Modo 3. Un modo VDL de voz y de datos que utiliza la modulación D8PSK y un plan de control de acceso al medio TDMA Modo 4 Un modo VDL sólo de datos que utiliza un plan de modulación GFSK y acceso múltiple por división en el tiempo
6.4 PROTOCOLOS Y SERVICIOS DE LA CAPA FÍSICA
6.4.3 Capa física propia de Modo
Nota.— La especificación de la capa física propia del Modo 2 comprende una descripción de la secuencia de acondicionamiento en Modo 2, la corrección de errores sin canal de retorno (FEC), la intercalación, la codificación secreta de bits, la captación de canal y los parámetros del sistema de la capa física.
6.4.3.1 Para transmitir una secuencia de tramas, la estación insertará los números de bits y las banderas (según la descripción del servicio de enlace de datos para Modo 2 que figura en el Manual sobre especificaciones técnicas del VDL en Modo 2), calculará el FEC (según 6.4.3.1.2), intercalará (según 6.4.3.1.3), antepondrá la secuencia de acondicionamiento (según 6.4.3.1.1), realizará la codificación secreta de bits (según 6.4.3.1.4) y por último codificará y modulará la señal RF (según 6.4.2.1).
6.4.3.1.1 Secuencia de acondicionamiento. La transmisión de datos empezará con una secuencia de acondicionamiento del demodulador que consta de cinco segmentos:
a) acumulación y estabilización de potencia del transmisor; b) sincronización y resolución de ambigüedad;
c) símbolo reservado; d) longitud de transmisión; y e) FEC de encabezador.
Nota.— Inmediatamente después de estos segmentos sigue una trama AVLC con el formato que figura en la descripción del servicio de enlace de datos del Manual sobre especificaciones técnicas del VDL en Modo 2.
6.4.3.1.1.1 Acumulación y estabilización de potencia del transmisor. El objetivo del primer segmento de la secuencia de acondicionamiento, denominado acumulación, es proporcionar la estabilización de potencia del transmisor y el reglaje AGC del receptor y precederá inmediatamente al primer símbolo de la palabra única. La duración de la acumulación será de cinco períodos de símbolos. El punto de referencia temporal (t), para la especificación que sigue es el centro del primer símbolo de palabra única, un punto que ocurre a medio período de símbolo después del fin de la acumulación. Inversamente, el principio
de la acumulación se inicia a t = –5,5 períodos de símbolo. La potencia transmitida será inferior a –40 dBc antes de t = –5,5 períodos de símbolos. En la acumulación se preverá que en el tiempo t = –3,0 períodos de símbolos la potencia transmitida sea del 40% de la potencia de salida indicada por el fabricante o superior (véase la Figura 6-1*). Sea cual fuere el método empleado para implantar (o truncar) el filtro de coseno elevado, la salida del transmisor entre los tiempos t = –3,0 y t = –0,5 aparecerá como si los símbolos “000” se hubieran transmitido durante el período de acumulación.
Nota 1.— Para el Modo 3, el punto de referencia de temporización es el mismo que para el “punto de referencia de potencia”.
Nota 2.— Es conveniente elevar a un máximo el tiempo permitido para el tiempo de estabilidad del AGC. Debería procurarse contar con una potencia de más del 90% de la potencia de salida nominal en t = –3,5 períodos de símbolos. 6.4.3.1.1.2 Sincronización y resolución de ambigüedad. El segundo segmento de la secuencia de acondicionamiento constará de la palabra única:
000 010 011 110 000 001 101 110 001 100 011 111 101 111 100 010 y se transmitirá de izquierda a derecha.
6.4.3.1.1.3 Símbolo reservado. El tercer segmento de la secuencia de acondicionamiento constará del símbolo único que representa el 000.
Nota.— Este campo ha sido reservado para ser definido en el futuro.
6.4.3.1.1.4 Longitud de transmisión. Para que el receptor pueda determinar la longitud del bloque final Reed-Solomon, el transmisor enviará una palabra de 17 bits, desde el bit menos significativo (lsb) al bit más significativo (msb), indicando el número total de bits de datos que siguen a la FEC del encabezador.
Nota.— En la longitud no se incluyen los bits transmitidos para: FEC de Reed-Solomon, extra bits insertados para asegurarse de que el intercalador genera un número entero de palabras de 8 bits, o los bits extra insertados para asegurarse de que el codificador de datos genera un número entero de símbolos de 3 bits.
