Autor: Patrick Lindecker (F6CTE) el 03/08/2004 (mail : f6cte@free.fr) (Publicado en la revista de la REF).
Traducido por Joaquin, EA4ZB ea4zb@yahoo.es
Continuación…
DESCRIPCION DEL PROTOCOLO
LA ESTACION QUE LLAMA
Se repite cada bit 13 posiciones más lejos, según el principio del AMTOR FEC excepto que se trata aquí de bites y no de caracteres.
Un cambio de fase se señala «1» y no cambio de fase «0».
Supongamos que en vez de 13 bites tenemos 5 bites de distancia DX/RX y que quisieramos transmitir 101110:
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DX |
RX |
DX está en primera posición |
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1 |
x1 |
RX está en segunda posición |
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0 |
x2 |
x1, x2 son los bits precedentes (0 o 1) |
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1 |
1 |
y1, y2 son los bits siguientes (0 o 1) |
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1 |
0 |
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1 |
1 |
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0 |
1 |
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y1 |
1 |
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y2 |
0 |
Se transmitirá (DX luego RX): 1 x1 0 x2 1 1 1 0 1 1 0 1 y1 1 y2 0
LA ESTACION QUE RECIBE
En recepción, las posiciones DX y RX son desconocidas. Como hay dos secuencias de bites posibles, es fácil encontrar la buena haciendo una autocorrelación sobre estas 2 secuencias (sobre una duración de dos segundos, por ejemplo) y elegir la que tenga el mayor nivel de autocorrelación.
Ejemplo: Yo recibo: 1 x1 0 x2 1 1 1 0 1 1 0 1 y1 1 y2 0
Dos secuencias son posibles, comenzando o por el primer bit «1», o por el bit «x1». Se suponen siempre 5 bites de distancia DX/RX.
1ª hipótesis: secuencia que comienza con el primer bit «1»:1/1, 0/0, 1/1, 1/1, 1/1, 0/0
2ª hipótesis: secuencia que comienza con el bit «x1»: x1/1, x2/1, 1/0, 0/y1, 1/y2
Como los bits x1, x2, y1, y2 valen 0 ó 1, la autocorrelación será máxima con la primera secuencia, por lo tanto el primer «1» se elegirá como en posición DX.
Se hará la determinación de la posición DX regularmente (dos veces por segundo por ejemplo).
Una vez sincronizado, el bit más probable será el bit medio:
Bit medio = (bit DX + bit RX) / 2.
Supongamos que se reciba un «1». Por convenio, debo recibir un nivel de 1000 (equivalente a 180° de cambio de fase) para «1» (sería -1000 para el «0»). Tengo en cuenta que el nivel del bit DX recibido valdrá -100 (en vez de 1000, por lo tanto concluiré que es un «0») y que el nivel del bit recibido RX vale 700 (en vez de 1000 pero concluiré que es un «1»). Hay una ambigüedad. La media es de 300, por lo tanto la decisión será «1» y será la buena.
En este ejemplo, el bit DX erróneo es corregido por el bit RX. En la realidad, el tipo de error se reduce de un factor 2 a 10 en función de las condiciones (QRM, QSB, gradación Doppler ionosférica…).
DESCRIPCION DEL PSK63F
El autor Nino Porcino IZ8BLY eligió un juego de caracteres largo que comprenden todos los caracteres ASCII y ANSI (o sea 256 caracteres). El código de separación es similar al del PSKFEC31. La velocidad de mecanografiado de 42 palabras/minutos es muy cómoda.
La velocidad de modulación de 62,5 baudios fue elegida por homogeneidad con el PSK31.
El informe señal-ruído mínimo es de -12 dB, para un 2% de errores.
La sincronización es del mismo tipo que para el PSKFEC31 al saber que se trata de elegir entre 2 bites, no haciéndose la elección aquí por autocorrelación sino por la mejor elección entre 2 distancias de De Hamming (véase más abajo).
