Sistema de silenciamiento continuo codificado por tonos

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En telecomunicaciones , el sistema de silenciamiento por tono codificado continuo 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 comunicación de radio bidireccional compartido . A veces se lo conoce como silenciador de tono o PL para Private Line, una marca comercial de Motorola. ^[1] Lo hace agregando un tono de audio de baja frecuencia a la voz. Cuando más de un grupo de usuarios está en la misma frecuencia de radio (llamados usuarios de canal compartido ), el circuito CTCSS silencia a aquellos usuarios que están usando un tono CTCSS diferente o ningún CTCSS.

A veces, los códigos de tono CTCSS se denominan subcanales , pero este es un nombre inapropiado porque no se crean canales de radio 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 se enmascara en la mayoría de las condiciones. Aunque proporciona cierta protección contra la interferencia, CTCSS no ofrece ninguna seguridad contra la interceptación o el bloqueo, y los receptores sin CTCSS habilitado seguirán escuchando todo el tráfico.

Un receptor con solo un silenciador de ruido o portadora no suprime ninguna señal lo suficientemente fuerte; en modo CTCSS, se activa el sonido solo cuando la señal también lleva el tono de audio subaudible correcto. Los tonos en realidad no están por debajo del rango de audición humana, pero la mayoría de los altavoces de grado de comunicaciones los reproducen mal y, en cualquier caso, suelen filtrarse antes de enviarse al altavoz o al auricular.

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 varían de 67 a 257  Hz . Los tonos generalmente se conocen como tonos subaudibles . En un sistema de radio bidireccional FM, los niveles del codificador CTCSS generalmente se configuran para el 15% de desviación del sistema . Por ejemplo, en un sistema de desviación de 5 kHz, el nivel de tono CTCSS normalmente se configuraría para una desviación de 750 Hz. Los sistemas diseñados 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 detecte una portadora con el tono CTCSS correcto se denomina decodificación . Los receptores están equipados con funciones que permiten desactivar el "bloqueo" CTCSS. En una consola de 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. Esto se denomina función de monitor . A veces hay un enclavamiento mecánico: el usuario debe presionar y mantener presionado el botón de 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 usuario se ve obligado a monitorear por el diseño del hardware del propio equipo). En las radios móviles , el micrófono generalmente se almacena en un clip para colgar o en una caja para colgar que contiene un clip de micrófono. Cuando el usuario saca el micrófono del clip para colgarlo 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 propio micrófono. En las radios portátiles , un indicador LED puede brillar en verde, amarillo o naranja para indicar que 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 al usuario transmitir mientras la radio esté recibiendo otra señal.

Un decodificador CTCSS se basa en un filtro de paso de banda muy estrecho que deja pasar el tono CTCSS deseado. La salida del filtro se amplifica y rectifica, creando un voltaje de CC siempre que se presente el tono deseado. El voltaje de CC se utiliza para encender, habilitar o reactivar el sonido de las etapas de audio de los altavoces del receptor. Cuando se presenta el tono, el receptor se reactiva y, cuando no se presenta, el receptor se silencia.

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 notablemente más en decodificarse que los que utilizan 203,5 Hz, y pueden tardar más que uno que decodifique 250,3 Hz. En algunos sistemas repetidores , el desfase temporal puede ser significativo. El tono más bajo puede provocar que se corten una o dos sílabas antes de que se active el sonido del receptor (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 detectar 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 utilizan tonos en el rango de 127,3 Hz a 162,2 Hz para equilibrar la decodificación rápida y mantener 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 una cantidad 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 manera, se puede superar el problema de las sílabas perdidas al comienzo de una transmisión sin tener que usar 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 están tan cerca que algunos decodificadores pueden dispararse en falso periódicamente . El usuario escucha ocasionalmente una o dos sílabas de usuarios del mismo canal hablando en un tono CTCSS diferente. 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 tonos cercanas.

