Modos de HF frente al límite de Shannon
#FT8 #MGM #Shannon
SSB, CW, FT8, JT65, PSK31, RTTY y Feld-Hell comparados con el teorema de Shannon
Concepto Base
El teorema de Shannon establece la capacidad máxima teórica de un canal de comunicaciones mediante la siguiente relación matemática:
Donde C es la capacidad del canal (bit/s), B es el ancho de banda (Hz) y S/N es la relación señal-ruido en términos lineales.
Para comparar los distintos modos de transmisión de forma homogénea, se utiliza la eficiencia espectral (bits/s/Hz) frente a la SNR mínima necesaria. Esta última se normaliza a un ancho de banda de referencia de 2500 Hz, que es el empleado habitualmente en radioafición para comparar la sensibilidad entre modos.
Tabla Comparativa de Modos
| Modo | Ancho de Banda Propio | SNR (ref. 2500 Hz) | ¿Qué le da su rendimiento? |
|---|---|---|---|
| SSB | ~2700 Hz | ~0 dB | Analógico puro, sin codificación de canal. El más alejado del límite de Shannon; su única ventaja es la redundancia natural del habla y el contexto que aporta el cerebro del oyente. |
| CW | ~200 Hz | ~-20 dB | Sin FEC (Forward Error Correction), pero el oído entrenado actúa como un decodificador de patrones muy eficaz sobre el ruido. Posición intermedia. |
| FT8 | ~50 Hz | ~-21 dB | Código LDPC diseñado explícitamente para aproximarse a Shannon. Uno de los dos modos más cercanos a la curva. |
| JT65 | ~180 Hz | ~-24 dB | Codificación Reed-Solomon más integración muy larga (60 segundos por mensaje). El más sensible de todos, a costa de ser el más lento. |
| PSK31 | ~31 Hz | ~-19 dB | Sin FEC, pero su ancho de banda extremadamente estrecho le da buena sensibilidad prácticamente gratis. |
| RTTY | ~250 Hz | ~-8 dB | Sin FEC y sin ganancia de decodificación especial (FSK binario clásico). El más exigente en SNR de los modos digitales. |
| Feld-Hell | ~300 Hz | ~-23 dB | Sin FEC ni sincronización estricta, pero el ojo humano reconoce visualmente la forma de cada carácter sobre el ruido de la cascada: una ganancia biológica análoga a la del oído en CW, aplicada al dominio visual. |
Gráfico: Eficiencia Espectral frente a SNR
A continuación se detalla la posición de cada modo respecto a la curva del límite de Shannon (línea discontinua), normalizados al ancho de banda de referencia de 2500 Hz:
Idea Central: ¿Dónde está la "inteligencia" del sistema?
El límite de Shannon marca lo que el canal permite en abstracto, pero la distancia real a ese límite depende de las herramientas utilizadas:
- Codificación en el transmisor/receptor (FEC): Modos como FT8 y JT65 se acercan exponencialmente al límite gracias a códigos de corrección de errores diseñados específicamente para ello.
- Codificación biológica en el receptor humano: El CW (a través del oído) y el Feld-Hell (a través del ojo) logran un rendimiento sorprendentemente bueno sin ningún FEC formal, porque el cerebro hace de facto la función de un decodificador de patrones sobre el ruido.
- Ancho de banda muy estrecho como atajo: El PSK31 logra su buena sensibilidad casi exclusivamente por ocupar muy poco espectro, no por contar con un decodificador especialmente inteligente.
- Sin ninguna de las ventajas anteriores: Modos como SSB y RTTY quedan bastante más lejos del límite, al no llevar codificación de canal avanzada ni apoyarse de forma óptima en el reconocimiento de patrones robusto.
