribuiti questi segnali.

La storia del sistema Olivia MFSK
Il protocollo è stato sviluppato alla fine del 2003 da Pawel Jalocha . La prima on-the-air test sono stati eseguiti da due radioamatori, Fred OH/DK4ZC e Les VK2DSG sulla Europa-Australia percorso di 20 metri banda amatoriale. I test hanno dimostrato che il protocollo funziona bene e può consentire regolari contatti radio intercontinentale con appena un watt di potenza RF. Dal 2005 Olivia è diventato uno standard per il digitale il trasferimento dei dati in rumore bianco, dissolvenza e multipath, flutter (percorso polare) e le condizioni aurorali.

La canalizzazione volontaria del sistema Olivia MFSK
Dal momento che i segnali possono essere decodificati Olivia, anche quando i segnali ricevuti sono estremamente deboli, (rapporto segnale-rumore di -14 db), segnali abbastanza forti da essere decodificati a volte sono al di sotto del rumore di fondo e quindi impossibile per cercare manualmente. Come risultato radioamatori hanno volontariamente deciso di canalizzazione per questa modalità. Questa canalizzazione permette segnali anche deboli impercettibilmente di essere adeguatamente sintonizzato per la ricezione e la decodifica. Per convenzione comune stazioni radioamatoriali avviare contatti che utilizzano sia il 16/500 o modalità 32/1000 e quindi passare ad altri modi per continuare la conversazione. La seguente tabella elenca le frequenze centro comune usato nel radioamatori bande.

Olivia frequenze centrali

Banda

16/500 Frequenze ( KHz )

32/1000 Frequenze ( KHz )

160 metri

1.808,75, 1.809,25, 1.840,75, 1.841,25

N / A

80 metri

3.577,75, 3.583,25, 3.522,75

3578,0, 3616,0, 3523,0, 3621,0

40 metri

7.026,25, 7.043,25, 7.073,25, 7.076,75

N / A

30 metri

10.139,25, 10.142,25, 10.143,25

N / A

20 metri

14076,4, 14075,4, 14078,4

14106,5, 14107,5, 14108,5

17 metri

18103,4, 18104,4

N / A

15 Metri

21.087,25, 21.087,75, 21.130,25

21153,5, 21154,5

12 metri

24.922,25

N / A

10 Metri

28.076,75, 28.077,25

N / A

6 Metri

50.087,25, 50.287,25, 50.292,25

N / A

2 Metri

144.136,25

N / A

I toni e combinazioni di banda del sistema Olivia MFSK
Conversazioni con Olivia sono per convenzione avviata utilizzando 16/500 Olivia (16 toni sopra una larghezza di banda 500 Hz) o Olivia 32/1000 (32 toni sopra una larghezza di banda 1000Hz). Una volta che le comunicazioni sono state stabilite, le parti comunicanti tra loro decidere se un altro modo sarebbe meglio soddisfare le attuali propagazione condizioni. Il numero possibile di toni che possono essere scelti sono 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256 con un numero maggiore di toni dare maggiore ridondanza dei dati, ma più lento e un throughput più basso numero di toni dando un throughput più veloce al costo di minor richiesta di ridondanza. Larghezze di banda disponibile per Olivia sono 125Hz, 256hz, 512hz, 500Hz, 1000Hz e 2000Hz con ampia larghezza di banda dando un throughput più veloce e più stretto di banda dando throughput più lento. Le combinazioni più comunemente utilizzati sono 4/125, 8/250, 8/500, 16/500, 16/1000 e 32/1000.

