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Titolo: CW: Quando stretto e' meglio :-)

Salute a tutti.
Vediamo un po' di "sfangare" la faccenda della banda 
occupata da un segnale CW che mi ha tolto
buona parte del sonno notturno :-( 
Il buon Shannon dice che la larghezza di banda 
dipende dalla quantita' di info trasmessa. 
Quindi piu' veloci andiamo, piu' banda occupiamo, 
anche e necessariamente in CW e pure se trasmettiamo 
stronzate :-) 
Quando consideriamo una parola tradotta in CW abbiamo due 
tipi di ridondanza, una che e' quella del linguaggio 
usato per identificare quella parola ed una nella 
codifica Morse stessa. 
Probabilmente eliminando entrambe le ridondanze 
gudagneremmo qualcosa come un 90% o piu'(vedi
compressione di file testo). 
Ma rimaniamo al caso reale, con tutti i suoi fronzoli :-) 
La velocita' del CW si misura in WPM ("words per minute" 
ovvero "parole al minuto"). 
La parola di riferimento e' "PARIS " (notare che ho incluso, 
alla fine, anche l'interspazio tra due parole che e' pari a 
7 punti). 
La stringa "PARIS " e' lunga, in CW, 50 punti che mi sono 
preso la briga di contare e... 
AZZ! Che abbiano scelto "PARIS " proprio per questo? :-) 
Quindi 12 WPM, corrispondono 12x50=600 unita' al minuto 
ovvero 10 unita' al secondo dove l'unita' e' la larghezza 
di un singolo punto. 
Quindi a 12 WPM posso trasmettere fino a 5 punti al secondo 
che e' il caso peggiore dal punto di vista di banda occupata. 
Concentriamoci su questo caso peggiore e quindi la modulante 
sia un'onda quadra (come gli attributi di chi comanda il 
polso :-) di periodo 200 ms, ovvero f=5 Hz. 
La teoria insegna che un'onda quadra e' composta 
di un numero infinito di armoniche dispari di 
ampiezza decrescente come 1/n (dove n e' l'indice di armonica). 
Quindi la potenza decrescera' come l'inverso del quadrato di n. 
Se non mettiamo dei paletti lo spettro CW e' quindi infinito! 
E questo sara' lo scenario che si configurera' su un analizzatore 
di spettro centrato sulla frequenza portante: 
due prime righe spettrali a +/- 5 Hz (prima armonica) altre due righe
a +/-15 (terza armonica) poi +/-25 (quinta armonica) etc.
In realta' quando trasmetto punti e linee la posizione delle righe
varia e quelle indicate sono le posizioni limite. 
Basterebbero le righe spettrali sopra indicate per la 
decodifica, in quanto le vecchie raccomandazioni CCIR 
stabiliscono che per una ricezione CW ad orecchio ed 
in presenza di fading, e' bene includere fino alla 
quinta armonica. 
Quindi la larghezza di banda utile e' di 50 Hz @ 12 WPM 
Il che conferma la formulina sull' ARRL handbook: 
BW(Hz) = (WPM x K) / 1.2 (qui K=5, come detto, ipotizzando 
fading, altrimenti K=3) 
in numeri: 50 = (12 x 5) / 1.2 
Ma questa e' la larghezza di banda minima utile ai fini 
della decodifica (in pratica correlata alla larghezza 
del filtro di ricezione); e la larghezza di banda *reale* 
con cui trasmetto? 
La quinta armonica, se facciamo una mano di conti, risulta 
attenuata in potenza di 1/25 ovvero a -14 dB.
Se andiamo a vedere qual e' la larghezza di banda a -40 dB 
dobbiamo arrivare alla 99a armonica ovvero circa +/- 500 Hz 
--> BW[-40dB]@12WPM= 1 kHz 
Se facciamo lo stesso calcolo a 6 WPM viene BW= 500 Hz
ovvero la relazione BW(WPM) e' lineare.
Azz pero', che ciofeca! 
Per fortuna le cose non vanno proprio cosi' altrimenti 
un solo OM in CW riempirebbe lo spettro di click! 
In pratica si usa sagomare la modulante con un filtro 
a coseno rialzato a tempo di salita/discesa tipicamente di 5 ms. 
Come agisce un filtro simile? 
Se fosse perfetto direi intuitivamente che inizia
a tagliare a 2*(traise+tfall) ovvero 20ms cioe' fmax=50 Hz. 
Se imponiamo f5=fmax=50 Hz (f5 e' la frequenza della quinta 
armonica) deduciamo la velocita' massima utilizzabile compatibilmente 
col filtro; con la formulina sopra si ricava WPMmax=24. 
(nella formula sopra, quando K=5 BW=2*f5; se K=3 BW=2*f3) 
oltre, la 5a armonica comincia ad essere tagliuzzata dal filtro. 
Pensavo di piu'... vabbe' puo' darsi che il filtro in realta' 
sia piu' permissivo :-)
Se non c'e' fading, K=3 ed fmax=f3 --> viene WPMmax=40 
L'introduzione di tale filtro migliora drasticamente 
l'occupazione di banda quando si sale di armoniche in quanto 
la larghezza diventa (credeteci) BW[-40dB]@12WPM= 130 Hz 
Un bel po' meglio di prima! 
Con l'introduzione del filtro TX, l'occupazione di banda a -40 dB 
non dipende piu' linearmente dalla velocita'.
Infatti a 6 WPM abbiamo una banda a -40dB pari a circa 120 Hz;
non granche' meno rispetto ai 130 visti a 12 WPM.
Proviamo ad introdurre un altro concetto interessante, 
cioe' l'efficienza spettrale: 
quantita'_di_info_trasmessa / banda_utilizzata 
Mia moglie al telefono, con sua madre, arriva tranquillamente 
a 120 WPM (parole vocali al minuto :-). 
Se al posto del telefono consideriamo un segnale SSB 
largo 2.4 kHz cio' porta ad una efficienza di 120/2400=0.05 
Se per il CW prendiamo 24 WPM a 100 Hz 
(una sorta di limite, come abbiamo visto) abbiamo: 
24/100=0.24 
L'efficienza di cinque mogli :-) 
Quindi piu' lento, ma piu' efficiente!
Tornando al discorso di pura fantasia cui avevo accennato: 
per avere un miglioramento dell'SNR di 30 dB teorici 
utilissimo ad es. su 137 kHz (ehila', Paolo! :)
sull'SSB dovrei utilizzare in CW una banda 1000 volte piu' 
stretta, ovvero un filtro largo 2.4 Hz... sigh. 
(domanda: in pratica quanto stretto puo' essere 
realizzato un filtro CW?) 
Il che, applicando la formulina sopra porterebbe a 
WPMmax=0.6 
un punto durerebbe circa 2s, una linea 6 
Leeeeeeeento.... 
Bisognerebbe mettersi d'accordo prima col corrispondente 
sulla frequenza ed avere dei frequenzimetri veramente 
ultra-precisi!!! 
Qualcuno sa se esistono sperimentazioni del genere?
A quella lentezza, pero' si perderebbe sicuramente 
il famoso processing gain mentale che, credo, sia valido 
solo alla velocita' cui si e' abituati ricevere :-) 
Beh, se siete arrivati fino a qui, e' tempo che diciate 
la vostra :-)
Saluti 
Fab 
-- 
Morse all'SSB
;-)
(IK4VYX)
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

