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PostHeaderIcon Sappiamo tutto sull'FT8?

C’è voluto il sistema FT8 (Franke-Taylor o K9AN-K1JT) che ha permesso alle “macchine” di portare a termine un QSO, in un tempo quattro volte minore rispetto ai sistemi noti (per chi fa EME e/o meteor scatter) di Taylor, per far sì che iniziasse una nuovo divertimento in bande HF. Il JT65 fu sviluppato e divulgato nel 2002. Da allora Joe Taylor fino all’ultima conferenza EME 2016 (Venezia), non ha mai affermato ciò che si legge in tanti ambienti radioamatoriali (riviste, forum, Sezioni, etc.) sia in Italia sia nel resto del mondo. Cito solo due di questi ormai stereotipi: “Con queste modulazioni si riesce a decifrare segnali di decine di dB sotto il rumore”. “Si va lontano perché a pari potenza Tx, la densità di potenza è alta rispetto alla SSB e al CW”.

Queste due affermazioni sono in netto contrasto sia con principi fondamentali della radio (Anni Venti del secolo scorso) sia con la teoria generale delle telecomunicazioni di Shannon (1948) che dimostrò i limiti assoluti (insuperabili da nessuno al mondo) di SNR data una banda e la velocità di bit che porta il segnale. Ebbene, la teoria accettata da tutti gli scienziati dice che nessuno al mondo potrà mai ottenere, con un tasso di errore piccolissimo, quasi zero, un SNR inferiore a  0 dB con l’efficienza spettrale di un bit al secondo (Bit Rate) in una banda B = 1 Hz: 1bit/s/Hz. Si vuole mettere più bit a pari banda? Allora l’SNR dovrà essere più alto pena il degrado della modulazione. Un SNR più basso è possibile solo se si può tollerare un sistema inefficiente. Con bande molto più larghe, minori di un bit/ sec/ Hz, si possono ottenere (sempre a pari tasso d’errore) SNR più bassi di 0 dB, usando modulazioni di frequenza ma, attenzione: il limite assoluto, insuperabile con zero errori, è = -1, 59 dB di SNR.

Il ricevitore SDR (in banda audio) per FT8, demodula 8 toni FSK incoerenti (non si recupera la portante) senza nessuna variazione di ampiezza (un vettore che ruota formando un cerchio: inviluppo costante) inefficienza spettrale di 0,125 bit/ sec/Hz. La sua bit rate è 5,86 bit/sec (88 bit in 15 secondi). Usando il più potente correttore d’errori (FEC) con minor bits aggiunti (LDPC) a un SNR di 5 dB si ottiene una probabilità di errore di parole del 50%. Per motivi di recupero sincronismo si usa un ricevitore SSB (HDR o SDR) con bande di rumore da 2 a 3 kHz. È di 2500 Hz la larghezza di banda di riferimento che Taylor usa da 15 anni in tutte le sue simulazioni del tasso d’errore verso SNR.  Questa larghezza di banda peggiora il SNR, su tutte le variegate modulazioni con codifiche di sorgente e di canale, che Taylor propose, dal 2002, mediamente di 26-30 dB in più rispetto al SNR che quella demodulazione più decodifiche (FEC), ha intrinsecamente come tasso d’errore. Provate a sintonizzare un segnale CW di forza S0 dove con un filtro di rumore di 250 Hz lo decifrate appena sufficientemente. Ora allargate il filtro a 6 o più kHz, sentirete solo il soffio del rumore. La potenza di segnale è rimasta la stessa! È la potenza del rumore che è aumentata di 14 dB (10 l0g (6k /250) Tutti i segnali sono sepolti nel  rumore se osservati con  bande di unità, decine o centinaia di volte più larghe dello spettro ricevuto.  Tra l’altro tutte le curve di tasso d’errore verso SNR, divulgate da Taylor sono con il sincronismo perfettamente recuperato e con jitter inesistente. Il fatto che mesi fa in banda 50 MHz sentivo, in cuffia, perfettamente i segnali FT8 da stazioni di oltre oceano, significa che si sta usando la massima potenza di stazione. Se i segnali FT8 o simili sono udibili in bande di 3000 Hz, una modulazione CW con filtri di 250/500 Hz avrebbe dato migliori risultati con l’enorme vantaggio di un QSO “umano” in real time. Nelle competizioni agonistiche contest e pile-up di una DXpedition chi non userà la massima potenza disponibile anche quando non serve come capita da decenni in CW o SSB? Il sistema è debole per segnali interferenti che non siano rumori termici (Canale AWGN= Additive White Gaussian Noise). Se il sincronismo non si recupera causa sovraffollamento il giocattolo si rompe e verrà danneggiato proprio chi da anni o decenni usa il QRP.  Ricordo che per aumentare la potenza ricevuta del segnale serve aumentare la potenza irradiata nella direzione voluta che dipende solo dal prodotto della potenza trasmessa per il guadagno dell’antenna (la sua direttività). Non ha nessuna importanza la densità della potenza trasmessa cioè di quanto spalmo la potenza TX in una banda minore. Il vantaggio di ottenere sul ricevitore bande di rumore sempre minori è il suo incremento di sensibilità (MDS). Il filtro di rumore (prima della demodulazione) deve essere il più stretto possibile per ridurre il rumore entrante al demodulatore (aumentare la sensibilità del RX) ma deve essere largo quanto basta per non avere distorsioni sui bits tali da introdurre altre cause d’errore. Il FEC deve solo intervenire per correggere gli errori dovuti alla propagazione e non per sistemare imperfezioni di progetto del RX digitale. Vedi prime slide.

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Gianfranco, I2VGO
Ex I1-12559, I1VGO.
Ruolo d’Onore ARI