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Vivencias en RF

modos digitales

Modos Voz Digital

Existen varios modos para voz digital. Estos modos convierten la voz a datos (1 y 0) antes de transmitirla. Los datos son reconvertidos a analógico en el destino. Los mas conocidos y usados por radio aficionados son: D-STAR de Icom, C4FM de Yaesu y DMR. A continuación una breve descripción de cada uno.

Breve descripción

D-STAR (Digital Smart Technologies for Amateur Radio) - Este modo esta disponible en radios de varios fabricantes, principalmente Icom pero es utilizado por Kenwood y FlexRadio también. Puede transmitir datos (texto e imagen) a 128 kbps. Es un modo desarrollado específicamente para radioaficionados y existe desde los años 90. Ventajas: Es la tecnología mas antigua con mas de 15 años en operación durante los cuales se ha refinado y adaptado. Es un modo 100% para radio aficionados. Desventajas: Costosa. No hay repetidoras en nuestro medio. Los radios tienen precios altos aunque su calidad es muy buena. Los aditamentos para los radios son caros.

C4FM - Yaesu le da el nombre de System Fusion a su implementación de C4FM de cuatro niveles FSK, La usa para transmitir voz y datos en las bandas de radioaficionados. A diferencia de la implementación comercial, System Fusion esta concebida especialmente para radio aficionados con una forma de operar que es mas amigable, con mayor desempeño en ambientes ruidosos y con interferencias. C4FM es usado en un modo llamado YSF o Yaesu System Fusion que se puede usar con un hotspot y que no implica los altos costos de la plataforma Wires-X de Yaesu. Ventajas: Otro modo 100% para radio aficionados muy fácil de usar y con casi cero programación. Un nodo de Wires-X brinda servicio C4FM a distancia, es decir, con un HT o un radio móvil se puede estar en contacto con el mundo si se encuentran dentro del radio de alcance de este. Si hay varios nodos en el área es posible pasar de un nodo a otro casi que como utilizando repetidores. Desventajas: Costoso, especialmente si se usa Wires-X porque requiere del montaje de un nodo. Esto incluye un computador conectado a internet, un radio "esclavo" que no puede usarse para nada mas mientras el nodo este en operación y un radio adicional para poder comunicar por medio del nodo. Yaesu ha sacado al mercado radios C4FM con funcionalidad Wires-X de menor costo para hacerlo mas atractivo.

Como mencioné
YSF les comento que aunque no es Wires-X ni opera directamente con los nodos interconectados en internet si puede operar usando un hotspot y reflectores YSF en el mundo. La ventaja es que no requiere de un nodo dedicado ni de radio esclavo o un PC corriendo un programa. Es un modo económico y de muy buena calidad de audio.

DMR - Digital Mobile Radio o DMR es un sistema abierto para radios móviles desarrollado por el Instituto Europeo de Normas para las Telecomunicaciones (ETSI). DMR es usado por muchos fabricantes, entre ellos, Motorola, Hytera, Tytera, Tait, Kenwood y muchos otros en diferentes implementaciones para radio comercial y civil y en tres niveles distintos. A los radioaficionados nos atañe el Nivel II. Este standard opera con 12.5 kHz de ancho de banda pero logra dos canales de voz empleando tecnología TDMA. Es muy eficiente en el manejo de energía haciendo posible ahorros hasta del 50% en descarga de batería de un radio portátil. Ventajas: Los radios son de lo mas barato que hay y de buena calidad generalmente. Marcas como TYT y muchas otras ofrecen equipos HT desde $90 US. Es importante tener en cuenta que para que sirvan deben ser nivel II. Hay varios radios chinos de $50 US o menos que no cumplen la norma y no los recomiendo. Si desean un poco mas de calidad están los Hytera que valen mas pero son excelentes.
Desventajas: No hay repetidoras DMR para radioaficionados en la zona HK. El único uso por el momento es por medio de hotspots. Hay que programar los radios y esto puede ser bastante complejo para la mayoría.

Hay otros como
P25 pero son para fines no muy relacionados con la radio afición. Mas que todo en rescate, policía, etc.

