En esta estrada describimos las transmisiones de nuestro satélite URESAT-1 Antonio de Nebrija, que tiene la denominación ITU HADES-B.
Modulaciones empleadas:
URESAT-1 Antonio de Nebrija utiliza una modulación FSK con separación de 1000 Hz entre tonos, y una velocidad de 50 bits por segundo para sus transmisiones de telemetría y de repetidor digital regenerativo. La frecuencia más baja (marca) representa el valor de bit 1, mientras que la más alta (espacio), representa el valor de bit 0.
Otras modulaciones empleadas son: FM para el repetidor de fonía (voz), así como para las balizas con voz pre-grabada, CW para mensajes de saludos y Robot 36 para las transmisiones de SSTV.
Tipos de transmisiones:
Son 14 los tipos de transmisiones realizadas, siendo 13 originadas en el satélite y 1 en Tierra:
• Paquete tipo 01: SAT-TIERRA Telemetría FSK Power (potencia)
• Paquete tipo 02: SAT-TIERRA Telemetría FSK Temp (temperatura)
• Paquete tipo 03: SAT-TIERRA Telemetría FSK Status (estado del satélite)
• Paquete tipo 04: SAT-TIERRA Telemetría FSK Power stats (estadísticas de potencia)
• Paquete tipo 05: SAT-TIERRA Telemetría FSK Temp stats (estadísticas de temperatura)
• Paquete tipo 06: SAT-TIERRA Telemetría FSK Sunvector (datos sensores de luz)
• Paquete tipo 07: SAT-TIERRA Telemetría FSK Radiómetro (datos radiómetro)
• Paquete tipo 08: SAT-TIERRA Telemetría FSK Deploy (datos despliegue de antena)
• Paquete tipo 09: SAT-TIERRA Telemetría FSK Extended Power stats (datos extendidos de potencia)
• Paquete tipo 10: TIERRA-SAT Transmisión FSK de envío de jugada de ajedrez a satélite
• Paquete tipo 11: SAT-TIERRA Telemetría FSK Chess board (estado de la partida de ajedrez)
• Baliza CW SAT-TIERRA (mensajes con saludos en morse, indicativo AO4URE)
• Voz digitalizada en FM SAT-TIERRA (mensajes con saludos en fonía, indicativo AO4URE)
• SSTV Robot 36 SAT-TIERRA (imágenes en directo y pregrabadas, indicativo AM4URE)
Los paquetes FSK (todos a 50 bps) se distinguen entre sí por el campo type (tipo).
Aparte de estas transmisiones generadas en el satélite (excepto el paquete tipo 10), tres tipos de retransmisiones están disponibles como servicio para usuarios de estaciones en Tierra:
• Retransmisiones de voz en FM (Modo 1)
• Retransmisiones de datos FSK / AFSK hasta 2400 bps (AX.25, APRS…) (Incluídas en el Modo 1 también)
• Retransmisiones de datos regenerados FSK a 50 bits por segundo (Modo 2)
Frecuencias de trabajo y modos
Las frecuencias de trabajo son las siguientes:
- 145.975/145.925 MHz (aux) uplink, Modos: voz FM (sin subtono) y FSK 50 bps, AFSK, AX.25, APRS 1200 / 2400 bps
- 436.888 MHz downlink, Modos: voz FM, CW FSK 50 bps, SSTV Robot 36 con indicativo AM4SAT, baliza voz FM con indicativo AO4URE
En caso de que el satélite se halle en modo repetidor de voz FM/datos FSK (modo 1), éste es activado por nivel sin necesidad de subtono.
Para el caso concreto del repetidor regenerativo de paquetes FSK (Transpondedor en modo 2), cuando éste está activo, las señales recibidas son muestreadas 100 veces por segundo, siendo restauradas digitalmente y enviadas al módulo de transmisiones.
Tras el lanzamiento, por defecto, URESAT-1 se encuentra en modo 0 (transpondedor desactivado), siendo necesaria su activación por telecomando.
El satélite dispone también de capacidad de Almacenamiento y Reenvío (Store & Forward) limitada, (byte a byte), implementada de manera conceptual y gestionada únicamente mediante telecomandos.
Formato de transmisiones
El formato de cada transmisión es como sigue:
Baliza CW
La baliza CW se transmite cada 5-6 minutos, rotando entre varios mensajes disponibles, y con el formato:
VVV DE AO4URE MENSAJE
Los mensajes de saludo y agradecimientos son tanto en castellano como en inglés.
*La baliza CW, así como otras transmisiones, puede que no se genere en caso de que el satélite se encuentre en un estado de bajo nivel de energía.
Paquetes FSK
Los paquetes FSK generados en el satélite pueden ser de diez tipos: Power (potencia), Temp (temperatura), Status (estado del satélite), Power stats (estadísticas de potencia), Temp stats (estadísticas de temperatura), Sunvector (datos sensores de luz), Radiómetro (datos radiómetro), Deploy (datos despliegue de antena), Extended Power stats (datos extendidos de potencia) y Chess board (estado de la partida de ajedrez).
Cada uno de ellos es generado en el momento de su transmisión y sus bytes son enviados en formato ‘primero MSB’ (primero el bit más significativo).
Codificación (scrambling) de los paquetes de datos
Un proceso de codificación (scrambling) es llevado a cabo en todos los paquetes FSK. Los únicos campos que no son codificados son la propia secuencia de entrenamiento, el campo de sincronización, el tipo de paquete (campos 1, 2 y 3 en todos los paquetes) y el CRC, que se sitúa al final.
Los algoritmos de codificación y decodificación están basados en un scrambler multiplicativo. La implementación del
mismo está definida mediante el siguiente polinomio: 𝐺(𝑥)=𝑥17+𝑥12+1. Las figuras 1 y 2 muestran el codificador y decodificador multiplicativo respectivamente.
Figura 1: Implementación del registro de desplazamiento para el codificador multiplicativo
Figura 2: Implementación del registro de desplazamiento para el decodificador multiplicativo.
Aunque no es muy usual y debido a que no todos los campos del paquete son codificados, inicializamos los registros de desplazamiento para cada paquete recibido. El estado inicial de los registros (asumiendo que utilizamos una variable de 32 bits para la implementación) es 0x2C350000 y sólo aplicamos el registro de desplazamiento a los bits codificados.
Ejemplo:
Entrada de datos (ASCII): “GENESIS-Genesis”.
Datos codificados (Hex): 0xC7434C274B1713 D76B05AAD1899747C8.
Datos decodificados (ASCII): “GENESIS-Genesis”.
Cálculo del CRC
El cálculo del checksum con CRC se hace utilizando CRC-CCITT-FALSE. La figura 3 muestra el registro de desplazamiento utilizado para el algoritmo de cálculo del CRC. El CRC se aplica comenzando por el campo tipo hasta el final de los datos de cada paquete.
• Polinomio: 0x1021.
• Valor inicial: 0xFFFF.
• Valor final Xor: 0x0.
Figura 3: Registro de desplazamiento de 16 bits CRC-CCITT-FALSE.
Ejemplo:
• Cadena de entrada: “EASAT-2”.
• Salida del CRC: 0x7D58.
En una siguiente entrada detallaremos el contenido de cada uno de los paquetes FSK así como el patrón de las transmisiones.