Modos de
trasmisión
(última actualización 2005-04-09)
Por Miguel R. Ghezzi (LU 6ETJ)
www.solred.com.ar/lu6etj
SOLVEGJ Comunicaciones
www.solred.com.ar/solvegj
Los métodos y técnicas que tenemos los radioaficionados para intercambiar señales a través de la radio son muy diversos. Desde los más simples como el código Morse, hasta elaborados protocolos de comunicación digital, sin olvidar la trasmisión de imágenes y señales vocales. Una variedad suficiente que le hará disfrutar muchas horas de entretenido aprendizaje y experimentación. Esas formas de intercambiar señales se denominan "modos de trasmisión".
A partir del surgimiento de la radio en los principios del siglo XX, la inventiva de quienes se han dedicado a estudiar este fascinante mundo no muestra signos de agotamiento. Desde las primeras comunicaciones, poco más que zumbidos que podían enviarse a pocos km de distancia, hasta hoy, que pueden trasmitirse las imágenes y mediciones de instrumentos instalados abordo de naves espaciales enviados al lejano espacio interplanetario e interestelar ¡han pasado apenas cien años...!
Los cambios han sido inmensos, las invenciones innumerables; un
radioaficionado podrá estudiar, construir y operar decenas de sistemas de
comunicaciones diferentes, casi tantos como desee y se anime a emprender.
Los más populares continúan siendo los que permiten trasmitir la palabra hablada
pues el sonido de voces distantes no ejerce una eterna fascinación, pero la
radiotelegrafía, la trasmisión de imágenes o de textos y datos mediante
procedimientos digitales, son ejemplos de aquello que cautiva a los
radioaficionados de todo el mundo.
Actualmente los aficionados contamos con estaciones trasmisoras
de imágenes situadas en el espacio y también repetidores de casi todos los modos
montados sobre satélites artificiales, de este modo nuestras comunicaciones
pueden abarcan enormes distancias en forma predecible. Las comunicaciones con
los astronautas de las misiones espaciales son frecuentes y son un atractivo más
para mantenernos al día con las tecnologías, pues la radioafición no es un
simple pasatiempo sino una hermosa herramienta para introducirse en la
comprensión de la ciencia y la técnica.
Cuando se habla por teléfono es posible utilizar un satélite artificial de
comunicaciones sin siquiera saber donde se encuentra o cómo es posible, pero el
radioaficionado que opera con satélites sabrá perfectamente lo que está
haciendo, cómo, cuándo y porqué. Si corre por sus venas el espíritu de los
pioneros no solamente querrá saber cómo usar ese satélite sino conocer sus
movimientos, poder preverlos; se sentirá incitado a comprender la mecánica
celeste y muchos irán un poco más lejos, ¡soñarán construirlos ellos mismos! lo
cual no solo es posible, es lo usual pues los satélites artificiales de
aficionados han sido imaginados, concebidos, diseñados, construidos y testeados
por aficionados y es seguro que muchos ya están pensando la forma de lanzarlos
por si mismos.
Aquí describiremos someramente los modos más usuales pero cualquier una lista sería necesariamente incompleta pues siempre estará, por definición, inconclusa.
Modulación
Intercambiar información aprovechando la capacidad de las ondas
electromagnéticas para atravesar grandes distancias interesó a investigadores
prácticos como Marconi desde el principio (Hertz en realidad estaba más
interesado en verificar las hipótesis de Maxwell).
Los primeros trasmisores eran
poco más que generadores de ruidos parecidos a los que produce el chisporroteo
de un falso contacto o el colector de un motor de escobillas. Apenas los equipos
fueron capaces de producir ondas continuas (sobre todo gracias a la válvula triodo que inventara Lee De Forest en 1906), se lograron controlar las
ondas de radio para trasmitir señales más complejas que la simple interrupción
de la señal al ritmo del código Morse.
Reginald Fessenden logró
trasmitir música y voz por primera vez mediante trasmisores a chispas de alta
frecuencia. Imagine el lector cuál sería la sorpresa
de los operadores de radiotelegrafía de la época cuando de pronto de sus
teléfonos surgió música en lugar del conocido y áspero ruido de la
radiotelegrafía primitiva...
A este proceso que permite montar una señal inteligente sobre las ondas de radio
se lo conoce como "modulación". Cuando se logró hacer que la
potencia de salida del trasmisor variara en concordancia con una señal vocal se
produjo otra gran revolución en la historia de las comunicaciones humanas: nació
la radiofonía. Este método se llamó "modulación de amplitud".
