Modos de transmisión

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Cuando nosotros como radioaficionados emitimos señales de radio al aire estamos enviando una onda portadora que lleva una información. La portadora se modifica para qué lleve la información, la modificación la llamamos modulación.
La información transmitida por los radioaficionados son, por lo general, de dos tipos. Si la información es voz humana decimos que el tipo es “Fonia” pero si la información es caracteres alfabéticos o numéricos entonces el tipo se llama “telegrafía”. Hay otros tipos usados ocasionalmente por los radioaficionados como es Televisión (video), facsímil, datos, telemetría, tele comandos etc.
La modulación es la forma en que alteramos la portadora. Formalmente alterando alguno de los parámetros que definen la portadora como es Amplitud, Frecuencia o Fase.
La telegrafía es básicamente una transmisión de textos posible de imprimir en el lado receptor, aunque en telegrafía por código Morse es recibida al oído del operador, el significados son letras que forman palabras entendible por el operador.
La telegrafía por código Morse es tramitida mediante el cierre y apertura de una llave que permite o cancela la salida de una onda continua (CW o continius wave) se conoce como ASK del inglés “Amplitud Shift Keying”. La codificación de las letras se hace de acuerdo al alfabeto “Morse” internacional.
Dependiendo de la habilidad del operador, un texto es enviado en un tiempo determinado. Esto corresponde a la velocidad con que el operador envía puntos y rayas. La velocidad de transmisión se mide en términos de número de palabras por minuto que el operador transmite. Las transmisiones de telegrafía se hacen normalmente a velocidades de 5 a 60 palabras por minuto. Como hay palabras con pocos caracteres y otras con muchos, para la medición de velocidad se considera que una palabra tiene 5 caracteres. La palabra “Paris” es una palabra pero la palabra “Multimedia” se considera dos palabras para la pruebas de velocidad.
En trasmisión de datos se utiliza el término de “Baudio” que corresponde a un cambio de estado del medio de transmisión. En telegrafía la emisión de un punto representa un cambio de no portadora a portadora y luego de portadora a no portadora, por lo tanto un punto en telegrafía Morse son dos Baudios.
Es común mente aceptada que la telegrafía Morse que la velocidad en palabras por minuto es igual a 1,2 veces la velocidad en Baudios. Si emitimos 25 puntos por segundo es equivalente a 50 baudio y esto significaría 50*1.2 = 60 palabras por minuto.
La eficiencia de textos en código Morse se incrementa por el uso de códigos cortos para representar la palabras mas usadas y el uso intensivo de abreviaciones y códigos-Q lo que permite el envio de información esencial muy rápido. Las abreviaciones son internacionalmente aceptadas lo que permite el intercambio de información entre estaciones de lenguajes hablados diferentes.
La telegrafía en Morse está orientada a ser copiada por el oído humano y decodificada por el cerebro. El código Morse está compuesto de puntos y rayas pero estos dos términos no tienen valores absolutos, son valores relativos. Una raya se considera igual a la duración de tres punto pero la duración del punto no tiene un valor absoluto sino que depende de la apreciación del operador. Por ejemplo, un punto representa la letra “E” y una raya es la letra “T”. Si oímos un punto y una raya, quien recibe puede interpretar la separación entre signos como dos letras y en este caso recibimos esto como la palabra “ET” pero si apreciamos la separación entre punto y raya como perteneciente a una letra entonces esto sería la letra “A”.
Esto son debilidades de la telegrafía, se requiere un ser humano para decodificarla, su decodificación por maquinas o computadores es muy difícil y es muy sensible a errores en la recepción.
Para evitar estas debilidades de telegrafía Morse se creó una codificación de señales a carácter de longitud fija. Cada carácter se codifica con 5 elementos que pueden ser presencia de portadora o no. Con 5 elementos podemos tener 25 = 32 combinaciones. Como tenemos 27 letras 10 dígitos y varios signos de puntuación, todo no se puede codificar en 32 posible combinaciones, entonces la codificación de letras se hace con una tabla y los números y signos de puntuación en otra tabla. En cada una de las tablas hay ciertas combinaciones que significa cambio de tablas. La codificación en código de 5 elementos se conoce como código “Baudot” o Alfabeto Telegráfico Internacional #2 (ITA2).
Co el uso de un código como el Baudot o ITA2 fue posible diseñar maquinas que transmitieran y recibieran textos. Cada carácter consta de 5 elementos, cada elemento tiene dos estados posibles: presencia de señal llamados “Marca” o ausencia de señal llamados “Espacios”.
