| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| FORMULACIÓN Y ANÁLISIS DE OFDM ENVENTANADA PARA COMUNICACIONES POR LA RED ELÉCTRICA | | Autor/a | García Gangoso, Fausto | | Departamento | Teoría de la Señal y Comunicaciones | | Director/a | Cruz Roldán, Fernando | | Fecha de depósito | 19-07-2024 | | Periodo de exposición pública | 20 de julio a 4 de septiembre de 2024 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Modalidad | Presencial | | Programa | Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | El sistema de comunicación por líneas eléctricas (PLC, por sus siglas en inglés: Power Line Communication) es una tecnología que utiliza la infraestructura existente de líneas eléctricas como canales de comunicación de datos. Esta característica le confiere una gran ventaja competitiva frente a otros sistemas de comunicación que necesitan desplegar costosas infraestructuras. Es por eso que encuentra aplicación actualmente en campos como las redes de área local, acceso banda ancha, redes inteligentes, internet de las cosas, entre otras y se le augura un futuro prometedor en las áreas donde encuentra acomodo el paradigma \textit{``smart'}, es decir, hogar inteligente, ciudad inteligente, vehículo inteligente, etc...
Este sistema presenta el inconveniente, sin embargo, de utilizar un canal hostil a la transmisión de datos, ya que los cables eléctricos no han sido diseñados específicamente para tales efectos. Son necesarias, pues, técnicas que permitan superar ese obstáculo. Una de ellas es el empleo de una modulación multiportadora como OFDM, que particiona el canal para conseguir subcanales con el ancho de banda menor que el ancho de banda de coherencia, lo cual permite el uso de igualadores de frecuencia muy simples. Si a este esquema de modulación se le agregan los mecanismos de prefijo cíclico suficiente y funciones ventana en el dominio del tiempo, se consigue un sistema más robusto para afrontar con garantías las dificultades que presenta el canal.
Por eso OFDM ha sido elegido como esquema de modulación de los principales sistemas de comunicación modernos, entre ellos los sistemas PLC para banda ancha (BB-PLC) y banda estrecha (NB-PLC). Estos estándares sirven de marco a nuestra tesis, cuyo objetivo principal es el diseño de un transceptor de características conformes a sus especificaciones. Se ha descrito matemáticamente, de forma matricial, cada bloque funcional de este sistema transmisor, lo cual permite una formulación simple y compacta del sistema completo. A partir de la formulación del sistema transmisor, se propone y formula el receptor unificado, que es compatible con el esquema transmisor desplegado en los estándares.
Basándose en la definición matemática extremo-a-extremo del sistema, se ha procedido a realizar un análisis de interferencia para diferentes esquemas de ventana, órdenes de canal o tipos de ruido PLC. De ahí se deriva una expresión de la relación señal a ruido interferencia (SINR), la cual nos permite obtener la velocidad de transmisión alcanzable.
La longitud del prefijo cíclico penaliza de forma directamente proporcional la velocidad de transmisión. En los casos de canales de orden elevado, una forma de disminuir esa penalización sin incurrir en interferencia, es la utilización, en el receptor, de un igualador en el dominio del tiempo (TEQ). Se analizan diversas técnicas de TEQ disponibles en la literatura relacionada y se aplica concretamente un modelo a nuestro sistema con prefijo insuficiente, demostrándose su efectividad evitando la interferencia.
Finalmente, se ha procedido a evaluar el rendimiento de los sistemas en base a su respuesta a la tasa de error de bit (BER) y a la velocidad de transmisión. Se realizan análisis comparativos de ese rendimiento para escenarios de diferentes longitudes de prefijo cíclico, distintos niveles de SNR, diversos esquemas de ventana, varias respuestas de canal y tipos de ruido. Con los resultados conseguidos, se presentan las
conclusiones pertinentes fruto de la investigación realizada. |
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