Aprèn - Ana Isabel Pérez Neira

In this era, where overproduction is a common reality in developed countries, Internet of Things (IoT) devices are no exception to this trend. Their low price and high-speed manufacturing make them even more disposable when they run out of battery. As a result, they are often left in their original location without a second thought. The main purpose of this project is to localize these devices by utilizing the old signals they sent to their re- spective concentrators. The techniques employed throughout the study must consider external factors, such as noise and environmental effects. Obtaining these positions can contribute to enhancing reuse and recycling efforts.

En la época actual, donde la sobreproducción es una realidad común en los países desarrollados, los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) no son una excepción a esta tendencia. Su bajo precio y su alta velocidad de fabricación los hacen aún más desechables cuando se quedan sin batería. Como resultado, a menudo se dejan en su ubicación original sin pensárselo dos veces. El objetivo principal de este proyecto es localizar estos dispositivos utilizando las señales antiguas que enviaban a sus respectivos concentradores. Las técnicas utilizadas a lo largo del estudio deben tener en cuenta factores externos, como el ruido y los efectos ambientales. La obtención de estas posiciones puede contribuir a mejorar los esfuerzos de reutilización y reciclaje.

En l'època actual, on la sobreproducció és una realitat comuna als països desenvolupats, els dispositius d'Internet de les coses (IoT) no són una excepció a aquesta tendència. El seu baix preu i la seva alta velocitat de fabricació els fan encara més d'un sol ús quan es queden sense bateria. Com a resultat, sovint es deixen a la seva ubicació original sense pensar-s'ho dues vegades. L'objectiu principal d'aquest projecte és localitzar aquests dispositius utilitzant els senyals antics que enviaven als seus respectius concentradors. Les tècniques emprades al llarg de l'estudi han de tenir en compte factors externs, com ara el soroll i els efectes ambientals. L'obtenció d'aquestes posicions pot contribuir a millorar els esforços de reutilització i reciclatge.

Analysis of Multi-User Uplink Channel with MIMO

Projecte Final de Màster Oficial

Pujolar I Bastian, Helena

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel; Gačanin, Haris

Fecha de publicación: 2023

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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The increasing number of connected users as well as the availability of new services and mobile applications drive the need for higher data rates. In order to fulfill such expectations different strategies such as spatial multiplexing have been introduced. This thesis is centered on the Multi-User Uplink Channel where different users transmit to a single base station with multiple antennas. The purpose of this thesis is to design the transmitter and the receiver architectures so that the maximum sum rate of a Multi-User Uplink Channel reaches the capacity for single and multi-antenna users. In the literature there is a lack of practical implementations and not many studies exploit the multi-antenna user scenario. It is important to properly characterize the capacity region and define practical implementation schemes on the uplink direction to design the architecture for the Multi-User Downlink Channel also referred as the Broadcast Channel, which is a more complex problem based on the uplink solution. The design of the optimal transmitter is motivated by the analysis of capacity first for the single user scenario with Multi Input Multi Output Peer-to-Peer (MIMO P2P) communica- tions followed by the Multi-User scenario for single and multi-antenna users. At the receiver three types of beamformers are analyzed and compared: Zero Forcing, QR and Minimum Mean Squared Error beamformer. Results for the Bit Error Rate performance and maximum sum rate for the different receivers are provided. The thesis results show that the optimal architecture for the Multi-User Uplink with multi- antenna users that achieves capacity is the combination of the optimal MIMO P2P design, based on the Singular Value Decomposition of the channel matrix and the Water Filling power allocation. For the receiver part the Minimum Mean Squared Error beamformer is proven to achieve capacity. Channel State Information is needed at the transmitter and receiver, therefore a channel estimation algorithm is provided based on orthogonal sequences and is proven to deliver good Bit Error Rate results.

