Nuovo Software Open Source per la Demodulazione FM a banda Larga con Perseus ed altro

Di Roberto Borri (I1YRB) e Alberto Perotti

L’assenza di pacchetti software open-source per la ricezione di segnali FM a larga banda è una delle motivazioni che ha spinto CSP – Innovazione nelle ICT (http://www.csp.it ), un organismo di ricerca di Torino che effettua applicazione della Ricerca e Trasferimento Tecnologico nel settore ICT, a dotarsi di uno strumento in grado di ricevere in software numerosi formati di modulazione e codifica, tra i quali le trasmissioni FM a banda larga (wide FM -WFM) usate per il broadcasting radiofonico nella banda VHF da 87.5 MHz a 108 MHz.

Partendo dalla più recente versione open-source di WinRad, il noto software di Alberto Di Bene I2PHD, il CSP ha sviluppato un demodulatore Wide FM in grado di elaborare il segnale radio stereofonico ed il canale dati Radio Data System (RDS) e lo ha chiamato : digiRadio

La conoscenza delle tecniche software-defined radio (SDR) per la realizzazione di rice-trasmettitori digitali a larga banda ha permesso a CSP di sfruttare questo approccio anche per la demodulazione dei segnali analogici che, seppure tipicamente caratterizzati da una larghezza di banda limitata, presentano criticità peculiari dovute alla loro natura.

L’approccio SDR ha consentito di gestire questi segnali in modo agevole, ottenendo un risultato che abbina una buona qualità del segnale ad un limitato utilizzo del processore.

Il demodulatore Wide FM stereo è stato sviluppato e testato utilizzando segnali campionati mediante una catena di acquisizione formata da un apparato Icom IC-R1500 (opportunamente modificato per disporre di una uscita a frequenza intermedia di 10.7 MHz) seguito da un ricevitore Perseus di Microtelecom. Come è naturale, il sistema è utilizzabile anche qualora il front-end radio sia costituito da un qualsiasi convertitore in grado di riportare nel range di frequenza gestita dalla radio SDR i segnali della banda FM. La schermata principale dell’applicazione è mostrata in Figura 1. 

Rispetto alla versione open-source di WinRad, sono stati aggiunti i controlli per l’impostazione dell’offset tra frequenza di portante ricevuta e la frequenza intermedia dell’Icom/converter e controlli specifici per la modalità Wide FM.

L’offset è configurabile mediante il controllo “LO offset” situato in alto a destra (Figura 2).

La modalità Wide FM viene attivata mediante pressioni successive del tasto “FM”. In particolare, la prima pressione (col pulsante sinistro del mouse) del tasto “FM” di digiRadio  attiva la modalità FM a banda stretta. La pressione successiva fa passare il ricevitore in modalità FM a banda larga. Una ulteriore pressione attiva la modalità stereo. Premendo ancora una volta, si ritorna alla modalità FM a banda stretta.

Premendo lo stesso tasto col pulsante destro del mouse, si percorre a ritroso la sequenza, passando da WFM stereo a WFM mono ed infine a FM a banda stretta.

Per controllare i parametri di ricezione in modalità WFM, è stato aggiunto un insieme di controlli nella parte in basso a destra dello schermo (Figura 3).

È possibile impostare la costante RC dei filtri di de-enfasi (50 uS, 75 uS), la banda del segnale convertito in banda base (vari valori tra 50 kHz e 250 kHz) e la banda del segnale audio (vari valori tra 3 kHz e 15 kHz).

Infine se disponibili, ovvero la trasmissione include il segnale RDS, vengono visualizzati i codici di Program Identification (PI) e Program Type (PT).

I piani di sviluppo di CSP prevedono l’aggiunta di numerose funzionalità di demodulazione e di decodifica dei segnali digitali broadcast (tipo DRM+ e DAB+), punto-punto professionali e radioamatoriali (DMR, TETRA, D-Star …..). La decodifica non è intesa solo per la parte audio, visto che la peculiarità fondamentale dei sistemi digitali, dal punto di vista “applicativo” è proprio quella di trasportare indifferentemente voce e dati. Tali funzioni verranno inserite come scelte successive selezionabili tramite apposito tasto .

La versione 1.0 di digiRadio viene rilasciata in modalità open source (figura 4). 

Il codice, se ricompilato, produrrà un eseguibile con tutte le funzionalità su descritte esclusa la decodifica RDS.

Infatti le versioni che includeranno le decodifiche dei modi digitali (ivi compreso RDS) saranno rilasciate come opzioni fornite solo nella versione eseguibile e con diversi livelli di elaborazione a seconda della licenza prevista.

Tale regola verrà già applicata per lo stesso RDS dalla versione 1.0.a che, oltre a visualizzare l’output in digiRadio per le informazioni principali sopra citate,  renderà disponibile, attraverso un servizio UDP, il bitstream ottenuto dalla demodulazione, in modo da permettere a chiunque di sviluppare il proprio programma per la decodifica dei contenuti. Questa architettura sarà comune ai diversi moduli di decodifica digitale che via via verranno rilasciati.

La prima versione del software (la 1.0 open source e la 1.0.a solo eseguibile) è prevista per l’11 novembre 2011, data in cui il CSP inaugurerà il ripristinato sito torinese di Torre Bert, da cui trasmetteva la storica stazione IBF, come da invito visibile all'indirizzo :

http://air-radiorama.blogspot.com/2011/10/invito-inaugurazione-stazione-torre.html

 Il pacchetto digiRadio ed i successivi aggiornamenti saranno scaricabili dalla seguente URL:

http://radio.it/DOWNLOAD/

mentre ogni vostra comunicazione in merito dovrà essere inoltrata esclusivamente alla casella postale

digiRadio@csp.it

73 e buoni ascolti o…… decodifiche!