Voce digitale

La storia della radio digitale

La trasmissione di chiamate digitali via radio è stata un argomento molto discusso e controverso fin dall'inizio degli anni '90, soprattutto nel campo della radio per la pubblica sicurezza. Spesso sono stati criticati sia gli elevati costi di investimento per le infrastrutture e le apparecchiature, sia la possibilità di utilizzo fortemente limitata negli edifici. Nel frattempo, le "autorità e le organizzazioni responsabili per la pubblica sicurezza" lavorano in digitale. La radio digitale è già presente in molti luoghi, anche nella radiofonia professionale.

Nella radiodiffusione convenzionale, il DAB (Digital Audio Broadcasting) si è affermato da tempo ed è in fase di ulteriore espansione.

Per i radioamatori, la "digital voice" offre un'ampia gamma di possibilità dall'inizio del millennio. Nel corso del tempo, D-Star, DMR e C4FM si sono affermati come standard. Ma anche TETRA, il derivato DMR NXDN, P25 ecc. sono interessanti, anche se non sono molto diffusi.

Vantaggi/svantaggi
della radio digitale

  • Elevata qualità della voce, migliore filtraggio dei rumori di fondo
  • Possibilità di trasmettere dati (GPS, testi, ...) senza disturbare gli utilizzator
  • Connessione più flessibile dei partecipanti
  • La connessione a Internet / Hamnet permette di colmare grandi distanze
  • Sicurezza contro le intercettazioni
  • Configurabilità dei dispositivi
  • Tecnologia complessa con elevati requisiti di manutenzione
  • Dipendenza dall'infrastruttura di rete
  • L'inizio e l'utilizzo di nuovi dispositivi sono talvolta difficili

Dove viene utilizzata la digital voice tra i radioamatori?

Nei radioamatori, la digital voice viene utilizzata principalmente in VHF/UHF. Ecco una panoramica dei tre standard più comuni sul mercato con un confronto delle differenze.

"DMR Digital Mobile Radio" D-Star – Digital Smart Technology for Amateur Radio C4FM/System Fusion
Continuous 4 Level FM
Fornitore Varie Icom, Kenwood Yaesu
Procedura TDMA (accesso multiplo a divisione di tempo) FDMA (Frequency-Division Multiple Access) FDMA (Frequency-Division Multiple Access)
Messaggi di testo
Trasmissione di immagini
Posizione
"Registrazione /ID"
Programmazione necessaria Spina di codice Repeaterlisten
Visualizzazione del nominativo
Visualizzazione del nome
Vantaggi
  • Molto diffuso Disponibilità di dispositivi poco costosi
  • Ampia gamma di dispositivi
  • Molti ripetitori disponibili
  • Lunga durata della batteria
  • Iniziare può essere complicato
  • Elenchi di ripetitori D-Star mondiali pre-programmati nei dispositivi.
  • Relativamente facile da avviare
  • Distribuzione diffusa.
  • Facile da inserire
  • Non è necessaria la programmazione" della radio".
Svantaggi
  • Non è possibile la trasmissione di immagini".
  • Codec non del tutto all'avanguardia
  • Solo due fornitori di dispositivi.
  • Legame con un solo produttore di radio

Purtroppo questi standard non sono compatibili tra loro, quindi non è possibile operare in DMR con un dispositivo C4FM. Tuttavia, esiste un piccolo barlume di speranza sotto forma dei cosiddetti "ponti": Si tratta della messa in rete comune di sale provenienti da "reti" diverse.

Attualmente, il più diffuso è lo standard DMR, nato nella radio professionale. Nel caso del DMR, i costi di ingresso sono accessibili. Sono disponibili in commercio numerosi dispositivi diversi. Inoltre, la copertura mondiale con i ripetitori DMR è molto ampia. Grazie all'elevato numero di partecipanti, è possibile trovare in qualsiasi momento non solo un partner per il QSO, ma anche aiuto in caso di problemi.

All'inizio si usavano soprattutto radio professionali, originariamente progettate per la radio professionale. Oltre all'elevato prezzo di acquisto, queste avevano anche lo svantaggio di essere quasi esclusivamente apparecchi monobanda dedicati ai 70 cm. Quindi ci si doveva appoggiare su un dispositivo ulteriore per il funzionamento sui 2m. Oggi molti produttori offrono dispositivi dualband per radioamatori, che possono essere utilizzati sia in analogico che in digitale su entrambe le bande. Anche i concetti operativi sono sempre più orientati alle esigenze dei radioamatori, ad esempio è possibile lavorare in modalità VFO.

