FT8 e modi digitali radioamatoriali: funzionamento, vantaggi e confronto.

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Negli ultimi anni l’FT8 è diventato uno dei modi digitali più utilizzati dai radioamatori sulle bande HF e, in misura crescente, anche sulle VHF e UHF.

La sua diffusione è dovuta a una combinazione particolarmente efficace di sensibilità, semplicità operativa, ridotta larghezza di banda e capacità di completare collegamenti anche quando il segnale è molto debole o praticamente inudibile.

L’FT8, tuttavia, non sostituisce tutti gli altri modi digitali. È stato progettato per effettuare QSO brevi, strutturati e affidabili, non per lunghe conversazioni via tastiera, trasmissioni di file, messaggistica libera o comunicazioni di emergenza.

Per comprenderne realmente vantaggi e limiti è quindi utile confrontarlo con modi come FT4, RTTY, PSK31, JS8Call, Olivia, WSPR, JT65 e Q65.

Che cos’è l’FT8

FT8 è un modo digitale sviluppato da Joe Taylor, K1JT, e Steven Franke, K9AN, e distribuito principalmente all’interno del software gratuito WSJT-X.

La sigla richiama i cognomi Franke e Taylor, mentre il numero 8 fa riferimento alla modulazione basata su otto toni.

Il sistema è stato progettato per realizzare collegamenti affidabili in presenza di:

• segnali molto deboli;
• forte rumore di fondo;
• fading;
• aperture di propagazione brevi;
• stazioni con potenza o antenne limitate;
• condizioni in cui il segnale non è facilmente comprensibile a orecchio.

Secondo la documentazione ufficiale di WSJT-X, FT8 utilizza sequenze alternate di trasmissione e ricezione della durata di circa 15 secondi. Un QSO standard può quindi essere completato in circa un minuto, purché i messaggi vengano ricevuti correttamente.

Come funziona un collegamento FT8

Un QSO FT8 non consiste in una conversazione libera, ma in uno scambio di messaggi brevi e altamente strutturati.

Una sequenza tipica può essere:

CQ IZ1XBB JN45 IZ1XBB IK1ABC JN44 IK1ABC IZ1XBB -12 IZ1XBB IK1ABC R-09 IK1ABC IZ1XBB RRR IZ1XBB IK1ABC 73 

Durante il collegamento vengono generalmente scambiati:

• nominativi;
• locator Maidenhead;
• rapporto del segnale;
• conferma della ricezione;
• saluto finale.

Il rapporto FT8 non è espresso nella tradizionale scala RST. È invece una stima del rapporto segnale-rumore, normalmente riferita a una larghezza di banda di 2.500 Hz.

Un rapporto di -18 dB, per esempio, indica un segnale estremamente debole, che potrebbe risultare difficilmente percepibile all’ascolto, ma ancora decodificabile dal software.

Sincronizzazione temporale

Uno degli aspetti fondamentali dell’FT8 è la sincronizzazione dell’orologio del computer.

Le stazioni trasmettono a turni alternati:

• una stazione nei periodi pari;
• l’altra nei periodi dispari.

Se l’orologio del computer presenta un errore eccessivo, il software può non riuscire a individuare e decodificare correttamente i segnali.

Per questo motivo viene normalmente utilizzato un sistema di sincronizzazione tramite Internet, GPS o server temporali NTP.

Questo requisito rappresenta uno dei limiti operativi dell’FT8: rispetto a RTTY o PSK31, non è possibile iniziare a trasmettere liberamente in qualsiasi momento, poiché l’intero sistema si basa su finestre temporali coordinate.

Modulazione e larghezza di banda

FT8 utilizza una modulazione a otto toni, con una spaziatura di circa 6,25 Hz tra i toni. Un singolo segnale occupa approssimativamente 50 Hz.

La ridotta occupazione permette a molte stazioni di operare contemporaneamente all’interno della banda passante di un normale ricevitore SSB.

In pratica, sintonizzando la radio su una singola frequenza USB, il software può ricevere e decodificare decine di segnali distribuiti su diverse frequenze audio all’interno della finestra visualizzata nella waterfall.

Perché l’FT8 riesce a decodificare segnali così deboli

L’elevata sensibilità dell’FT8 non dipende da un unico elemento, ma dall’insieme di diverse tecniche:

• messaggi brevi e strutturati;
• modulazione a banda stretta;
• sincronizzazione temporale precisa;
• codici di correzione degli errori;
• algoritmi di decodifica specializzati;
• integrazione del segnale per l’intera durata della trasmissione;
• conoscenza preventiva dei possibili formati del messaggio.

