FT8 La evolución digital en la radioafición Una mirada al futuro
Revolución digital
en la radioafición
El procesamiento digital de señales facilita mucho la utilización de señales ruidosas en tipos de propagación como el Meteor-scatter y la operación de radio Tierra-Luna-Tierra. Si las señales de radio analógicas se convierten en datos digitales para su procesamiento en un ordenador, la regla de cálculo en el PC determina el rendimiento del radioenlace. La importancia de la ganancia de la antena y del equipo de radio disminuye.
Minimalismo en la perfección
Se transmiten los dos indicativos, los dos primeros campos del localizador, el informe en dB sobre ruido, y finalmente la confirmación del QSO con RRR, RR73 o 73.
FT8: los desarrolladores y sus trucos matemáticos para señales ultrasilenciosas
FT8 recibe su nombre de las primeras letras de los apellidos de los dos desarrolladores Steven Franke, K9AN, y Joe Taylor, K1JT, por lo que el número 8 describe el número de símbolos de transmisión (frecuencias) utilizados en el tipo de modulación utilizado, Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) con 8 símbolos. Sin embargo, la transformación de Fourier probablemente también sería apropiada, ya que la «Transformación rápida de Fourier» FFT es el truco matemático para calcular señales extremadamente silenciosas a partir del ruido.
Dr. Joe Taylor:
maestro de las señales de radio silenciosas y Premio Nobel de ondas gravitacionales
Las señales de radio extremadamente silenciosas son la especialidad del Dr. Joe Taylor, que ha desarrollado métodos de evaluación de señales en radioastronomía. Horas de grabaciones del ruido recibido por el telescopio espacial de Arecibo, en Puerto Rico, con un diámetro de espejo de 305 metros, fueron posteriormente procesadas y evaluadas en el laboratorio de la Universidad de Princeton mediante ordenadores mainframe. Joe Taylor recibió el Premio Nobel de Física por la detección de ondas gravitacionales en el espectro de radio de los cuásares, calculadas con sus métodos de integración del ruido.
Del ruido a la claridad: la magia de la transformada de Fourier
Las grabaciones de sonido digitalizadas se convierten del espacio temporal al espacio de frecuencias mediante la matemática de la transformación de Fourier y luego se suman en estrechos rangos de frecuencia de apenas unos pocos hercios. De este modo se promedia el ruido en un periodo de tiempo más largo y de repente se ven diferencias en las amplitudes de los rangos de frecuencia.
El ordenador en el shack funciona así: convierte los tonos o simplemente el ruido de la radio en un archivo WAVE de unos 12 segundos de duración; en menos de 2 segundos se calculan las señales de las emisoras y se descodifican a partir del espectro mediante el método de la transformada rápida de Fourier. Puede imaginarse esto como una señal en el osciloscopio, por ejemplo un tono sinusoidal, que se convierte en una línea en el analizador de espectro. Primero tenemos el curso de la señal en el tiempo, luego el espectro y la amplitud. Y si integramos estas dos informaciones a lo largo del tiempo, estas señales extremadamente débiles aún pueden calcularse a partir del ruido.
WSJT: La evolución del software de PC en la radioafición por Joe Taylor
Con WSJT, Joe Taylor desarrolló el primer software para PC en 2005, inicialmente para los modos operativos de dispersión de meteoros y EME, WSJT-X en 2010 tenía otros modos operativos implementados. En 2017 se introdujo FT8, que transmitía 13 caracteres en un periodo de transmisión de 15 segundos con un ancho de banda de señal de 50 Hz. En 2019 llegó FT4 con un tiempo de ciclo de 7,5 segundos con un ancho de banda de 90Hz. FT8 utiliza 8 tonos, que corresponden a 3 bits binarios. El software es de código abierto, otros programas para PC son JTDX y MSHV.
FT8: Transmisión, sincronización y la magia de los símbolos
Las transmisiones FT8 tienen 77 bits de información, 14 bits CRC y 83 bits de paridad, es decir, un total de 174 bits. Estos se convierten en código Gray y se juntan en grupos de tres para obtener 58 símbolos o tonos. Si se suman las tres matrices Costas de siete bits cada una (21 bits en total) para la sincronización de inicio y parada, se obtiene un mensaje FT8 compuesto por 79 símbolos/tonos o el equivalente a 237 bits binarios. La diferencia de tiempo entre la estación emisora y la receptora no debe ser superior a +/- 1 segundo, ya que, de lo contrario, el receptor no puede sincronizarse correctamente con la señal del emisor.
