Diseño de un sistema de modulación Ultra Narrow Band para elevar la tasa de transmisión de bits

Abstract

Ultra Narrow Band (UNB) es una tecnología muy prometedora que surge como una solución a la existencia de congestiones e interferencias en las frecuencias de comunicaciones. Enfocada su aplicación en IoT y su desarrollo, debido a que no requiere transmitir altas tasas de transmisión. UNB se obtiene trabajando con dos partes importantes del sistema de comunicación, el filtro y la modulación, estos están relacionadas. El filtro según el creador de esta tecnología, HR Walker, necesita ser de retardo de grupo cero, para obtener un filtro con cambio de fase inmediato, y la modulación debe funcionar con la fase porque la información se encuentra en el cambio de fase del filtro. Este proyecto concluye que no se puede obtener un filtro de retardo de grupo cero debido a que produce inestabilidad, por lo que se diseñó uno que tiene un cambio de fase casi instantáneo, Esta investigación proporciona información respecto al desarrollo de esta tecnología UNB y, a partir de su análisis, revela el diseño de un sistema de modulación UNB que aumenta la tasa de transmisión de bits, lo cual se logra mediante un estudio de los esquemas de modulaciones arrollados UNB (VPSK, VMSK, EBPSK y VMCK). Entre los esquemas de modulación estudiados, el más óptimo es EBPSK, debido a la cantidad de parámetros que se pueden ajustar, su tasa de error y la tasa de transmisión. A partir de ello, se propone que este esquema de modulación se pueda adaptar a un sistema QPSK, transmitiendo el doble de la tasa de transmisión. Con esta adaptación, se obtiene el EQPSK; pero dado que la modulación EBPSK en uno de sus parámetros tiene variaciones de amplitud, se propone como optimización de la propuesta EQPSK la adaptación a un sistema QAM, donde solo se varía una de las dos amplitudes de la modulación EBPSK, cuadruplicando la velocidad de transmisión , en el que un bit del mensaje indica la variación de esta amplitud, otro bit para la variación de fase; estos dos bits para el canal I y otros para el canal Q. Se han evaluado las propuestas de adaptación y decisores, en función a: la tasa de transmisión, la energía y la tasa de error por bit. Obteniendo entre las mejores propuestas el sistema EQPSK con decisor matemático, el cual duplica la tasa de transmisión, la tasa de error es baja se aproxima a EBPSK y la energía no es tan alta como para afectar las características de UNB. La otra propuesta óptima es EQPSK adaptado a QAM variando solo una amplitud esto aumenta la energía, pero cuadruplica la tasa de transmisión y la tasa de error a pesar de ser mayor que EBPSK se aproxima a este.