Design and practical evaluation of an LED driver circuit for a software defined visible light communication system

Projecte Final de Màster Oficial

Ortega Díaz, José Antonio

Tutor/a - Director/a: Bas Botella, Joan; Pérez Neira, Ana Isabel; Dowhuszko, Alexis

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Energy-efficient satellite joint computation and communication

Projecte Final de Màster Oficial

Martínez Gost, Marc

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Examen Final Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pascual Iserte, Antonio; Pérez Neira, Ana Isabel; Riba Sagarra, Jaume

Fecha de publicación: 2021

Facultad de Informática de Barcelona (FIB)
Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES - 230018

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Software-defined implementation and practical evaluation of ARQ schemes over Visible Light Communication

Projecte Final de Màster Oficial

Busquets González, Martí

Tutor/a - Director/a: Bas, Joan; Dowhuszko, Alexis A.; Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Nowadays, telecommunications systems have become a very powerful technology. The ability to be connected to the Internet anywhere on the planet, by simply unlocking a mobile phone, has revolutionized the in which we all live. 5G is arriving with a whole new set of applications (e.g., IoT, connected car, smart cities, augmented reality, etc.). In the near future, it will be necessary to implement a more comprehensive wireless system to satisfy the requirements of our society. Visible Light Communications (VLC) is a candidate technology for the next generation of wireless systems, particularly in those situations where a low-cost solution and the license-free spectrum require enabling ultra-dense deployments of small cells indoors. The major shortcoming of VLC is the large drop in power when an element blocks the line-of-sight between transmitter and receiver. To address this, different Automatic Repeat Request (ARQ) protocols have been implemented in a software-defined testbed to ensure a proper reception of the information. Also, the ARQ signalling was used to enable a VLC-based monitoring system, without the need to deploy additional monitor sensors.

Hoy en día, las telecomunicaciones se han convertido en una tecnología muy potente. La habilidad de estar conectado a Internet en cualquier parte del mundo, simplemente desbloqueando el teléfono móvil, ha revolucionado el mundo en el que vivimos. El 5G está llegando con muchas más aplicaciones como, por ejemplo: IoT, el coche conectado, ciudades inteligentes, realidad augmentada, etc. En un futuro próximo, será necesario implementar sistemas sin hilos mas completos para satisfacer los requerimientos de nuestra sociedad. La comunicación por luz visible (VLC) es una tecnología candidata para la próxima generación de sistemas inalámbricos, particularmente en esas situaciones donde una solución de bajo coste i en espectro frecuencial libre de licencia permiten desplegar grandes densidades de peques celdas en interiores. El principal defecto de VLC es la gran caída de potencia cuando un elemento bloque la línea de visión entra transmisor y receptor. Es por eso, que se han implementado diferentes protocolos de control de errores (ARQ) con un software definido por radio para asegurar la correcta recepción de la información. También, la señalización del ARQ ha sido utilizada para habilitar un sistema de monitorización basado en VLC, sin la necesidad de desplegar sensores adicionales.

Avui en dia, les telecomunicacions s?han convertit en una tecnologia molt potent. La habilitat d?estar connectat a Internet a qualsevol part del planeta, simplement desbloquejant el telèfon mòbil, ha revolucionat el mon en el que vivim. El 5G està arribant amb moltes més aplicacions com ara IoT, cotxe connectat, ciutats intel·ligents, realitat augmentada, etc. En un futur pròxim, serà necessari implementar sistemes sense fils més complets per satisfer els requeriments de la nostra societat. La comunicació amb llum visible (VLC) es una tecnologia candidata per la pròxima generació de sistemes inal·làmbrics, particularment en aquelles situacions on una solució de baix cost i el espectre freqüencial lliure de llicencia permeten desplegar grans densitat de petites cel·les en interiors. El principal desavantatge de VLC es la gran caiguda de potencia quan un element bloqueja la línia de visió entre transmissor i receptor. Per això, s?han implementat diferents protocols de control d?errors (ARQ) amb un software definit per radio per assegurar la correcta recepció de la informació. També, la senyalització del ARQ ha estat utilitzada per habilitar un sistema de monitorització basat en VLC, sense la necessitat de desplegar cap altre sensor.