El término modulación proviene del mundo de la música, significa:
"variar de modos en el habla o en el canto dando los tonos correspondientes con
afinación, suavidad y de manera fácil", aunque no parezca
aplicable a nuestro ámbito el término da la idea de
"variar" o "cambiar", para nosotros es un concepto histórico que
nos induce a pensar que modificaremos alguna propiedad de una señal de radio,
tal como su amplitud, frecuencia o fase al ritmo de la información que
deseamos trasmitir. La recuperación de la información emitida recibió a su vez el nombre
de: "Demodulación".
Traslación de espectros: la clave de la radio...
La supuesta variación de la amplitud (o frecuencia) de la onda de radio en
concordancia con la señal a trasmitir, daba la impresión que, de
algún modo, la onda de radio "transportaba" la inteligencia, algo así como
si se tratara de un vehículo de carga. Las nociones de sentido común, rara vez
responden a la verdadera naturaleza de las cosas y lleva tiempo averiguar los
secretos que ellas esconden.
Al analizar cuidadosamente el mecanismo de la
modulación de amplitud pronto se comprendió que la onda portadora no transportaba
ninguna información sino que era un auxiliar para lograr que la información
fuera trasladada desde la región del espectro donde se producía
originalmente, a "otra" región del espectro donde las ondas de radio son capaces
de propagarse a grandes distancias. Este mecanismo llamado traslación
¡era el secreto que permitiría, en adelante, emplear con éxito las ondas de
radio para transportar todo tipo de información!
Al conjunto de señales eléctricas que contienen las señales que se desean trasladar al espectro radioeléctrico, se lo conoce en ingeniería como "la banda base". Por ejemplo, la banda base en fonía está compuesta por la representación eléctrica del espectro vocal, pero la banda base de TV es más compleja, normalmente contendrá, simultáneamente, las señales de video, color, sonido y sincronización.
A partir del nacimiento de la Teoría de la información, a
mediados del siglo pasado, los conceptos relacionados con la representación y
trasmisión de la información en si, han sido objeto de minucioso estudio
matemático. Algunos de los primeros trabajos se deben a Claude Elwood Shannon
y ya
poseían gran capacidad predictiva.
GRacias a ellos, la comprensión matemática de
los procesos involucrados hizo posible el surgimiento a los sistemas de
comunicación muy elaborados que empleamos hoy en día.
Analogía - transductores
Un determinado fenómeno físico, por ejemplo la variación de presión sonora
que llega a una membrana, puede convertirse (ingenio de Edison mediante), en el
movimiento de una aguja sobre una película de pasta. El dibujo impreso sobre la
pasta "representa" o ¨"copia" de algún modo lo que sucede con la
presión del aire en la vecindad de la membrana al momento de efectuar la
grabación. Se diría que ese dibujo en la
pasta es "semejante o similar o parecido" a la presión sonora, por eso
este tipo de representación de denomina "analógica", porque
analogía significa literalmente "semejanza entre cosas distintas".
También la presión sonora puede convertirse en una variación de tensión
eléctrica (eso hace un micrófono), asi, los dispositivos
que reciben una forma de energía (por ejemplo la presión sonora), y la
transforman en otra (una tensión eléctrica) se
denominan colectivamente "transductores"; encontraremos muchas
clases de ellos en
nuestro paseo por los sistemas de radio.
Digitalización
Si por algún medio se consiguiera representar la presión sonora de nuestro ejemplo
con números enteros, por ejemplo midiendo y anotando su magnitud cada
cierto tiempo, esa variación de la presión con el tiempo podría producir un
conjunto ordenado de números.
A ese proceso de lo denomina digitalización
y al conjunto de números que resulta se lo denomina "señal
digitalizada" (la palabra dígito significa literalmente
"número"). En principio el concepto es muy simple, cuando alguien registra en
un cuaderno, por ejemplo la temperatura, hora por hora, de un día cualquiera,
está digitalizando esa información porque está convirtiendo un suceso físico en
números que lo representan simbólicamente...
Entonces, la señal digitalizada estará compuesto por un conjunto ordenado de
números enteros (que representan la señal original). Esos números enteros
constituyen un conjunto discontinuo (no hay otro número entero entre dos de
ellos), se dice que la representación es discreta, discontinua, "de a saltos", cuantizada.
