mercoledì 30 novembre 2011

TRAMA TDMA 4 slot / 4 Ch - 18 Kbps

Fig. 1

Traffico dati/voce su singola portante con tecnologia TDMA ( Time Division Multiple Access ). La trama è composta da 4 slot della durata di 14,67 ms ciascuno. Ogni slot può essere occcupato da un dispositivo/rete alla volta. Questo permette la trasmissione di 4 canali indipendenti tra di loro. Il segnale occupa una larghezza di banda di 25 Khz ed un symbol rate di 18 Kbps.



Fig. 2

Dall'analisi di fig. 2 si evince che la modulazione utilizzata per ogni slot è la pi/4 DQPSK, 2 bit per simbolo. Il bit rate on air risulta quindi di 36 Kbps. Ogni slot può raggiungere un bit rate massimo di 9 Kbps. I dati da trasmettere possono essere raggruppati tra i 4 slot permettendo così il raggiungimento di 36 Kbps di traffico ( si parla di raw bit rate ).



Fig. 3

La trama ( 4 slots ), ha una durata complessiva di 56,67 ms. La sequenza di 18 trame origina una "Multi-trama" la cui durata è di 1,02 secondi mentre la sequenza di 60 "Multi-trame" una "Hyper-trama" la cui durata è di 61,2 secondi. Al termine della Multi ed Hyper-trama è presente una trama di controllo.

Questo sistema è noto come TErrestrial Trunked Radio.

TETRA DMO / Direct Mode Operation



Questa modalità consente comunicazioni dirette ( tipo walkie-talkie ) tra due unità mobili senza l'ausilio di reti di controllo.






La modulazione utilizzata è la pi/4 DQPSK con symbol rate di 18 Kbps.

FHSS / frequency-hopping spread spectrum

Fig. 1

Questo tipo di sistemi sono monitorabili solo con analizzatori di spettro o ricevitori SDR. La tecnologia FHSS ( frequency-hopping spread spectrum ), è molto robusta e risente in maniera molto limitata di disturbi, fenomeni di fading e interferenze dovute ad altre stazioni.



Fig. 2

Nelle figure 1 e 2 ho riportato due esempi di traffico FHSS ( voce + dati ), ricevuti in HF. Si tratta di comunicazioni tattiche ( ECCM system ), con bassa probabilità di intercettazione ( LPI Low Probability of Intercept ) e alta protezione contro disturbi dovuti a jamming e sistemi EWS ( Electronic Warfare System).

DAB / COFDM 1537 Carriers

Fig. 1

Il segnale preso in esame è una modulazione COFDM e più precisamente si tratta di una trasmissione DAB ( Digital Audio Broadcasting ) ricevuta in VHF sui 237.488 Mhz ( canale 13E ).

Larghezza di banda: ~ 1.5 Mhz
Portanti: 1537
Shift portanti: 1000 Hz
Br: 800 Hz
Modulazione: DQPSK o QPSK ( non determinato )





Per la mia analisi ho utilizzato un AOR-5000 collegato via IF-OUT al Perseus SDR ed i software Spectravue e Signal Analyzer.

Fig. 2

Il segnale è composto da 1537 portanti con uno shift di 1000 Hz e modulate in DQPSK o QPSK ( vedi di Fig.2 ) . Il raw bit rate complessivo è di circa 2.5 Mb/sec mentre il bit rate effettivo per l'invio dell'informazione è di circa la metà: 1.2 Mb/sec.

Fig. 4





CANALIZZAZIONE DAB in Banda III
(174 - 240 MHz per l'Europa)

-------------------------------


05A - 174.928 MHz
05B - 176.640 MHz
05C - 178.352 MHz
05D - 180.064 MHz
06A - 181.936 MHz
06B - 183.648 MHz
06C - 185.360 MHz
06D - 187.072 MHz
07A - 188.928 MHz
07B - 190.640 MHz
07C - 192.352 MHz
07D - 194.064 MHz
08A - 195.936 MHz
08B - 197.648 MHz
08C - 199.360 MHz
08D - 201.072 MHz
09A - 202.928 MHz
09B - 204.640 MHz
09C - 206.352 MHz
09D - 208.064 MHz
10A - 209.936 MHz
10B - 211.648 MHz
10C - 213.360 MHz
10D - 215.072 MHz
11A - 216.928 MHz
11B - 218.640 MHz
11C - 220.352 MHz
11D - 222.064 MHz
12A - 223.936 MHz
12B - 225.648 MHz
12C - 227.360 MHz
12D - 229.072 MHz
13A - 230.784 MHz
13B - 232.496 MHz
13C - 234.208 MHz
13D - 235.776 MHz

