Sistema de silenciamiento continuo codificado por tonos - Continuous Tone-Coded Squelch System

En telecomunicaciones , el sistema de silenciamiento continuo codificado por tonos o CTCSS es un tipo de señalización en banda que se utiliza para reducir la molestia de escuchar a otros usuarios en un canal de comunicaciones de radio bidireccional compartido . (Consulte silenciamiento ). A veces se lo denomina silenciador de tono. Lo hace agregando un tono de audio de baja frecuencia a la voz. Cuando hay más de un grupo de usuarios en la misma frecuencia de radio (denominados usuarios cocanal), los circuitos CTCSS silencian a los usuarios que utilizan un tono CTCSS diferente o no utilizan CTCSS. A veces se lo denomina subcanal , pero es un nombre inapropiado porque no se crean canales adicionales. Todos los usuarios con diferentes tonos CTCSS en el mismo canal siguen transmitiendo en la misma frecuencia de radio y sus transmisiones interfieren entre sí; sin embargo; la interferencia está enmascarada en la mayoría de las condiciones (pero no en todas). La función CTCSS tampoco ofrece ninguna seguridad.

Un receptor con solo una portadora o silenciador de ruido no suprime ninguna señal suficientemente fuerte; en el modo CTCSS, se activa solo cuando la señal también lleva el tono de audio subaudible correcto. En realidad, los tonos no están por debajo del rango de audición humana, pero la mayoría de los altavoces de nivel de comunicación los reproducen mal y, en cualquier caso, generalmente se filtran antes de enviarse al altavoz o los auriculares.

Ejemplo

Como ejemplo simple, suponga que una frecuencia de radio bidireccional es compartida por un servicio de entrega de pizzas y un servicio de mantenimiento de jardines. Las radios convencionales sin CTCSS escucharían todas las transmisiones de ambos grupos. Los paisajistas tienen que escuchar a la pizzería y la pizzería tiene que escuchar sobre la actividad del paisaje. Con CTCSS y un tono diferente para cada grupo, las radios escuchan solo la actividad de su propio grupo. Se supone que esto reduce los mensajes perdidos y la distracción de las conversaciones de radio innecesarias para los otros usuarios.

Tenga en cuenta que en el ejemplo anterior solo hay dos usuarios de canal compartido. En entornos densos de radio de dos vías, muchos grupos separados pueden coexistir en un solo canal de radio.

La desventaja de usar CTCSS en frecuencias compartidas es que los usuarios no pueden escuchar transmisiones de otros grupos. Pueden asumir erróneamente que la frecuencia está inactiva y luego transmitir al mismo tiempo que otro usuario, interfiriendo así con las transmisiones del otro grupo. Por ejemplo, en la situación anterior, un paisajista podría comunicarse con otro paisajista. Mientras tanto, un conductor de reparto de pizzas, que no escucha ninguna transmisión, asume que la frecuencia es clara y llama a su oficina de despacho. Las dos transmisiones simultáneas podrían interferir entre sí, lo que provocaría que no se entendiera una o ambas. Cuantos más grupos compartan una sola frecuencia y más frecuentemente transmitan, más probable es que ocurra esta interferencia accidental. Las radios equipadas con la función "Bloqueo de canal ocupado" evitarán la transmisión en este caso.

Teoría de operación

Los transmisores de radio que utilizan CTCSS siempre transmiten su propio código de tono cada vez que se presiona el botón de transmisión. El tono se transmite a un nivel bajo simultáneamente con la voz. Esto se llama codificación CTCSS . Los tonos CTCSS oscilan entre 67 y 257 Hz . Los tonos generalmente se conocen como tonos subaudibles . En un sistema de radio bidireccional FM, los niveles del codificador CTCSS generalmente se establecen para el 15% de la desviación del sistema . Por ejemplo, en un sistema de desviación de 5 kHz, el nivel de tono CTCSS normalmente se establecería en una desviación de 750 Hz. Los sistemas de ingeniería pueden requerir diferentes configuraciones de nivel en el rango de 500 Hz a 1 kHz (10-20%).