6.4.3.1.1.5 FEC de encabezador. Para corregir errores de bits en el encabezador, se calculará un código bloque (25, 20) en el símbolo reservado y en los segmentos de longitud de transmisión. El código bloque se transmitirá como quinto segmento. El codificador aceptará el encabezador en la secuencia de bits que está siendo transmitida. Los cinco bits de paridad que hayan de transmitirse se generarán mediante la ecuación siguiente:
[P1 , ... , P5] = [R1 , ... , R3 , TL1 , ... , TL17] HT en la que:
P es el símbolo de paridad (P1 se transmitirá primero); R es el símbolo reservado;
TL es el símbolo de longitud de la transmisión; T es la función de transposición de matriz; y
H es la matriz de paridad definida como sigue: H 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 =
6.4.3.1.1.6 Orden de transmisión de bits. Los cinco bits de paridad del producto vectorial resultante se transmitirán empezando primero por el bit de la izquierda.
6.4.3.1.2 Corrección de errores sin canal de retorno. Para mejorar el caudal eficaz del canal reduciendo el número de retransmisiones requeridas, se aplicará la FEC después de la secuencia de acondicionamiento, sean cuales fueren los límites de trama.
6.4.3.1.2.1 Cálculo de la FEC. Se codificará la FEC mediante un código 28-ario sistemático de longitud fija Reed- Solomon (RS) (255,249).
Nota 1.— Este código es capaz de corregir hasta tres octetos de bloques de datos de 249 octetos (1 992 bits). Las transmisiones de mayor longitud deben subdividirse hasta transmisiones de 1 992 bits y las transmisiones de longitud inferior deben ampliarse llenándolas virtualmente de ceros de cola. Se adjuntan seis octetos de verificación RS hasta un bloque total de 255 octetos.
El campo que define el polinomio primitivo del código será el siguiente: p(x) = (x8 + x7 + x2 + x + 1) El polinomio generador será el siguiente:
(
)
125 120 í i x α = −∏
siendo: α el elemento primitivo de GF(256);GF(256) un campo Galois (GF) de tamaño 256.
Nota 2.— Los códigos Reed-Solomon se describen en la Recomendación para Space Data System Standards: Telemetry Channel Coding, del Comité consultivo sobre sistemas de datos espaciales (véase el Apéndice de este Capítulo).
6.4.3.1.2.2 Longitudes de bloques. Se calcularán los seis octetos de verificación RS respecto a bloques de 249 octetos. Las transmisiones de mayor longitud se subdividirán en bloques de 249 octetos, según 6.4.3.1.3. Los bloques de menor longitud se ampliarán a 249 octetos mediante un relleno virtual de ceros de cola. El relleno virtual no se transmitirá. Se codificarán los bloques de conformidad con 6.4.3.1.2.3 a 6.4.3.1.2.3.3.
6.4.3.1.2.3 Ninguna corrección de errores. No se aplicará la corrección de errores en bloques de dos o menos octetos que no sean de relleno.
6.4.3.1.2.3.1 Corrección de errores de un solo multieto. En el caso de bloques de 3 a 30 octetos que no sean de relleno, se generarán todos los seis octetos de verificación RS, pero solamente se transmitirán los dos primeros. Los cuatro últimos octetos de verificación RS se considerarán como tachaduras del decodificador.
6.4.3.1.2.3.2 Corrección de errores de dos multietos. En el caso de bloques de 31 a 67 octetos que no sean de relleno, se generarán los seis octetos de verificación RS, pero solamente se transmitirán los cuatro primeros. Los dos últimos octetos de verificación RS se considerarán como tachaduras del decodificador.
6.4.3.1.2.3.3 Corrección de errores de tres multietos. En el caso de bloques de 68 o más octetos que no sean de relleno, se generarán y transmitirán los seis octetos de verificación RS.
6.4.3.1.3 Intercalación. Para mejorar la eficacia de FEC, se utilizará un intercalador dirigido por tablas y en base a octetos. El intercalador creará una tabla de 255 octetos por hilera y de c columnas, siendo:
longitud de transmisión (bits) c =
1 992 (bits)
donde:
a) la longitud de transmisión es la definida en 6.4.3.1.1.5; y
b) c = el número entero más pequeño superior o igual al valor de la fracción.
Después de ampliar los datos hasta un múltiplo par de 1 992 bits, el intercalador escribirá el tren de transmisión dentro de los primeros 249 octetos de cada hilera, tomando cada grupo consecutivo de 8 bits y almacenándolos empezando por la primera columna hasta la 249. El primer bit de cada grupo de 8 bits se almacenará en la posición del octavo bit; el primer grupo de 1 992 bits se almacenará en la primera hilera, el segundo grupo de 1 992 bits en la segunda hilera, etc. Después de calcularse FEC de cada hilera, se almacenarán los datos FEC (o tachaduras) en las columnas 250 a 255. El intercalador transferirá seguidamente los datos al codificador secreto leyéndolos columna por columna, saltándose los octetos que contengan tachaduras o todos bits de relleno. Se transmitirán todos los bits de un octeto desde el bit 8 hasta el bit 1.
