DIGITAL VOICE (DV): UN NUEVO MODO DE MODULACIÓN PARA EL
 RADIOAFICIONADO

Por: Ing. Eduardo González

Para el año 2000, ya existían diversas técnicas de modulación de voz digital en uso, como iniciativas comerciales y de algunos aficionados vanguardistas. Por nombrar algunas: Kachina 505RC, G4GUO, APCO25, etc.

Para julio de ese mismo año, el equipo de directores de la ARRL decidió fundar el Digital Voice Working Group (DVWG), con la finalidad de unificar los esfuerzos en la definición de una especificación de modulación digital para los Radioaficionados.

La visión a largo plazo es poder disponer de nuevos equipos con modulación digital, además de las casi centenarias AM, FM y SSB. Esto representa un gran avance, puesto que ya ha pasado mucho tiempo sin un cambio sustancial en la forma de hacer radio.

¿Y cuál es la ventaja real de DV?

La relación señal/ruido que se logra con las emisiones digitales es mucho mayor que en los métodos análogos, lo que permite una comunicación de alta calidad aun en las condiciones más adversas. Se puede asegurar incluso que el audio en algunas circunstancias se acerca a la calidad de FM local.

Algunos métodos de modulación digital permiten incluso hasta 38.4 kbps, haciendo posible la transferencia de datos con rendimientos muy superiores a las técnicas PACTOR II/III, Clover y la transferencia de imágenes a mejor velocidad que los métodos de SSTV. Es posible incluso transmitir datos de baja rata simultáneamente con el audio, aumentando las posibilidades del sistema.

La técnica de modulación detras de DV

Las ventajas de DV se logran gracias al esquema de modulación OFDM, acrónimo de Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, que consiste en una serie de subportadoras (por ejemplo, 36 subportadoras), cada una modulada con PSK en cuadratura (QPSK) a 50 baudios. Conociendo que en QPSK, cada símbolo (cada baudio) puede llevar dos bits de datos, entonces podemos disponer de 50 x 2 = 100 bps por cada subportadora portadora. Si multiplicamos por 36 subportadoras, tenemos entonces 100 x 36 = 3600 bps, es decir, 3.6 kbps. Claro está, que las técnicas de corrección de errores y sincronización reducirán esa rata.

Podríamos imaginar que OFDM es similar a usar un software de PSK31 en modo QPSK que transmite simultáneamente en 36 posiciones del espectro (en este caso, el rate máximo sería aproximadamente 31 x 2 x 36 = 2.2 kbps)

Estos últimos ejemplos, donde los parámetros han sido mas bien conservadores, notamos que las ratas superan los 1.2 kbps que se logran con packet-radio en condiciones muy favorables, en las bandas de HF.

Otra técnica necesaria para poder agrupar voz digitalizada en ratas de bits tan bajo es la compresión perceptiva, técnica similar a la utilizada para el audio en mp3, pero orientada a los requerimientos de ancho de banda angosta típica de las emisiones de Radioaficionados. Gracias al empleo de síntesis de voz, no es necesario transmitir todos los detalles de la voz muestreada, sino transmitir los principales componentes de la voz de tal forma que en el receptor se reconstruya la señal a través de modelos
de la voz humana. Esta técnica es la empleada en las comunicaciones móviles inalámbricas.

Desventajas

La principal desventaja de DV radica en el ciclo de utilización de la potencia en el transmisor. Debido a que OFDM utiliza enteramente el espectro de audio (de hasta 3 Khz) el 100% del tiempo de transmisión, se requiere 100% de potencia durante todo el periodo de transmisión, a diferencia de la modulación en SSB, donde hay un gran porcentaje (mucho mayor que 50%) de tiempo donde la potencia de salida es muy baja (y en algunos casos nulas). Esto es similar al problema de la modulación FM, donde aun mientras no hay audio, se consume potencia. Esto hace imperante el respeto del tope del ALC del equipo transmisor, que todos los radioaficionados conocen pero muchos no controlan adecuadamente.

Para optimizar las comunicaciones en DV, es necesario mejorar algunos parámetros adversos, tales como el factor de cresta, la distorsión por intermodulación, la distorsión de fase, el ruido de fase y la interferencia; todos estos, valores que mantienen a los ingenieros y aficionados avanzados bastante ocupados para finalmente hacer práctico el uso de DV.

Las adversidades mencionadas en el párrafo anterior orientan al aumento en el uso del ancho de banda: más de 1.9 khz en SSB narrow, incluso hasta más de 10 khz (usado por AM), lo que complica un poco el empleo de esos modos en el espectro disponible para las bandas de Radioaficionados.

¿Cómo incursionar en DV?

Ya están disponibles en el mercado, algunos  dispositivos para poder iniciarse en DV. Por ejemplo, la compañía AOR vende el equipo ARD9800 http://www.aorusa.com/ard9800.html , que consiste en un módulo de micrófono para digitalizar la voz, e insertarlo al equipo de radio sin realizar ninguna modificación. La salida de audio del transceptor también se incorpora al módulo para decodificar. Este equipo utiliza un ancho de banda de 3 Khz.

Una página interesante para realizar las pruebas está en http://www.standpipe.com/w2bri/fastmodem/fastmodem.htm , donde se puede encontrar otros usuarios del ARD9800 y realizar QSOs.

¿Donde buscar información?

En las emisiones de mayo/junio de 2000, marzo/abril de 2001 y enero/febrero de 2003 de la revista QEX hay amplia información acerca de los logros en DV. También en las emisiones de QST en enero y febrero de 2002. Otra fuente importante es el sitio del TAPR: [http://www.tapr.org/tapr/dv].