La capacidad de un receptor de silenciar el audio hasta que detecta una portadora con el tono CTCSS correcto se denomina decodificación . Los receptores están equipados con funciones que permiten desactivar el "bloqueo" CTCSS. En los sistemas con licencia de EE. UU., Las reglas de la Comisión Federal de Comunicaciones requieren que los usuarios de CTCSS en canales compartidos deshabiliten el CTCSS de su receptor para verificar si los usuarios de canales compartidos están hablando antes de transmitir. En la consola de una estación base , un micrófono puede tener un botón de pulsar para hablar dividido. Al presionar la mitad del botón (a menudo marcado con un icono de altavoz o las letras "MON", abreviatura de "MONitor"), se desactiva el decodificador CTCSS y el receptor vuelve a escuchar cualquier señal en el canal. A esto se le llama función de monitorización . A veces hay un enclavamiento mecánico: el usuario debe presionar y mantener presionado el botón del monitor o el botón de transmisión se bloquea y no se puede presionar. Esta opción de enclavamiento se conoce como monitor obligatorio antes de transmitir (el diseño del hardware del propio equipo obliga al usuario a monitorizar). En las radios móviles , el micrófono generalmente se guarda en un clip para colgar o en una caja para colgar que contiene un clip para micrófono. Cuando el usuario saca el micrófono del clip para colgar para hacer una llamada, un interruptor en el clip (caja) obliga al receptor a volver al modo de silenciamiento de portadora convencional ("monitor"). Algunos diseños reubican el interruptor en el cuerpo del micrófono. En de mano radios, un LED indicador puede brillar verde, amarillo o naranja para indicar otro usuario está hablando en el canal. Las radios portátiles suelen tener un interruptor o pulsador para monitorear. Algunas radios modernas tienen una función llamada "Bloqueo de canal ocupado", que no permitirá que el usuario transmita mientras la radio esté recibiendo otra señal.

Un decodificador CTCSS se basa en un filtro de paso de banda muy estrecho que pasa el tono CTCSS deseado. La salida del filtro se amplifica y rectifica, creando un voltaje de CC siempre que esté presente el tono deseado. El voltaje de CC se usa para encender, habilitar o reactivar las etapas de audio del altavoz del receptor. Cuando el tono está presente, el receptor no está silenciado, cuando no está presente, el receptor está en silencio.

Gráfico de curvas de audio.png

En un receptor de comunicaciones diseñado para CTCSS, se supone que un filtro de audio de paso alto bloquea los tonos CTCSS (por debajo de 300 Hz) para que no se escuchen en el altavoz. Dado que las curvas de audio varían de un receptor a otro, algunas radios pueden transmitir un nivel audible del tono CTCSS al altavoz. Las frecuencias de tono más bajas generalmente son menos audibles. Si la curva de audio magenta que se muestra a la derecha se trazara desde un receptor equipado con CTCSS, caería casi directamente por debajo de 300 Hz.

Debido a que el período es el inverso de la frecuencia, las frecuencias de tono más bajas pueden tardar más en decodificarse (depende del diseño del decodificador). Los receptores en un sistema que utiliza 67,0 Hz pueden tardar mucho más en decodificar que los que utilizan 203,5 Hz, y pueden tardar más que una decodificación de 250,3 Hz. En algunos sistemas repetidores , el desfase temporal puede ser significativo. El tono más bajo puede hacer que una o dos sílabas se corten antes de que el audio del receptor deje de silenciarse (se escuche). Esto se debe a que los receptores están decodificando en cadena. El receptor repetidor primero debe detectar la señal portadora en la entrada y luego decodificar el tono CTCSS. Cuando eso ocurre, el transmisor del sistema se enciende y codifica el tono CTCSS en su señal portadora (la frecuencia de salida). Todas las radios del sistema comienzan a decodificar después de que detectan una señal portadora y luego reconocen el tono en la portadora como válido. Cualquier distorsión en el tono codificado también afectará el tiempo de decodificación.

Los sistemas diseñados a menudo usan tonos en el rango de 127,3 Hz a 162,2 Hz para equilibrar la decodificación rápida manteniendo los tonos fuera de la parte audible del audio de recepción. La mayoría de los fabricantes de controladores de repetidores de radioaficionados ofrecen una opción de retardo de audio; esto retrasa el audio de voz repetido durante un número seleccionable de milisegundos antes de que se retransmita. Durante este período de retardo fijo (cuya cantidad se ajusta durante la instalación y luego se bloquea), el decodificador CTCSS tiene tiempo suficiente para reconocer el tono correcto. De esta forma, el problema de las sílabas perdidas al comienzo de una transmisión puede superarse sin tener que utilizar tonos de frecuencia más alta.

