ZVEI-Encoder-Decoder

Questo applicativo genera e decodifica sequenze di toni radio ZVEI 2. Utilizza l'algoritmo Goertzel per rilevare con precisione le 6 frequenze. Il decoder è ottimizzato per gestire le brevissime pause tra toni identici, un problema critico nelle comunicazioni radio veloci.

📻 ZVEI-2 Tone Generator and Decoder (Python/Colab)

Un applicativo Python per la generazione e la decodifica di sequenze di toni radio selettivi ZVEI 2, comunemente utilizzati nei sistemi di comunicazione e allarme radio.

L'implementazione è ottimizzata per gestire le critiche tempistiche dei segnali ZVEI, in particolare la brevissima pausa tra i toni consecutivi.

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🎯 Obiettivo del Progetto

Il progetto mira a fornire una piattaforma per:

1. Generare segnali audio (.wav) di sequenze ZVEI 2 personalizzate.
2. Decodificare con precisione tali segnali audio, anche in presenza di toni identici consecutivi (es. 950000), una sfida comune nei sistemi con tempi di tono/pausa ridotti.

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🛠️ Tecnologia Utilizzata

• Linguaggio: Python
• Librerie Principali: numpy, scipy.io.wavfile, ipywidgets
• Algoritmo di Decodifica: Goertzel Algorithm (versione ottimizzata)

[Image of Goertzel algorithm flow chart]

⚙️ Parametri ZVEI 2

L'applicativo è configurato per le tempistiche standard ZVEI 2:

Parametro	Durata (secondi)	Descrizione
TONE_DURATION	$0.070 \text{ s}$ ($70 \text{ ms}$)	Durata di ciascun tono.
TONE_PAUSE	$0.020 \text{ s}$ ($20 \text{ ms}$)	Breve pausa tra i toni.

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💻 Come Usare l'Applicativo (Google Colab)

Questo progetto è ideale per l'esecuzione in un ambiente Google Colab, in quanto è diviso in due blocchi sequenziali:

1. Generazione del Segnale (Blocco 1)

Il primo blocco crea il file audio (selettiva_generata.wav).

• Input: Devi inserire la sequenza ZVEI 2 desiderata (es. 950000) nel campo sequence_input.
• Output: Viene generato un file .wav salvato localmente e scaricabile.

2. Decodifica e Analisi (Blocco 2)

Il secondo blocco esegue l'analisi del segnale generato.

• Funzione Chiave: La funzione goertzel_detect calcola la potenza per le frequenze ZVEI note, utilizzando una soglia di potenza elevata (MIN_GOERTZEL_POWER_THRESHOLD = 7.0) per ignorare i segnali residui nella pausa di $20 \text{ ms}$.
• Logica di Avanzamento: Il decoder utilizza una logica di salto aggressivo (ADVANCE_STEP = 95 \text{ ms}) quando un nuovo tono viene rilevato, per saltare Tono + Pausa e garantire la velocità. Altrimenti, avanza cautamente per trovare il segnale successivo.
• Filtro Postumo: Viene applicato un filtro di debouncing finale per rimuovere eventuali toni identici consecutivi registrati a causa dell'overlap del segnale.

Istruzioni Rapide:

1. Esegui il Blocco 1 inserendo la tua sequenza.
2. Esegui il Blocco 2.
3. Clicca su "Decodifica Audio Salvato" per visualizzare il risultato.

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💡 Sfida Tecnica (Toni Consecutivi)

La maggiore sfida affrontata è stata la decodifica affidabile di sequenze con toni identici (es. 950000). Data la finestra di analisi di $70 \text{ ms}$ e una pausa di soli $20 \text{ ms}$, la rilevazione del silenzio è estremamente difficile.

L'approccio risolutivo è stato l'uso combinato di:

• Alta Soglia Goertzel: Per distinguere chiaramente il tono dalla pausa/rumore.
• Logica di Salto a Tempo: Per forzare l'avanzamento al punto in cui dovrebbe trovarsi il tono successivo.