I dettagli tecnici del sistema Olivia MFSK
Essendo un protocollo digitale, Olivia trasmette un flusso di ASCII (7-bit) caratteri. I caratteri vengono inviati in blocchi di 5. Ogni blocco fa in 2 secondi per la trasmissione, quindi il data rate effettivo è di 2,5 caratteri / secondo o 150 caratteri / minuto. La trasmissione più comune della larghezza di banda di 1000 Hz e il baud rate è 31,25 MFSK toni / secondo. Per ospitare per diverse condizioni e ai fini di sperimentazione della larghezza di banda e la velocità di trasmissione possono essere cambiati.
Il sistema di trasmissione Olivia è composto da due strati: quello inferiore, la modulazione e la correzione degli errori in avanti (FEC) strato di codice è un classico più frequenza-shift keying (MFSK), mentre lo strato superiore è un errore di codice di correzione in avanti sulla base di funzioni di Walsh.
Entrambi gli strati sono di natura simile: esse costituiscono un "1-out-of-N" FEC codice. Per il primo strato della funzioni ortogonali sono (co) le funzioni seno, con 32 diverse frequenze (toni). In un dato momento solo uno di quei 32 toni è stato inviato. Il demodulatore misura l'ampiezza di tutte le 32 tonalità possibili (usando una trasformata di Fourier ) e (sapendo che solo uno di quei 32 potrebbe essere stato inviato) riprende il tono con la più alta ampiezza.
Per il secondo strato FEC: tutti i caratteri ASCII è codificato come uno dei 64 possibili funzioni Walsh (o vettori di una matrice di Hadamard ). Il ricevitore misure ancora una volta le ampiezze di tutti i 64 vettori (ecco che arriva la trasformata di Hadamard) e sceglie il più grande.
Per ottenere prestazioni ottimali del demodulatori lavoro effettivo con le decisioni morbide e la finale (difficile) decisione di decodificare un personaggio è presa solo a livello di secondo. Così il demodulatore primo strato effettivamente produce decisioni morbido per ciascuno dei 5 bit associato ad un tono MFSK invece di sollevare il tono più alto per la produzione di decisioni difficili per quei 5 bit.
Al fine di evitare semplici modelli trasmessi (come un tono costante) e per minimizzare la possibilità di un blocco falso al sincronizzatore i caratteri codificati in funzione Walsh passare attraverso una scrambler e interleaver. Questa fase si sposta in modo semplice e XOR bit con predefiniti vettori scrambling e quindi non migliorare le prestazioni per quanto riguarda il (non correlati) rumore bianco, ma i guadagni modello che ne risulta determinate caratteristiche distinte che sono di grande aiuto per il sincronizzatore.
Il ricevitore si sincronizza automaticamente con la ricerca attraverso il tempo possibile e offset di frequenza per un pattern matching. La gamma di frequenza di ricerca è normalmente +/- 100 Hz, ma può essere alto come +/- 500 Hz se l'utente lo desidera.

Lo strato MFSK del sistema Olivia
La modalità di default invia 32 toni all'interno della larghezza di banda di 1000 Hz audio e i toni sono distanziati da 1000 Hz/32 = 31,25 Hz. I toni sono a forma di minimizzare la quantità di energia inviata al di fuori della banda nominale. La forma di cui si è tracciata la traccia rossa sul grafico [link rotti]. La traccia blu rappresenta la più classica finestra di Hann , che è stato utilizzato nella prima versione del sistema.
La formula forma esatta è:
+ + 1,0 miliardi 1.1913785723cos ( x ) - 0.07930185
58cos (2 x ) - 0.2171442026cos (3 x ) - 0.0014526076cos (4 x )
dove x varia da - π a π.
I coefficienti rappresentano la forma simbolo nel dominio della frequenza e sono state calcolate da una procedura di minimizzazione che cercava di rendere il pi
ù piccolo crosstalk e la ricaduta più piccola frequenza.
Questo grafico [link rotti] presenta il 500 Hz MFSK tono (traccia rossa) a forma secondo la formula di cui sopra. La traccia blu è la busta.
I toni sono inviati a 31,25 baud o ogni 32 millisecondi. La fase non è conservato da un tono all'altro: invece uno spostamento casuale di ± 90 gradi viene introdotto al fine di non trasmettere un tono puro quando il simbolo stesso è ripetutamente inviato. Perché i simboli sono uniformemente forma non è necessario per mantenere la fase di costante, che normalmente è il caso in cui non (ad esempio quadrati) sagomatura viene utilizzato.
Il modulatore usa il codice Gray per codificare 5-bit simboli in numeri di tono.
Il generatore di forme d'onda si basa sul tasso di campionamento 8000 Hz. I toni sono distanziati da 256 campioni nel tempo e la finestra che li forma è lunga 512 campioni. Il demodulatore è basato sulla FFT con le dimensioni di 512 punti. La spaziatura tono in frequenza è di 8000 Hz/256 = 31,25 Hz e la FFT demodulatore vanta una risoluzione di 8000 Hz/512 = 15,625 Hz, quindi la metà della separazione tono.
Per adattare il sistema alle condizioni di propagazione differenti, il numero dei toni e la larghezza di banda può essere cambiata ed i parametri di tempo e frequenza sono proporzionalmente in scala. Il numero di toni possono essere 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 o 256. La larghezza di banda può essere 125, 250, 500, 1000 o 2000 Hz.