Internet esta llena de información acerca de cada modo así que los invito a que investiguen y den con el que mas les parezca para su entorno. Les dejo estos enlaces para que se inicien en la búsqueda:

D-Star:

https://es.wikipedia.org/wiki/D-STAR

http://www.icomamerica.com/es/products/amateur/dstar/dstar/default.aspx

Wires-X, C4FM, Fusion:

https://wireslink.wordpress.com/que-es-wires-x/

http://radioaficion.com/cms/que-es-wires-x/

DMR:

https://radiodigital.ure.es/red-dmr/que-es-dmr/

https://es.wikipedia.org/wiki/Radio_m%C3%B3vil_digital


En la próxima entrega les sugeriré por donde empezar para tener algo económico y práctico para entrar en esto de la voz digital. Hasta entonces, 73.

Guillermo - HK4KM
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Modos Digitales

Una de las cosas de la radioafición que me llaman mucho la atención son los modos digitales. Debe ser por mi muy cercana relación con computadores y software.

Cuando empecé a escuchar “pitidos” o “ruidos” en las bandas no tenía ni idea qué eran exactamente. Lo único que sonaba conocido era telegrafía porque había escuchado esto en onda corta(SW) o en las películas. Pero hay muchos otros sonidos en las bandas que pertenecen a muchos otros modos de transmisión y formas de hacer radio.

Fuera de telegrafía había oído hablar de packet radio pero no conocía ningún otro modo. Resulta que hay muchos otros con nombres como: Amtor, Pactor, G-TOR, Pactor II, Clover, RTTY, PSK31, Hellschreiber, MT63, Throb y MFSK16. Fuera de los dos primeros mencionados resulta que hay 13 modos y seguramente algunas variaciones de los mismos. ¡Demasiado para digerir de una! Afortunadamente, algunos de estos ya no están en uso o están en decadencia y podemos concentrarnos en los que nos interesan. Pero es bueno saber qué es cada uno y poder identificarlos cuando los escuchamos. Para tal efecto, paso a dar una descripción y una pequeña muestra de sonido de cada uno.

Amtor ya casi no se usa por muchos motivos pero los principales son que su velocidad de transmisión no le permite competir con modos mas modernos como Pactor. Aunque es muy capaz esta limitado a 5 bits (al igual que su predecesor, RTTY) y no puede operar con datos binarios o con transferir código ASCII extendido. Su velocidad es de 100 baudios.
Sonido Amtor

Pactor es un modo que duplica en volocidad a Amtor. Con todo y eso ya ha entrado en decadencia aunque es el modo ARQ mas polular y se utiliza mas que todo para el manejo de email por radio. Tiene posibilidad de hacer transferencia binaria de datos y de comprimirlos usando la técnica Huffman.
Sonido Pactor

G-TOR o Golay TOR (Golay Teleprinting Over Radio) es un modo propietario desarrollado por Kantronics con mejor correción de errores y superior a Pactor ya que puede corregir errores causados, por ejemplo, por ruido atmosférico. G-TOR generalmente transmite a 300 baudios pero si encuentra alguna dificultad a esa velocidad se baja a 200 o a 100 baudios. Ya que es un modo propietario y sólo esta disponible en equipos Kantronics no ha logrado mucha popularidad y no es muy utilizado por radioaficionados.
Sonido GTOR

Pactor II es otro modo propietario de la casa SCS y sólo esta disponible en sus controladores multimodo. Es compatible con Pactor ya que usan el mismo protocolo de conexión.
Sonido Pactor2

Clover es un modo que provee simulación de transmisión full duplex, es decir, en ambos sentidos. Es muy bueno para operar en HF bajo condiciones óptimas. Sus puntos sobresalientes son: eficiencia en el uso de la banda y alta corrección de transferencia de datos. Clover se adapta continuamente a las condiciones para determinar el mejor esquema de modulación.
Sonido Clover

RTTY o radio teletipo es un modo que se ha empleado mas que cualquier otro modo a excepción de CW. Su velocidad de transmisión se traduce en algo así como 60 palabras por minuto. No tiene corrección de error. No obstante sus desventajas es muy popular y ha sido implementado en muchas tarjetas de sonido.
Sonido RTTY

PSK-31 es el modo mas popular en las bandas de radioaficionados. Esto se debe a que la mayoría de programas para computador que lo soportan son gratuitos. Pero no sólo por eso es popular. Tiene la ventaja de combinar un ancho de banda angosto con texto de longitud variable usando técnicas DSP. La potencia de una señal PSK-31 esta concentrada un un ancho de banda de 31Hz. A comparación, RTTY ocupa 250Hz y SSB 3300Hz. La señal PSK-31 es muy brillante en una cascada. Mientras que una señal de 100W provee 20dB de ganancia en el receptor usando SSB, la misma tasa S/N se logra con 8W en RTTY y ¡con solo 1W usando PSK-31! No es raro hacer un QSO transcontinental usando menos de 50W bajo cualquier tipo de condiciones y cuando estas son buenas es posible hacer contactos QRP con menos de 5W a cualquier punto del planeta. PSK-31 esta diseñado para escribir “en vivo” a buena velocidad.
Sonido PSK31