Smart Beamforming for Direct Access to 5G-NR User Equipment from LEO Satellite at Ka-Band

Projecte Final de Màster Oficial

Méndez López, Eduard

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2020

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Examen Final Restricted access to the UPC academic community

Examen

Cabrera-Bean, Margarita; Pascual Iserte, Antonio; Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2020

Facultad de Informática de Barcelona (FIB)
Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES - 230018

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Neural Networks for channel prediction

Projecte Final de Màster Oficial

Jiménez Díaz, Natalia

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel; Henarejos, Pol

Fecha de publicación: 2019

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Machine learning and deep learning have recently emerged in many fields and raised high interest both in academia and in industry. However, the capabilities of ML in the communications domain are still underexploited and thus, do not have an impact in the actual systems and technologies. We explore the capabilities of Neural Networks (NN) to decode the transmitted information in presence of Rician or Rayleigh channel without Channel State Information (CSI). The NN are fed the input signal affected by the channel and Additive White Gaussian Noise (AWGN) and are trained to give the decoded bits as an output. The NN is trained with Adam optimizer, mse loss, and BER accuracy. Firstly, different NN architectures are tested for different environments with Rician channel for BPSK and QPSK modulations. Then, environments with Rayleigh fading channel from MATLAB?s LTE Toolbox are used with QPSK and 16QAM modulations. The NN decoder to be presented are entirely defined by Keras library on Tensorflow in Python language for both its own structure and its training parameters, so that it can be easily implemented and trained. The NN decoder performance is nearly that of the Maximum Likelihood receiver with CSI for the BPSK case, only being worse in presence of an aggressive channel in high SNR values. Also, the NN is affected by the complexity of quadratic modulations given its incapability to work with complex numbers and does not achieve the same performance as the ML with CSI receiver. An adaptation of the input sequence is made to cope with this impairment.

El aprendizaje automático y el aprendizaje profundo han surgido recientemente en muchos campos y han despertado un gran interés tanto en la academia como en la industria. Sin embargo, las capacidades de ML en el dominio de las comunicaciones aún están poco explotadas y, por lo tanto, no tienen un impacto en los sistemas y tecnologías reales. Exploramos las capacidades de las redes neuronales (NN) para decodificar la información transmitida en presencia del canal Rician o Rayleigh sin información de estado del canal (CSI). Los NN reciben la señal de entrada afectada por el canal y el ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) y están entrenados para dar los bits decodificados como salida. El NN está entrenado con el optimizador Adam, pérdida de mse y precisión BER. En primer lugar, se prueban diferentes arquitecturas NN para diferentes entornos con el canal Rician para modulaciones BPSK y QPSK. Luego, los entornos con canal de desvanecimiento Rayleigh de la caja de herramientas LTE de MATLAB se usan con modulaciones QPSK y 16QAM. El decodificador NN que se presentará está completamente definido por la biblioteca Keras en Tensorflow en lenguaje Python tanto para su propia estructura como para sus parámetros de entrenamiento, de modo que pueda implementarse y entrenarse fácilmente. El rendimiento del decodificador NN es casi el del receptor de máxima verosimilitud con CSI para el caso BPSK, solo que es peor en presencia de un canal agresivo en valores altos de SNR. Además, el NN se ve afectado por la complejidad de las modulaciones cuadráticas dada su incapacidad para trabajar con números complejos y no logra el mismo rendimiento que el ML con el receptor CSI. Se hace una adaptación de la secuencia de entrada para hacer frente a esta discapacidad.

L?aprenentatge automàtic i l?aprenentatge profund han sorgit recentment en molts camps i han despertat un gran interès tant a l?àmbit acadèmic com a la indústria. Tot i això, les capacitats de ML en el domini de les comunicacions encara no estan explotades i, per tant, no tenen un impacte en els sistemes i tecnologies reals. Explorem les capacitats de les xarxes neuronals (NN) per descodificar la informació transmesa en presència de Rician o del canal Rayleigh sense Channel State Information (CSI). Els NN s?alimenten del senyal d?entrada afectat pel canal i de l?additiu White Gaussian Noise (AWGN) i s?entrenen per donar els bits decodificats com a sortida. La NN està formada amb l?optimitzador d?Adam, la pèrdua de mse i la precisió del BER. En primer lloc, es testen diferents arquitectures NN per a diferents entorns amb el canal Rician per a les modulacions BPSK i QPSK. A continuació, els entorns amb canal esvaït de Rayleigh de la caixa d'eines LTE de MATLAB s'utilitzen amb modulacions QPSK i 16QAM. El descodificador NN que es presentarà està definit per la biblioteca Keras en Tensorflow en llenguatge Python tant per la seva pròpia estructura com pels seus paràmetres de formació, de manera que es pugui implementar i entrenar fàcilment. El rendiment del descodificador NN és gairebé el del receptor de màxima probabilitat amb CSI per al cas BPSK, sent només pitjor en presència d?un canal agressiu amb valors SNR elevats. A més, la NN es veu afectada per la complexitat de les modulacions quadràtiques, donada la seva incapacitat per treballar amb nombres complexos i no aconsegueix el mateix rendiment que el ML amb el receptor CSI. Es fa una adaptació de la seqüència d?entrada per fer front a aquesta mancanca.

