Diseño e Implementación de una Sonda de Canal para Medida con Diversidad

Abstract

Este proyecto se basa en la caracterización de canales de propagación en entornos vehiculares, concretamente en topologías entre vehículos (Vehicle-to-Vehicle, V2V) y entre vehículo e infraestructura fija (Vehicle-to-Infrastructure, V2I). Existe un estándar que ubica en el espectro a estas comunicaciones en la banda de 5.9 GHz aunque también resulta actualmente de interés la banda de 700 MHz. En este estudio se ha diseñado un sistema completo de adquisición de medidas que permite medir con diversidad gracias a las dos antenas presentes en el receptor para posteriormente realizar la caracterización del canal inalámbrico de comunicaciones vehiculares. Se ha automatizado el sistema de medidas mediante el software de MatLab (Matrix Laboratory) que permite la captura automática de potencia y preparación de los datos recogidos para hacer un estudio más detallado de los mismos. En este programa se ha tenido en cuenta que los parámetros más importantes para definir una caracterización correcta son el ancho de banda, el número de puntos y el ancho de banda de resolución o frecuencia intermedia que afectan directa o indirectamente al tiempo que tarda el sistema en obtener un valor válido de nivel de potencia. Este tiempo es importante que sea inferior al conocido como tiempo de coherencia de un canal inalámbrico; o tiempo durante el cual la respuesta al impulso del canal se puede considerar invariante para, que los resultados de la caracterización sean correctos. Teniendo la sonda de canal bien configurada, el software permite diferentes formas de tomar medidas ya sea tomándolas en intervalos de tiempo muy pequeños y una resolución espacial del orden de ¿/8 a una velocidad de 50 km/h, durante intervalos mayores de tiempo o promediando un conjunto de muestras anteriores. Con esto se tiene caracterizado el canal según la velocidad de variación de la señal y por tanto se puede disponer de información sobre cómo varía a corto y largo plazo. Para que los valores de potencia que se miden en recepción sean distinguibles frente al umbral de ruido se necesita una relación señal a ruido suficiente. Por ello también se ha propuesto un sistema completo de transmisor y receptor eligiendo cuidadosamente cada uno de los componentes que lo forman. De forma adicional también se automatiza la obtención de información de posición y velocidad que proporcionan unos receptores GPS que instalados en los vehículos finalmente darán información de gran utilidad como distancia y velocidad relativa entre transmisor y receptor. Para llevar a cabo estos objetivos, en primer lugar se presenta una breve introducción a las redes VANET (Vehicular Ad-hoc Networks) y al estándar 802.11p inalámbrico, así como una revisión bibliográfica de estudios de canales vehiculares anteriores. Seguido se presenta un estudio detallado del canal de comunicaciones inalámbrico, en el cual se presenta tanto la dispersión temporal del canal como su variabilidad temporal junto con los modelos estadísticos que describen tanto los canales LOS como NLOS. Finalmente se presentan el sistema de medida para caracterizar el canal vehicular a 5.9 GHz.