Las maquinas usadas para transmitir y recibir se llamaron “Teletipos” algo así como impresores a distancia. El nombre en inglés es Teletype y su abreviación TTy. Cuando el medio de comunicación entre transmisor y receptor es la Radio entonces se llaman Radio Teletipos abreviados como RTTY.
La transmisiones de TTY o RTTY se clasifican como transmisiones “Asincrónicas”. Esto se refiere a que no hay ninguna sincronización entre el transmisor y receptor. Cuando no hay transmisión el receptor permanece a la espera censando en la línea a que aparezca una señal.
El receptor puede recibir en cualquier momento una transmisión. Para evitar que el receptor se inicie por ruido en la línea, la primera señal es una de Marca con una duración mayor que el receptor interpreta como inicio de transmisión y ponerse en condiciones iniciales para recibir lo que se conoce como un “reset” del receptor. A partir de este momento la medición de tiempo en el transmisor y el receptor pasan a ser iguales es decir estar en “sincronía”.
Al finalizar la marca de inicio, el primer pulso de espacio es tomado como un pulso de inicio (Start pulse) de un carácter y después los siguientes 5 pulsos son tomados como el código de un carácter. Al final de los 5 pulsos la transmisión regresa a marca con duración mayor a un pulso. Esta marca se conoce como pulso de parada (Stop pulse). El próximo espacio que se reciba será un “start pulse” seguido por 5 pulsos de código y un nuevo “stop pulse” y asi sucesivamente.
Los primeros teletipos se diseñaron para lograr una velocidad de 60 palabras por minuto, es decir una palabra por segundo. Como una palabra se considera de 5 caracteres es lo mismo que emitir una palabra por segundo. El código Baudot usado es de 5 pulsos pero necesitamos minimos dos mas para inicio y parada (start stop) lo que significan 7 pulsos por carácter. Entonces necesitamos transmitir 5 caracteres por segundo por 7 pulsos cada uno, total 35 pulsos por segundo. Como la duración de los pulsos de parada debe ser mayo que la de un pulso normal entonces la velocida de transmisión se normalizo a 45,45 baudios o lo que es equivalente 45,45 pulsos por segundo. La duración de un pulso es el inverso de la velocidad en baudios es decir 1 dividido por 45,45 igual a 22 milisegundos.
Las primeras transmisiones de teletipo por radio o RTTY la marca significaba emisión de portadora y los espacios eran periodos sin portadora. Es decir que la modulación de la portadora era en amplitud similar a la usada en telegrafía Morse. El modo de transmisión es entonces ASK (Amplitud Shift Keying). Este modo de transmisión es muy afectado por el ruido que existe en la radio y su rendimiento depende de las condiciones de transmisión.
Con el desarrollo de la tecnología se encontró que era muy fácil que la señal de marca cambiara el valor del condensador usado en el oscilador lo que producia una cambio en la frecuencia de la portadora usada, esto es una forma de modulación en frecuencia en el cual la marca y el espacio son emitidas con diferentes frecuencias muy cercanas. La diferencia entre la frecuencia de marca y espacio es generalmente de 800 Hz pero puede variar. Lo importante para el receptor es que exista una diferencia para que el pueda reconocer si es una marca o un espacio. Este método de modulación se conoce como FSK es decir Frequency Shift Keying.
Para los radioaficionados surgió la posibilidad de usar las maquinas necesarias para tener teletipo como unidades que emiten y reciben marca y espacio como dos tonos audibles. Estos tonos pueden ser entregados a un micrófono o tomados del parlante de un transmisor/receptor de banda lateral (SSB) de los que radioaficionados usan normalmente para fonia. Como el equipo de SSB modula los tonos de audio y luego suprime la portadora el resultado es que los dos tonos de audio aparecen como dos frecuencias en las bandas laterales equivalentes a un FSK. Este modo de transmisión es conocido como AFSK Audio Frequency Shift Keying.
El RTTY utiliza un código Baudot o ITA2 de 5 pulsos que en lenguaje actual llamamos “bits” y permiten codificar 32 diferentes caracteres. Con el avance de las telecomunicaciones el código fue ampliado a 7 bits lo que nos permite codificar 27 = 128 caracteres y se conoce como código ASCII permitiendo la implementación de otros modos de transmisión, pero esto, por su extencios, será tema de nuestra próxima charla.

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