Frecuencias PSK-31

  • 1.83815 MHz
  • 3.580
  • 7.035 MHz
  • 14.07 MHz
  • 18.100 MHz
  • 21.070 MHz
  • 24.920 MHz
  • 28.120 MHz
  • 50.290 MHz


HF Packet es un modo que opera a 300 baudios y es adaptado de LA versión VHF que opera a 1200 baudios en FM. Aunque la versión HF tiene un ancho de banda tan reducido debido a los niveles de ruido asociados a la operación en HF, mantiene los mismos protocolos y la posibilidad de operación en nodo con varias estaciones en una misma frecuencia. Aún con su reducido ancho de banda de 300 baudios este modo sigue siendo poco confiable para operación en HF y se utiliza principalmente para pasar tráfico de rutina entre areas donde no hay muchas repetidoras. Recientemente packet en VHF y HF ha resurgido ya que es el protocolo usado por APRS (Automatic Position Reporting System), sobre todo en 2 metros VHF y en HF en banda de 30 metros.
Sonido Packet

Hellschreiber es un método para enviar y recibir texto usando tecnología para fax. Fue desarrollado en Alemania antes de la segunda guerra mundial así que ha estado con nosotros desde hace mucho tiempo. Las tarjetas de sonido de computador como DSP han incrementado el interés en este modo y muchos programas ahora lo soportan. El método preferido en HF es el Feld-Hell de un solo tono. Es un sistema ON/OFF con 122.5 puntos por segundo o 35 palabras por minuto (WPM) con un ancho de banda estrecho (mas o menos 75Hz). Los caracteres de texto son “pintados” en la pantalla y no descodificados e impresos en ella. Debido a esto se pueden utilizar muchos tipos de letra incluyendo algunos caracteres gráficos.
Sonido Hellshreiber

MT63 es una nueva modalidad DSP para enviar texto vía el teclado en comunicaciones que experimenten pérdida o interferencia de otras señales. Logra su cometido utilizando un esquema bastante complejo que codifica texto en una matriz de 64 tonos en el tiempo y la frecuencia. Esto provee un colchón de corrección de errores del lado que recibe mientras continua proveyendo una velocidad de 100 WPM. Desafortunadamente tiene un ancho de banda amplio, de 1Khz que hace que no sea un modo muy deseable en bandas muy concurridas como la de 20 metros. Se requiere un computador moderno para usar todas las funciones de este modo. MT63 no es muy común entre radioaficionados debido a su gran ancho de banda y la dificultad para sintonizar su transmisión.
Sonido MT63

THROB es otro nuevo modo para tarjetas de sonido DSP que trata de usar la tecnología Fast Fourier Transform (como se usa en los displays de cascada). THROB esta basado en pares de todos con varios caracteres siendo representados por tonos únicos. Esta definido como un sistema “2 de 8 + 1”, o simplemente, basado en el tono descodificador de un par de tonos de una paleta de 9 tonos. THROB trata de operar donde otros modos fallan por mala propagación. La velocidad de texto en este modo es menor al de otros modos pero su autor (G3PPT) ha estado mejorando su programa MFSK recientemente con miras a que sea mas eficiente.
Sonido Throb

MFSK16 va mas allá del modo THROB y codifica 16 tonos. La tarjeta de sonido PC para DSP usa tecnología Fast Fourier Transform para descodificar caracteres ASCII y PSK para enviar una señal codificada. Usando una corrección de error continua, MFSK16 envía todos los datos dos veces en una técnica entrelazada para reducir errores de ruido y estática. El empleo de un nuevo y mejorado Varicode es usado para incrementar la eficiencia al enviar caracteres ASCII posibilitando la transferencia de archivos cortos de datos entre estaciones bajo condiciones regulares a buenas. El ancho de banda relativamente amplio (316Hz) permite tasas de transferencia mas rápidas (se puede escribir alrededor de 42WPM). Una versión llamada MFSK8 opera a una velocidad mas lenta pero es mas confiable para contactos DS cuando el desplazamiento de la fase polar es un problema.
Sonido MFSK


Bueno, con lo anterior deben poder empezar a afinar el oído para poder identificar los diferentes modos. Yo ando por ahora a la caza de PSK-31 así que ya lo reconozco. Ahora lo que necesito es que mejoren las condiciones.

