Sistema de silenciador codificado por tom contínuo - Continuous Tone-Coded Squelch System
Em telecomunicações , o Sistema de Silenciador Codificado por Tom Contínuo ou CTCSS é um tipo de sinalização em banda usado para reduzir o incômodo de ouvir outros usuários em um canal de comunicação de rádio bidirecional compartilhado . (Veja silenciador .) Às vezes é referido como silenciador de tom. Ele faz isso adicionando um tom de áudio de baixa frequência à voz. Onde mais de um grupo de usuários está na mesma frequência de rádio (chamados de usuários co-canal ), o circuito CTCSS silencia os usuários que estão usando um tom CTCSS diferente ou nenhum CTCSS. Às vezes, é chamado de subcanal , mas é um nome impróprio porque nenhum canal adicional é criado. Todos os usuários com tons CTCSS diferentes no mesmo canal ainda estão transmitindo na frequência de rádio idêntica e suas transmissões interferem umas nas outras; no entanto; a interferência é mascarada na maioria (mas não em todas) as condições. O recurso CTCSS também não oferece nenhuma segurança.
Um receptor com apenas uma portadora ou silenciador de ruído não suprime nenhum sinal suficientemente forte; no modo CTCSS, ele ativa o som apenas quando o sinal também carrega o tom de áudio subaudível correto. Os tons não estão realmente abaixo do alcance da audição humana, mas são mal reproduzidos pela maioria dos alto-falantes de nível de comunicação e, em qualquer caso, são geralmente filtrados antes de serem enviados para o alto-falante ou fone de ouvido.
Exemplo
Como um exemplo simples, suponha que uma frequência de rádio bidirecional seja compartilhada por um serviço de entrega de pizza e um serviço de manutenção paisagística. Os rádios convencionais sem CTCSS ouviriam todas as transmissões de ambos os grupos. Os paisagistas precisam ouvir a pizzaria e a pizzaria precisa ouvir sobre a atividade paisagística. Com CTCSS e um tom diferente para cada grupo, os rádios ouvem apenas a atividade de seu próprio grupo. Isso deve reduzir as mensagens perdidas e a distração de conversas de rádio desnecessárias para os outros usuários.
Observe que no exemplo acima, existem apenas dois usuários co-canal. Em ambientes densos de rádio bidirecional, muitos grupos separados podem coexistir em um único canal de rádio.
A desvantagem de usar CTCSS em frequências compartilhadas é que os usuários não podem ouvir as transmissões de outros grupos. Eles podem assumir erroneamente que a frequência está ociosa e, então, transmitir ao mesmo tempo que outro usuário, interferindo assim nas transmissões do outro grupo. Por exemplo, na situação acima, um paisagista pode estar se comunicando com outro paisagista. Enquanto isso, um entregador de pizza - sem ouvir nenhuma transmissão - presume que a frequência está livre e liga para o escritório de despacho. As duas transmissões simultâneas podem interferir uma na outra - resultando em uma ou ambas não sendo compreendidas. Quanto mais grupos compartilham uma única frequência e quanto mais frequentemente eles transmitem, maior é a probabilidade de ocorrer essa interferência acidental. Rádios equipados com o recurso "Busy Channel Lockout" impedirão a transmissão neste caso.
Teoria de Operação
Os transmissores de rádio que usam CTCSS sempre transmitem seu próprio código de tom sempre que o botão de transmissão é pressionado. O tom é transmitido em um nível baixo simultaneamente com a voz. Isso é chamado de codificação CTCSS . Os tons CTCSS variam de 67 a 257 Hz . Os tons são geralmente chamados de tons subaudíveis . Em um sistema de rádio FM bidirecional, os níveis do codificador CTCSS são geralmente definidos para 15% do desvio do sistema . Por exemplo, em um sistema de desvio de 5 kHz, o nível de tom CTCSS seria normalmente definido para um desvio de 750 Hz. Os sistemas projetados podem exigir diferentes configurações de nível na faixa de 500 Hz a 1 kHz (10–20%).