13E - 237.488 MHz

13F - 239.200 MHz



Tabella frequenze suddivisa per bande: http://www.air-radio.it/T_DAB.html

Diffusione servizio DAB in Italia: http://www.raiway.it/index.php?lang=IT&cat=316&PHPSESSID=68fe1c29ca9853cf8bbe218fd11ab05c

73 de Ik1yde

GW-OFDM / OFDM ARQ System / Globe Wireless Multi Tone Modem

Fig. 1

Il sistema Globe Wireless utilizza una modulazione OFDM caratterizzata da un numero di portanti che possono variare da 12 a 30 come riportato in tabella:

12-tone ~ 798 Hz - Fig. 1
14-tone ~ 900 Hz - Fig. 1
16-tone ~ 1036 Hz - Fig. 1
18-tone ~ 1163 Hz - Fig. 1
20-tone ~ 1280 Hz - Fig. 2
22-tone ~ 1416 Hz - Fig. 2
24-tone ~ 1550 Hz - Fig. 3
26-tone ~ 1676 Hz - Fig. 3
28-tone ~ 1790 Hz - Fig. 3
30-tone ~ 1920 Hz - Fig. 3

Ogni portante è modulata in QPSK con symbol rate tipico di 55,5Bd e shift tra i canali di 62,5 Hz. I dati vengono inviati in pacchetti che si succedono in sequenza ed ogni pacchetto viene confermato dal ricevitore con un segnale di ACK. In caso di errore il pacchetto viene ritrasmesso. Il sistema è di tipo adattativo ed è in grado di determinare il migliore bit rate in base alle condizioni propagative del canale.

Fig. 2

Fig. 3

Il Network GW è caratterizzato da 25 stazioni di terra collegate ai centri operativi ( NOC = Network Operating Centers ) di San Francisco e Liverpool i quali sono connessi alla rete internet. I NOC hanno sempre un elenco aggiornato della posizione delle imbarcazioni collegate al Network.Chiunque voglia inviare un messaggio ad una nave non fa altro che inviare una normale e-mail tramite la rete internet. Questa arriverà al NOC e da qui verrà indirizzata alla nave passando da una delle stazioni di terra più vicine alla nave stessa. Il Network è sempre in funzione, 24 ore su 24, ed ogni stazione può operare su diverse frequenze in modo da coprire migliaia di miglia in ogni momento del giorno o della notte. Tanto per avere un idea: ogni giorno più di 60.000 messaggi transitano nel Network.

Stazioni ( e frequenze ) del Network:
http://monitor-post.blogspot.com/2007/04/globe-wireless-network-profile.html

Il Network Globe Wireless è attualmente impiegato da un gradissimo numero di flotte commerciali.

Digital Mobile Radio / TDMA 4-FSK 9600 bps

Fig. 1

Il DMR è basato sullo standard ETSI TS 102 361 ed è la naturale evoluzione dell'attuale PMR ( Private Mobile Radio ). Il sistema è in grado di operare sia in modalità analogica che digitale in maniera tale da garantire la piena compatibilità con i vecchi terminali. Il segnale digitale è caratterizzato da due slots che si succedono in sequenza e che condividono lo stesso canale di trasmissione ( TDMA ). Questa tecnica consente due comunicazioni indipendenti sulla stessa frequenza ( Fig.2 ) con una larghezza di banda di 12,5 Khz:

Fig. 2

Ogni frame ha una durata di 60ms e dè suddiviso in 2 slots da 30ms ciascuno. Nel caso preso in oggetto solo uno dei due slot presenta traffico mentre l'altro è inutilizzato ( Fig. 3 ).

Fig. 3

Lo standard DMR utilizza la modulazione 4-FSK ( Four-Level Frequency Shift Key ) con un symbol rate di 4800 Bd. Ad ogni deviazione di frequenza sono associati due bit ( di-bit ):



Il raw bit rate on air è di 9600 bps. In figura 4 si distinguono chiaramente le deviazioni di frequenza riportate in tabella:

Fig. 4

Le trasmissioni possono avvenire via ripetitore ( in grado di operare sia in analogico che digitale ) oppure in modalità diretta. Il sistema è rivolto ad utenti professionali che operano su bande PMR.

martedì 29 novembre 2011

European Radio Ripple Control / FSK 200 Bd

Fig. 1

Sistema utilizzato per il controllo remoto di sistemi di illuminazione stradale ( individuali o gruppi ), per operazioni di connessione/disconnessione di centrali o reti elettriche e per la trasmissione di servizi dati ( segnali di tempo, info meteo, public warning ). I segnali vengono trasmessi dalle stazioni di Mainflingen, Burg e Lakihegy con potenze comprese tra i 50 ed 100 Kw.

