Aspectos de sincronización en frecuencia para sistemas multiportadora
En esta tesis se tratan diversos aspectos que contribuyen a incrementar el desempeño de los sistemas de comunicaciones modernos. Entre los desafíos más importantes están la compen sación de los efectos del canal de comunicaciones, la sincroni-zación en frecuencia y las limitaciones en el ancho de b...
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| Formato: | Online |
| Idioma: | spa |
| Publicado: |
2012
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| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2254 |
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| Sumario: | En esta tesis se tratan diversos aspectos que contribuyen a incrementar el desempeño de los sistemas de comunicaciones modernos. Entre los desafíos más importantes están la compen sación de los efectos del canal de comunicaciones, la sincroni-zación en frecuencia y las limitaciones en el ancho de banda de transmisión. Los estándares modernos son capaces de proveer a los usuarios diferentes tipos de calidad de servicio. Esto exige gran flexibilidad en el manejo de los recursos de radio y alta robustez frente a las interferencias. El multiplexa-do por división en frecuencias ortogonales (OFDM), es el es-quema de modulación multiportadora que se esta adoptando en la mayoría de los estándares para lograr dichas exigencias. Entre las desventajas de la implementación práctica de OFDM están la sensibilidad a errores de sincronismo en frecuencia y el alto consumo de potencia en la amplificación. El error de sincronismo en frecuencia destruye la ortogonalidad entre las subportadoras de OFDM lo que disminuye notablemente el desempeño del sistema, por ese motivo es necesario estimar y compensar dicho error. Para tal fin se propuso una familia de algoritmos de estimación de errores de sincronismo basados en una aproximación más exacta de la estadística de la señal de entrenamiento. En consecuencia, los estimadores obte-nidos tienen mejor desempeño que los propuestos anterior-mente. Considerando una incipiente línea de investigación, se propuso un estimador de frecuencia basado en filtrado notch que es útil para la estimación de errores de sincronismo en sistemas multiportadora. El algoritmo funciona de manera itera-tiva procesando la información en bloques, lo que resulta ade-cuado para estimaciones basadas en una secuencia de entre-namiento. El acceso mútiple por división de frecuencias ortogonales (OFDMA) está basado en OFDM y utiliza conjun-tos de subportadoras para trasmitir la información de cada usuario. En este caso también es necesario estimar y compen-sar los errores de sincronismo, operaciones que requieren una elevada carga computacional. En esta tesis se propone un esquema de compensación de errores de sincronismo que permite reducir notoriamente la complejidad del sistema sin degradar considerablemente el desempeño. La modulación multiportadora basada en banco de filtros (FBMC) se ha pro-puesto recientemente como alternativa a OFDMA ya que es menos sensible a errores de sincronismo en frecuencia. Con el fin de determinar cual sistema es el más adecuado, se pre-senta una comparación entre OFDMA y FBMC en un contexto realista, teniendo en cuenta tanto el desempeño como la complejidad de implementación. Además de las temáticas principales antes mencionadas, en esta tesis se tratan de manera complementaria cuestiones relacionadas con nuevos sistemas de comunicaciones en estado de desarrollo, que permiten abordar los problemas de escasez espectral y de amplificación de una señal de amplio rango dinámico. Estu-dios recientes demuestran que el espectro es un recurso escaso pero muchas veces desperdiciado. La solución para este problema puede ser la asignación dinámica de ancho de banda, lo que permite que varios sistemas o redes compartan la misma banda de frecuencias. Estos sistemas están compuestos por dispositivos llamados radios cognitivas que tienen que realizar tareas de sensado espectral a fin de determinar si alguna banda de interés está o no disponible. Se supone que las señales involucradas en el proceso de sen-sado son OFDM, debido a que este esquema es ampliamente utilizado en la actualidad. Por consiguiente, en esta tesis se estudian técnicas de detección y diferenciación de señales basadas en características estadísticas de dicha modulación. El alto rango dinámico de las señales OFDM produce un alto consumo de potencia que puede ser inaceptable, sobretodo en dispositivos móviles. Para evitar el problema es posible concebir un sistema híbrido en el cual se utilice OFDM en el enlace de bajada y modulacion de portadora simple en el enlace de subida. En este sistema la ecualización en el enlace de subida no es trivial como en el caso de OFDM. Se ha propuesto entonces, un ecualizador con realimentación de decisión en el dominio frecuencia y adaptación de mínimos cuadrados recursiva, que permite mejorar el desempeño tanto en la velocidad de convergencia de los coeficientes del filtro, como en el seguimiento de las variaciones del canal de comunicaciones. |
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