En los primeros sistemas, era común evitar el uso de tonos adyacentes. En los canales donde no se utilizan todos los tonos disponibles, esta es una buena práctica de ingeniería. Por ejemplo, lo ideal sería evitar el uso de 97,4 Hz y 100,0 Hz en el mismo canal. Los tonos son tan parecidos que algunos decodificadores pueden dispararse periódicamente en falso . El usuario ocasionalmente escucha una o dos sílabas de usuarios cocanal en un tono CTCSS diferente hablando. A medida que los componentes electrónicos envejecen, o debido a variaciones en la producción, algunas radios en un sistema pueden ser mejores que otras para rechazar frecuencias de tono cercanas.

Silenciador codificado digitalmente

Artículo principal: Silenciador codificado digitalmente

CTCSS es un sistema analógico. Motorola desarrolló un sistema de silenciamiento codificado digital (DCS) posterior con el nombre de marca registrada Digital Private Line (DPL). General Electric respondió con el mismo sistema bajo el nombre de Digital Channel Guard (DCG). El nombre genérico es CDCSS (Sistema de silenciamiento codificado digital continuo). El uso de silenciador digital en un canal que tiene usuarios de silenciador de tono existentes excluye el uso de los tonos 131.8 y 136.5 Hz ya que la tasa de bits digital es 134.4 bits por segundo y los decodificadores configurados en esos dos tonos detectarán una señal intermitente (referida a en el campo de radio bidireccional como "falsificar" el decodificador).

Lista de tonos

Los tonos CTCSS están estandarizados por EIA / TIA . La lista completa de tonos se puede encontrar en su estándar RS-220A original y en el EIA / TIA -603-E más reciente ; Los tonos CTCSS también pueden aparecer en los manuales de instrucciones, mantenimiento u operación del fabricante. Algunos sistemas utilizan tonos no estándar. Las radios militares de la OTAN utilizan 150,0 Hz, y esto se puede encontrar en los manuales de usuario de las radios. Algunas áreas no usan ciertos tonos. Por ejemplo, el tono de 100,0 Hz se evita en el Reino Unido, ya que es el doble de la frecuencia de la línea de alimentación eléctrica del Reino Unido; una fuente de alimentación con un suavizado inadecuado puede causar una apertura de silenciamiento no deseada (esto es cierto en muchas otras áreas que usan energía de 50 Hz). Los tonos de silenciamiento generalmente provienen de una de las tres series que se enumeran a continuación junto con el código PL de dos caracteres utilizado por Motorola para identificar los tonos. El conjunto más común de tonos de silenciamiento admitidos es un conjunto de 39 tonos que incluyen todos los tonos con códigos PL de Motorola, excepto los tonos 8Z, 9Z y 0Z (cero-Z). La serie más baja tiene tonos adyacentes que están aproximadamente en la proporción armónica de 2 0.05 a 1 (≈1.035265), mientras que las otras dos series tienen tonos adyacentes aproximadamente en la proporción de 10 0.015 a 1 (≈1.035142). Puede encontrar un ejemplo de descripción técnica en una hoja de información técnica de Philips sobre sus productos CTCSS.

NS PL Hz Notas
1 XZ 67,0
39 WZ 69,3
2 XA 71,9
3 Washington 74,4
4 XB 77,0
5 WB 79,7
6 YZ 82,5
7 YA 85,4
8 YB 88,5
9 ZZ 91,5
10 ZA 94,8
11 ZB 97,4
12 1Z 100,0
13 1A 103,5
14 1B 107,2
15 2Z 110,9
dieciséis 2A 114,8
17 2B 118,8
NS PL Hz Notas
18 3Z 123,0
19 3A 127,3
20 3B 131,8
21 4Z 136,5
22 4A 141,3
23 4B 146,2
OTAN 150,0
24 5Z 151,4
25 5A 156,7
40 159,8
26 5B 162,2
41 165,5
27 6Z 167,9
42 171,3
28 6A 173,8
43 177,3
29 6B 179,9
44 183,5
NS PL Hz Notas
30 7Z 186,2
45 189,9
31 7A 192,8
46 196,6
47 199,5
32 M1 203,5
48 8Z 206,5
33 M2 210,7
34 M3 218,1
35 M4 225,7
49 9Z 229.1
36 M5 233,6
37 M6 241,8
38 M7 250,3
50 0Z 254,1