Si pudiéramos convertir cada uno de estos valores numéricos en una variable eléctrica,
podríamos aplicarla a algún sistema de modulación. Una forma simple de
hacerlo sería convertir los números que representan la temperatura a un
tono de audio cuya frecuencia fuera exactamente igual al número, por ejemplo, si
la temperatura fuera de 300 ºC se representa con un tono de audio
de 300 Hz,
se podría modular en amplitud nuestro trasmisor con ese tono. Al recibir la
secuencia de tonos sabríamos exactamente los valores de temperatura. Aunque
parezca pueril, esta es una verdadera trasmisión digitalizada en la que cada
tono representa un número (nótese que el sistema no utiliza frecuencias
decimales, por ejemplo 234,5 Hz).
Otro procedimiento forma podría ser convertir los valores de temperatura a números binarios en lugar de decimales, cada valor estaría representado por un conjunto de unos y ceros. Podríamos crear un sistema en el cual por cada segundo se trasmita un dígito binario (bit). Si el dígito fuera Cero, se trasmite un tono bajo, si fuera Uno, un tono alto. Si hay dos ceros consecutivos el tono bajo duraría dos segundos, y así hasta terminar con un número. Finalizado un número se dejan pasar, digamos cinco segundos, para que no haya ninguna duda sobre cuándo comienza un nuevo número y se trasmite el siguiente. Así sucesivamente hasta trasmitir todo el conjunto. Será tosco, pero también es un genuino sistema de trasmisión digitalizado de señales por radio. De hecho durante muchos años, variantes más elaboradas de este método se han empleado con éxito en casi todas los sistemas de transporte de textos y datos.
Como hemos visto no es necesario que los números sean binarios, es decir constituidos solamente por solo unos y ceros, (encendido-apagado; frecuencia1-frecuencia2, etc.), puede trasmitirse (y de hecho se hace habitualmente), información digital con tres o más estados o niveles, por ejemplo apagado, media potencia, alta potencia y así sucesivamente.
Aunque un modo de operación es un concepto que está más asociado al tipo de información intercambiada, voz, imagen, datos, etc. es una práctica común reconocerlos por los sistemas de modulación empleados, por ejemplo se dice que una estación opera en amplitud modulada cuando emplea este sistema para trasmitir voz, pero no se dice que opera en AM si lo hace en en BLU aunque también es una forma de modulación de amplitud; el nombre se establece por los usos y costumbres más que por una clasificación prolija. En los siguientes párrafos se emplearemos los nombres comunes.
Radiotelegrafía por ondas continuas OC (CW)
"La telegrafía inalámbrica no es difícil de entender: La telegrafía ordinaria es como un gato muy largo. Usted le tira de la cola en Nueva York y él maúlla en Los Ángeles. Con la inalámbrica es lo mismo, solo que sin el gato..."
Albert Einstein
La trasmisión de señales telegráficas se logra mediante una señal de
radiofrecuencia que se enciende y apaga mediante un interruptor de acuerdo a un
código previamente acordado. El más conocido es el código Morse, por Samuel F.
Morse quien promoviera su creación para el telégrafo alámbrico (el código Morse
internacional empleado en la actualidad difiere de aquel). Seguramente haya sido
el primer código binario producido por el hombre en atravesar el éter radial.
Es
interesante recordar que la telegrafía fue concebida por Joseph Henry, hombre
altruista, convencido que la ciencia era para toda la humanidad, se negó a
patentar su invento y explicó a Morse su sistema quien construyó un telégrafo
funcional con su ayuda en 1844. La patente le fue otorgada a Samuel Morse quien
concibió la idea de codificar texto mediante puntos las rayas.
La radiotelegrafía es un modo eficaz técnicamente sencillo para realizar
comunicados a largas distancias aún con señales débiles. Facilita al aficionado
los comunicados internacionales por la universalidad de sus sistema de
abreviaturas (código Q y otras) y inexistencia de dificultades fonéticas.
Permite operar con anchos de banda muy reducidos logrando con ello mejorar la
relación señal-ruido respecto de sus hermanos de fonía. Es actualmente uno de
los más populares en todo el mundo con miles de entusiastas y avezados
operadores, junto con AM permite revivir la emoción y aventuras de los pioneros
de los primeros días de radio.
Muchos lo consideran un modo obsoleto de
comunicación lo cual no es técnicamente correcto, ya que, desde el punto de
vista de su capacidad para intercambiar información en condiciones marginales no
ha sido alcanzado sino en épocas recientes por sistemas que emplean
intensivamente recursos computacionales. La gran popularidad del modo en todo el
mundo no se deriva solamente de su gran eficacia, también porque aquellos que
logran superar su dificultad inicial disfrutan luego desarrollando destreza en
la recepción y trasmisión del código, sensación similar a la que despierta la
ejecución de un instrumento musical, una práctica deportiva o los juegos de
habilidad. Los naturalistas denominan a estas actividades cuyo fin se satisface
en si mismo placer de la función, son comunes a la mayoría de los
animales superiores.
