La respuesta corta es: sí, FT8 realmente puede decodificar señales que son físicamente más débiles que el ruido total en el canal de recepción, pero hay un importante truco técnico en cómo definimos ese ruido.
Aquí hay un desglose de cómo funciona:
En el artículo leerás
Ancho de banda de referencia (2500 Hz)
Cuando ves en el programa WSJT-X dato por ejemplo -21 dB, este dato no es absoluto. Se relaciona con el ancho de banda estándar del filtro SSB, que es 2500 Hz.
Si la señal está a nivel 0 dB, significa que la potencia de la señal es igual a la potencia del ruido en todo el ancho de banda de 2500 Hz.
Si la señal -21 dB, significa que está profundamente 'hundido' en el ruido, si lo miráramos como un todo.
Potencia de concentración (ganancia de banda estrecha)
Sin embargo, FT8 no utiliza los 2500 Hz completos. Una señal FT8 ocupa solo aproximadamente 50 Hz. La física no miente: si divides el ruido del ancho de banda de 2500 Hz en pequeños segmentos de 50 Hz, en cada uno de esos pequeños segmentos hay significativamente menos ruido. Al 'concentrarse' FT8 en un ancho de banda muy estrecho, obtiene una enorme ventaja sobre SSB.
Cómo suenan las señales en diferentes anchos de banda se puede escuchar en https://olgierd.github.io/ft8-vs-cw/ (GRACIAS por el consejo Matej OK1TEH)
¿Por qué FT8 es mejor que CW o SSB?
Para la comprensión del oído humano, necesitamos cierta separación entre la señal y el ruido (SNR). Los modos digitales como FT8 utilizan técnicas que el oído simplemente no puede:
Corrección de Errores Adelantada (FEC): Los datos se transmiten con información redundante. Incluso si parte de los tonos se pierde completamente en el ruido, los algoritmos matemáticos pueden calcular y completar las piezas faltantes del mensaje.
Integración Temporal: La sesión FT8 dura 15 segundos. El software 'observa' la frecuencia durante 15 segundos completos y busca patrones conocidos (tonos) en ella. Es como cuando miras una fotografía muy oscura durante mucho tiempo, hasta que tus ojos comienzan a distinguir los contornos.
El ancho de banda es solo el comienzo de la historia. Lo que hace que FT8 sea casi 'mágico' al extraer señales de la tumba digital es una combinación de matemáticas, temporización precisa y una modulación muy específica..
Aquí están los pilares clave que hacen que FT8 domine:
Sincronización de tiempo y 'Arreglos de Costas'
El tiempo es crítico. FT8 opera en ciclos de 15 segundos.
¿Por qué es esto importante? El decodificador sabe exactamente cuándo comienza y cuándo termina la señal. No tiene que desperdiciar capacidad de cálculo buscando el comienzo del mensaje en el ruido.
Arrays de Costas: Al principio, en medio y al final de cada sesión se envían secuencias especiales de tonos (marcas de sincronización). El decodificador las busca como faros. Cuando las encuentra, sabe exactamente cómo 'alinear' el resto de los datos, incluso cuando la señal es extremadamente débil.
Modulación 8-GFSK (8 tonos)
FT8 no solo utiliza 'un par de tonos', sino exactamente 8 frecuencias (Modulación por desplazamiento de frecuencia 8-ario).
Cada tono representa 3 bits de datos.
G (Gaussiano): Los tonos no cambian abruptamente, sino suavemente (a través del filtro gaussiano), lo que minimiza la radiación lateral y ahorra ancho de banda.
Amplitud constante: A diferencia de SSB, donde la potencia fluctúa según la voz, FT8 transmite siempre a 'todo gas'. Esto permite que el último nivel del transceptor funcione en un modo eficiente sin distorsión.
LDPC: superhéroe matemático (Corrección de errores)
Esta es probablemente la mayor razón del éxito. FT8 utiliza LDPC (Comprobación de paridad de baja densidad) códigos.
El mensaje en sí (marcas, localizador) tiene solo 77 bits.
Sin embargo, después de agregar la codificación LDPC, se transmiten en total 174 bits.
¿Qué hace esto? Estos bits extra son pura matemática. Si debido al ruido o la interferencia se pierden o dañan hasta el 30-40% de los tonos, el algoritmo LDPC puede recuperar el resto del mensaje calcular.Es como un rompecabezas donde te falta un tercio de las piezas, pero sabes exactamente qué deberían tener para que la imagen tenga sentido.
Protocolo estructurado
A diferencia de CW (telegrafía), donde puedes transmitir cualquier cosa, FT8 es altamente estructurado. El decodificador sabe de antemano que espera:
Indicativo 1
Indicativo 2
Localizador o reporte
Al tener el 'diccionario' del protocolo limitado, la probabilidad de decodificación exitosa en una baja relación señal/ruido (SNR) aumenta drásticamente.
Resumen: ¿son las señales por debajo del nivel de ruido?
Desde el punto de vista de la medición de la fuerza de la señal, en FT8 se produce una mezcla de peras con manzanas. La fuerza se reporta a un ancho de 2500 Hz, pero el decodificador trabaja con un ancho de aproximadamente 50 Hz.
Un efecto similar se manifestaría, por ejemplo, al recibir una señal CW: en un filtro ancho, la señal estará en ruido, en un filtro más estrecho será mejor y en un filtro aún más estrecho será el mejor.
Así que no te dejes engañar: las señales FT8 no están por debajo del nivel de ruido.