A capacidade de um receptor de silenciar o áudio até detectar uma portadora com o tom CTCSS correto é chamada de decodificação . Os receptores são equipados com recursos que permitem que o "bloqueio" CTCSS seja desabilitado. Em sistemas licenciados nos EUA, as regras da Federal Communications Commission exigem que os usuários CTCSS em canais compartilhados desabilitem o CTCSS de seu receptor para verificar se os usuários co-canal estão falando antes de transmitir. Em um console de estação base , um microfone pode ter um botão push-to-talk dividido. Pressionar metade do botão (geralmente marcado com um ícone de alto-falante ou as letras "MON", abreviação de "MONitor") desativa o decodificador CTCSS e reverte o receptor para ouvir qualquer sinal no canal. Isso é chamado de função de monitor . Às vezes, há um bloqueio mecânico: o usuário deve pressionar e segurar o botão do monitor ou o botão de transmissão está bloqueado e não pode ser pressionado. Esta opção de intertravamento é conhecida como monitor obrigatório antes da transmissão (o usuário é forçado a monitorar pelo design de hardware do próprio equipamento). Em rádios móveis , o microfone geralmente é armazenado em um clipe de desligar ou em uma caixa que contém um clipe de microfone. Quando o usuário puxa o microfone do clipe de desligar para fazer uma chamada, uma chave no clipe (caixa) força o receptor a voltar ao modo silenciador de portadora convencional ("monitor"). Alguns designs realocam a chave no corpo do próprio microfone. Em rádios portáteis , um indicador LED pode brilhar em verde, amarelo ou laranja para indicar que outro usuário está falando no canal. Os rádios portáteis geralmente têm um interruptor ou botão para monitorar. Alguns rádios modernos possuem um recurso chamado "Busy Channel Lockout", que não permitirá ao usuário transmitir enquanto o rádio estiver recebendo outro sinal.
Um decodificador CTCSS é baseado em um filtro passa-banda muito estreito que passa o tom CTCSS desejado. A saída do filtro é amplificada e retificada, criando uma tensão DC sempre que o tom desejado estiver presente. A tensão DC é usada para ligar, habilitar ou desmutar os estágios de áudio do alto-falante do receptor. Quando o tom está presente, o receptor está sem som; quando não está presente, o receptor fica em silêncio.
Em um receptor de comunicação projetado para CTCSS, um filtro de áudio passa-alta deve bloquear tons CTCSS (abaixo de 300 Hz) para que não sejam ouvidos no alto-falante. Como as curvas de áudio variam de um receptor para outro, alguns rádios podem passar um nível audível do tom CTCSS para o alto-falante. Freqüências de tom mais baixas geralmente são menos audíveis. Se a curva de áudio magenta mostrada à direita fosse traçada a partir de um receptor equipado com CTCSS, ela cairia quase diretamente abaixo de 300 Hz.
Como o período é o inverso da frequência, as frequências de tom mais baixas podem levar mais tempo para decodificar (depende do projeto do decodificador). Os receptores em um sistema que usa 67,0 Hz podem demorar muito mais para decodificar do que aqueles que usam 203,5 Hz e podem demorar mais do que uma decodificação de 250,3 Hz. Em alguns sistemas repetidores , o intervalo de tempo pode ser significativo. O tom mais baixo pode fazer com que uma ou duas sílabas sejam cortadas antes que o áudio do receptor seja reativado (seja ouvido). Isso ocorre porque os receptores estão decodificando em uma cadeia. O receptor da repetidora deve primeiro detectar o sinal da portadora na entrada, então decodificar o tom CTCSS. Quando isso ocorre, o transmissor do sistema liga, codificando o tom CTCSS em seu sinal de portadora (a frequência de saída). Todos os rádios no sistema começam a decodificar depois que detectam um sinal da portadora e reconhecem o tom na portadora como válido. Qualquer distorção no tom codificado também afetará o tempo de decodificação.