D-Star e C4FM sono stati sviluppati appositamente per l'uso nei radioamatori; i neofiti possono (non necessariamente) riuscire più facilmente in determinate circostanze.

Radio digitale a onde corte

È anche possibile comunicare digitalmente a voce sulle onde corte. Oltre al ricetrasmettitore SSB esistente, è necessario quanto segue:

Un software speciale, ad esempio "freedv". Il software disponibile gratuitamente e ulteriori informazioni (in lingua inglese) sono disponibili qui:

a FREEDV

PC con 2 schede audio (RX + TX) o in alternativa un Digital Voice Adapter. Poiché non è necessaria alcuna infrastruttura di rete o server, non è necessario registrarsi o richiedere un numero di identificazione.

Come funziona la
Digital Voice?

L'elemento centrale di tutti i processi Digital Voice è, ovviamente, la digitalizzazione dei dati vocali analogici. Si tratta di un'operazione semplice che è già stata sperimentata da tempo. Il vero know-how sta nella successiva compressione e codifica dei dati. In questo caso, i progressi della tecnologia dei semiconduttori hanno permesso di applicare processi sempre più elaborati senza richiedere molta capacità eleborativa (o spazio) per il dispositivo. Il risultato è una migliore compressione, cioè un migliore utilizzo di larghezze di bande limitate, e una migliore intelligibilità ad alta compressione. Il chip che esegue questi compiti è chiamato codec (codificatore/decodificatore). Gli algoritmi utilizzati sono specifici del produttore e spesso adattati a uno specifico gruppo di parlanti (sesso, caratteristiche del parlato). Esistono anche procedure aperte per i codec, ma non sono riuscite ad affermarsi in modo diffuso. Un sistema spesso utilizzato dai radioamatori è il codec AMBE (Advanced Multiband Excitation) del produttore Digital Voice Systems.

Uno degli obiettivi principali dello sviluppo della trasmissione vocale digitale è stato, oltre a un migliore utilizzo delle scarse risorse di frequenza attraverso la compressione, quello di ottenere la stessa portata dei metodi analogici. In altre parole, deve essere possibile decodificare il segnale ricevuto con lo stesso rapporto segnale/rumore (SNR) in modo altrettanto affidabile rispetto ai metodi analogici tradizionali.

Analogico e digitale -
stesso intervallo

Con la voce digitale, questo risultato si ottiene grazie alla ridondanza del segnale. Il flusso di dati vero e proprio della voce digitalizzata viene quindi sovrapposto a uno strato che garantisce la sicurezza della trasmissione. Anche in questo caso esistono varie procedure di sistema specifiche che differiscono solo leggermente. In generale, si può affermare che con rapporti di livello simili, la portata e l'affidabilità della voce digitale sono più o meno uguali a quelle della trasmissione analogica.

Sebbene la voce digitale richieda una tecnologia di apparecchiature completamente nuova, offre anche alcuni vantaggi. Ad esempio, la larghezza di banda è più limitata grazie compressione. In linea di principio, è possibile una spaziatura tra i canali di 6,25 kHz (in confronto a FM con 25 e NFM con 12,5 kHz).

Il DMR utilizza questa nuova larghezza di banda disponibile per trasmettere due chiamate simultaneamente su una frequenza nella spettro di 12,5 kHz. Ciò avviene con il cosiddetto metodo delle fasce orarie (time slot). L'uno o l'altro canale viene trasmesso alternativamente per un breve periodo di tempo (time slot). La procedura si chiama TDMA, Time Division Multiple Access. Il sistema DMR utilizza il TDMA con due slot temporali per frequenza RF.

Un metodo concorrente è l'FDMA, Frequency Division Multiple Access. In questo caso, canali diversi vengono trasmessi simultaneamente su sezioni di frequenza diverse. D-Star e C4FM utilizzano un metodo simile. In questo caso, i dati vocali vengono trasmessi su una sezione e i dati aggiuntivi, come la posizione GPS corrente o altri dati dei sensori, su un'altra sezione. Questa combinazione è adatta a situazioni tattiche in cui un centro di controllo riceve rapporti di altri dati vitali oltre al canale vocale.

Domande frequenti

Chi può trasmettere con le radio amatoriali digitali?

Per partecipare attivamente (=trasmettere) è necessaria una licenza di radioamatore.

Per chi è particolarmente interessante la radio digitale?