Usando un programma come Spectran
(
http://www.qsl.net/padan/
)
non č un problema ricevere segnali di CW lentissimo con bande pasaanti
di 2.4 Hz.
Il filtraggio lo fa la scheda soundblaster del PC.
Non c'č bisogno di frequenzimetri ultraprecisi, perché la ricezione
viene fatta in waterfall, cioč "vedendo" sullo schermo scorrere (da
destra a sinistra o dall'alto al basso) n linee parallele
rappresentanti ciascuna una porzione di banda di 2.4 Hz (ad esempio)
di colore proporzionalmente piů chiaro quanto piů il segnale č forte.
Il CW risulta quindi "disegnato" sul video e si possono ricevere piů
QSO alla volta, nonché cercare il segnale voluto nella banda
"disegnata" sul video.
E'piů diffcile da spiegare che da provare....
73 Aldo
IZ1ANT

 E'piů diffcile da spiegare che da provare....
No, no... ti sei spiegato *benissimo*!
Ed il disegnare il CW su schermo supplisce al venir
meno, con la lentezza, di quell'"ear processing gain" 
cui accennavo, introducendo un "eye processing gain" 
che magari e' pure superiore: l'occhio analizza una traccia
memorizzata e compie una sorta di correlazione tra una
serie di possibili simboli, con cio' che e' in vista.
Tornando allo spettro CW OOK mi e' sorto un dubbio...
visto che viene fuori uno spettro simmetrico 
perche' non si filtra una meta' dello spettro risultante 
(come si fa in SSB con l'AM) guadagnando cosi' ulteriori 
3 dB teorici?
Sicuramente e'un dubbio stupido ma... boh?
Grazie Aldo!
Ciao
Fab