Tal vez llame la atención del lector el hecho de que se denominen "ondas
continuas", siendo que son interrumpidas. La razón es sencilla: los
primitivo sistemas inalámbricos utilizaban trasmisores basados en dispositivos
que no podían producir una señal de radio verdaderamente continua, sino una
sucesión de impulsos de radiofrecuentes obtenidos mediante circuitos capaces de
producir una ráfaga de chispas emitidas al ritmo del código morse por los
circuitos eléctricos de manipulación.
Amplitud Modulada AM (MA) A3E (ex A3)
Las primeras emisiones de voz por radio se realizaron con
trasmisores de amplitud modulada. La idea era sencilla: si fuera posible,
mediante algún método, variar la intensidad de la señal de radiofrecuencia en
consonancia con la amplitud de una señal vocal podría lograrse que la
información vocal pudiera enviarse a grandes distancias sin utilizar cables.
Rápidamente se halló la manera de hacerlo y los trasmisores de AM progresaron
muy rápidamente.
Hay muchas maneras de construirlos pero en sus versiones más típicas se parecen
bastante al diagrama ilustrado en la figura. Las etapas generadoras y
amplificadoras de la onda de radiofrecuencia son similares a las de un trasmisor
de OC como el que se vio, por eso un trasmisor de AM de aficionados casi siempre
tendrá la provista la posibilidad de manipularlo en telegrafía.
Es el modo más antiguo empleado por los radioaficionados para trasmitir
la voz por medio de ondas de radio y en este sentido es más propio denominarlo
"Telefonía por modulación de amplitud". Consiste en la emisión de la
"portadora" y dos bandas laterales moduladas. La técnica necesaria para
producir y demodular claramente este tipo de señales es muy sencilla y está al
alcance de todos.
Casi toda la actividad en AM en la actualidad se realiza con
equipos construidos por el aficionado o con viejos equipos de rezago de la
segunda guerra mundial (feliz reconversión de un arma en un artefacto para
promover la amistad y comprensión entre los pueblos). La amplitud modulada tiene
también muchos entusiastas por las posibilidades que ofrece al constructor de
emitir señales vocales de gran naturalidad que se puede recibir en cualquier
receptor de onda corta hogareño. Actualmente el empleo de transistores de
conmutación baratos y técnicas de modulación por pulsos han agregado un nuevo
atractivo para el experimentador, además de la posibilidad de operar con
potencias medianas a bajo costo con poca complejidad.
Desde el punto de vista de las radiocomunicaciones su desventajas podrían ser:
Banda Lateral Única con portadora suprimida BLU (SSB), J3E (ex A3J)
También es un método de modulación de la amplitud pero a diferencia del
anterior no se trasmite la señal portadora y se suprime una de las bandas
laterales. Fue patentado por John R.
Carson en 1914. Es con seguridad el modo más popular en todo el mundo
debido a sus inherentes cualidades.
Los comunicados son estadísticamente más confiables porque la señal es menos
afectada por el fading selectivo y porque casi toda la energía disponible está
dedicada a transportar información útil. El cuidadoso diseño de las etapas de
audio con una respuesta en frecuencias optimizada para la trasmisión de señales
vocales, ayudan mucho a obtener estos resultados. El modo se emplea en todas las
bandas, tanto las de HF como las superiores y es uno de los más empleados en la
operación con satélites artificiales.
Con los materiales modernos y la gran difusión de circuitos e información
constructiva, su realización se encuentra bien dentro de las posibilidades del
aficionado entusiasta y puede ser un proyecto inicial ideal para desarrollar en
el club.
Tiene muy pocas desventajas respecto de otros sistemas de fonía, quizás la más destacable (que en realidad no es propia del sistema en si sino de su implementación práctica) sea que el proceso de reinserción de la portadora suprimida en el receptor, no se hace con gran precisión haciendo que la voz pierda naturalidad.
Frecuencia Modulada FM (MF) F3E (ex F3)
Es otro de los modos más populares, especialmente en las bandas de VHF y UHF,
aunque puede emplearse también en las bandas de HF. Como sucede con el sistema
de BLU, buena parte de su popularidad surge de la existencia de equipos armados
listos para usar. La comodidad en la sintonía, facilitada por una relativa
normalización de las frecuencias empleadas y la existencia de pequeños equipos
de manos (handies) ha sido un gran atractivo desde su aparición para atraer
aficionados a esta modalidad.