Al recibirlos, el desintercalador calculará el número de hileras y el tamaño de la última (posiblemente parcial) a partir del campo de longitud del encabezador. Solamente transferirá a la capa superior los multietos con datos válidos.
6.4.3.1.4 Codificación secreta de bits. Para ayudar a la recuperación de reloj y para estabilizar la forma del espectro transmitido, se aplicará una codificación secreta de bits. La secuencia de pseudo ruido (PN) será un generador de 15 etapas (véase la Figura 6-2) con el siguiente polinomio característico:
X15 + X + 1
La secuencia PN empezará después de la configuración de sincronización de trama con el valor inicial 1101 0010 1011 001 y el bit más a la izquierda en la primera etapa del registrador, según la Figura 6-2. Después de procesar cada uno de los bits, el registrador se desplazará un bit hacia la derecha. Para permitir en el futuro la posible criptografía, se programará este valor inicial. La secuencia se añadirá (módulo 2) a los datos por el lado de transmisión (codificación secreta) y a los datos codificados en secreto por el lado de recepción (decodificación secreta) según la Tabla 6-3.
Nota.— El concepto de un codificador secreto PN se explica en la Recomendación S.446-4 ITU-R, Anexo I, Sección 4.3.1, Método 1 (véase el Apéndice de este Capítulo).
6.4.3.2 DETECCIÓN DE CANAL EN MODO 2
6.4.3.2.1 Detección de canal ocupado a inactivo. Cuando una estación recibe una potencia en el canal por lo menos de −87 dBm, durante un plazo mínimo de 5 milisegundos:
a) continuará con una probabilidad de 0,9 considerando el canal ocupado si el nivel de la señal se atenúa a un valor por debajo de −92 dBm durante menos de 1 milisegundo; y
b) considerará el canal no ocupado con una probabilidad de 0,9 si el nivel de la señal se atenúa a un valor por debajo de −92 dBm durante por lo menos 1,5 milisegundos.
Nota.— El máximo caudal de enlace disponible para todos los usuarios es altamente sensible al retardo de sentido de canal RF (desde el momento en que el canal realmente modifica su estado hasta que lo detecta una estación y actúa respecto a tal cambio) y al retardo de captación de canal RF (desde el momento en que una estación decide transmitir hasta que el transmisor se haya acumulado hasta una distancia suficiente para desengancharse de otras estaciones). Por consiguiente, es imperativo que se apliquen los máximos esfuerzos para reducir estos tiempos a medida que avanza la técnica.
6.4.3.2.2 Detección de canal inactivo a ocupado. Una estación considerará con una probabilidad de por lo menos 0,9 que el canal está ocupado en un plazo de 1 milisegundo después de que aumente la potencia en el canal por lo menos a un valor de −90 dBm.
6.4.3.2.3 Recomendación.— La detección de un canal ocupado debería ocurrir en un plazo de 0,5 milisegundos. Nota.— Es aceptable una probabilidad superior de alarmas falsas en la detección de inactivo a ocupado que en la detección de ocupado a inactivo debido al influjo de los dos errores distintos.
6.4.3.3 INTERACCIÓN RECEPTOR/TRANSMISOR EN MODO 2
6.4.3.3.1 Tiempo de actuación de receptor a transmisor. La estación transmitirá la secuencia de acondicionamiento de forma que el centro del primer símbolo de la palabra única será transmitido en un plazo de 1,25 milisegundos después de que haya tenido éxito una tentativa de acceso (véase la Figura 6-3). El cambio total de frecuencia durante la transmisión de la palabra única será inferior a 10 Hz. Después de la transmisión de la palabra única, la aceleración de fase será inferior a 500 Hz por segundo.
6.4.3.3.2 Tiempo de actuación de transmisor a receptor. La potencia de transmisor será de −20 dBc dentro de 2,5 períodos de símbolos en el centro del símbolo final de la ráfaga. La fuga de potencia del transmisor cuando el transmisor esté en el estado de “fuera” será inferior a −83 dBm. Una estación será capaz de recibir y de demodular con la eficacia nominal una señal entrante en un plazo de 1,5 milisegundos después de la transmisión del símbolo final de información.
Nota.— Véase DO-160D, Sección 21, categoría H para señales radiadas por la antena.
6.4.3.4 PARÁMETROS DEL SISTEMA DE LA CAPA FÍSICA EN MODO 2 6.4.3.4.1 La capa física aplicará los parámetros de sistema definidos en la Tabla 6-4.
6.4.3.4.1.1 Parámetro P1 (longitud mínima de transmisión). El parámetro P1 define la longitud mínima de transmisión que un receptor sea capaz de demodular sin que se degrade la BER.