Smart Beamforming for 5G and LTE Legacy Systems

Projecte Final de Màster Oficial

Diaz Vilor, Carles

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2019

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Improved Direction of Arrival (DoA) Estimators Using Partial Relaxation Approach and Random Matrix Theory

Projecte Final de Màster Oficial

Schenck, David

Tutor/a - Director/a: Mestre Pons, Francesc X.; Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2019

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Examen Final Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2019

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

COMUNICACIONES DIGITALES AVANZADAS - 230051

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OFDM smart beamforming

Trabajo final de grado

Otterstein Bolós, Paul

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2018

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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OFDM is the existing modulation technology used in mobile communications, which has been studied over the years to give new extensions of its principles in order to improve the communication performance to the end-users. Taking into account its knowledge, the thesis is focused on the 3GPP LTE Uplink Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) transmission. The entire blocks within its system are simulated with Matlab in order to generate the signals transmitted by the user to the Base Station. Furthermore, the user needs to send data together with Demodulation Reference Signals (DM-RS) to adapt the beamformer algorithm at the receiver so that the antenna array point to a specific User Equipment cancelling the other interferences coming from other users. A non-blind adaptive algorithm by Wiener solution design is applied for Channel Estimation and minimizing the Minimum Square Error, which performs the smart operation of the system without interfering in the quality between users.

OFDM es la tecnología existente en modulación para las comunicaciones móviles, la cual ha sido estudiada a lo largo de los años para dar nuevas extensiones de sus principios para poder mejorar las prestaciones de comunicación a los usuarios finales. Teniendo en cuenta su conocimiento, la tesis se centra en estudiar la transmisión 3GPP LTE SC-FDMA para el canal ascendente donde todos sus bloques han sido simulados con Matlab para generar las señales transmitidas del usuario a la estación base. Por otro lado, el usuario necesita enviar información conjuntamente con señales de referencia (DM-RS) para adaptar el algoritmo de conformador de haz en el receptor para que el sistema de antenas apunte a un usuario específico cancelando las interferencias generadas por otros usuarios. Se ha aplicado un algoritmo adaptativo no ciego basado en la solución de Wiener para estimar el canal y minimizar el error cuadrático medio, el cual implementa la operación inteligente del sistema para no interferir en la calidad entre usuarios.

OFDM és la tecnologia existent en modulació per a les comunicacions mòbils, la qual ha sigut estudiada al llarg dels anys per donar noves extensions dels seus principis per tal de millorar les prestacions de comunicació als usuaris finals. Tenint en compte el seu coneixement, la tesis es centra en estudiar la transmissió 3GPP LTE SC-FDMA per al canal ascendent on tots els seus blocs han estat simulats amb Matlab per tal de generar les senyals transmeses de l'usuari a l'estació base. Per una altra banda, l'usuari necessita enviar informació conjuntament amb senyals de referència per adaptar l'algoritme de conformador de feix en el receptor per tal que el sistema d'antenes apunti a un usuari específic cancel·lant les interferències generades per altres usuaris. S'ha aplicat un algoritme adaptatiu no cec basat en la solució de Wiener per estimar el canal i minimitzar l'error quadràtic mig, el qual implementa l'operació intel·ligent del sistema per no interferir en la qualitat entre usuaris.

