Desempeño de la modulación wavelet multi-escala sobre un canal con ruido gaussiano

La Modulación Wavelet Multi-escala es un esquema de modulación digital que consiste en representar la información a través de funciones wavelet a varios niveles de resolución. Las wavelets son formas de onda finitas (generalmente), cuya energía se concentra principalmente en un ancho de banda limitado, por lo que se las considera como señales con alta localización simultánea en tiempo y frecuencia. Existen muchas clases de funciones que satisfacen estas propiedades (familias wavelet), sin embargo, son de especial interés aquellas que presentan propiedades adicionales como ortogonalidad y soporte compacto , lo que permite hacer dicha representación ocupando un menor ancho de banda y empleando filtros de fácil implementación . La modulación wavelet multi-escala aprovecha entonces las características ventajosas de las wavelets para transmitir información con el mismo grado de confiabilidad que los esquemas tradicionales BPSK, MASK y MQAM, sobre un canal con ruido blanco aditivo Gaussiano (AWGN), pero ocupando un ancho de banda igual o menor a estos esquemas dependiendo del caso

Comparación entre la modulación Wavelet y modulaciones tradicionales

Investigaciones actuales se enfrentan a los desafíos de la creciente demanda de mayor velocidad de datos, mejor calidad de servicio y mayor capacidad de transmisión para ello se ha puesto en marcha la técnica de modulación Wavelet, debido a su robustez ante la interferencia. En este artículo se realizará un análisis comparativo de la tasa de error binario (BER) y la relación señal a ruido (SNR) de las modulaciones Wavelet de las familias; Haar, Daubechies tipo 8 y Coiflets tipo 5 frente a técnicas de modulación tradicionales QPSK y 4-QAM, estos parámetros nos van a permitir saber cuál es la más adecuada para el sistema de comunicación digital , gracias a esto se pudo determinar que las Wavelets que tienen más de 4 momentos de compresión y eliminación de ruido , tales como las de las familias Daubechies tipo 8 y Coiflets tipo 5 presentan un menor margen de error frente a la modulación tradicional 4-QAM lo que no sucede con la modulación QPSK.Current research is facing the challenges of the growing demand for higher data speeds, better quality of service and greater transmission capacity. For this reason, we must implement the Wavelet modulation technique due to the system's robustness against interference. In this article, a comparative analysis of the binary error rate (BER) and the noise ratio (SNR) of the Wavelet modulations of the families will be carried out; Haar, Daubechies type 8 and Coiflets type 5 compared to traditional QPSK and 4-QAM modulation techniques, these parameters will allow us to know which is the most suitable for the digital communication system, thanks to this it was possible to determine that the Wavelets that they have more than 4 moments of compression and noise elimination, such as those of the Daubechies type 8 and Coiflets type 5 families, presenting a lower margin of error compared to traditional 4-QAM modulation, which does not happen with QPSK modulation

Modulación por división de frecuencia ortogonal para minimizar el ruido en aplicaciones Smart Grid sobre comunicaciones por línea de potencia

En la actualidad, los sistemas de comunicaciones de banda estrecha sobre líneas de potencia (NBPLC) en el rango de frecuencia inferior a 500KHz juegan un papel importante en la construcción de Smart Grid. Sin embargo, el canal PLC es ruidoso y dispersivo en el tiempo y la frecuencia; limitaciones que son necesarias minimizar para habilitarlo como una buena alternativa para dicha aplicación. Se hizo un análisis comparativo de la respuesta del canal PLC a la transmisión de datos de banda estrecha simulado en MatlabÒ con modulación OFDM y procesado Fast Fourier Transform (FFT) y Discrete Wavelet Transform (DWT). Como resultado se obtuvo mejor desempeño con la técnica de procesado DWT, mediante el filtrado del ruido, para comunicaciones NB-PLC

Monitorización del espectro multibanda en radios cognoscitivos

En este trabajo de investigación se plantean tres propuestas novedosas para la monitorización del espectro multibanda en un contexto de radios cognoscitivos. Estas metodologías hacen uso de herramientas específicas para la detección de los bordes de huecos disponibles en el espectro de banda ancha como: el modulo máximo de la transformada continua de wavelet, análisis multiresolución y algunos algoritmos de machine learning (red neuronal, expectation maximization, k-means y Dirichlet process gaussian mixture model). Además el análisis multiresolución se combina con la dimensión fractal de Higuchi (una medida no lineal) para establecer la regla de decisión que permite determinar la presencia o ausencia de un usuario primario en el espectro de banda ancha analizado. Cada una de estas propuestas se probó en un entorno controlado (simulación) teniendo buenos resultados para una relación señal a ruido mayor a 0 dB de 95 %, 98 % y 99 % para la 1ª 2ª y 3ª metodología, respectivamente. Además estas propuestas se probaron en señales recuperadas del entorno (señales reales). Con base en lo anterior estos métodos propuestos son opciones efectivas para detectar la actividad del usuario primario en el espectro multibanda