Mas adelante escribiré acerca de los programas disponibles tanto para Mac como para Windows.


Créditos: Gracias a Duffy Beischel, WB8NUT por permitirme traducir apartes de su página de modos digitales para incluir aquí y utilizar los sonidos para cada uno. http://www.wb8nut.com/digital.html



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Modos Digitales - PSK

Desde que me inicié como radioaficionado, lo que mas he utilizado son los modos digitales. Especialmente el modo PSK31 que es el mas popular. Todo lo que se requiere para operar generalmente ya esta presente en el shack y es: un radio, un computador. El tercer componente es una interfaz (tarjeta de sonido) entre ambos que permite transmitir los tonos generados por el programa de PSK y que recibe la transmisión para que este la presente de modo legible en la pantalla.

PSK o Phase Shift Keying, modula la fase de una portadora. El “31” se refiere al ancho de banda (31Hz) que la señal ocupa. El primer programa para Windows, al igual que la primera interfaz fueron desarrollados por Peter Martinez, G3PLX.

PSK31 tiene atributos que hacen que sea un modo muy bueno para las comunicaciones digitales. Uno es su ancho de banda tan estrecho y el otro es la gran inmunidad frente al ruido en la frecuencia. La velocidad de transferencia de PSK31 es de 31.25 baudios. El baudio es la unidad utilizada para expresar la velocidad de transmisión de las señales digitales y que corresponde a una unidad o evento por segundo. Esta velocidad de 31.25 baudios es suficientemente lenta para que la mayoría de las personas puedan “chuzografiar” su mensaje sin demorar tanto el tiempo de transmisión. Mas o menos traduce en una velocidad de 50 palabras por minuto. A velocidades superiores como las de PSK63 y PSK128 eso ya se torna de bastante difícil a casi que imposible porque tendríamos que escribir muchísimo mas rápido con el teclado. Es ahí cuando las Macros entran a ayudar, pero mas sobre eso mas adelante.

Los programas para PSK son bastante similares y tienen casi los mismos componentes. En la pantalla, al cargar el programa vemos una “cascada” donde se despliegan las señales que encontramos en la frecuencia asignada para PSK en cada banda. Cada señal deja un trazo en la cascada. Para sintonizar una transmisión se utiliza el ratón (mouse) del computador dando clic en todo el centro de la traza que se quiere sintonizar. El programa decodifica la información transmitida y presenta en otra área el texto de viene en la transmisión. Así van apareciendo letras que forman palabra que a su vez forman frases completas.
Generalmente encontramos un área donde aparece toda la información recibida y otra donde aparece lo que vamos escribiendo como respuesta. De esta manera, ambos diálogos, el de recepción y el de transmisión se preservan en pantalla. A continuación, varias imágenes que ilustran lo anterior:

Screen shot 2011-11-20 at 6.11.10 PM

En la imagen de arriba podemos ver la ventana completa del programa CocoaModem para modos digitales. En la parte superior vemos la cascada. Podemos ver que el cursor se encuentra dentro del trazo (señal) mas fuerte. El texto que aparece en la segunda área de fondo negro y texto amarillo corresponde al texto transmitido en esa traza o señal. El texto en la parte inferior es el que yo he transmitido. El área negra debajo de la cascada es para el transceptor 2. Muchos programas para modos digitales proveen dos transceptores y el posible estar decodificando otra señal de la cascada mientras se transmite otra, aún a velocidades distintas. Así, por ejemplo, podemos estar en un QSO en el transceiver 1 en PSK31 mientras estamos leyendo (decodificando) otra señal que nos interesa contactar luego en PSK63. Podemos cambiarnos entre transceivers y tener dos QSO pero turnando los tiempos de transmisión y recepción. Es difícil pero puede hacerse. También se puede llamar CQ en dos frecuencias alternando de un transceiver al otro y a velocidades iguales o diferentes. Pero no nos enredemos. Pensemos en un sólo QSO por el momento y en PSK31.


Screen shot 2011-11-20 at 5.45.52 PM

Detalle de lo explicado arriba.