Doppler shift compensation strategies for LEO satellite communication systems

Trabajo final de grado

Nieto Yll, Daniel

Tutor/a - Director/a: Caus López, Marius; Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2018

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Broadband connectivity only covers one third of the earth's surface. LEO satellite communication systems can be a solution to extend and complement terrestrial networks. Nevertheless, mobile ground-terminals receive high Doppler shift over the satellite channel, due the relative motion between the satellite and the mobile terminal. In this project is analysed the Doppler shift over the satellite channel observed by a mobile terminal. The analysis is done implementing a Matlab Orbital simulator transmitting an OFDM signal. Also is proposed a Doppler shift compensation strategy for LEO communications systems with the implementation of an ML Doppler estimator in the OFDM receiver. Several results are presented to evaluate the Doppler observed by the terminals in different positions as well as the BER for different SNR and Doppler shift.

La conectividad de banda ancha actualmente sólo cubre un tercio de la superficie terrestre. Los sistemas de comunicación por satélite LEO pueden ser una solución a tener en cuenta para ampliar y complementar las redes terrestres. Sin embargo, los terminales terrestres móviles reciben un cambio de la frecuencia elevado (efecto Doppler) sobre el canal satélite debido a las velocidades de movimiento relativas entre el satélite y el terminal móvil. En este proyecto se estudia el efecto Doppler sobre el canal satélite observado por un terminal móvil. El análisis se hace implementando un simulador Orbital Matlab que transmite una señal OFDM. También se propone una estrategia de compensación Doppler para los sistemas de comunicaciones LEO con la implementación de un estimador Doppler ML en el receptor OFDM. Se presentan varios resultados en términos de Doppler observado por los terminales en diferentes posiciones, así como la BER para diferentes SNR y Doppler recibido por los terminales.

La connectivitat de banda ampla actualment només cobreix un terç de la superfície terrestre. Els sistemes de comunicació per satèl·lit LEO poden ser una solució a tenir en compte per ampliar i complementar les xarxes terrestres. No obstant això, els terminals terrestres mòbils reben un canvi de la freqüència elevat sobre el canal satèl·lit a causa de les velocitats de moviment relatives entre el satèl·lit i el terminal mòbil. En aquest projecte s'analitza el efecte Doppler sobre el canal satèl·lit observat per un terminal mòbil. L'anàlisi es fa implementant un simulador Orbital Matlab que transmet un senyal OFDM. També es proposa una estratègia de compensació Doppler per als sistemes de comunicacions LEO amb la implementació d'un estimador Doppler ML en el receptor OFDM. Es presenten diversos resultats en termes de Doppler observat per els terminals en diferents posicions, així com la BER per a diferents SNR i Doppler rebut per els terminals.

Transceivers with positioning capabilities

Projecte Final de Màster Oficial

Zhu, Yanfang

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel; Fernández Prades, Carlos

Fecha de publicación: 2018

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Application of ultra-narrowband systems to low power wide area networks

Trabajo final de grado

Alonso Poal, Marina

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel

Fecha de publicación: 2017

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Concepts such as Internet of Things (IoT) or Machine to Machine (M2M) are gaining more and more interest as they will provide connectivity for countless number of devices. The main challenge of this paradigm is to connect these devices at a low cost, with a limited infrastructure and featuring a very long-life time with mild energy requirements. The goal of the investigation underlying this Degree Thesis is to analyze in detail Ultra Narrow-Band (UNB) systems as a candidate solution for Low Power Wide Area Networks (LPWAN), which are fundamental to support IoT applications. Firstly, a basic Point to Point (P2P) baseband communication system is simulated, which is later on extended into a passband system. The next step focuses on studying several PHY aspects, such as the modulation and the pulse-shaping. From this chapter, it can be concluded that the DBPSK modulation is an excellent option for a UNB communication both for its robustness to the phase offset induced by the channel and its acceptable Bit Error Rate (BER). Concerning the pulse shaping, performance metrics such as the BER, the Power Spectral Density (PSD) and the Peak to Average Power Ratio (PAPR) reveal that the pulse used in GMSK with a length of 4 symbol periods, is an excellent option. Later on, relevant aspects from the Medium Access Control layer are studied. In this regard, it has been decided to simulate the ALOHA random access mechanism in its four variants (pure and slotted in time and frequency domains). It is concluded that the hybrid cases where at least pure ALOHA is performed in one domain are the best options to be used in a UNB system. To be able to extend the coverage to places where there is no terrestrial infrastructure, the application of UNB to satellite networks is evaluated. In this case, the analysis is conducted taking advantage of the study carried out in terrestrial environments. It has concluded that UNB systems could deal with the impairments of the satellite, such as the Doppler effect, by properly designing the receiver. The main contribution of this project to the State of the Art is the conclusion taken from this final part of the thesis, where it is demonstrated that the Doppler effect evaluated on different elevations has not a negative impact on the random-access characteristics, leading to the conclusion that satellite communications are indeed a good option in LPWAN in terms of random access.