La facilidad para implementar estaciones
repetidoras que hacen posible ampliar la cobertura de las estaciones fijas,
móviles o portátiles es un factor de peso en hacer de este unos de los modos
favoritos. En la actualidad numerosísimos aficionados lo utilizan en las
frecuencias de VHF para establecer una frecuencia de escucha permanente y/o
mantener grupos de estaciones (ruedas) estables en las mismas. También se han
lanzado satélites que tienen provisión para operar en este modo para que más
aficionados tengan oportunidad de acceder a las comunicaciones espaciales.
El modo también tiene ventajas en otros órdenes: buena relación señal-ruido con señales de niveles moderadamente bajos que produce un silenciamiento del ruido de fondo mayor que AM o BLU. Con un diseño cuidadoso de las etapas amplificadoras y haciendo al detector de FM poco sensible a las variaciones de amplitud el sistema provee un eficaz mecanismo para reducir y aún eliminar ruidos de corta duración y gran amplitud como el producido por el sistema de encendido de los automóviles.
Televisión de barrido lento TVBL (SSTV) F3F (ex F5)
Es un método que modula la frecuencia de un tono de audio para trasmitir imágenes fijas por medio de los equipos normales de la estación. Los primeros aparatos requerían dispositivos artesanales más o menos elaborados para operar en este modo, rápidamente los circuitos digitales primero y la computadora personal luego, lo convirtieron en un favorito. Hoy en día, debido al acceso relativamente fácil a una computadora personal provista de una tarjeta de sonido económica, este modo está al alcance de los radioaficionados que deseen practicarlo.
Televisión de aficionados TVA (ATV) - Televisión de barrido rápido TVBR (FSTV) A3F (ex A5)
Es la trasmisión de imágenes de televisión idénticas a las de broadcasting
normal (doble banda lateral con banda lateral vestigial). Es un modo muy
interesante y valioso por las posibilidades que ofrece, tanto en la
intercomunicación como en sus posibles aplicaciones educativas en la actividad.
Con el abaratamiento de los equipos de grabación y toma de imagen domésticos, es
un modo muy accesible.
Los equipos de radio necesarios pueden ser tan simples
como una etapa de salida básica modulada en serie con un circuito elemental
(aunque en este caso no se logra suprimir adecuadamente una de las bandas
laterales). En recepción puede emplearse cualquier receptor común de TV con un
conversor apropiado para recibir las bandas de frecuencia asignadas a para este
modo.
Uno de sus inconvenientes es que consume un ancho de banda importante
(cerca de 6 MHz) por lo cual el modo es aprovechable en las bandas de UHF
superiores. En estas condiciones el alcance queda limitado por la dificultad
para obtener potencias adecuadas para la realización de comunicaciones
omnidireccionales por la menor capacidad de extraer energía del medio que poseen
las antenas en tales frecuencias.
Facsímil A3E (ex A4)
El modo facsímil (del latín facere = hacer, simile = similar) o simplemente
"Fax", surgió originalmente en la radioafición por la disponibilidad de equipos
comerciales usados pues podía aprovecharse su óptica y mecánica relativamente
complejas, para la construcción de los equipos propios. Ellos provenían de la
industria y el comercio, donde se utilizaban para trasmitir (por lo general
telefónicamente) documentos comerciales, fotografías, dibujos, etc.
Estos
sistemas fueron muy empleado por las agencias noticiosas para la trasmisión de radiofotos y continúa aún hoy con la trasmisión de mapas meteorológicos.
En el ámbito de la radioafición casi no se emplea para trasmisiones pero si es apreciado por quienes gustan de recibir imágenes de los servicios meteorológico terrestres o satelitales. Las imágenes tienen muy buena resolución, (superior a la utilizada en TVBL) pero se precisa más tiempo para completarla. Actualmente las antiguas máquinas de tambor mecánico óptico, han sido sustituidas por las facilidades de la computadora personal. Una velocidad de trasmisión típica es 120 líneas por minuto con una densidad de exploración de 96 líneas por pulgada.
Hellschreiber
Este es un interesantísimo sistema de comunicaciones utilizado por los alemanes en la segunda guerra mundial, tanto desde le punto de vista de su valor histórico como de su capacidad técnica. Es un sistema de facsímil. Una de sus variantes es capaz de trasmitir a unas 35 palabras por minuto con un ancho de banda de solamente 75 Hz. Era un modo muy superior a RTTY para trasmitir texto e inclusive competía con la telegrafía en su capacidad para defenderse en malas condiciones de relación señal-ruido. No decodifica la señal sino que la dibuja sobre la pantalla de la PC. Originalmente lo hacía sobre una tira de papel.