Notas

  • 1 Códigos numéricos no estándar. Muchas radios utilizan un conjunto de códigos numéricos coincidentes para representar los tonos correspondientes; sin embargo, no existe un estándar publicado y solo una adopción parcial de la industria.
  • 2 Algunas radios usan 69,4 Hz en su lugar, que se ajusta mejor a la secuencia armónica, y este tono a menudo se omite como opción.
  • 3 También conocido por el código SP.
  • 4 En realidad, no en esta secuencia armónica, sino un promedio de los tonos ZA y 1Z utilizados para llenar el espacio entre las secuencias bajas y medias. 98,1 Hz sería el tono después de ZA, y el tono antes de 1Z sería 96,6 Hz, suponiendo que se usaran los mismos armónicos.
  • 5 Muchas radios de la OTAN (militares) tienen un tono conmutable de 150,0 Hz. La lista incluye las siguientes radios: AN / PRC-68,AN / PRC-117F, AN / PRC-117G,AN / PRC-77,AN / PRC-113, AN / PRC-137, AN / PRC-139,AN / PRC-152,AN / PRC-119,AN / VRC-12, AN / PSC-5 y Thales 148MBITR.
  • 6 Los tonos 8Z, 9Z y 0Z ("cero-Z") a menudo se omiten en las radios que utilizan la serie de tonos M1-M7.
  • 7 Tono no estándar no incluido en el TIA-603-E actual.

Nombres de proveedores

CTCSS a menudo se denomina tono PL (para Private Line , una marca comercial de Motorola ) o simplemente tono . La implementación de CTCSS de General Electric y Bendix King se llama Channel Guard (o CG ). Las radios RCA antiguas llamaron a su implementación Quiet Channel . Icom radios llamar a esta función Tono de confirmación . Las radios Kenwood llaman a la función Quiet Talk o QT . E. F. Johnson Corp. usó "TG" para "ToneGuard", y luego "CG" para "CallGuard". La literatura de Zetron se refiere a "ToneLock", y Ritron, Inc. etiqueta sus implementaciones como "Llamada silenciosa" (QC) y "Llamada silenciosa digital" (DQC). Hay muchos otros nombres específicos de la empresa utilizados por los proveedores de radio para describir las opciones compatibles. Cualquier sistema CTCSS que tenga tonos y niveles compatibles es intercambiable. Las radios antiguas y nuevas con CTCSS y las radios de todos los fabricantes son compatibles.

En la radioafición, los términos tono PL , PL y simplemente tono todavía se usan con cierta frecuencia. A menudo, existe una distinción entre los términos tono y silenciador de tono , en el que el primero se refiere al uso de transmitir un tono CTCSS mientras se usa silenciador de portadora estándar en el receptor. El uso de CTCSS de solo transmisión permite que las estaciones se comuniquen con repetidores y otras estaciones usando CTCSS mientras que el enlace es marginal y los tonos CTCSS pueden no decodificarse correctamente. El término silenciamiento de tono incluye con mayor frecuencia tono y la radio no solo transmitirá un tono CTCSS a la estación distante o repetidor, sino que silenciará todas las señales entrantes que no incluyan también el tono CTCSS. Esto es útil en áreas donde varios repetidores pueden compartir la misma frecuencia de salida pero tienen diferentes tonos CTCSS, o donde la interferencia local es demasiado fuerte para la parte frontal de su radio.