Como ya habíamos explicado, para sintonizar una señal hacemos clic sobre la traza que deseamos decodificar y su texto empezará a aparecer en el área del transceiver seleccionado. Si esa señal contiene un texto como en el detalle arriba podemos proceder a contestar. Podemos hacer varias cosas para responder:

  • Damos clic en el botón de transmitir y escribimos lo que deseamos transmitir o,
  • Escribimos el texto antes de transmitir, o cuando todavía el colega al otro lado esta transmitiendo y cuando damos clic en transmitir el texto se transmite o,
  • Creamos macros para automatizar todo el proceso con textos para llamar, contestar o enviar información del QSO.

El dialogo es muy similar al que usamos en fonía pero con algunos heredados de CW y otros modos digitales que se van aprendiendo rápidamente con sólo “curullar” decodificando las distintas trazas en la cascada. Aquí aplica el sabio dicho de “curullar, curullar y curullar” para aprender la jerga utilizada en este modo digital.

Al igual que al trabajar DX en fonía vamos a encontrar colegas que quieren “charlar” un rato y contarnos cosas o los que con solo un reporte de señal nos envían un “sk” señalizando el fín del comunicado. Generalmente es un corto dialogo intercambiando nombres, datos de equipos, localización geográfica, estado del tiempo, etc.

No importa si es corto o mas largo el intercambio siempre queremos asegurar de estar transmitiendo una señal limpia y que sea fácilmente decodificada al otro extremo del QSO. Para asegurar esto los programas permiten hacer ajuste de la señal. Generalmente deseamos usar baja potencia. Unos 30W son suficientes para casi cualquier comunicado. Nunca debemos excedernos en potencia porque es un desperdicio. En primer lugar nuestro radio va a sufrir mucho en sus finales ya que dado el modo de transmisión que es constante y no PEP vamos a estar forzando el equipo y va a fallar mas rápido. Baja potencia es lo mejor. Ajustar la señal es primordial. Esto se hace de manera muy sencilla iniciando una transmisión y verificando que el ALC nunca muestre nada. Si hay actividad en el ALC debemos reducir potencia y/o ganancia en el la tarjeta de sonido. Así transmitiremos una señal limpia que no sature la cascada. Las imagenes siguientes muestran unas señal limpia y una señal sucia:

Screen shot 2011-11-20 at 5.46.29 PM

Muy sucia y difícil de decodificar:

Screen shot 2011-11-20 at 5.52.15 PM

La anterior ya no ocupa 31Hz! Mas bien unos 300Hz. Esta señal es pésima.

Frecuencias


Cada banda tiene una frecuencia para operar. Recuerden no mover el VFO para sintonizar sino que deben hacerlo con el mouse sobre la cascada. El modo de transmisión es USB (aún en 40, 80 y 160M).

Banda - Frecuencia (kHz)

160M - 1.807
80M - 3.580
40M - 7.036
30M - 10.138
20M - 14.070
17M - 18.100
15M - 21.070
12M - 24.920
10M - 28.120
6M - 50.290


Software


La mayoría de la gente usa Windows así que primero les daré nombres de programas para este sistema operativo y enlaces para que puedan visitar los sitios web de cada uno y decidan cual se adapta mejor a sus necesidades. Los hay sencillos para sólo hacer modos digitales y los que son integrados con control de radio y libro de guardia.

MixW - Recibe y transmite todos los modos digitales. Puede recibir hasta 10 estaciones simultáneamente. No gratuito. 15 días de prueba.
MultiPSK - todos los modos - Gratuito
Ham Radio Deluxe - El Cadillac de software para control de radio, modos digitales y libro de guardia, entre otros. Gratuito por ahora.

Para Mac

CocoaModem - PSK, CW, RTTY y otros. - Gratuito.

Tarjetas de Sonido

Entre radio y computador necesitamos un dispositivo. Yo trabajo con un SignaLink USB de
Tiger Tronics. Hay varias y de todos los precios. También hay quienes se lanzan a fabricar su propia interfase. Algunos radios tienen un puerto USB para conexión directa al computador y no necesitan nada adicional. Es el caso del Icom IC-7200 y otros.

Deben haber muchos otros programas. Les recomiendo una búsqueda en internet para que encuentren el que mejor se acomoda a sus necesidades. “Curullen”, experimenten y que próximamente nos encontremos en la cascada.




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Modo ROS

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