Il decoder non deve interpretare una frase arbitraria composta da qualsiasi carattere. Deve scegliere tra strutture già previste dal protocollo, come nominativi, rapporti e locator. Questo riduce la quantità di informazione necessaria e aumenta notevolmente l’affidabilità.

FT8 può operare con segnali che si trovano intorno a -20 dB rispetto al rumore, a seconda delle condizioni e della probabilità di decodifica.

Attrezzatura necessaria

Per operare in FT8 sono normalmente necessari:

• un ricetrasmettitore SSB;
• un’antenna adatta alla banda;
• un computer Windows, macOS o Linux;
• un collegamento audio tra radio e computer;
• un’interfaccia CAT, VOX o comando PTT;
• software WSJT-X o compatibile;
• un sistema di sincronizzazione temporale;
• eventuale software di log.

Molte radio moderne dispongono di una scheda audio USB integrata. In questo caso un solo cavo USB può gestire:

• audio ricevuto;
• audio trasmesso;
• comando CAT;
• selezione automatica della frequenza;
• commutazione trasmissione-ricezione.

La documentazione WSJT-X indica come configurazione di base un ricetrasmettitore SSB, un computer e un’interfaccia audio e di controllo appropriata.

Regolazione della potenza e del livello audio

L’FT8 utilizza un segnale a inviluppo relativamente costante, ma la trasmissione è comunque continua per quasi tutta la finestra prevista. Per questo motivo il trasmettitore viene sottoposto a un carico più severo rispetto alla fonia SSB, nella quale la potenza media dipende dalla voce.

È importante:

• non sovraccaricare l’ingresso audio della radio;
• evitare l’intervento dell’ALC, oppure mantenerlo al livello minimo previsto dal costruttore;
• controllare la temperatura del finale;
• utilizzare una potenza proporzionata alle condizioni;
• evitare trasmissioni eccessivamente lunghe o continue;
• verificare che il segnale sia pulito e privo di splatter.

FT8 è un modo per segnali deboli, ma non significa necessariamente che debba essere sempre utilizzato in QRP. La potenza appropriata dipende dall’antenna, dalla propagazione e dalla stazione che si desidera collegare.

Il principio corretto rimane quello di utilizzare la potenza minima realmente necessaria per completare il QSO.

I principali vantaggi dell’FT8

1. Elevata sensibilità

Il vantaggio principale è la possibilità di decodificare segnali molto inferiori alla soglia normalmente necessaria per fonia, RTTY e molti altri modi digitali.

Questo consente di effettuare DX anche con:

• antenne compromesse;
• potenza ridotta;
• forte rumore urbano;
• propagazione marginale;
• bande apparentemente chiuse.

2. Ridotta larghezza di banda

Ogni segnale occupa circa 50 Hz. Numerose stazioni possono quindi essere ricevute simultaneamente all’interno di una normale banda audio SSB.

3. QSO relativamente rapido

Rispetto ai precedenti JT65 e JT9, FT8 riduce considerevolmente la durata del collegamento. La guida ufficiale WSJT-X lo descrive come quattro volte più veloce rispetto ai modi con sequenze di un minuto.

4. Facilità di utilizzo

Dopo la configurazione iniziale, l’operatività è abbastanza intuitiva. Il software mostra le stazioni ricevute, i rapporti, i locator e i messaggi della sequenza.

5. Grande attività sulle bande

La concentrazione degli utenti su frequenze conosciute rende relativamente facile trovare corrispondenti. ARRL indica FT8 come il modo digitale oggi maggiormente utilizzato per il DX e la ricerca dei diplomi.

6. Integrazione con log e servizi online

WSJT-X può dialogare con numerosi programmi di log e servizi di analisi della propagazione. I rapporti di ricezione possono essere inviati a piattaforme come PSK Reporter, consentendo di verificare rapidamente dove sia stato ricevuto il proprio segnale.

7. Utile per studiare la propagazione

La quantità di stazioni attive e la disponibilità dei rapporti automatici rendono FT8 un ottimo strumento per:

• verificare l’apertura di una banda;
• confrontare antenne;
• valutare modifiche alla stazione;
• osservare percorsi di propagazione;
• studiare sporadic-E e aperture VHF.

I limiti dell’FT8

1. Comunicazione estremamente ridotta

Il contenuto del QSO è normalmente limitato a nominativi, locator, rapporti e conferme.

Non è il modo adatto per:

• conversazioni personali;
• descrizioni tecniche;
• scambio di informazioni articolate;
• messaggi di servizio complessi;
• comunicazioni operative non standard.

2. Elevato livello di automazione

Il software può gestire gran parte della sequenza del collegamento, compresa la risposta automatica e l’avanzamento tra i vari messaggi.

Alcuni radioamatori considerano questo aspetto un vantaggio, mentre altri ritengono che riduca il coinvolgimento umano e la capacità operativa richiesta.