CTCSS inverso

Algunos sistemas profesionales utilizan una inversión de fase del tono CTCSS al final de una transmisión para eliminar el bloqueo del silenciador o la cola del silenciador. Esto es común con los sistemas General Electric Mobile Radio y Motorola. Cuando el usuario suelta el botón pulsar para hablar, el tono CTCSS hace un cambio de fase durante unos 200 milisegundos. En los sistemas más antiguos, los decodificadores de tono usaban lengüetas mecánicas para decodificar los tonos CTCSS. Cuando el audio en un tono resonante se alimentaba a la lengüeta, resonaba / vibraba, lo que activaba el audio del altavoz. La inversión de fase de fin de transmisión (llamada "Reverse Burst" por Motorola (y marca registrada por ellos) y "Squelch Tail Elimination" o "STE" por GE) hizo que la lengüeta dejara de vibrar abruptamente, lo que provocaría que el audio de recepción se apagara instantáneamente. silencio. Inicialmente, se utilizó un cambio de fase de 180 grados, pero la experiencia mostró que un cambio de ± 120 a 135 grados era óptimo para detener las lengüetas mecánicas. Estos sistemas a menudo tienen una lógica de silenciamiento de audio configurada solo para CTCSS. Si se utiliza un transmisor sin la función de inversión de fase, el silenciador puede permanecer sin silenciar mientras la lengüeta continúe vibrando, hasta 1,5 segundos al final de una transmisión cuando se detiene por inercia (a veces denominado "volante efecto "o llamado" marcha libre "). Por lo tanto, hay una advertencia acerca de que todos los CTCSS son intercambiables: el ángulo de cambio debe coincidir para que el sistema de cambio de fase sea efectivo. Tenga en cuenta que todo el hardware utilizado para implementar el sistema de "ráfaga inversa" / "eliminación de cola de silenciamiento" está contenido en el transmisor.

Interferencia y CTCSS

En usos no críticos, CTCSS también se puede utilizar para ocultar la presencia de señales interferentes, como la intermodulación producida por el receptor. Los receptores con especificaciones deficientes, como escáneres o radios móviles de bajo costo, no pueden rechazar las fuertes señales presentes en los entornos urbanos. La interferencia seguirá presente y puede bloquear el receptor, pero el decodificador evitará que se escuche. Seguirá degradando el rendimiento del sistema, pero el usuario no tendrá que escuchar los ruidos producidos al recibir la interferencia.

CTCSS se utiliza comúnmente en operaciones de radioaficionados VHF y UHF para este propósito. Las radios de banda ancha y extremadamente sensibles son comunes en el campo de los radioaficionados, lo que impone límites a la intermodulación alcanzable y al rendimiento de los canales adyacentes. A menudo, todos los repetidores de una región geográfica comparten el mismo tono CTCSS como método para reducir la interferencia cocanal de regiones adyacentes y aumentar la reutilización de frecuencias. Esta es una práctica vinculada a una antigua práctica de la FCC de coordinar los tonos CTCSS para los servicios comerciales. En muchas áreas rurales de los EE. UU. Donde no es necesaria la coordinación, un valor predeterminado de 100 Hz se ha convertido en un estándar de facto.

Family Radio Service (FRS) , PMR446 y otras radios de "paquete de burbujas" de nivel de consumidor a menudo incluyen una función llamada "Códigos de eliminación de interferencias", "subcanales" o "códigos de privacidad". Estos no brindan privacidad ni seguridad, sino que solo sirven para reducir las molestas interferencias de otros usuarios u otras fuentes de ruido; un receptor con el silenciador de tono desactivado escuchará todo en el canal. Las radios GMRS / FRS que ofrecen códigos CTCSS generalmente ofrecen una opción de 38 tonos, pero el número de tono y las frecuencias de tono utilizadas pueden variar de un fabricante a otro (o incluso dentro de las líneas de productos de un fabricante) y no se debe suponer que sean consistentes ( es decir, "Tono 12" en un conjunto de radios puede no ser "Tono 12" en otro). Cuando una radio ofrece más de 50 códigos (121 se está volviendo común), los más altos (por ejemplo, 39-121) suelen ser códigos DCS .

Agregar tono o silenciador digital a un sistema de radio no resuelve los problemas de interferencia, solo los cubre. Las señales de interferencia enmascaradas por el silenciador de tono producirán mensajes perdidos aparentemente aleatorios. La naturaleza intermitente de las señales interferentes hará que el problema sea difícil de reproducir y solucionar. Los usuarios no entenderán por qué no pueden escuchar una llamada y perderán la confianza en su sistema de radio. En el peor de los casos en un entorno de seguridad humana, un mensaje perdido o un mensaje mal entendido puede resultar en muertes.

El uso de sistemas de silenciamiento codificados puede evitar que se reciban señales débiles, por ejemplo, cuando la persona que transmite o recibe se encuentra en un área obstruida por edificios o terreno o está a una gran distancia. Un receptor bien sintonizado que no está configurado para requerir tonos CTCSS o DCS para abrir el silenciador puede seguir transmitiendo el mensaje débil junto con ruido estático, mientras que un receptor habilitado con silenciador codificado puede no percibir los tonos e ignorará el mensaje por completo.

Ver también

Notas