Fig. 2

Le frequenze in uso sono riportate nella seguente tabella:

129,1 Khz - DCF49 Mainflingen
135,6 Khz - HGA22 Lakihegy
139,0 Khz - DCF39 Burg

I segnali sono facilmente ricevibili nel nord Italia.

Fig. 3

La modulazione utilizzata è l'FSK / Shift 340 Hz con un bit rate di 200 bps. Il protocollo è il DIN 19244 FT 1.2 caratterizzato da 8 bit dati, 1 bit di START, 1 bit di STOP ed 1 bit di PARITA' ( Fig. 3 ). La struttura di ogni messaggio è composta da un header, un blocco dati ( lunghezza massima 24 byte ) ed un blocco di fine messaggio ( Check sum ).

Per maggiori informazioni segnalo il sito: http://www.efr.de/en/CMS/Home.aspx

MSK - Minimum-shift keying

Fig. 1

Modulazione con symbol rate di 200 bd ( 1 bit per simbolo ), occupazione di banda 300 Hz e shift di 100 Hz ( Fig. 2 e 3 ).

Fig. 2

Fig. 3

Questi valori sono proprio tipici della MSK ma vediamoli nel dettaglio :
Br ( bit rate ) = 200 Hz
Bw ( larghezza di banda ) = 1,5 * Br = 1,5 * 200 Hz = 300 Hz
Shift = Br / 2 = 200 Hz / 2 = 100 Hz

La modulazione MSK è anche chiamata Continuous phase (CP) Frequency Shift Keying (FSK) e la sua rappresentazione sul piano delle fasi è mostrata in figura 4:

Fig. 4

La fase della portante può essere anticipata o ritardata di 90 gradi per tutto il corso di ciascun periodo di bit per rappresentare un UNO oppure uno ZERO. Una variante della MSK è la GMSK ( Gaussian Minimun Shift Keyed ) ampiamente utilizzata in ambito GSM.

D-STAR DV Mode / Digital Smart Technologies for Amateur Radio

Fig. 1

Il D-STAR è utilizzato in ambito radioamatoriale sulle gamme VHF e UHF ed è suddiviso in due modalità:

- DV Mode (Digital Voice): traffico voce/dati a bassa velocità ( 4.8 Kbps )
- DD Mode (Digital Data): traffico dati ad alta velocità ( 128 Kbps )

In questo post viene analizzata la prima modalità. Si tratta di una modulazione GMSK con un symbol rate di 4800 simboli /sec.

Fig. 2

Trattandosi di una GMSK ad ogni simbolo corrisponderà un bit ed il raw bit rate on air sarà quindi di 4800 bps. Di questi 4800 bps 2400 vengono utilizzati per il traffico voce, 1200 per la codifica FEC, 900 per la trasmissione dati ( GPS, Free txt ) e 300 di sincronizzazione. L'occupazione di banda è di 6,25 Khz. La digitalizzazione della voce viene effettuata per mezzo del codec AMBE (Advanced Multiple Band Excitation).

Lo stream dati è suddiviso in 2 parti: HEADER + DATA

HEADER (Fig. 3)

1. preambolo di sincronizzazione: sequenza 1010101 x GMSK
2. sincronizzazione del frame: sequenza di 15 bit "111011001010000"
3. flags di controllo, RPT2, RPT1, UR, MyCall1, MyCall2

Fig. 3


DATA

1. traffico voce/dati simultaneo: sequenza di frames composti da 72 bit voce e 24 bit dati.

Fig. 4

2. frame di fine trasmissione ( Fig. 4 ): "010101..:" + 15 bit "000100110101111"

Ogni 21 frame voce viene trasmesso un frame di sincronizzazione.

lunedì 28 novembre 2011

Portante modulata del trasmettitore di Allouis (Fr) / PSK

Fig. 1

L'emittente utilizza la modulazione di fase della portante per trasmettere segnali di tempo ( servizio TDF - Télé Distribution Française ). L'ubicazione del trasmettiore non è casuale ed è proprio al centro della Francia garantendo la copertura di tutto il territorio nazionale. Le potenze in gioco si aggirano intorno ai 2 MW ( 1 MW durante le ore notturne ). Sintonizzandosi in AM non è possibile distingure il tipico suono della modulazione di fase. Per poterla ascoltare è necessario passare in CW utilizzando un filtro stretto ( 150 Hz è più che sufficiente ).

