Skip to content

Radioamatööritoimintaa reserviläisille

Osa 6 – CTCSS-aliäänet: Radioliikenteen kuulumaton portinvartija ja häiriöttömän viestinnän avain

”Ääni, jota et kuule – mutta radio kuulee.”

Teksti ja kuvat: Timo Järvi, OH3LMG

Johdanto

Tässä artikkelissa tutustutaan radioamatööritoiminnan tarjoamiin mahdollisuuksiin radiotekniikasta, yhteydenpidosta ja luonnossa liikkumisesta kiinnostuneille, jotka etsivät uusia toimintamuotoja perinteisen reserviläistoiminnan rinnalle.

CTCSS eli Continuous Tone-Coded Squelch System on järjestelmä, jossa radio lähettää puhesignaalin mukana matalataajuisen, korvin kuulumattoman äänisignaalin. Tämä aliääni toimii ikään kuin ”avainäänenä”, joka avaa vastaanottimen kohinasalvan vain silloin, kun oikea koodi on läsnä, mahdollistaen häiriöttömämmän ja hallitumman viestinnän. Artikkelissa esitellään CTCSS-aliäänien ja jatkuvan äänitaajuuskoodatun kohinasalvan toiminta ja merkitys puheradioviestinnässä. Aihe täydentää radioharrastukseen, radioamatööritoimintaan sekä varautumiseen ja arjen radioviestintään liittyviä perusteita. Esitys on sovellettavissa kaikkeen analogisilla puheradioilla harjoitettavaan viestintään, kuten harraste- ja työyhteyksiin 67–72 MHz:n alueella (RHA68) sekä radioamatööriviestintään, joissa aliäänien käyttö on yleistynyt viestinnän hallinnan ja selkeyden parantamiseksi.

Artikkeli perustuu käytännön kokemuksiin CTCSS-aliäänien käytöstä, yleisiin väärinymmärryksiin niiden toiminnasta sekä tositilanteissa esiintyneisiin häiriö- ja ongelmatilanteisiin. Tarkoituksena on havainnollistaa aliäänien käyttöä ja soveltuvuutta erilaisissa viestintätilanteissa sekä osoittaa, missä olosuhteissa CTCSS-järjestelmä toimii parhaimmillaan – ja milloin sen käyttö voi aiheuttaa odottamattomia ongelmia, erityisesti jaetuilla radiokanavilla.

Seuraavissa luvussa tarkastellaan CTCSS-aliäänien ja kohinasalvan toimintaperiaatetta sekä sitä, miten puhe- ja aliäänisignaalit kulkevat lähettäjältä vastaanottajalle käytännön radioviestinnässä. Tämän avulla voidaan ymmärtää, miksi aliäänet ovat olennainen osa radiolaitteiden yhteistoimintaa ja miten ne vaikuttavat yhteyden muodostumiseen, kuuluvuuteen ja häiriöiden hallintaan.

CTCSS-standardi ja sen johdannaiset

CTCSS – virallinen 38-taajuuden perustaulukko

Telecommunications Industry Associationin (TIA) julkaisema laite- ja yhteensopivuusstandardi määrittelee CTCSS-järjestelmän virallisen taulukon, joka sisältää 38 aliääntä alueella 67.0 Hz – 250.3 Hz. Taajuudet on valittu siten, että ne eivät aiheuta keskinäisiä häiriöitä, ovat vähintään noin kaksi prosenttia erillään toisistaan ja sijaitsevat 300 Hz:n alapuolella, jotta ne eivät kuulu puhekanavalla. Nämä 38 säveltaajuutta muodostavat CTCSS-järjestelmän yhteensopivuuden perustan kaikille standardin mukaisille radiolaitteille riippumatta valmistajasta, kuten määritellään TIA-603-standardissa ja sen lisäosassa (ks. alla olevat lähteet).

Laajennettu CTCSS – käytännön 50-taajuuden taulukko

Käytännön radioviestinnässä laitevalmistajat ovat laajentaneet virallista CTCSS-taulukkoa lisäämällä siihen 12 epästandardia, mutta yhteensopivaa taajuutta, jolloin kokonaismääräksi on muodostunut 50 taajuutta. Laajennus otettiin käyttöön erityisesti Kenwoodin, Motorolan ja Yaesun laitteissa 1980- ja 1990-luvuilla. Näitä lisäsäveliä käytetään muun muassa tukiasemien erotteluun ja kanavien hallintaan alueilla, joilla standardin 38 aliääntä eivät riitä. Vaikka taulukon 1 mukainen laajennettu 50 taajuuden käytäntö ei sisälly TIA:n virallisiin standardeihin, siitä on muodostunut yleinen ”de facto” -käytäntö nykyisessä puheradioviestinnässä.