Chi vuole operare in tutto il mondo, ma non ha i mezzi per installare grandi impianti d'antenna o teme lo sforzo e le spese, può comunque raggiungere tutto il mondo con la radio digitale. Le condizioni meteo e di propagazione giocano un ruolo piuttosto secondario.

Qual è il dispositivo più adatto a me?

Dipende da una serie di fattori, tra cui il tipo di operatività, la natura dell'infrastruttura locale e, naturalmente, il budget. La prima cosa da verificare è se nelle vicinanze è disponibile un ripetitore digitale e con quale standard opera. Se si tratta di un ripetitore D-Star, ad esempio, l'acquisto di un dispositivo C4FM ha poco senso.

Se il ripetitore è a pochi km di distanza, l'acquisto di una radio portatile è una buona idea. Se il funzionamento digitale deve essere effettuato preferibilmente da un veicolo, si consiglia l'acquisto di un'unità mobile con un'antenna per veicoli. Tuttavia, un dispositivo mobile nello shack può essere utile anche se il ripetitore più vicino è troppo lontano e un collegamento tramite radio portatile è difficile o impossibile da stabilire. La maggiore potenza di trasmissione in combinazione con un'antenna esterna dovrebbe garantire una buona connessione nella maggior parte dei casi.

Quale standard digitale scegliere?

Per rispondere a questa domanda, occorre innanzitutto considerare diversi aspetti:

  • Quale standard digitale è supportato dai ripetitori della mia zona?
  • Quale usano i colleghi con cui voglio parlare?
  • Quanto tempo di formazione voglio investire?
  • Preferisco un particolare produttore di apparecchi?
  • Supponendo di considerare solo Yaesu come marchio, la scelta viene fatta automaticamente per C4FM/System Fusion.
  • Se la possibilità di trasmettere immagini è un criterio di scelta importante, non c'è modo di evitare D-Star o C4FM. DMR non offre questa funzione (per il momento).
Come si configura il nuovo dispositivo?

Dipende dal dispositivo e dallo standard utilizzato. Gli apparati Yaesu C4FM possono essere messi in funzione immediatamente, senza bisogno di registrazione, programmazione e attesa di un numero di abbonato: basta inserire il proprio nominativo nell'apparato al primo avvio e si è già QRV.

I dispositivi DMR, invece, necessitano di una "programmazione" o di un "code plug", cioè di un file software contenente le impostazioni specifiche del dispositivo e gli elenchi dei ripetitori, dei contatti, ecc.

Come si richiede un numero di abbonato DMR o D-Star?

La richiesta si effettua online.

DMR: https://radioid.net/register

D-Star: https://regist.dstargateway.org/Dstar.do

La radio digitale può sostituire la radio a onde corte?

No. Le chiamate digitali tramite ripetitori di solito utilizzano Internet per collegare gli utilizzatori su distanze maggiori. La radio a onde corte non ne ha bisogno. Inoltre, le onde corte offrono molti più campi di attività rispetto alla comunicazione solo vocale. Tuttavia, anche la voce può essere trasmessa digitalmente tramite onde corte.

Quando ho bisogno di un hotspot?

Un hotspot non è altro che un ripetitore: Collega la radio ad Internet. Quindi, se non c'è un ripetitore digitale nel raggio d'azione, un hotspot può essere integrato nella LAN o WLAN domestica. Tuttavia, anche la WLAN del cellulare e i dati mobili possono essere utilizzati per partecipare alla radio digitale in tutte le località dotate di rete mobile, a condizione di avere una tariffa dati adeguata.

Quali ripetitori digitali sono disponibili nella mia zona?

Su Internet sono disponibili molti elenchi e mappe di ripetitori, ma anche utili applicazioni per smartphone (repeaterbook, DMRepeaters, ...).

Una mappa interattiva con i ripetitori digitali è disponibile qui:

https://repeatermap.de/

La maggior parte dei dispositivi D-Star di Icom contiene già elenchi pre-programmati di ripetitori digitali. È quindi possibile, tramite il GPS, visualizzare i ripetitori più vicini in qualsiasi momento e collegarsi direttamente.

Quanto costa iniziare a utilizzare la radio digitale?

Apparecchi DMR nuovi e molto ben equipaggiati sono già disponibili a meno di 200 euro. Anche il compattissimo FT-70DE per C4FM di Yaesu consente di entrare nella radio digitale a un prezzo contenuto. Se volete acquistare una nuova radio D-Star, ad esempio di Icom, dovete aspettarvi prezzi a partire da circa 600 euro.

Per un hotspot, eventualmente necessario, bisogna prevedere circa 160 euro.