El CTCSS es un sistema analógico. Motorola desarrolló posteriormente un sistema de silenciamiento codificado digital (DCS) con el nombre de marca registrada Digital Private Line (DPL). General Electric respondió con el mismo sistema con el nombre de Digital Channel Guard (DCG). El nombre genérico es CDCSS (Continuous Digital-Coded Squelch System). El uso del silenciamiento digital en un canal que ya tiene usuarios de silenciamiento por tonos impide el uso de los tonos de 131,8 y 136,5 Hz, ya que la tasa de bits digital es de 134,4 bits por segundo y los decodificadores configurados para esos dos tonos detectarán una señal intermitente (lo que en el campo de la radio bidireccional se denomina "falsear" el decodificador). ^[2]

Los tonos CTCSS están estandarizados por la EIA/TIA . La lista completa de tonos se puede encontrar en su estándar original RS-220A, ^[3] y el más reciente EIA/ TIA -603-E; ^[4] los tonos CTCSS también pueden aparecer en los manuales de instrucciones, mantenimiento u operación de los fabricantes. Algunos sistemas utilizan tonos no estándar. ^[5] 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 utilizan 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 principal del Reino Unido; una fuente de alimentación inadecuadamente suavizada puede causar una apertura no deseada del silenciador (esto es cierto en muchas otras áreas que utilizan energía de 50 Hz). Los tonos 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 tonos. El conjunto más común de tonos admitidos es un conjunto de 39 tonos que incluye todos los tonos con códigos PL de Motorola, excepto los tonos 8Z, 9Z y 0Z (zero-Z). ^[6] La serie más baja tiene tonos adyacentes que están aproximadamente en la relación armónica de 2 ^0,05 a 1 (≈1,035265), mientras que las otras dos series tienen tonos adyacentes aproximadamente en la relación de 10 ^0,015 a 1 (≈1,035142). Se puede encontrar una descripción técnica de ejemplo en una hoja de información técnica de Philips sobre sus productos CTCSS. ^[7]

Algunos sistemas profesionales utilizan una inversión de fase del tono CTCSS al final de una transmisión para eliminar el ruido de silenciamiento o la cola de silenciamiento. Esto es común en los sistemas de General Electric Mobile Radio y Motorola. Cuando el usuario suelta el botón pulsar para hablar, el tono CTCSS sufre un cambio de fase durante unos 200 milisegundos. En sistemas más antiguos, los decodificadores de tono utilizaban lengüetas mecánicas para decodificar los tonos CTCSS. Cuando se introducía audio con un tono resonante en la lengüeta, resonaba, lo que activaba el audio del altavoz. La inversión de fase al final de la transmisión (denominada "Reverse Burst" por Motorola (y registrada por ellos) y "Squelch Tail Elimination" o "STE" por GE ^[8] ) hacía que la lengüeta dejara de vibrar abruptamente, lo que hacía que el audio de recepción se silenciara instantáneamente. Inicialmente, se utilizó un cambio de fase de 180 grados, pero la experiencia demostró 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 siga vibrando, hasta 1,5 segundos al final de una transmisión mientras se detiene por inercia (a veces denominado "efecto de volante" o "rueda libre").

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

El 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 la radioafición, lo que impone límites a la intermodulación alcanzable y al rendimiento en canales adyacentes. ^[9]

Los radios de consumo doméstico, como el servicio de radio familiar (FRS), el PMR446 y otros suelen incluir una función CTCSS denominada "códigos eliminadores de interferencias", "subcanales", "tonos de privacidad" o "códigos de privacidad". Estos no proporcionan privacidad ni seguridad, sino que sirven únicamente para reducir las molestas interferencias de otros usuarios u otras fuentes de ruido; un receptor con el silenciador de tono desactivado oirá todo lo que se oiga en el canal. ^[10] Los radios GMRS/FRS que ofrecen códigos CTCSS suelen ofrecer una selección de 38 tonos, pero el número de tonos y las frecuencias de tonos utilizados pueden variar de un fabricante a otro (o incluso dentro de las líneas de productos de un fabricante) y no se debe asumir que sean uniformes (es decir, el "tono 12" en un conjunto de radios puede no ser el "tono 12" en otro). ^[11]

• Procedimiento de radiotelefonía
• Señalización (telecomunicaciones)