La ventana de ponderación utilizada para transmitir los bites es la del PSK31: la ventana no es rectangular sino con forma de coseno elevado (forma que permite una transición suave). Por otra parte, si se observa una señal PSK31 (o PSK63F), uno se da cuenta que los bites tienen una forma redondeada. Esta forma reduce considerablemente la banda de transmisión pero introduce una cierta interferencia intersímbolo, en el sentido que los bites se cubren ligeramente, lo que no es muy molesto en los hechos. La potencia media es igual al 79% de la potencia máxima.
DESCRIPCION DEL PROTOCOLO
LA ESTACION QUE LLAMA
Cada bit pasa a través de un codificador convolutivo. Este tipo de módulo merecería un artículo por sí solo. Sin entrar en detalles, se puede decir que cada bit pasa en un registro a desfase seria con 2 salidas paralelas. Entre la entrada y las 2 salidas, se dispone de una lógica particular a base de puertas XOR que eminentes matemáticos seleccionaron como los mejores.
Nota: una puerta XOR no hace más que añadir 2 bites (en base 2) rechazando la retención: 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1 et 1+1=0.
Luego resumiendo para un bit en entrada, se sale del registro con 2 bites. El nivel de «persidad» introducido es proporcional a la longitud del registro, que es aquí de 7 bites contra, por ejemplo, 5 en QPSK31 (PSK31 con modulación en «cuadratura de fase»).
Los dos bites en paralelo (dibit) se ponen a continuación en serie y se transmiten sucesivamente.
LA ESTACION QUE RECIBE
En recepción, las posiciones respectivas de los bites son desconocidas. Como en PSKFEC31, hay dos secuencias de bites posibles.
Suponiendo haber encontrado la secuencia buena, es necesario operar lo que se llama una «deconvolución». Es la operación opuesta del codificador convolutivo se va de una serie de bites en dependencia y se determina el bit inicial. La solución lógica sería:
- Determinar todas las secuencias posibles,
- Calcular la distancia (que mencionabamos antes de De Hamming) entre la secuencia de bites recibida y cada una de las secuencias posibles.
Es la distancia más corta que fija la secuencia que debe retenerse.
Nota: a modo de ejemplo, la distancia entre «01» y «00» es de 1, entre «01» y «10» es de 2, etc.
Este método (optimo) es muy «goloso» en potencia de cálculo (aunque ahora…).
El método a menudo utilizado es el algoritmo de desciframiento de Viterbi (cercano al optimo) que, en cada etapa, elimina las secuencias menos probables, lo que aligera el cálculo pero no exime del cálculo de la distancia de De Hamming para las secuencias anteriores «supervivientes». Para regresar al problema anterior, esta distancia de De Hamming precisamente se utiliza para determinar cuáles son los primeros y segundos bites de un dibit. Entre 2 secuencias de bites posibles, la que genera la distancia de De Hamming mínima será retenida.
Una vez determinado el bit, el tratamiento es similar al del PSKFEC31:
- Detección del código de separación entre caracteres,
- Determinación del carácter.
DETECCION DE UNA SEÑAL ENTRE EL RUIDO Y VISUALIZACIÓN
Una dificultad consiste en evidenciar sobre el «salto de agua» («waterfall» del programa informático) una señal muy débil ahogada en el ruido. La única manera de hacerlo es promediar los espectros. Por ejemplo, en Multipsk, el espectro visualizado para el PSKFEC31 es una media de 3 espectros. Como una señal tal como el PSKFEC31 es coherente y el ruido es no coherente, la media del ruido se vuelve nula mientras que la media de la señal sigue siendo constante, por lo tanto cuanto más se promedia los espectros, más emerge la señal del ruido.
Hay, sin embargo, una contrapartida:
- Se introduce un retraso,
- Debido a que promediar es también filtrar «pasabajos», los fenómenos se vuelven lentos… en particular, por lo que se refiere al crecimiento y la disminución de las señales (hay una remodelación de la información).
En conclusión, se trata de hacer un compromiso entre una detección fina y un retraso demasiado importante. Es uno de los límites de la detección de una señal entre el ruido: para alcanzar una relación señal-ruído de 0.001 (-30 dB) por ejemplo, sería necesario tener una velocidad de cerca de 1 baudio (para una velocidad equivalente de 1 a 2 palabras/min…) con un retraso a la visualización de 30 segundos o más!
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