Radioteletipo RTTY. F1B (ex F1)
En nombre surge de las primitivas máquinas que permitían imprimir remotamente sobre máquinas de escribir eléctricas (teleimpresión) o recibir del mismo modo. Es una de las formas de la radiotelegrafía. Con ondas de radio emplea modulación por desplazamiento de frecuencia de la señal de radiofrecuencia (FSK = Frequency Shift Key), que consiste en cambiar levemente la frecuencia de trasmisión de acuerdo a un código preestablecido, siendo el más conocido el llamado código BAUDOT (en honor de Emile Baudot). En él se emplean cinco bits trasmitido en serie para codificar las letras en mayúsculas, los números y los símbolos de puntuación más usuales. Frecuentemente se emplea una forma de modulación llamada AFSK (Audio Frequency Shift Key) o "Manipulación por desplazamiento de la frecuencia de audio", la cual, cuando se aplica a un equipo de BLU, produce una señal en el aire prácticamente igual a la anterior.
Durante muchos años los aficionados emplearon verdaderas máquinas de teletipo (generalmente impresionantes y ruidosos aparatos mecánicos), acopladas a los moduladores/demoduladores para el modo. Hoy en día la pantalla del computador y el software apropiado se encargan del trabajo. Es un modo tradicional con muchos entusiastas en todo el mundo. Aunque surgieron sistemas más elaborados de trasmisión de textos tales como las distintas variantes del TOR comercial y otros, RTTY conserva muchos seguidores, tal vez por el atractivo y la nostalgia de los Viejos Tiempos...
Modulación de fase PSK (BPSK QPSK mPSK)
Es un modo de trasmisión orientado a texto que se popularizó en los últimos años, especialmente a partir de la aparición en 1997 del llamado PSK31 que por su reducido ancho de banda e ingenioso sistema de codificación permitió romper la supremacía de la radiotelegrafía en los comunicados "difíciles", con pobres relaciones señal-ruido. Es el modo de trasmisión de textos que en HF tiene hoy más adeptos, no solamente por su extraordinaria capacidad para el DX sino porque los modos textuales siempre facilitan la comunicación entre aficionados de distintas lenguas. Su costado "débil", para algunos, es su dependencia de complejos sistemas digitales que requieren una PC o microcontroladores dedicados. Aún así, representa una verdadera técnica de avanzada que merece crédito en tal sentido, es un formato que nos acerca a los que hacen posible las comunicaciones con los robots enviadas a remotos lugares del sistema solar.
Paquetes de datos. Packet radio F2D (ex F9) o J2D (ex A9J)
El sistema de comunicación por paquetes tuvo su auge durante la década de los
´80 hasta fines de los ´90. Tanto en HF a velocidades de 300 baudios como en VHF
y superiores a 1.200 baudios o más, la época de oro del "packet radio" fue la
delicia de muchísimos aficionados que por primera vez pudieron acceder a
verdaderas comunicaciones digitales por radio. Las comunicaciones en packet
proveen todo el espectro de posibilidades típico de la era de las computadoras y
la internet. La capacidad para realizar contactos y transferencias de archivos
sin errores y de formar redes con topologías de complejidad arbitraria lo
convierten en un favorito de los que "saben" de comunicaciones digitales. Si se
tiene presente que los diseñadores del los protocolos típicos de la internet
rápidamente volcaron su experiencia en el área de los radioaficionados se puede
ver claramente la íntima ligadura que hay entre este sistema y los más modernos
y elaborados procedimientos empleados al presente en la Net.
Los protocolos de comunicaciones de datos TCP/IP hoy conocidos por todo el mundo
y el denominado AX25 son la base sobre la que se asienta este modo.
APRS. Amateur Position Reporting System. Sistema de reportes de posición de aficionados
Es un elaborado protocolo montado sobre el sistema de Packet Radio que permite visualizar sobre mapas proyectados sobre la pantalla de una computadora personal, prácticamente en tiempo real, la posición geográfica y estado de las distintas estaciones participantes del sistema. Ellas pueden estar situadas en cualquier parte del globo (y aún fuera de él) y en movimiento. Esto le confiere un extraordinario potencial para el apoyo logístico en situaciones de emergencia. No solo es posible ver sobre un mapa el desplazamiento de las estaciones, datos meteorológicos y telemetría, sino que el protocolo permite también comunicaciones de texto entre los participantes y la posibilidad de establecer pórticos que, a través de distintas bandas e inclusive las redes de internet existentes, pueden facilitar la comunicación entre estaciones situadas a miles de kilómetros. Mediante el empleo de económicos receptores de GPS (Global Positioning System - Sistema de posicionamiento Global). Acoplado a una pequeña interfase llamada "tracker" y un trasmisor de HF/VHF/UHF pueden emitirse reportes de posición de una estación móvil de manera cuasi-continua, por lo que es posible seguir su desplazamiento en la pantalla de la PC.