Fig. 2

In figura 2 sono riportate le variazioni di fase pari a ± 51 gradi anche se nelle specifiche tecniche vengono indicate in ± 1 rad ( = ± 57 gradi ). La differenza è senz'altro dovuta a disturbi e segnale piuttosto basso.

Non solo segnali di tempo: Pare che ogni tanto venga trasmessa anche una sequenza di testo ma non ho trovato informazioni a riguardo..

PACTOR Free Signal Protocol (PFSP) / FSK 100 Bd

Fig 1

Il PACTOR Free Signal Protocol è un FSK a 100 Bd della durata di circa 0,88sec con uno shift di 200 Hz ( Fig. 1 ). Il PFS svolge molteplici funzioni:

- stabilisce il LINK iniziale tra due stazioni ( CLIENTS / HOST )
- i CLIENTS vengono costantemente aggiornati sullo stato del traffico nel canale
- contiene il codice identificativo dell'HOST ( ad es. una stazione marittima )
- la qualità del segnale del PFS è indicativo anche della qualità del link

Fig. 2

MPT 1327 / Analog Trunked System

Fig. 1
L'MPT 1327 è un protocollo di segnalazione per sistemi radi analogici "Trunked" sviluppato in Gran Bretagna verso la fine degli anni '80. Lo standard definisce le regole di comunicazione tra un controller e le unità radio del network. Un sistema radio MPT è caratterizzato da diversi canali analogici ed almeno uno di controllo ( segnale di Fig. 1 ). Nelle righe che seguono è riportata, a titolo di esempio, una parte di traffico ricevuto da un CC ( Control Channel ):


Fig. 2
Ogni CC ha un suo identificativo ( in questo caso 0081 ) come anche le unità del network. Il CC ha il compito di smistare il traffico della rete inviando opportuni codici alle unità registrate. Tra i principali codici troviamo:ALH: connessione disponibileAHY: in attesa di nuova connessioneRQS: richiesta di connessione alla reteACK: connessione alla rete consentitaGTC: spostarsi sul canale nBCAST: messaggio sullo stato del sistemaIn Fig. 3 è raffigurata la struttura del network con il grafico di tutte le connessioni tra le diverse unità.

Fig. 3

VHF ACARS / Aircraft Communication Addressing and Reporting System


Questo sistema permette lo scambio di informazioni tra aeromobili e centri di controllo ubicati a terra. Dati di volo e dati di controllo vengono raccolti in modo automatico da sistemi e sensori di bordo o possono essere inseriti manualmente dai membri dell'equipaggio. Un elenco delle informazioni trasmesse è riportato di seguito:

- piani di volo - carico - vento - posizione - condizioni meteo - messaggi di testo - messaggi di emergenza


La modulazione utilizzata è l'MSK:



Lo shift tra i toni è di 1200 Hz pari a metà bit rate ( 2400 bps - Fig. 1 ). I caratteri trasmessi sono composti da 7 bit e possono variare da un minimo di 50 ad un massimo di 272. La frequenza in uso per l'europa è 131.725 Mhz.

Natale 1942, Auguri dal fronte...



Interessante trasmissione radio risalente al Natale del '42. Un centro di comando tedesco effettua una chiamata generale mettendosi in contatto con le truppe della 6a Armata accerchiate a Stalingrado e a diversi altri avamposti in Europa, Nord Africa e in Atlantico.

Fonte: www.tuttostoria.net

ARQ-E3 in fase di IDLE / FSK 192Bd

Fig. 1

Si tratta di una modulazione FSK con larghezza di banda di circa 400 Hz e symbol rate di 192 Bd ( da notare che questa non è l'unica velocità utilizzata ). In Fig.1 è visibile lo spettro del segnale di sicronizzazione ( denominato IDLE o BETA ) ed utilizzato per mantenere il sincronismo tra stazione trasmittente e ricevente. In questo modo, nel momento in cui si rende necessario l'invio di un messaggio, il ricevente è immediatamente pronto a riceverlo.