NATO CTCSS – 150 Hz aliääni

Joissakin sotilas- ja viranomaisradiojärjestelmissä käytetään erillistä, NATO-yhteensopivaa CTCSS-käytäntöä, jossa aliäänitaajuudeksi on määritetty 150 Hz. Tämä taajuus ei sisälly viralliseen 38-taajuuden eikä laajennettuun 50-taajuuden käytäntöön, mutta sitä käytetään yhtenäisenä tunnistetaajuutena liittouman radiolaitteissa. Käytännössä se toimii CTCSS-signaalina kuten muutkin aliäänet, mutta on varattu ensisijaisesti liittouman sisäiseen radioyhteensopivuuteen eikä kaupallisiin sovelluksiin. Monissa kaupallisissa ja myös kuluttajille suunnatuissa radiolaitteissa 150 Hz voi kuitenkin olla tuettu vaihtoehto, vaikka se ei kuulu virallisiin taulukoihin.

Taulukko 1. Erot virallisen CTCSS-standardin ja laajennetun käytännön välillä.

CTCSS-aliäänien toiminta ja merkitys puheradioviestinnässä

CTCSS-järjestelmässä lähetteen mukana kulkee jatkuva, kuulumaton matalataajuinen aliääni, jonka perusteella vastaanotin avaa kohinasalvan vain oikealla taajuudella varustetulle signaalille. Näin voidaan rajata vastaanotto tietylle käyttäjäryhmälle ja vähentää muiden lähetyksien aiheuttamaa häiriötä samalla taajuudella. Menetelmä ei kuitenkaan estä samanaikaisten puhelähetteiden päällekkäisyyttä eli ”päälle puhumista”, vaan ainoastaan hallitsee, mitä vastaanotin päästää kuuluville. Järjestelmän tekniset perusteet ja käyttöön liittyvät seikat on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2. CTCSS-aliäänien taajuudet ja käyttöperiaatteet.

Puheen ja CTCSS-aliäänien välitys lähettäjältä vastaanottajalle

Kun radiopuhelimella puhutaan, varsinainen puheääni muutetaan ensin mikrofonissa sähköiseksi signaaliksi. Tämä signaali siirretään lähettimen avulla radioaalloiksi, jotka kulkevat ilmateitse vastaanottimeen. Vastaanottimessa signaali muunnetaan takaisin ääneksi kaiuttimen kautta. Puhesignaalin mukana kulkee usein myös erittäin matalataajuinen ja korvin kuulumaton CTCSS-äänisignaali, jonka tehtävänä on ohjata vastaanotinta. Vain ne radiot, jotka on asetettu vastaanottamaan samaa aliääntä, avautuvat ja päästävät puheen kuuluville.

Kuvassa 1 on yksinkertaistettu esitys siitä, miten puhe ja CTCSS-aliäänet kulkevat lähettäjältä vastaanottajalle. Kuvassa 2 sama asia on havainnollistettu käytännön puheradioviestinnässä.

Kuva 1. Puheen ja CTCSS-aliäänien kulku lähettäjältä vastaanottajalle.

Kuva 2. CTCSS-aliäänien vaikutus radioviestintään.

CTCSS-aliäänien käyttö jaetulla radiokanavalla

CTCSS:ää on usein markkinoitu virheellisesti “alikanavina” (sub-channels), vaikka todellisuudessa uusia radiokanavia ei synny. Kuvan 3 mukaisesti kaikki samalla kanavalla, mutta eri CTCSS-koodeilla toimivat käyttäjät käyttävät samaa taajuutta (frequency), ja samanaikaiset lähetykset voivat häiritä toisiaan — vaikka vastaanotin usein peittää nämä häiriöt.

CTCSS ei tarjoa suojaa salakuuntelua tai tahallista häirintää vastaan, sillä vastaanotin ilman aliäänisuodatusta kuulee kaiken liikenteen. Tavallinen vastaanotin, jossa on vain perinteinen kohinasalpa (squelch), päästää läpi minkä tahansa riittävän vahvan signaalin. Kun CTCSS on käytössä, vastaanotin avaa äänen vain silloin, kun vastaanotettava signaali sisältää oikean matalataajuisen aliäänen.