Joe Taylor ha definito FT8 un modo specializzato per collegamenti affidabili con segnali molto deboli, distinguendolo dai modi generici come fonia e CW, utilizzabili anche per conversazioni, emergenze e molte altre finalità.

3. Dipendenza dal computer

Senza computer, software e sincronizzazione temporale, l’FT8 non è normalmente utilizzabile.

4. Frequenze molto affollate

La popolarità del modo può provocare:

• sovrapposizione dei segnali;
• trasmissioni sulla stessa frequenza audio;
• stazioni troppo potenti;
• saturazione del ricevitore;
• difficoltà nel lavorare stazioni rare.

5. Scarso adattamento alle comunicazioni di emergenza

I messaggi standardizzati rendono FT8 inadatto alla trasmissione di informazioni operative dettagliate. Per reti di emergenza sono normalmente più utili fonia, packet, Winlink, JS8Call, VarAC o altri sistemi capaci di trasportare testo libero e dati.

FT8 e FT4 a confronto

FT4 appartiene alla stessa famiglia di FT8, ma è stato progettato principalmente per i contest.

FT4 è più veloce, ma sacrifica alcuni decibel di sensibilità. La documentazione WSJT-X lo descrive come particolarmente adatto alle competizioni, mentre FT8 rimane più indicato quando il segnale è molto debole.

FT8 e RTTY a confronto

La RTTY è uno dei modi digitali storici del radiantismo. Utilizza normalmente una modulazione FSK o AFSK con uno shift di 170 Hz e una velocità di 45,45 baud.

RTTY offre maggiore libertà nel contenuto dei messaggi ed è ancora molto apprezzata nei contest. FT8 è invece nettamente più efficace quando i segnali sono deboli.

ARRL descrive la RTTY tradizionale come un modo basato sul codice Baudot a cinque bit, normalmente utilizzato a 45,45 baud con uno shift di 170 Hz.

FT8 e PSK31 a confronto

PSK31 è stato per molti anni uno dei modi più popolari per le conversazioni via tastiera sulle HF.

PSK31 permette di scrivere liberamente e di conoscere maggiormente il corrispondente. FT8 offre invece maggiore robustezza e automazione.

ARRL indica per PSK31 una velocità simbolica di 31,25 baud e un’occupazione di banda molto contenuta, evidenziandone l’efficacia nelle comunicazioni a bassa potenza.

FT8 e JS8Call a confronto

JS8Call utilizza tecniche derivate da FT8, ma le adatta alla comunicazione testuale libera e al networking radio.

Con JS8Call è possibile:

• inviare testo libero;
• lasciare messaggi a stazioni non presidiate;
• inoltrare messaggi attraverso altre stazioni;
• interrogare nodi remoti;
• realizzare reti decentralizzate;
• trasmettere brevi informazioni operative.

FT8 è preferibile per accumulare QSO e lavorare il DX. JS8Call è più adatto quando si desidera comunicare realmente un contenuto.

FT8 e Olivia a confronto

Olivia è un modo MFSK progettato per mantenere una comunicazione testuale anche in condizioni difficili di rumore, fading e interferenza.

Esistono diverse combinazioni di toni e larghezza di banda, indicate spesso con denominazioni come:

• Olivia 8/250;
• Olivia 16/500;
• Olivia 32/1000.

Il primo numero rappresenta generalmente il numero di toni, mentre il secondo indica la larghezza di banda approssimativa in hertz.

Olivia è preferibile quando è necessario scambiare frasi complete in condizioni difficili. FT8 è superiore quando l’obiettivo è completare un collegamento minimo con il segnale più debole possibile.

FT8 e WSPR a confronto

WSPR, acronimo di Weak Signal Propagation Reporter, non è pensato principalmente per realizzare QSO tradizionali.

Viene utilizzato per verificare la propagazione mediante trasmissioni automatiche a bassissima potenza contenenti:

• nominativo;
• locator;
• potenza dichiarata in dBm.

La guida WSJT-X indica che WSPR può decodificare segnali intorno a -31 dB in una larghezza di riferimento di 2.500 Hz, grazie alle sequenze di due minuti.

WSPR è quindi lo strumento ideale per verificare dove arrivi un segnale, mentre FT8 serve a stabilire un vero collegamento bidirezionale.

FT8, JT65 e JT9

JT65 e JT9 sono predecessori concettuali dell’FT8 e utilizzano sequenze della durata di circa un minuto.

I loro vantaggi comprendono:

• elevata sensibilità;
• ottima affidabilità con segnali molto deboli;
• applicazioni specialistiche sulle HF, VHF e per collegamenti EME.