Os sistemas projetados geralmente usam tons na faixa de 127,3 Hz a 162,2 Hz para equilibrar a decodificação rápida mantendo os tons fora da parte audível do áudio de recepção. A maioria dos fabricantes de controladores de repetidores de rádio amador oferece uma opção de atraso de áudio - isso atrasa o áudio da fala repetida por um número selecionável de milissegundos antes de ser retransmitido. Durante este período de atraso fixo (cuja quantidade é ajustada durante a instalação e, em seguida, bloqueada), o decodificador CTCSS tem tempo suficiente para reconhecer o tom correto. Desta forma, o problema com sílabas perdidas no início de uma transmissão pode ser superado sem a necessidade de usar tons de frequência mais alta.
Nos primeiros sistemas, era comum evitar o uso de tons adjacentes. Em canais onde todos os tons disponíveis não estão em uso, esta é uma boa prática de engenharia. Por exemplo, um ideal seria evitar o uso de 97,4 Hz e 100,0 Hz no mesmo canal. Os tons estão tão próximos que alguns decodificadores podem, periodicamente, disparar falsos . O usuário ocasionalmente ouve uma sílaba ou duas de usuários co-canal em um tom CTCSS diferente conversando. À medida que os componentes eletrônicos envelhecem ou devido a variações na produção, alguns rádios em um sistema podem ser melhores do que outros na rejeição de frequências de tom próximas.
Silenciador de código digital
CTCSS é um sistema analógico. Um sistema posterior Digital-Coded Squelch (DCS) foi desenvolvido pela Motorola sob a marca registrada Digital Private Line (DPL). A General Electric respondeu com o mesmo sistema com o nome de Digital Channel Guard (DCG). O nome genérico é CDCSS (Continuous Digital-Coded Squelch System). O uso de silenciador digital em um canal que possui usuários de silenciador de tom existente impede o uso dos tons de 131,8 e 136,5 Hz, pois a taxa de bits digital é de 134,4 bits por segundo e os decodificadores configurados para esses dois tons detectarão um sinal intermitente (referido no campo de rádio bidirecional como "falsing" do decodificador).
Lista de tons
Os tons CTCSS são padronizados pela EIA / TIA . A lista completa dos tons pode ser encontrada em seu padrão original RS-220A e no EIA / TIA -603-E mais recente ; os tons CTCSS também podem ser listados nos manuais de instruções, manutenção ou operacionais do fabricante. Alguns sistemas usam tons fora do padrão. Os rádios militares da OTAN usam 150,0 Hz, e isso pode ser encontrado nos manuais do usuário dos rádios. Algumas áreas não usam certos tons. Por exemplo, o tom de 100,0 Hz é evitado no Reino Unido, pois é o dobro da frequência da rede elétrica do Reino Unido; uma fonte de alimentação com suavização inadequada pode causar abertura indesejada do silenciador (isso é verdade em muitas outras áreas que usam energia de 50 Hz). Os tons do silenciador normalmente vêm de uma das três séries listadas abaixo junto com o código PL de dois caracteres usado pela Motorola para identificar tons. O conjunto mais comum de tons de supressão com suporte é um conjunto de 39 tons, incluindo todos os tons com códigos Motorola PL, exceto para os tons 8Z, 9Z e 0Z (zero-Z). A série mais baixa tem tons adjacentes que estão aproximadamente na razão harmônica de 2 0,05 para 1 (≈1,035265), enquanto as outras duas séries têm tons adjacentes aproximadamente na razão de 10 0,015 para 1 (≈1,035142). Um exemplo de descrição técnica pode ser encontrado no folheto de informações técnicas da Philips sobre seus produtos CTCSS.
| NS | PL | Hz | Notas |
|---|---|---|---|
| 1 | XZ | 67,0 | |
| 39 | WZ | 69,3 | |
| 2 | XA | 71,9 | |
| 3 | WA | 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 | |
| 16 | 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 não padrão. Muitos rádios usam um conjunto correspondente de códigos numéricos para representar os tons correspondentes; no entanto, não há um padrão publicado e apenas uma adoção parcial da indústria.