Implementación de un sistema de compresión, transmisión y recepción de datos utilizando dispositivos de radio definido por software (USRP) para evaluar el rendimiento de los radio enlaces usados en medición eléctrica inteligente

El presente proyecto describe la implementación de un sistema transmisor - receptor para el envío de datos de la lectura del consumo eléctrico generados por medición inteligente, con la finalidad de analizar la cobertura, capacidad y atenuación de los radio enlaces utilizados para transferir datos confiables y disponibles. Para llevar a cabo este proyecto se trabajó con LabView permitiendo comparar y comprender el comportamiento de la recepción de información de los radio enlaces al transmitir datos aprovechables por medio de los VIs (Instrumentación Virtual) top Tx y top Rx que ofrece National Instrument. Los niveles de potencia captados por el medidor inteligente son almacenados como datos, utilizados para definir el comportamiento de la curva de carga con respecto al tiempo. Empleando algoritmos matemáticos, mediante la transformada de wavelet se obtiene la recuperación de datos con la que se realiza la curva respecto al tiempo. Se visualizan los datos enviados en QPSK, en el diagrama de constelación. Para el funcionamiento del sistema se utilizan antenas VERT 450 que trabajan en rangos de frecuencias de 1.71 - 2.2 GHz, estas se conectan a los equipos USRP de National Instruments y estos a su vez en comunicación ethernet con dos computadoras. Tomando en cuenta según el fabricante estos equipos trabajan a su mejor rendimiento con temperaturas inferiores a los 24°C, este proyecto se lo realizó en un ambiente con temperatura de 20°C.This project describes the implementation of a transmitter - receiver system to send data from the reading of electricity consumption generated by smart metering, in order to analyze the coverage, capacity and attenuation of the radio links used to transfer reliable and available data. . To carry out this project, we worked with LabView allowing us to compare and understand the behavior of the reception of information from radio links when transmitting usable data through the VIs (Virtual Instrumentation) top Tx and top Rx that National Instrument offers. The power levels captured by the smart meter are stored as data, used to define the behavior of the load curve with respect to time. Using mathematical algorithms, by means of the wavelet transform the data recovery is obtained with which the curve is made with respect to time. The data sent in QPSK is displayed on the constellation diagram. For the operation of the system, VERT 450 antennas are used that work in frequency ranges of 1.71 - 2.2 GHz, these are connected to the USRP equipment of National Instruments and these in turn in ethernet communication with two computers. Taking into account, according to the manufacturer, these teams work at their best performance with temperatures below 24 ° C, this project was carried out in an environment with a temperature of 20 ° C

Transmisión de datos mediante onduletas Battle-Lemarié.

Un esquema de modulación obtiene un conjunto de señales simbólicas para la representación de secuencias binarias. De la teoría de onduletas, las funciones escalante y onduletas conforman una base funcional con la que es posible generar un espacio de funciones o señales. Como antecedente, la aplicación de onduletas (tipo Haar, Daubechies) en sistemas de comunicaciones ha sido propuesta en esquemas de modulación del tipo OFDM. También se ha propuesto funciones onduletas (tipo Daubechies y Battle-Lemarié de spline cúbico) como formas de onda para codificación en banda base de esquemas BPSK y QPSK. En el presente trabajo, se plantea la hipótesis de que un esquema de modulación digital basado en onduletas Battle-Lemarié (BL) tendrá un nivel de inmunidad al ruido notable y niveles bajos de interferencias intersimbólicas. Tal hipótesis se apoya en las propiedades de las onduletas BL: su ortogonalidad, su decaimiento rápido y su energía que se concentra en regiones acotadas del plano tiempo-frecuencia. Con el propósito de validar la hipótesis, se estudia la construcción analítica de las funciones escalante y onduletas del tipo BL. Luego se definen parámetros de diseño que permitan la implementación de dichas funciones como una base vectorial para la síntesis de señales simbólicas. El objetivo del trabajo es evaluar la transmisión de datos mediante onduletas BL, es decir, a través de la base vectorial diseñada con tal fin. Tal objetivo comprende: primero, la proposición de la base vectorial a partir de las onduletas BL; luego, la simulación computacional de la síntesis de señales, la afectación por el ruido del canal y el proceso de recuperación de datos; y finalmente, la evaluación del desempeño del sistema propuesto en base de criterios de desempeño como la tasa de error binario, la razón de valor pico a valor promedio y la eficiencia de ancho de banda. Los resultados son comparados con sistemas OFDM. Si bien, los datos arrojados tras la experimentación indican que el desempeño del sistema propuesto es similar al de OFDM en términos de tasa de error binario, los demás criterios indican ser una desventaja para su implementación ya que dichos resultados son pobres en comparación. De tal forma que, solo en aplicaciones donde los picos en las señales simbólicas y la eficiencia en el uso del ancho de banda sean criterios desestimables, el sistema propuesto basado en onduletas BL representa una alternativa a los sistemas OFDM

Diseño de estrategias de sincronización y estimación de canal para la mejora de comunicaciones en redes inteligentes de energía