Il principale svantaggio è la lentezza. Un QSO minimo può richiedere da quattro a sei minuti.

FT8 è circa quattro volte più veloce, sacrificando soltanto alcuni decibel di sensibilità rispetto ai modi più lenti.

FT8 e Q65

Q65 è un modo della famiglia WSJT-X progettato soprattutto per particolari condizioni di propagazione sulle VHF, UHF e microonde.

È particolarmente efficace per:

• EME, cioè riflessione lunare;
• troposcatter;
• rain scatter;
• scatter ionosferico;
• propagazione trans-equatoriale;
• segnali soggetti a fading rapido.

FT8 rimane più pratico per l’attività generale HF e per le comuni aperture sui 6 metri. Q65 è invece uno strumento specialistico per segnali e percorsi di propagazione particolari.

FT8 e modi per trasmissione dati

FT8 non deve essere confuso con modi progettati per trasportare dati, file o posta elettronica.

Sistemi come:

• Packet AX.25;
• Winlink;
• VARA;
• ARDOP;
• PACTOR;
• VarAC;

hanno finalità differenti e possono gestire testo, moduli, messaggi, dati binari o comunicazioni store-and-forward.

FT8 trasmette invece una quantità minima di informazione, ottimizzata per confermare il collegamento tra due stazioni.

Tabella comparativa generale

Quale modo scegliere?

La scelta dipende dall’obiettivo operativo.

• Per lavorare DX con segnali molto deboli: FT8.
• Per un contest digitale veloce: FT4 o RTTY.
• Per conversare via tastiera: PSK31, JS8Call o Olivia.
• Per studiare la propagazione: WSPR.
• Per messaggistica e reti decentralizzate: JS8Call o VarAC.
• Per EME e scatter sulle VHF superiori: Q65, JT65 o altri modi WSJT-X appropriati.
• Per inviare posta elettronica o dati: Winlink con un modem compatibile.

FT8 sta danneggiando il radiantismo?

La diffusione dell’FT8 ha generato un ampio dibattito.

Secondo i critici, FT8:

• riduce il contatto umano;
• automatizza eccessivamente il QSO;
• concentra l’attività in poche frequenze;
• allontana gli operatori dalla fonia, CW e modi conversazionali;
• trasforma il collegamento in una semplice raccolta di nominativi.

Secondo i sostenitori, invece, FT8:

• permette di utilizzare stazioni modeste;
• rende accessibile il DX a chi vive in spazi limitati;
• favorisce la sperimentazione digitale;
• consente di studiare la propagazione;
• mantiene attive le bande anche in condizioni difficili;
• avvicina informatica e radiotecnica.

Entrambe le posizioni contengono elementi condivisibili. FT8 diventa limitante soltanto quando viene considerato l’unico modo di fare radio.

Utilizzato insieme a fonia, CW, RTTY, PSK, modi digitali conversazionali e sperimentazione tecnica, rappresenta invece un’aggiunta importante al patrimonio radioamatoriale.

Buone pratiche operative

Per utilizzare correttamente l’FT8 è consigliabile:

• mantenere l’orologio perfettamente sincronizzato;
• controllare che il segnale trasmesso sia pulito;
• non utilizzare più potenza del necessario;
• evitare di trasmettere sopra una stazione già presente;
• scegliere una frequenza audio libera sulla waterfall;
• non chiamare continuamente una stazione che non risponde;
• verificare la corretta configurazione del nominativo e del locator;
• controllare la temperatura del ricetrasmettitore;
• registrare correttamente i QSO nel log;
• rispettare band plan e regolamentazione nazionale.

Conclusioni

FT8 è uno dei modi digitali più efficaci mai sviluppati per la comunicazione radioamatoriale con segnali deboli.

La combinazione di banda stretta, correzione degli errori, messaggi strutturati e sincronizzazione temporale permette di completare collegamenti che con fonia, RTTY o PSK31 sarebbero difficili o impossibili.

Il suo principale punto di forza è anche il suo maggiore limite: FT8 riduce il QSO alla quantità minima di informazione necessaria per confermare il collegamento.

Chi desidera fare DX, conseguire diplomi, verificare la propagazione o sperimentare con antenne modeste troverà in FT8 uno strumento eccezionale. Chi cerca invece una vera conversazione dovrà orientarsi verso PSK31, JS8Call, Olivia, RTTY oppure verso i tradizionali modi fonia e CW.

FT8 non è quindi il migliore modo digitale in senso assoluto. È il modo migliore quando l’obiettivo è completare in modo affidabile un QSO breve con un segnale molto debole.

Il valore della radio amatoriale rimane proprio nella possibilità di scegliere tra tecnologie differenti, comprendere come funzionano e utilizzare ogni modo nel contesto per il quale è stato progettato.