Simulación de una transmisión adaptativa para enlaces de microondas en la selva peruana

Abstract

Tradicionalmente los sistemas de comunicación han venido utilizando esquemas de modulación fija por la sencillez en su implementación que estos ofrecen. Sin embargo, los sistemas de comunicación inalámbrica se caracterizan por utilizar un medio de transmisión dinámico, en el que las condiciones de transmisión cambian de forma continua. Este cambio continuo ocasiona que el uso de esquemas de modulación fija no sea óptimo, su uso conlleva a un sobredimensionamiento de los recursos empleados, tal como la potencia de transmisión, ocasionando mayor consumo de energía y por tanto mayores gastos financieros [Fal04]. Frente a lo expuesto, la modulación adaptativa se presenta como una alternativa ya que permite adecuar los parámetros de transmisión a las condiciones del canal. La modulación adaptativa se encuentra íntimamente ligada con la asignación de los recursos radioeléctricos, es decir, solo asigna los recursos que aseguren su correcto funcionamiento sin desperdiciarlos [Mol11]. Los recursos normalmente considerados para las radiocomunicaciones son el ancho de banda y la potencia de transmisión, pero también se pueden establecer como criterio otros recursos tal como los bits por símbolo trasmitido [Fal04]. De otro lado, los sistemas de comunicación inalámbrica han despertado gran interés y se vienen utilizando tanto en las ciudades como en las zonas rurales. Particularmente, su uso en las zonas rurales está permitiendo la disminución de la brecha de acceso a las comunicaciones de muchas comunidades [dTyC10]. Sin embargo, las condiciones geográficas de determinadas zonas no permite el uso eficiente de los recursos de los sistemas de comunicación inalámbricos. Las condiciones geográficas hacen que el canal de comunicación inalámbrico sea más hostil. El objetivo del trabajo es proponer un esquema de modulación adaptativa para sistemas inalámbricos en zonas rurales. Se contribuye por tanto al desarrollo de técnicas de transmisión adaptativas en redes inalámbricas, ubicadas en zonas de difícil acceso para el mantenimiento, y conseguir sistemas eficientes en energía y en tasa de transmisión. El trabajo se centrará en la modulación adaptativa basada en la variación de los parámetros de potencia, nivel de constelación, tasa de transmisión y probabilidad de error. Es así, que la adaptación utilizando codificación de canal, no será objeto de estudio en la investigación y desarrollo. En el presente proyecto se implementa la técnica de modulación adaptativa, utilizando la tecnología arreglo de compuertas de campo programables (FPGA, Field Programmable Gate Array). Se analiza el desempeño del sistema implementado tomando la relación señal a ruido (SNR, Signal toNoise Ratio) del canal en forma conjunta con los parámetros propios de las variaciones climáticas, como son temperatura y humedad, propios de la zona rural de nuestro país. Las modulaciones que intervienen en el proceso de modulación son 256QAM, 128QAM, 64QAM y QPSK. Inicialmente se hace una revisión de los conceptos que son necesarios para la comprensión de un sistema con modulación adaptativa, como tipos de modulación digital, modulación fija, eficiencia y estimación del canal. Luego se indaga en la arquitectura, formas de implementación y las herramientas de programación propias de los FPGAs. Así como también la configuración y características de las etapas de un sistema de transmisión digital.