TOR SITOR AMTOR PACTO GTOR (Amateur Teleprinting Over Radio)
Le principal inconveniente del sistema de radioteletipo (RTTY) reside en que
los ruidos perjudican seriamente la recepción de los caracteres. Los sistemas
TOR (Teleprinting Over Radio - Teleimpresión sobre radio)
se diseñaron para resolver este problema. El sistemas de aficionados pionero en
esta modalidad fue el AMTOR (AMateur Teleprinting Over Radio).
En él se trasmiten grupos de tres caracteres que incorporan información que le
permite "saber" al receptor si los caracteres recibidos son correctos. Si el
grupo se ha recibido correctamente (con mucha probabilidad), el receptor le
envía al trasmisor un caracter de acuse de recibo (ACKnowledgement) o un
indicador de falla si la recepción fue errónea. Si la respuesta de receptor es
negativa o nula (el emisor no recibe confirmación positiva) se reenvía el grupo
fallido tantas veces como sea necesario hasta ser confirmado continuando
luego con el siguiente grupo. El sistema requiere que los equipos involucrados
sean capaces de conmutar rápidamente de trasmisión a recepción. Este modo se
conoce como ARQ (Automatic Repeat ReQuest -
Solicitud de repetición automática) o AMTOR "A".
Otra implementación de AMTOR consiste en enviar los grupos dos veces cada uno
sin esperar el ACK, se conoce como modo "FEC - Forward Error Correction". Es más
seguro que el RTTY común pero menos que el modo "A" y se emplea cuando una
estación ha de trasmistir para muchos receptores. Las señales AMTOR se reconocen
ser en un receptor de BLU, por su sonido semejante al canto de un grillo.
PACTOR
Es un híbrido entre Packet Radio y Amtor. Es más eficiente que ambos en HF. Los grupos son de 12 o 24 caracteres y se envían caracteres de control llamados "Checksum" (números de control), que permiten detectar si los datos han sido corruptos o no. Es un modo poco utilizado actualmente.
GTOR
Este modo fue creado por M. Golay para recibir las fotografías de la nave Viajero que alcanzaran Saturno y Júpiter en el siglo pasado. Su protocolo es mucho más robusto que AMTOR y PACTOR. Dispone de medios para intercalar los datos de manera de soslayar ráfagas de ruido y recuperarse de errores sin solicitar la retrasmisión del grupo (aunque también puede hacerlo). La velocidad de trasmisión puede ser de 100, 200 o 300 bauds y los grupos pueden contener 24, 48 o 72 caracteres cada uno. Es un modo poco utilizado actualmente.
Satélites artificiales
Lo satélites artificiales desde la década de los ´60 han sido un recurso asiduamente empleado por los aficionados de todo el mundo. Casi todos los modos descritos anteriormente han tenido cabida en la operación vía satélite. Muchos aficionados y muchos países han intervenido activamente en su diseño, construcción y financiación. La gran variedad de satélites escapa a este resumen. Se emplearon distintas órbitas, circulares, elípticas, a bajas alturas y a medianas con apogeos situados a muchos miles de Km. haciendo posible comunicados intercontinentales en los distintos modos.
La operación con satélites es muy interesante para el experimentador, tanto de avanzada como relativamente principiante porque hay satélites cuya operación apenas si requiere de una antena elemental y un equipo de VHF convencional, otros que pueden ser "escuchados" en sus trasmisiones de telemetría y/o imágenes desde el espacio constituyendo una fuente de experimentación y aprendizaje inagotable.
La computadora personal y la radio
Con el advenimiento de la computadora personal surgió gran cantidad de
software y estas versátiles máquinas se convirtieron en una fuente inagotable de
recursos para la operación en los distintos modos. SSTV, RTTY, PSK, Packet
radio, Amtor, etc. son unos pocos ejemplos de los modos que la PC puede generar
y reproducir ya sea mediante sencillas interfases o gracias a la dúctil tarjeta
de sonido. Más recientemente se ha desarrollado software mediante el cual la
banda base de los principales modos se genera mediante dicha tarjeta, la PC
funciona como si se tratara de una FI (frecuencia intermedia) y solo hace falta
agregar las etapas conversoras para trasladar el espectro a la zona deseada y
contar así con un equipo completo y económico.