T-DAB Scan - 14/07/2011

Start scan: 21.00 GMT
Frq. 237.480 Mhz - Ch 13 E
Signal quality : 100 %

EURODAB Italia:
- RTL 102.5 / Pop Music, 160 Kbps
- RTL 102.5+ / Pop Music, 65 Kbps
- RTL Calssic+ / Oldies Music, 57 Kbps
- RTL Italian Style / Country Music, 57 Kbps
- R. Italia SMI+ / National Music, 57 Kbps
- R. Padania+ / Current Affairs, 43 Kbps
- Radio Vaticana / Reilgion, 50 Kbps
- RTL 102.5 Groove / Pop Music, 57 Kbps

Modulazione: COFDM
Portanti: 1536
Shift: 1000 Hz
Bw: 1,536 Mhz
Symbol rate x ch: 800 Bd
Raw bit rate on Air: ~ 2.5 Mbps
Standard: Eureka 147 / T-DAB+

Ricevitore DAB: EVOKE FLOW / PURE
Analisi spettro: Perseus SDR + AOR 5000
Analisi del segnale: Signal Analyzer

domenica 27 novembre 2011

Modem Parallelo a 39 Toni / OFDM - BPSK


Fig. 1


In Fig. 1 è riportata la forma d'onda di un modem Parallelo a 39 Toni. Non si tratta del MIL-STD-188-110A appendice B ma di una sua variante. Il segnale infatti non utilizza una QPSK per ogni portante ( almeno in questo caso ), ma una BPSK ( Fig. 2 ).


Fig. 2


Inoltre il preambolo di sincronizzazione è completamente differente: Nel 188-110A app. B la sincronizzazione avviene in 3 fasi durante le quali si succedono in sequenza : 4 toni non modulati, 3 toni modulati, e 39 toni + 1 tono pilota. In questo caso invece abbiamo un preambolo modulato BPSK a 44Bd ( Fig. 1 ) seguito da traffico a 39 toni + 1 tono pilota ( Fig. 2 ).


Il symbol rate in fase di traffico è di 44,4 Bd per un bit rate massimo On Air di ~ 1.7 Kbps.

giovedì 24 novembre 2011

HF Packet / FSK 300 bps


Fig. 1

Sistema di comunicazione utilizzato prevalentemente in ambito radioamatoriale. La modulazione utilizzata è l'FSK con un symbol rate di 300 Bd e shift di 200 Hz (Fig.1). Come si intuisce dal nome, l'informazione è suddivisa in tanti pacchetti. Maggiore è l'informazione da trasmettere più elevato sarà il numero dei pacchetti trasmessi.


Symbol rate : 300 Bd

Il formato dati:

- flag di sincronizzazione
- indirizzo stazione ( callsign )
- controllo ricezione
- informazione ( massimo 256 bytes)
- FCS Frame di controllo informazione
- flag di fine pacchetto


I dati vengono trasmessi in formato ASCII ( American Standard Code for Information Interchange ) ed il protocollo utilizzato è l'AX25.

Il Packet Radio è utilizzato anche in VHF.

SCADA / FSK 300 bps


Fig. 1

SCADA sta per "Supervisory Control And Data Acquisition" ed è un sistema il cui scopo è quello di raccogliere e monitorare i dati registrati da sensori e strumenti remoti ( temperature, livelli, pressioni, velocità dei motori, flussi etc... ). I sensori inviano i dati raccolti ad una unità chiamata RTU ( Remote Terminal Unit ) che ha lo scopo di ritrasmettere i dati via radio.


Fig. 2

Le comunicazioni SCADA possono utilizzare diversi tipi di modulazioni che dipendono da vari fattori ( lontananza dei terminali remoti, quantità di dati da trasmettere, costi di installazione e gestione etc.. ). Nel caso in oggetto ci troviamo di fronte ad una FSK con bit rate di 300 Bps ( Fig. 2 ).


Fig. 3

La Fig. 3 evidenzia in maniera inequivocabile la natura della modulazione FSK con uno shift tra i toni di circa 200 Hz. Il principale protocollo di comunicazione utilizzato per questi sistemi è il ModBus. Ne esistono due modalità: il Modbus ASCII Mode ed il Modbus RTU Mode. La differenza tra i due risiede nel numero di bit che compongono una parola: nel primo è composta da 7 bit dati e nel secondo da 8 bit più 3 bit di controllo in entrambi i casi. In sostanza avremo 10 bit per la modalità ASCII e 11 per l'altra.


Fig. 4

Dall'analisi del segnale di Fig. 4 si evince che la modalità utilizzata è il Modbus RTU Mode:

- 1 bit di start
- 8 bit dati
- 2 bit di stop ( oppure 1 bit di parità ed uno di stop ).

73 de Ik1yde