Conceptos como el Internet de las Cosas (IoT) o el Máquina a Máquina (M2M) están ganando cada vez más y más interés ya que proveerán conectividad a un incontable número de dispositivos. El principal reto de este paradigma es conectar estos dispositivos a un bajo precio, con una infraestructura limitada y con una larga vida con requerimientos energéticos bajos. El objetivo de esta investigación subyacente a este Trabajo de Final de Grado es analizar en detalle sistemas de banda estrecha (UNB) como una solución candidata para redes de largo alcance y de bajo consumo (LPWAN), claves para soportar aplicaciones de IoT. Primeramente, se simula un sistema de comunicaciones banda base punto a punto (P2P) básico que después se extiende a un sistema paso banda. El siguiente paso se centra en estudiar aspectos relevantes de la capa PHY, como la modulación y el pulso conformador. De este capítulo se concluye que la modulación DBPSK es una excelente opción para comunicaciones UNB debido tanto a su robustez frente a offsets en la fase introducidos por el canal como a su buena tasa de error de bit (BER). Respecto al pulso conformador, métricas como la BER, la densidad espectral de potencia (PSD) y la relación de pico a potencia media (PAPR) revelan que el pulso usado en GMSK con una longitud de 4 periodos de símbolo es una excelente opción. A continuación, aspectos relevantes de la capa MAC se estudian. En este caso, se ha decidido simularse un mecanismo de acceso aleatorio ALOHA en sus cuatro variantes (puro y ranurado para los dominios en tiempo y frecuencia). Se concluye que los casos híbridos donde como mínimo el ALOHA puro se realiza en un dominio son las mejores opciones para un sistema UNB. Para poder extender la cobertura donde no hay infraestructura terrestre, se evalúa la aplicación de UNB a redes satélite. En este caso, se realiza el estudio aprovechando la simulación realizada para ambientes terrestres. Se concluye finalmente que los sistemas UNB pueden tratar con los impedimentos de los satélites, como el efecto Doppler, si se diseña correctamente el receptor. La contribución principal de este proyecto al State of the Art es la conclusión sacada de la parte final de la tesis, donde se demuestra que el efecto Doppler evaluado en diferentes elevaciones no tiene un impacto negativo en las características del acceso aleatorio, concluyendo así que las comunicaciones por satélite son efectivamente una buena opción para LPWAN, en términos de acceso aleatorio.