Están surgiendo tecnologías de trasmisión digital orientadas a las FE que se
espera produzcan altos niveles de calidad de la señal las cuales mediante
intensivo tratamiento informático logran sortear las dificultades originadas por
el ruido atmosférico y el desvanecimiento.
La mayoría del software es del tipo shareware y sus autores casi siempre
obsequian con posibilidades de uso limitado o totalmente gratuito como los de
Makoto Mori (JE 3HHT). Una visita a la internet dará cuenta de inmensas cantidades
de código escrito por radioaficionados de todo el mundo que puede ser muy bien
aprovechado. Vale la pena destacar que prácticamente todo el soft para
radioaficionados está hecho por radioaficionados.
Modo (otra acepción)
Simplex (SX): Permite comunicaciones en un solo sentido (unilaterales) , por ejemplo un trasmisor de alarma que se enciende cuando ella se activa. Utiliza un solo canal para intercambiar información entre dos puntos.
Semi Duplex (HDX): También permite comunicaciones en un solo sentido a la vez, pero el sentido puede invertirse. Emplea un solo canal, si emplea dos no los ocupa simultáneamente. Los equipos comunes de comunicaciones funciona habitualmente de este modo.
Duplex o "Full Duplex (FDX)": Permite la comunicación en ambos sentidos (bilateral) simultáneamente. En radio utiliza habitualmente dos canales. Por ejemplo un teléfono celular.
Full/full Duplex (F/FDX)": Permite la comunicación en ambos sentidos simultáneamente pero mientras se trasmite a una estación se puede estar recibiendo otra estación diferente simultáneamente.
Difusión (broadcast): En el modo broadcast, la trasmisión es unilateral pero existe un trasmisor y muchos receptores. Una emisora de radiodifusión, un trasmisor de fotografías meteorológicas, son ejemplos ordinarios de este modo. Normalmente requiere solamente un canal.
Spread spectrum - Espectro disperso o ampliado
Es
una técnicas que, aunque no es nueva, está adquiriendo gran popularidad en
sistemas de redes y teléfonos inalámbricos gracias al desarrollo de la
microelectrónica e integración en gran escala. En este sistema la señal (o banda
base) trasmitida es "esparcida" a lo largo de un espectro mucho más amplio del
que es necesario para trasmitir la información (y esto ya constituye una
definición de por si). Nace originalmente formando parte de técnicas militares
destinadas a evitar interferencias y evitar la escucha de las trasmisiones por
el enemigo, rápidamente sus ventajas (como sucedió con el sistema GPS)
hicieron que la tecnología se aplicara a aplicaciones civiles. En una de sus
formas conocida como "Frequency Hopping Spread Spectrum - Espectro
Disperso por Salto de frecuencia", en ella la señal parte en pequeñas
piezas que se trasmiten en diferentes frecuencias (una a continuación de otra)
haciendo que la frecuencia del trasmisor cambie según una secuencia
seudoaleatoria acordada automáticamente entre el sistema trasmisor y receptor.
Al mismo tiempo la inteligencia del sistema permite descartar canales ocupados
entre los posibles a utilizar para un enlace evitando la interferencia entre
usuarios y otorgando seguridad (privacidad) a la comunicación y repetir la
trasmisión de alguna parte si fallara la recepción. El sistema receptor
recompone nuevamente la trasmisión original colocando cada pieza en su lugar.
La fotografía muestra un espectro de la señal FHSS.
Otra
técnica se conoce como DSS (Direct Sequnece Spread Spectrum
- Espectro Disperso por Secuencia Directa), en ella los datos se desparraman
continuamente a lo largo de una gran porción a la banda de espectro de trabajo
como resultado de mezclar (multiplicar) la señal original con otra que contiene
una secuencia seudoaleatoria de bits conocida como "chip code" que
descomponen y reparte la inteligencia sobre una gran
porción del espectro. Aunque el sistema tienen
cierta capacidad para recuperarse de la pérdida de bits, si hay muchas
estaciones compartiendo el mismo espectro la señal se
degrada al punto puede no ser recuperable, si la relación señal ruido del enlace
es pobre. La confiabilidad del sistema está más relacionada a la calidad del
enlace. en la figura se observa un espectro de la señal DSS
Literatura consultada en este capítulo
Lathi, B. P, Communications Systems.
Copyright © 2004 - 2005 Miguel Ricardo Ghezzi - LU 6ETJ - Argentina.
D:\0__Hby\0__Ham\About Digital Ham RadioFrame.htm
D:\0__Hby\0__Ham\all-about-modulation.htm