- 2 Alguns rádios usam 69,4 Hz em vez disso, o que se ajusta melhor à sequência harmônica, e esse tom costuma ser omitido como opção.
- 3 Também conhecido pelo código SP.
- 4 Na verdade, não nesta sequência harmônica, mas uma média dos tons ZA e 1Z usados para preencher a lacuna entre as sequências inferior e intermediária. 98,1 Hz seria o tom após ZA, e o tom antes de 1Z seria 96,6 Hz, assumindo que os mesmos harmônicos foram usados.
- 5 Muitos rádios da OTAN (militares) têm um tom de 150,0 Hz selecionável. A lista inclui os seguintes rádios: 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 e Thales 148MBITR.
- 6 Os tons 8Z, 9Z e 0Z ("zero-Z") são freqüentemente omitidos dos rádios que usam a série de tons M1-M7.
- 7 Tom fora do padrão não incluído no TIA-603-E atual.
Nomes de fornecedores
CTCSS é freqüentemente chamado de tom PL (para Private Line , uma marca comercial da Motorola ) ou simplesmente tom . A implementação do CTCSS da General Electric e da Bendix King é chamada de Channel Guard (ou CG ). Os rádios RCA antigos chamam sua implementação de Canal Silencioso . Os rádios Icom chamam esse recurso de Tom C .. Os rádios Kenwood chamam o recurso Quiet Talk ou QT . E. F. Johnson Corp. usou "TG" para "ToneGuard" e, posteriormente, "CG" para "CallGuard". A literatura da Zetron refere-se a "ToneLock" e a Ritron, Inc. rotula suas implementações como "Chamada Silenciosa" (QC) e "Chamada Silenciosa Digital" (DQC). Existem muitos outros nomes específicos de empresas usados por fornecedores de rádios para descrever opções compatíveis. Qualquer sistema CTCSS que tenha tons e níveis compatíveis é intercambiável. Rádios novos e antigos com CTCSS e rádios de vários fabricantes são compatíveis.
No rádio amador, os termos tom PL , PL e simplesmente tom ainda são usados com certa frequência. Freqüentemente, há uma distinção entre os termos tom e silenciador de tom , em que o primeiro se refere ao uso da transmissão de um tom CTCSS enquanto se usa silenciador de portadora padrão no receptor. O uso de CTCSS somente de transmissão permite que as estações se comuniquem com repetidoras e outras estações usando CTCSS enquanto o link é marginal e os tons CTCSS podem não ser decodificados adequadamente. O termo silenciador de tom na maioria das vezes inclui tom e o rádio não apenas transmitirá um tom CTCSS para a estação ou repetidora distante, mas silenciará todos os sinais de entrada que não incluem o tom CTCSS. Isso é útil em áreas onde vários repetidores podem estar compartilhando a mesma freqüência de saída, mas têm tons CTCSS diferentes, ou onde a interferência local é muito forte para o front-end do seu rádio.
CTCSS reverso
Alguns sistemas profissionais usam uma reversão de fase do tom CTCSS no final de uma transmissão para eliminar o impacto do silenciador ou a cauda do silenciador. Isso é comum com os sistemas General Electric Mobile Radio e Motorola. Quando o usuário solta o botão push-to-talk, o tom CTCSS muda de fase por cerca de 200 milissegundos. Em sistemas mais antigos, os decodificadores de tom usavam palhetas mecânicas para decodificar tons CTCSS. Quando o áudio em um tom ressonante era alimentado na palheta, ele ressoava / vibrava, o que ligava o áudio do alto-falante. A reversão de fase de final de transmissão (chamada "Reverse Burst" pela Motorola (e marca registrada por eles) e "Squelch Tail Elimination" ou "STE" pela GE) fez com que a palheta parasse de vibrar abruptamente, o que faria com que o áudio recebido instantaneamente mudo. Inicialmente, uma mudança de fase de 180 graus foi usada, mas a experiência mostrou que uma mudança de ± 120 a 135 graus foi ideal para parar as palhetas mecânicas. Esses sistemas geralmente têm lógica de silenciamento de áudio configurada apenas para CTCSS. Se um transmissor sem o recurso de reversão de fase for usado, o silenciador pode permanecer sem som enquanto a palheta continuar vibrando - até 1,5 segundo no final de uma transmissão quando ela pára por inércia (às vezes referido como o "volante efeito "ou denominado" roda livre "). Portanto, há uma advertência sobre todos os CTCSS serem intercambiáveis - o ângulo de mudança deve ser compatível para que o sistema de mudança de fase seja eficaz. Observe que o hardware usado para implementar o sistema "burst reverso" / "eliminação da cauda do silenciador" está todo contido no transmissor.
