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Cassini: transmisión desde Saturno 2004-08-05



El día 1 de julio la nave Cassini se ponía en órbita alrededor de Saturno.
Estas noticias las recibimos con toda naturalidad, sin que seamos conscientes de las enormes dificultades que entraña. Por comentar sólo una de ellas quiero centrarme en la transmisión. Hemos recibido imágenes desde 1 429 400 000 km, transmitidas por una emisora de radio que tiene una potencia de 20W.

Una emisora de radio comercial emite con potencias de varias decenas de kilovatios y se oye solamente en zonas cercanas y resulta que una navecita con un emisor de 20W nos envía fotos desde un planeta situado a diez veces la distancia de la Tierra al Sol. ¡Increíble!

Parte de la explicación de cómo es ello posible son las antenas de alta ganancia, tanto en la nave como en Tierra. Otra parte de la explicación es que la señal viene en línea recta, sin montañas que la interfieran. Y, por fin, la última explicación está en los potentes códigos de corrección de errores que se utilizan.

La información que se transmite desde la nave, además de los bits necesarios para codificar la imagen transmite otro montón de bits que sirven para corregir los errores que puedan ocurrir durante la transmisión.

Existen códigos que añaden muchos bits que tienen la peculiaridad de que si hay un error nos dicen cuál es el bit erróneo. Parece sorprendente pero es relativamente sencillo de hacer. Lo mismo que he dicho que “si hay un bit erróneo” podemos hacer códigos que corrijan dos o tres o cuatro... o mil errores. Todo lo que necesitamos es transmitir más bits.

Un ejemplo muy burdo es este:
Pensemos que queremos transmitir un número con cinco dígitos: 12345. En vez de transmitir eso, lo que transmitimos es: 1234587654.

Los cinco últimos dígitos son los que le faltan a cada uno de los cinco dígitos primeros para sumar 9. Al 1 le faltan 8, así que ponemos un 8...

12345
87654
–------
99999

Pensemos que hay un error en la transmisión que hace que el 3 se transforme en 5. Lo que recibimos es: 1254587654. Si sumamos los cinco primeros dígitos con los cinco últimos tenemos:
12545
87654
–------
99x99

5+6=11; no es 9. Por tanto ése es el dígito erróneo, que tiene que ser un 3 para que 6+3=9.

Claro que qué ocurriría si lo que se ha transmitido mal es el dígito de control; es decir el 6. Para arreglarlo podemos poner más controles. Por ejemplo, podemos sumar las cinco primeras cifras: 1+2+3+4+5=15=6
Y podemos sumar las cinco últimas: 8+7+6+5+4=30=3
Añadimos el 6 y el 3 a cada uno de los bloques.
Podemos mandar:123456876543
Ahora sumamos los 6 dígitos primeros con los segundos
123456
876543
999999

Si el número erróneo es el cuarto (debía ser un 4 y es un 7) resulta:
123756
876544
999x99

Nos dice que el error es el 7 (de arriba) o el 5 (de abajo).
1+2+3+7+5 no es igual a 6 ( y tenía que serlo); por tanto el erróneo es el 7 (de arriba).

Insisto en que esto es muy burdo y que no es lo que se hace realmente, pero pienso que nos puede ayudar a visualizar cómo funciona.

Transmitiendo muchos bits es muy fácil hacer códigos de este tipo. Lo difícil es hacerlo de un modo óptimo. De un modo que se transmitan muy pocos bits de más.

La sonda Cassini utilizaba “códigos concatenados” que era lo mejor que había a mediados de los 90, que fue cuando fue lanzada; pero hoy las ciencias adelantan que es una barbaridad y lo de la Cassini se ha quedado bastante obsoleto. Hoy se utilizan los llamados “turbo códigos”, que son mucho más eficaces. Con menos bits consiguen el mismo nivel de corrección de errores.

Los turbo códigos conceptualmente son dos “códigos concatenados” juntos, de modo que uno ayuda a decidir al otro qué bits son los erróneos.

Los turbo códigos fueron inventados por Alain Glavieux y Claude Berrou, de la Ecole Nationale Supérieur des Telecomunications de Bretaña (Francia).

Ahora se están introduciendo estos tipos de códigos en la telefonía de tercera generación, esa que iba a estar hace tres años y que seguimos esperando (¡y lo que te rondaré, morena). De ese modo se permitirá a los teléfonos móviles transmitir a más de 500 000 bits por segundo.

Esto era lo mejor que había hasta que recientemente se han redescubierto unos códigos inventados en 1960 por Robert Gallager, del MIT. En aquel momento no sirvieron de mucho pues necesitaban gran velocidad de cálculo. Y los ordenadores eran lentos. Su nombre era Low-density parity check (LDPC).
Pero hoy el panorama ha cambiado, hay ordenadores muy rápidos. Tanto que los LDPC pueden ser razonables; se han probado y el resultado es excelente.

Unos cuantos trucos nuevos y los renovados códigos LDPC superan en todo a los turbo códigos. No son demasiado mejores, pero son mejores y en todos los casos consumen menos proceso. Se están incorporando a los nuevos satélites de telecomunicaciones y se espera que en el año 2010 lo incluya la telefonía móvil de cuarta generación (4G), que -dicen- podrá ir a un Gigabit al segundo. Es decir, unos pocos, muy pocos, segundos para transmitir una película y si ésta está codificada en Divx, menos de un segundo.

Pues no está nada mal, ¿no es así?

Enviado por flexarorion a las 01:00 | 0 Comentarios | Enlace


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