Por qué el FT8 es el campeón de la radio en el ruido
En el modo SSB, la señal de la otra estación debe ser unos +10dB más fuerte que el ruido en la banda para ser inteligible. En telegrafía Morse, la señal puede ser incluso más baja que el ruido, ya que un buen operador de CW puede seguir oyendo un cambio en el ruido. Sin embargo, a -15 dB por debajo del ruido, ahí se acaba todo. Convirtámoslo en la potencia de transmisión necesaria. No vamos a entrar en las matemáticas (el logaritmo de una tensión o relación de potencia), pero deberías tener algunos valores en mente: +3dB es la duplicación de la potencia de transmisión, +6dB = 3dB + 3dB es, por tanto, la cuadruplicación de la potencia. +10dB es multiplicar por diez la potencia. Si hay un signo menos delante del valor, este número está en el denominador, es decir, -10dB corresponde a una décima parte de la potencia. En el mundo de los decibelios, sólo se suma o se resta.
Si la señal SSB debe estar 10dB por encima del ruido y la señal CW puede estar -15dB por debajo del ruido, esto supone una diferencia de 25dB. Si asumimos 26dB, entonces podemos calcular: 10dB + 10dB + 6dB, o como la potencia de la estación remota: 10 * 10 * 4.
Esto significa: Si la estación SSB transmite con 400 watts para ser apenas inteligible, una estación CW con 1 watt genera una señal en el receptor que también puede ser apenas leída. Ahora entiendes por qué se sigue practicando la CW. ¿Y FT8? Allí la señal puede estar -26 dB por debajo del ruido para ser apenas decodificable. Así que en lugar de la señal SSB de 400 W, en FT8 basta con una potencia de transmisión reducida en 36 dB, es decir, 100 mW. Por eso el FT8 también se conoce como radio de ruido.
Los máximos de manchas solares y sus efectos
Como actualmente estamos experimentando el máximo de manchas solares, que sólo ocurre cada 11 años, y por lo tanto todos los continentes son a veces audibles al mismo tiempo durante el día, una antena direccional no es tan ventajosa. Las antenas omnidireccionales, como una groundplane o la Cobweb de polarización horizontal, permiten escuchar estaciones de África, Sudamérica, Asia y Oceanía en el mismo intervalo de 15 segundos y hacer QSO directamente una tras otra. ¡El mundo entero en 10 minutos! En una situación así, una antena direccional simplemente bloquearía muchas cosas.
Artículos a juego
El arte de la conexión entre radio y PC
En principio, cualquier radio apta para SSB puede utilizarse también para FT8. La entrada de micrófono y la salida de altavoz de la radio deben conectarse a la tarjeta de sonido del PC. Lo ideal sería a través de transformadores de AF para evitar bucles de masa. Sin embargo, una solución más elegante es usar transceptores modernos de HF que tengan una interfaz CAT y que sean controlados remotamente por WSJT-X a través de esta interfaz. El transceptor también debe tener una tarjeta de sonido incorporada, entonces los comandos CAT y los datos de la tarjeta de sonido TRX pueden ser transmitidos entre la radio y el PC a través de un único cable USB. El programa del PC puede entonces seleccionar las frecuencias FT8 almacenadas en él y empezar a decodificar inmediatamente.
Radios con tarjeta de sonido integrada
FT8 en alza
Los operadores del sitio web Clublog mantienen estadísticas actualizadas diariamente sobre cuántos QSO se informaron el día anterior en los modos operativos CW, SSB, RTTY, FT8, FT4 y otros.
La proporción de QSO de FT8 fue de hasta el 80 % de todos los QSO's en los años de mínimo de manchas solares a partir de 2018, ya que el FT8 puede ganar puntos con su increíble sensibilidad en malas condiciones en la onda corta. En el máximo de manchas solares de 2024, la proporción sigue rondando el 75 %, con CW y SSB representando cada uno entre el 10 % y el 12 %.
Rendimiento del FT8 bajo control
Como en todos los demás modos de transmisión continuos, la regla aquí es que la potencia máxima del transmisor o del amplificador de potencia no debe superar una quinta parte de la potencia PEP para la que el sintonizador, el cable coaxial o la antena están diseñados en SSB. El transmisor debe funcionar a un nivel en el que el ALC del transmisor apenas comience a reducirse. Pronto se dará cuenta de que una potencia de transmisión de 10 a 25 vatios es completamente suficiente para la mayoría de las conexiones.
Etiqueta: Por qué a veces menos es más al enviar
Si está acostumbrado a ser escuchado con bastante rapidez en el tráfico de radio mundial debido a un potente sistema de antena y un amplificador de potencia adecuado, esta alta intensidad de campo en la ubicación de recepción puede ser un obstáculo con FT8. El software WSJT-X puede simplemente ignorar las estaciones que utilizan una potencia de transmisión significativamente superior a la necesaria, es decir, que generan niveles muy por encima de +5 o +10dB, utilizando un parámetro seleccionable. En este caso, ninguna llamada servirá de ayuda y sólo obtendrá su turno después de que se haya reducido la potencia de transmisión.