 Sicuramente e'un dubbio stupido ma... boh?
Provo a darmi qualche prima risposta:
Innanzitutto quando ho parlato di spettro di un segnale CW non ho detto
una cosa importante...
Non ci sono solo righe simmetriche ma anche un bel rigone centrale
che dipende dal valor medio del segnale modulante.
Se il segnale modulante e' un onda quadra di ampiezza unitaria e
duty cycle 50%, quindi valor medio 1/2 e la portante e' a 100 W PeP
la potenza di questa riga dovrebbe essere:
100*(1/2)+(1/2) = 25 W
Cioe' se prendete un filtro talmente stretto da tagliare
le prime due righe simmetriche, avreste l'effetto di un
tono fisso.
Questo e' abbastanza logico:
se sulla sabbia ho dei buchi e dei pieni, in sequenza, su una linea,
buttandoci sopra un listello (il filtro) avro' tutto livellato
a mediamente pieno (o mediamente vuoto).
Se invece trasmetto tutte linee interspaziate da un punto, il duty cycle 
diventa 3/4 e la potenza della riga centrale: 100*(3/4)*(3/4) = 56W ...
piu' di prima.
Cio' significa che non posso fare come in SSB dove filtro la portante
e una banda laterale... qui *ho bisogno* della portante,
altrimenti non so piu' se cio' che ricevo sono punti o linee.
Diro' di piu': diversamente dall'SSB qui la portante e' in 
stretta relazione di fase con le bande laterali 
(per avere un onda quadra) in SSB, invece, qualsiasi portante ci 
metto (il BFO) e' OK.
Quindi potrei prendere tutte le bande laterali sinistre (buttare via le
destre :-) e tenermi anche la portante e mandare tutto al finale.
A questo punto, dall'altra parte, un ricevitore coi controco**ioni
dovrebbe (dico dovrebbe) essere in grado di ricostruire il tutto, 
pur disponendo solo di una parte ?
Con un sistema del genere, se non ho le traveggole, dovrei guadagnare
qualcosina in TX (non 3 dB, un po' meno) e quasi 3 dB in RX.
Mica roba da ridere.
Se non si fa, ci deve essere un motivo e probabilmente mi sfugge
qualcosa...
Ah... un'altra cosa: qualcuno potrebbe pensare: stringo solo in RX;
sbagliato! Non avrei nessun vantaggio, anzi!
Infatti avrei si' meno rumore stringendo, ma anche meno segnale.
Inoltre un ricevitore coi controco**ioni di cui sopra, disponendo di
un rumore random distribuito e di coppie di bande laterali in 
fase potrebbe sommare le tensioni delle coppie 
(V+V=2V, in potenza -> x4= 6dB) mentre il rumore verrebbe semplicemente 
sommato in potenza (3dB) -> guadagnerei 6-3=3 dB rispetto
all'utilizzare meta' della banda!
Mi chiedo se un demodulatore CW funzioni veramente cosi'...
Saluti


 
Dunque... cosa pensi di mettere a valle del tuo filtro, ovvero come pensi 
di fare il demodulatore?
Perchè nel CW OOK la banda base è a frequenza un po' bassina per 
decodificare ad orecchio, ecco perchè c'è il BFO che distante Q.B.Hz 
(quanto basta...) dalla portante ottiene la nota modulata.
Comunque, prova a cercare "Coeherent CW"
Questo è ad esempio un link da cui partire:
http://www.arrl.org/tis/info/pdf/8105011.pdf
http://www.njqrp.org/ccw/
73's AleX (IK5NJM)

 
http://www.njqrp.org/ccw/
Interessante!
CCW l'avevo visto scritto da qualche parte ma non avevo 
mai approfondito.
Questo conferma un concetto valido anche nella vita di 
tutti i giorni:
a volte basterebbe mettersi d'accordo prima e le cose
poi funzionerebbero meglio ... almeno per chi si e' messo
d'accordo :-)


 restituito un segnale piu' chiaro e piu' immune al fading...
Ovvero AM sincrona (demodulazione coerente) al posto del rivelatore di 
inviluppo. Tra l'altro con un ricevitore SSB ti puoi permettere di 
scegliere la banda laterale meno disturbata.
http://www.shu.ac.uk/ocr/teaching/ppp/AMnoise/sld007.htm
In effetti le broadcasting preferiscono la DSB a portante ridotta piuttosto 
che una SSB vera e propria, perchè riescono il reinserimento della portante 
è meno difficoltoso.
 
73's AleX (IK5NJM)

 è meno difficoltoso.
Spero che "dosino" la portante in modo da risultare ricevibili 
coi vecchi ricevitori "normali"? (SI/NO) :-)
Ciao


 i link che riporti li trovi al volo o li conoscevi gia?
Sapendo cosa chiedere a google trovare i link in genere non è un 
problema.:-)
Al resto del post ti rispondo appena ho più tempo.
73's AleX (IK5NJM)

 Al resto del post ti rispondo appena ho più tempo.
Ciao per ora.