Le funzioni di Walsh FEC strato del sistema Olivia MFSK
Lo strato di modulazione del sistema di trasmissione Olivia manda in un momento in uno su 32 toni (la modalità predefinita). Ogni tono costituisce quindi un simbolo che porta 5 bit di informazione. Per il codice FEC, 64 i simboli sono prese per formare un blocco. All'interno di ogni blocco un bit fuori di ogni simbolo è preso e forma un vettore a 64-bit codificato come una funzione di Walsh. Ogni 64-bit rappresenta un vettore di caratteri ASCII a 7 bit, quindi ogni blocco rappresenta il 5 caratteri ASCII.
In questo modo, se un simbolo (tono) viene danneggiato dal rumore, solo un po' di tutti i 64-bit vettore viene danneggiato, in tal modo gli errori di trasmissione sono distribuite uniformemente i personaggi all'interno di un blocco.
I due strati (MFSK + funzione Walsh) del codice FEC può essere trattato come un codice bidimensionale: la prima dimensione è formata lungo l'asse delle frequenze dalla stessa MFSK mentre la seconda dimensione è formata lungo l'asse temporale dalle funzioni di Walsh. I due accordi dimensionale è stato fatto con l'idea in mente per risolvere tale codice FEC organizzato con un algoritmo iterativo, tuttavia, nessun algoritmo è stato creato per tale data.
La scomposizione e interleaving po' semplice è applicato per rendere i modelli simbolo generato appaiono più casuale e con un minimo di auto-correlazione. Questo evita blocca falsi al ricevitore.
Bit interleaving: La funzione di Walsh per il primo carattere in un blocco è costruito il primo bit del simbolo 1 °, il 2 ° bit del simbolo secondo, e così via. La funzione 2 Walsh è costruito dal 2 ° bit del simbolo 1 °, il 3 ° bit del simbolo secondo, e così via.
Scrambling: Le funzioni di Walsh sono codificati con una pseudo-casuale 0xE257E6D0291574EC sequenza. La funzione di Walsh per il personaggio prima in un blocco è criptato con la sequenza di scrambling, la funzione di secondo Walsh è criptato con la sequenza ruotato a destra di 13 bit, il 3 ° con la sequenza di rotazione da 26 bit, e così via.

Fonte: Wikipedia

Frequenze dedicate ai servizi di trasmissioni dei modi digitali dei radioamatori in Olivia.
Riportiamo qui l'estratto per le principali  frequenze  assegnate sole bande di interesse  radioamatoriale  del Nuovo Piano Nazionale di  ripartizione delle frequenze in Olivia.
E’ possibile ricevere e trasmettere nelle seguenti frequenze in Olivia:
1838, 3615, 7038, 10133, 14104.5, 10105.5, 14106.5, 14107.5, 14108.5, 18103.5, 18104.5, 21129.5, 21152.5, 24921.5 e 28076.5.

 
Ci sono suoni importanti nella vita d’ognuno di noi, suoni che non sappiamo imitare. Mistiche vibrazioni perse nell’aria, che vagano alla ricerca di un luogo su cui posarsi per lasciarsi ascoltare. Lontano, nella nostra coscienza, esiste una fragile chiave capace di aprire i cancelli dei nostri più segreti silenzi. Dove si nasconde la nostra percezione? Perché si allontana, da noi? Ci sono suoni buoni, altri invece che non sorridono. Quelli che impariamo a riconoscere a volte ci sfuggono per non lasciarsi ascoltare fino in fondo, per restare capaci di nutrirci, così come ci nutre un paesaggio, la neve che cade, l’acqua che scorre. Suoni che restano dentro di noi come profumi che non dimenticheremo mai e non vogliamo dimenticare, come la voce di una madre, di un padre, di un figlio.


Ascolta il segnale digitale del sistema "Olivia"
(Clicca sull'altoparlante)

 
Torna ai contenuti | Torna al menu