Conceptes com la Internet de les Coses (IoT) o el Màquina a Màquina (M2M) estan guanyant cada cop més i més interès ja que proveiran connectivitat a un incomptable nombre de dispositius. El principal repte d'aquest paradigma ´es connectar aquests dispositius a un baix cost, amb una infraestructura limitada i que tinguin una vida llarga amb requeriments energètics baixos. L'objectiu d'aquesta investigació subjacent a aquest Treball de Fi de Grau és estudiar la aplicació de sistemes de banda ultra estreta (UNB) com una solució candidata per a xarxes de llarg abast i de baix consum (LPWAN), claus per a suportar aplicacions de IoT. Primerament, es simula un sistema de comunicacions punt a punt (P2P) banda base, que després s'estén a un sistema passabanda. El pas següent es centra en estudiar diferents aspectes PHY, com la modulació o els pols conformador. D'aquest capítol es pot concloure que la DBPSK és una opció excel·lent per a les comunicacions UNB tant per la seva robustesa a l'offset de fase introduït pel canal com la seva bona taxa d'error de bit. Respecte el pols conformador, mètriques com la BER, la densitat espectral de potència (PSD) i la relació de pic amb la potència mitja (PAPR), revelen que el pols utilitzat en GMSK amb una longitud de 4 períodes de símbol ´es una opció excel·lent. A continuació s'estudien aspectes rellevants de la capa MAC (control d'accés al medi). Per a aquest treball s'ha escollit crear un entorn que simuli el mecanisme d'accés aleatori ALOHA en les seves quatre variants (pur i ranurat en els dominis temps i freqüència). Es conclou que els casos híbrids on com a mínim l'ALOHA pur es dona en un domini són les millors opcions a utilitzar en un sistema UNB. Per a poder estendre la cobertura on no hi ha infraestructura terrestre, s'avalua la opció satèl·lit. En aquest cas, la anàlisis es realitza aprofitant l'estudi desenvolupat per als escenaris terrestres. Es conclou que els sistemes UNB podrien tractar amb els impediments dels satèl·lits tals com l'efecte Doppler, si el receptor es dissenya properament. La contribució principal d'aquest projecte al State of the Art és la conclusió extreta de la part final de la tesis, on es demostra que l'efecte Doppler avaluat en diferents elevacions no té un impacte negatiu en les característiques d'accés aleatori, arribant a la conclusió de que les comunicacions per satèl·lit són efectivament una bona opció per a LPWAN, en termes d'accés aleatori.

Modulaciones multiportadoras para la próxima generación de sistemas satelitales

Trabajo final de grado

Villafaina Romero, David

Tutor/a - Director/a: Pérez Neira, Ana Isabel; Vázquez Oliver, Miguel Ángel

Fecha de publicación: 2016

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB)

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Current satellite standards do not employ multi-carrier modulations due to its high peak to average power. Consequently, satellite communication systems can not get benefited from the rate granularity and multiuser capabilities of these modulations. Furthermore, it is of great interest to satellite operators to use multi-carrier modulations as they are used in current cellular standard and, eventually, an air interface convergence could be obtained. The performance evaluation of this modulations is done in terms of bit error rate, out of band power and peak to average power ratio. As it is described in the document, multi-carrier modulations present different trade-offs and in some cases they do not perform better than the current filtered multitone scheme used in most of the standards.

Los actuales estándares de satélite no utilizan modulaciones multiportadoras debido a la elevada relación entre el pico y la media de potencia. Consiguientemente, los sistemas de comunicación satélite no se pueden beneficiar de la granularidad de las tasas de datos y la capacidad de servir diferentes usuarios simultáneamente de forma eficiente. Además, es de gran interés para los operadores de satélite el uso de modulaciones multiportadoras tal y como usan en los estándares celulares, de tal modo que una convergencia con la interfaz de aire puede ser lograda. La evaluación del funcionamiento se ha hecho en términos de ratio de error de bit y relación entre el pico y la media de potencia. Como está descrito en este documento, las modulaciones multiportadoras presentan diferentes compensaciones y en algunos casos no actúan mejor que el esquema de filtrado de multitonos usado en muchos de los estándares.

Els actuals estàndards de satèl·lit no utilitzen modulacions multiportadores degut a l'elevada relació entre el pic y la potencia mitja. Consegüentment, els sistemes de comunicació satèl·lit no es poden beneficiar de la granularitat de les taxes de dades i la capacitat de servir diferents usuaris simultaneament de forma eficient. A més, és de gran interès per las operadores de satèl·lit l'ús de modulacions multiportadores tal com usen en els estàndards cel·lulars, de manera que una convergència amb la interfície d'aire pot ser obtinguda. L'avaluació del funcionament d'aquestes modulacions s'ha fet en termes de ràtio de error de bit i relació entre el pic y la mitjana de potència. Como està descrit en aquest document, les modulacions multiportadores presenten diferents compensacions i en alguns casos no actuen millor que l'esquema de filtrat de multitons usat en molts dels estàndards.