L'evoluzione della RTTY: dalle macchine rumorose alla moderna e silenziosa trasmissione dati
La RTTY o Radio Teletype è uno dei modi di trasmissione dati più antichi della tecnologia radio, non solo dei radioamatori. In origine, la RTTY veniva utilizzata con telescriventi meccaniche, ossia sistemi elettromeccanici molto simili alle macchine da scrivere. L'unica differenza è che, oltre alla tastiera, c'è anche la possibilità di inviare e ricevere dati tramite una linea seriale e di stampare i dati. Queste telescriventi elettromeccaniche erano una vera meraviglia dell'ingegneria di precisione.
La velocità di scrittura era al limite di quanto fosse possibile all'epoca (inizio-metà del XX secolo) con uno sforzo ragionevole: inizialmente circa 6 caratteri/secondo, successivamente 13 caratteri/secondo. Queste telescriventi meccaniche furono utilizzate nella comunicazione commerciale come il cosiddetto sistema "telex". Dopo la seconda guerra mondiale, sul mercato delle eccedenze si trovavano molte telescriventi usate. Non sorprende che i radioamatori abbiano subito pensato di utilizzare questi dispositivi anche per la trasmissione di dati via radio.
La sfida del doppio livello di caratteri nella trasmissione dati RTTY
Come i sistemi telex via cavo, la telescrivente radioamatoriale utilizza un codice dati seriale molto semplice. Utilizza 5 bit per carattere. Il risultato è un massimo di 32 codici possibili (25 = 32). Questo è appena sufficiente per rappresentare l'alfabeto e alcuni caratteri speciali, non c'è più spazio per i numeri! Ci si è aiutati definendo due "livelli" di caratteri, cioè utilizzando alcuni codici due volte. Due codici sono stati utilizzati per passare da un livello all'altro, mentre altri codici avevano lo stesso significato su entrambi i livelli (line feed, carriage return, spazio, ecc.).
Così, per trasmettere la semplice stringa "VY 73", si inviava quanto segue:
E guai a perdere un cambio di livello durante il trasferimento. Allora i caratteri venivano stampati nell'ultimo livello selezionato e il testo poteva essere convertito in contenuto leggibile solo con un po' di esperienza.
A proposito: questa procedura non distingue tra lettere maiuscole e minuscole, ma solo tra LETTERE MAIUSCOLE.
Le sfide della correzione degli errori nel codice Baudot RTTY e il suo significato storico
Il codice dati seriale utilizzato in RTTY (chiamato codice Baudot) non utilizza alcun backup o correzione degli errori. Questa decisione è stata presa per mantenere il codice il più breve possibile per ogni carattere, cioè per aumentare la velocità. Questo perché ogni backup della trasmissione dei dati richiede bit di dati aggiuntivi ridondanti, che riducono la velocità di trasmissione.
Il funzionamento senza correzione degli errori era ancora accettabile per la trasmissione via cavo; la commutazione via cavo era simile a quella del telefono ed era abbastanza affidabile. La trasmissione via radio, soprattutto quella a onde corte, è molto diversa! In questo caso, basta una breve rumore per falsificare un bit. Una "A" diventa una "S" o una "Z". Questo rende più difficile la trasmissione affidabile dei dati e l'esperienza dell'operatore fa una grande differenza tra un QSO riuscito e un NIL (Not In Log).
Naturalmente, oggi sono disponibili metodi di codifica migliori, più sicuri e più veloci. Ma bisogna tenere conto di quando è stata creata la RTTY. A quel tempo, intorno al 1930, non esistevano altri metodi praticabili ed economici. Anche la codifica sulla linea di trasmissione è quindi la più semplice possibile: un tono alto per un uno logico, un tono basso per uno zero logico (o corrente/assenza di corrente su una linea telefonica). Questa codifica binaria molto semplice può essere creata senza problemi con mezzi amatoriali, sia in trasmissione che in ricezione.
Radio con decoder RTTY integrato:
La tecnica del Frequency Shift Keying (FSK) in RTTY e i suoi parametri
Questo metodo di trasmissione molto semplice si chiama FSK - Frequency Shift Keying. Questo tipo di trasmissione dati si sente ancora spesso sulle onde corte ed è utilizzato principalmente dai servizi commerciali e militari. Più precisamente, la modulazione dovrebbe essere chiamata 2FSK, che descrive uno shift keying del segnale trasmesso tra due frequenze. Si tratta di una tecnica perfettamente adatta ai dati digitali: dopo tutto, vengono trasmessi 0 o 1. Per ragioni storiche, questi livelli di segnale sono anche chiamati "mark" e "space" in RTTY. In un ricevitore a supereterodina (cioè in posizione 'SSB'), questi due segnali producono toni diversi.