Nämä aliäänet sijaitsevat ihmiskorvan kuuloalueen alapuolella. Usein aliäänisalpa voidaan myös kytkeä ohittamaan tavallinen kohinasalpa, jolloin aliäänellä varustettu lähete pääsee läpi heikommallakin signaalilla.

Kuva 3. CTCSS-aliäänet ja yhteisen radiokanavan käyttö eri käyttäjien ja ryhmien välillä.

CTCSS-aliäänien merkitys toistinasemien käytössä

Toistinasema eli tukiasema on radiolaitteisto, joka vastaanottaa viestin yhdeltä käyttäjältä ja lähettää sen edelleen laajemmalle alueelle (kuva 4). Näin viestintä onnistuu myös silloin, kun suora yhteys kahden radion välillä ei riitä esimerkiksi etäisyyden tai maaston esteiden vuoksi.

CTCSS-aliäänet parantavat toistinasemien käyttöä ja hallintaa. Toistinasema avautuu vain, jos se vastaanottaa oikean aliäänen. Tämä estää sitä reagoimasta muiden käyttäjien tai ryhmien lähetyksiin samalla taajuudella sekä taajuudella satunnaisesti esiintyviin häiriöihin, jotka voisivat muuten käynnistää tukiaseman ja aiheuttaa turhaa liikennettä. Tämän ansiosta CTCSS-aliäänet vähentävät häiriöitä ja varmistavat, että yhteys toimii vain halutun käyttäjäryhmän kesken. Radioamatööriliikenteessä CTCSS-aliäänet ovat korvanneet toistinasemien avainnuksessa aiemmin käytetyn 1750 Hz:n ohjaussignaalin, jota käytettiin aseman käynnistämiseen ennen yhteydenpitoa.

Kuva 4. CTCSS-aliäänet soveltuvat erityisen hyvin toistin- eli tukiasemakäyttöön.

CTCSS-aliäänien soveltuvuus käyttöön

CTCSS soveltuu parhaiten toistin- eli tukiasemakäyttöön, jolloin oikea lähete avaa tukiaseman vain oikealla aliäänellä ja vähentää sen toimintaan vaikuttavia häiriöitä. Aliääniä voidaan käyttää harkiten myös yhden taajuuden simplex-radioliikenteessä, jossa lähetys ja vastaanotto tapahtuvat samalla taajuudella vuorotellen — suljetussa ryhmässä. Tällöin on kuitenkin varmistettava, ettei taajuutta jaeta muiden käyttäjäryhmien kanssa.

Jaetulla kanavalla liikennöintiin liittyy useita riskejä, jotka voivat heikentää yhteyksien luotettavuutta ja turvallisuutta:

  • Luo harhakuvan vapaasta taajuudesta: muita käyttäjiä ei välttämättä kuule, vaikka he lähettävät, mikä voi johtaa päälle puhumiseen ja häiriöihin.
  • Heikentää yhteistoimintaa: hätäliikenne tai pyyntöjä voi jäädä kuulematta, mikä lisää turvallisuusriskejä.
  • Piilottaa todellisen liikennetilanteen: taajuus voi olla varattu, vaikka käyttäjät eivät sitä tiedosta.
  • Ei estä yhteentörmäyksiä: vastaanotin pysyy hiljaa, mutta oma lähetys voi silti häiritä muita.

CTCSS ei suojaa radioliikennettä taajuuden päällekkäiskäytöltä, vaan ainoastaan suodattaa vastaanotettua lähetettä. Jaetussa puheradioliikenteessä, jossa lähetys (TX) ja vastaanotto (RX) tapahtuvat samalla taajuudella vuorotellen, tämä voi johtaa liikenteen häiriöihin, päällekkäislähetyksiin ja turvallisuusongelmiin. Siksi CTCSS-aliäänien käyttöä tulisi välttää avoimella tai jaetulla kanavalla, ellei liikenteen koordinointi ja taajuuden yksinoikeus ole varmistettu — etenkin suurissa yleisötapahtumissa.

Aiheesta muualla

Juupajoen Reserviläiset – Lylyn Viestivarikon radiokerho (OI3V):
https://juupajoen-reservilaiset.reservilaisliitto.fi/oi3v

Wikipedia – Continuous Tone-Coded Squelch System (CTCSS):
https://en.wikipedia.org/wiki/Continuous_Tone-Coded_Squelch_System