Interferência e CTCSS
Em usos não críticos, o CTCSS também pode ser usado para ocultar a presença de sinais de interferência, como a intermodulação produzida pelo receptor. Receptores com especificações precárias - como scanners ou rádios móveis de baixo custo - não podem rejeitar os sinais fortes presentes em ambientes urbanos. A interferência ainda estará presente e pode bloquear o receptor, mas o decodificador impedirá que seja ouvida. Isso ainda degradará o desempenho do sistema, mas o usuário não terá que ouvir os ruídos produzidos ao receber a interferência.
O CTCSS é comumente usado em operações de rádio amador VHF e UHF para essa finalidade. Rádios de banda larga e extremamente sensíveis são comuns no campo do rádio amador, o que impõe limites à intermodulação alcançável e ao desempenho do canal adjacente. Freqüentemente, todas as repetidoras em uma região geográfica compartilham o mesmo tom CTCSS como um método para reduzir a interferência co-canal de regiões adjacentes e aumentar a reutilização de frequência. Esta é uma prática ligada a uma antiga prática da FCC de coordenar tons CTCSS para serviços comerciais. Em muitas áreas rurais dos EUA onde nenhuma coordenação é necessária, um padrão de 100 Hz tornou-se um padrão de fato.
Family Radio Service (FRS) , PMR446 e outros rádios "bubble pack" de consumo geralmente incluem um recurso chamado "Códigos Eliminadores de Interferência", "subcanais" ou "códigos de privacidade". Eles não oferecem privacidade ou segurança, mas servem apenas para reduzir a interferência irritante de outros usuários ou outras fontes de ruído; um receptor com o silenciador de tom desligado ouvirá tudo no canal. Os rádios GMRS / FRS que oferecem códigos CTCSS normalmente oferecem uma escolha de 38 tons, mas o número do tom e as frequências do tom usadas podem variar de um fabricante para outro (ou mesmo dentro das linhas de produtos de um fabricante) e não devem ser considerados consistentes ( ou seja, "Tom 12" em um conjunto de rádios não pode ser "Tom 12" em outro). Quando um rádio oferece mais de 50 códigos (121 está se tornando comum), os mais altos (por exemplo, 39-121) são geralmente códigos DCS .
Adicionar tom ou silenciador digital a um sistema de rádio não resolve os problemas de interferência, apenas os cobre. Os sinais de interferência mascarados pelo silenciador de tom produzirão mensagens perdidas aparentemente aleatórias. A natureza intermitente dos sinais interferentes tornará o problema difícil de reproduzir e solucionar. Os usuários não entenderão por que não conseguem ouvir uma chamada e perderão a confiança em seu sistema de rádio. Na pior das hipóteses em um ambiente de segurança de vida, uma mensagem perdida ou uma mensagem mal compreendida pode resultar em fatalidades.
O uso de sistemas de supressão codificados pode evitar que sinais fracos sejam recebidos, por exemplo, quando a pessoa que está transmitindo ou recebendo está em uma área obstruída por edifícios ou terreno ou está a uma longa distância. Um receptor bem sintonizado que não está configurado para exigir tons CTCSS ou DCS para abrir o silenciador ainda pode levar a mensagem fraca junto com o ruído estático, enquanto um receptor habilitado para silenciador codificado pode não perceber os tons e ignorar a mensagem completamente.