I parametri tecnici di una trasmissione 2FSK sono determinati da due parametri: la distanza tra i due toni e la velocità di segnalazione. In ambito radioamatoriale, la distanza (l"shift" in inglese) è fissata a 170 Hz, la velocità di segnalazione a 45 baud (esattamente 45,45 Bd). Questi due valori hanno anche loro una provenienza storica. Nel servizio radio commerciale, c'erano e ci sono molti altri "shift" e velocità di segnalazione. Ad esempio, il servizio meteorologico tedesco utilizza uno shift di 450 Hz e 50 baud per le sue trasmissioni in onde corte.
La tecnica del Frequency Shift Keying (FSK) in RTTY e i suoi parametri
Molto prima dell'inizio dell'era dei computer, si usavano i cosiddetti "convertitori". Si trattava di un circuito elettronico con due filtri AF. Questi filtri erano sintonizzati esattamente su i due toni del segnale. Quindi bisognava impostare il ricevitore SSB in modo che il segnale ricevuto producesse esattamente le tonalità su cui erano sintonizzati i filtri del convertitore. Questo non è difficilmente realizzabile, ma è anche poco flessibile. Per stabilire una specifica di standard di frequenza, le tonalità sono state standardizzate. Esistono due possibilità, i cosiddetti "toni bassi" e i "toni alti".
La posizione è stata scelta in modo che i toni bassi si trovino comodamente nella gamma di frequenze del parlato e quindi nel filtro IF del ricevitore SSB. Ciò significa che è possibile continuare a utilizzare le stesse apparecchiature utilizzate per la trasmissione vocale con i filtri esistenti. Tuttavia, alcuni convertitori hanno avuto problemi con le prime frequenze armoniche dei toni bassi, che si trovano ancora nella banda passante del filtro. Pertanto, è stato creato un secondo standard, i toni alti. Si trovano al limite superiore della gamma di frequenze del parlato, e gli eventuali overtones vengono tagliati dal filtro IF.
Oggi questi toni non hanno più molta importanza, perché possiamo impostare il decodificatore del computer su qualsiasi tono vogliamo. Tuttavia, questi toni sono ancora presenti nelle impostazioni di ricetrasmettitori anche molto moderni, perché offrono anche filtri AF controllati dal DSP e ottimizzati per queste tonalità fisse.
Per la decodifica, i dati Baudot a 5 bit devono essere convertiti nei dati ASCII (o UTF-8) a 8 bit utilizzati dai computer moderni. Anche in passato questa operazione veniva eseguita da un convertitore; i dati venivano poi emessi tramite una classica interfaccia seriale RS-232. L'uscita veniva generata da un computer.
Metodo di trasmissione RTTY: FSK contro AFSK e i loro effetti sulla trasmissione dei dati.
Per generare il 2FSK descritto sopra dal lato della trasmissione, esistono due metodi. O il trasmettitore viene manipolato direttamente, la radio dispone di un ingresso speciale per questo scopo, oppure viene impostata una modalità operativa separata per la RTTY sul ricetrasmettitore. Questo metodo viene solitamente chiamato FSK.
Oppure si modula un segnale audio in LSB/USB. In questo caso, un'interfaccia o la scheda audio del computer genera due toni, che poi producono una modulazione corrispondente con due toni. Questa procedura è chiamata AFSK (Audio Frequency Shift Keying).
Per il ricevitore non è importante il modo in cui viene generato il segnale di trasmissione. Se tutto è impostato correttamente, il ricevitore non è in grado di capire se il segnale è generato da un keying diretto dell'oscillatore di trasmissione (FSK) o dalla modulazione del segnale SSB (AFSK). Tuttavia, ogni metodo presenta alcuni vantaggi e svantaggi:
| Vantaggi | Svantaggi | |
|---|---|---|
| AFSK |
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| FSK |
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Funzionamento e apparecchiature RTTY:
una guida dettagliata alla trasmissione e alla ricezione di dati RTTY.
Molti ricetrasmettitori SDR moderni hanno un decodificatore RTTY incorporato e la memoria può essere utilizzata per inviare brevi testi predeterminati. Non è quindi necessaria alcuna apparecchiatura aggiuntiva. Ma questo non è molto flessibile, sebbene con un piccolo sforzo sia molto più pratico.
Per il funzionamento in RTTY è necessario un modem, cioè un'interfaccia. Il modem si occupa della modulazione o del keying FSK del ricetrasmettitore e del controllo del PTT. Il segnale ricevuto (l'AF) viene digitalizzato e inviato al computer tramite una scheda audio virtuale formata dal modem. Opzionalmente, molte interfacce offrono anche un'interfaccia CAT.
Cavi di collegamento dall'interfaccia al ricetrasmettitore. Il cavo collega:
- audio TX (o codifica FSK)
- audio RX
- Tastiera PTT
- Controllo CAT (opzionale, non obbligatorio)
- Un PC con un software adatto
- Un ricetrasmettitore a onde corte, in linea di principio qualsiasi modello va bene.
L'interfaccia viene collegata con i cavi alla presa del microfono e a un'uscita AF (presa dell'altoparlante), oppure (meglio) a una connessione esistente per gli accessori. Questo collegamento è spesso chiamato "ACC", Accessory. I collegamenti ACC hanno il vantaggio di fornire e prevedere livelli AF costanti. Inoltre, presentano una minore distorsione perché il segnale di ricezione viene prelevato prima dell'amplificatore audio della radio, mentre il segnale di trasmissione viene immesso indipendentemente dall'amplificatore del microfono.
Il software è impostato per pilotare l'interfaccia (che si comporta come una scheda audio). In alternativa, un pin inutilizzato di un'interfaccia seriale (virtuale) viene selezionato come segnale di codifica FSK. La commutazione del PTT avviene tramite un altro pin inutilizzato di un'interfaccia seriale (virtuale) o (se collegata) tramite un comando CAT alla radio.
Ora impostate "RTTY 45 baud" e verificate se viene ricevuto qualcosa. La maggior parte dei segnali RTTY può essere ascoltata a 20 m intorno a 14085 kHz. Se nessun radioamatore è attivo in quel momento, è possibile utilizzare per i test alcuni segnali commerciali in Europa. Il servizio meteorologico tedesco (DWD) trasmette costantemente un ciclo di CQ o bollettini meteo su diverse frequenze in onde corte. Attenzione, il decoder deve essere impostato su 50 baud e su uno shift diverso (85 o 450 Hz).
Le frequenze della DWD sono:
- 147,3 kHz, nominativo DDH47 (50 Bd, shift 85 Hz).
- 4583,0 kHz, nominativo DDK2 (50 Bd, shift 450 Hz).
- 7646,0 kHz, nominativo DDH7 (50 Bd, shift 450 Hz)
- 10100,8 kHz, segnale di chiamata DDK9 (50 Bd, shift 450 Hz)
- 11039,0 kHz, segnale di chiamata DDH9 (50 Bd, shift 450 Hz)
- 14467,3 kHz, nominativo DDH8 (50 Bd, shift 450 Hz)
La IARU ha definito la posizione dei toni RTTY sul canale radio in base alle raccomandazioni dell'ITU: Secondo queste ultime, il tono di mark dovrebbe essere sempre il tono più alto in termini di HF. Nella posizione HF, si presenta così quando si opera con toni bassi nella banda laterale inferiore:
Il tono 'Mark' è quindi a 1275 dalla portante (soppressa), 'Space' è a 1445 Hz (1275 + 170 Hz) sotto la portante.
Anche in questo caso, "Mark" è il tono più alto in termini di RF, come indicato nella raccomandazione IARU.
Il risultato è che la posizione dei due toni è sempre la stessa. Questo mostra uno dei problemi di questa vecchia modalità: il segnale viene facilmente ricevuto "al contrario" e lo schermo mostra solo "caratteri incomprensibili". Ciò è dovuto alla codifica molto semplice del segnale: tono alto = 1, tono basso = 0. Se invece di USB lo si imposta accidentalmente su LSB, i toni alti e bassi vengono invertiti, 0 diventa 1 e viceversa - e allora nessun programma può decodificare nulla. In pratica, la maggior parte dei programmi offre funzioni per effettuare questa inversione nel software (commutazione normale/inversa).
Se la ricezione funziona, è possibile testare con attenzione il lato di trasmissione. La cosa migliore da fare è un carico fittizio, con la potenza di trasmissione più bassa possibile. Se si utilizza l'AFSK, ovvero la modulazione del segnale SSB con toni audio, il livello del segnale audio deve essere regolato molto finemente. Un livello troppo alto porta rapidamente a un sovraccarico del segnale, il segnale HF diventa inutilmente ampio e nessuno riesce a decodificare nulla.
Dopo la fonia e la telegrafia, la RTTY è il modo più usato nei grandi contest sulle onde corte. I contest più noti, con migliaia di partecipanti, sono il WPX RTTY, il CQWW RTTY, il WAEDC RTTY e molti altri.
Anche noti programmi di contest (logger) come N1MM supportano la RTTY, di solito con l'aiuto di un plug-in come MMTTY.
Contests RTTY
QSO in RTTY: come stabilire contatti al di fuori dei contest e le bande di frequenza per il funzionamento in RTTY
Al di fuori dei contest, di solito è possibile trovare un partner per i QSO solo nei fine settimana o in buone condizioni. Tuttavia, dovreste fare un tentativo: solo se chiamate anche CQ ogni tanto, l'attività sulle nostre bande aumenta.
La RTTY è utilizzata su tutte le bande a onde corte, le rispettive gamme sono nella Regione 1 (ciascuna +- di qualche kHz, in base al band plan IARU):
- 80 m: 3580 - 3590 kHz
- 40 m: 7040 - 7047 kHz
- 30 m: 10130 - 10150 kHz
- 20 m: 14080 - 14089 kHz
- 17 m: 18095 - 18105 kHz
- 15 m: 21080 - 21090 kHz
- 12 m: 24915 - 24925 kHz
- 10 m: 28080 - 28120 kHz e 28150 - 28190 kHz
La procedura è la stessa di qualsiasi comunicazione radio: Ci si presenta, si invia un rapporto sul segnale, si descrive la propria stazione. Il più delle volte è tutto. I testi ricorrenti possono essere comodamente assegnati a tasti funzione, le cosiddette "macro". L'ideale sarebbe sforzarsi di "battere i tasti": questo rende il QSO molto più personale. Inoltre, la bassa velocità di trasmissione nasconde bene il fatto che non siete dei professionisti della tastiera.
RTTY contro i moderni modi digitali: Perché la sfida della RTTY è apprezzata
Spesso ci si chiede perché una trasmissione dati così obsoleta e priva di correzione degli errori sia ancora utilizzata. Ci sono molti altri "digimodi" che offrono una trasmissione perfetta e priva di errori e che richiedono una potenza di trasmissione molto più bassa.
È vero. Il PSK31 (ad esempio) è privo di errori e funziona con le stesse apparecchiature e lo stesso software. Anche altri digimodi sono estremamente robusti e spesso richiedono solo pochi watt di potenza di trasmissione. Il progresso tecnico e l'inventiva dei radioamatori hanno prodotto cose enormi negli ultimi anni.
La differenza è che la RTTY sfida l'operatore proprio per le sue debolezze. Grazie a un'abile gestione dell'apparecchiatura, un operatore RTTY esperto può salvare un QSO. Riconosce i tipici errori ortografici, sa come si comportano i partecipanti ai contest e può quindi ottenere più punti. La RTTY rappresenta una sfida a sé stante, che può essere padroneggiata solo con l'esperienza e un po' di dedizione. Questo è in netto contrasto con i modi più moderni, che funzionano in modo molto affidabile ma sono anche diventati un po' più noiosi. Forse si può fare un paragone con la guida di una moto o di un'auto. Perché congelarsi sotto la pioggia e il vento su due ruote quando si può stare comodamente seduti in una calda auto? Perché si può e perché la gente ama le sfide. Ecco perché la RTTY.
FAQ
Per evitare i loop di massa. I loop di massa si verificano perché il computer e il PC utilizzano ciascuno la propria unità di alimentazione e quindi possono verificarsi piccole differenze di potenziale a livello delle masse. Pochi millivolt sono già sufficienti per generare un ronzio distinto sulla modulazione. Un isolamento galvanico completo tra il PC e la radio impedisce questi loop di ronzio, ed è esattamente ciò che fa un'interfaccia come questa. Un'interfaccia utilizza optoaccoppiatori e trasformatori per ottenere l'isolamento galvanico. In questo modo si interrompono le connessioni di terra indesiderate e si evitano i loop di ronzio.
Esistono molti programmi. Uno dei più noti è "FLDIGI" di W1HKJ. Può essere utilizzato sia per i normali QSO sia per i contest. Un programma tipico per i contest è "N1MM Logger". Altri programmi ben noti sono MixW, MMTTY, MultiPSK e molti altri.
L'FSK è preferibile se il ricetrasmettitore lo supporta. L'FSK è meno problematico, non permette la sovramodulazione e la visualizzazione della frequenza è corretta. Maggiori dettagli sono riportati nel testo precedente.