La presente tesis contribuye en el desarrollo de estrategias eficientes de sincronización y estimación de canal para sistemas de comunicaciones por la red eléctrica (Power-Line Communications – PLC), que utilizan modulación multiportadora por división de frecuencias ortogonales (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). El principal objetivo es disminuir la complejidad asociada respecto a variantes existentes en la literatura, y a su vez mantener un desempeño competitivo. Para ello, se realiza el diseño de un símbolo piloto construido a partir de pares de secuencias complementarias y se definen algoritmos de sincronización y estimación de canal. Se analizan las técnicas de sincronización gruesa por Autocorrelación (AC) y Correlación Cruzada (CC) en sistemas PLC, y se define un algoritmo de sincronización fina y estimación de canal a partir de la reutilización de la CC. La propuesta se evalúa por simulaciones estudiando el efecto en cada etapa de: el canal PLC, el ruido de fondo coloreado y las diversas fuentes de ruido impulsivo. Adicionalmente, se determina la degradación en el desempeño de cada etapa y se proponen soluciones en un escenario con restricción en la cantidad de subportadoras habilitadas para la transmisión del símbolo piloto, al aplicar una máscara espectral de compatibilidad electromagnética.Universidad Nacional de La PlataUniversidad de Alcal

Estudio e implementación de métodos de eliminación de interferencias WLAN/RLAN en radares meteorológicos

Tesis (Magister en Sistemas de Radar e Instrumentación)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2017.Maestría conjunta con el Instituto Universitario AeronáuticoLos radares meteorológicos de banda C comparten el uso de la banda con dispositivos de comunicaciones inalámbricas (WLAN/RLAN) luego de que en 2003 la Unión Internacional de Telecomunicaciones autorizara el uso de la banda a estos dispositivos. Se definieron protocolos que debe implementar todo dispositivo de comunicaciones de banda C que opere según el estándar IEEE 802.11 para no interferir con el funcionamiento de los radares, pero lo cierto es que a partir del despliegue de equipamiento en esta banda han empezado a aparecer serias interferencias en los radares meteorológicos a lo largo del mundo. Estas interferencias degradan la calidad de los productos del radar y en casos de interferencia severa pueden llegar a impedir la identificación de un fenómeno meteorológico. En este trabajo se presentan algoritmos de filtrado digital para la mitigación de interferencias WLAN/RLAN en radares meteorológicos. Los algoritmos están basados en el filtrado por medianas y en la Transformada de Wavelet Discreta en dos dimensiones junto al análisis multi-resolución. Se utilizaron datos reales de radares de la serie RMA (Radar Meteorológico Argentino), desarrollados por INVAP SE para la Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Nación Argentina en el marco del programa Sistema Nacional de Radares Meteorológicos (SINARAME), los cuales presentan interferencias WLAN/RLAN. Los resultados del proceso de filtrado se evaluaron de forma cualitativa, mediante la inspección visual de los productos obtenidos luego de filtrar, y de forma cuantitativa mediante métricas de desempeño que evalúan la señal cruda antes y después de filtrar.Meteorological radars operating in C band share the use of the spectrum with wireless communications devices (WLAN / RLAN) since the International Telecommunications Union authorized the use of the band to these devices in 2003. Wireless devices compliant with IEEE 802.11 standard should implement several protocols in order to not interfere with the operation of radars, but the truth is that since the deployment of wireless equipment in this band, serious interference appeared in meteorological radars throughout the world. These interferences degrade the quality of radar products and, in cases of severe interference, may prevent the identification of a meteorological phenomenon. In this work we present digital filtering algorithms for the mitigation of WLAN/RLAN interference in meteorological radars. Median filtering algorithms and Discrete Wavelet Transform in two dimensions together with the multi-resolution analysis. Real data from the RMA radar series (Argentine Meteorological Radar), developed by INVAP SE for the Subsecretaría de Recursos Hídricos of the Argentine Nation within the framework of the Sistema Nacional de Radares Meteorológicos (SINARAME), is used in this work. Some of these radars present severe WLAN/RLAN interference. The results of the filtering process were evaluated qualitatively, by visual inspection of the products obtained after filtering, and quantitatively by means of performance metrics that evaluate the raw signal before and after filtering

Diseño de un modelo algorítmico para la discriminación de patrones acústicos entre voces y pisadas humanas

Actualmente existe una gran demanda de soluciones innovadoras e informáticas que permitan generar sistemas de vigilancia o que ayuden en esta labor. Es así como se han generado diversos proyectos que buscan satisfacer las necesidades de sistemas de este tipo. Mayormente, se ha utilizado la tecnología de imágenes y utilizando drones o algún tipo de cámara, donde una persona está monitoreando estas imágenes captadas en tiempo real para verificar la presencia de un objeto o un ser no deseado. Sin embargo, estas soluciones han presentado una gran complejidad tanto en procesamiento como infraestructura, conllevando así también a un precio elevado de su implantación. Es por esto que este proyecto de investigación se enfoca en presentar una solución a este problema utilizando recursos más simples, basándose en un reconocimiento de patrones en señales acústicas. Esta es un área de la especialidad de informática que en los últimos años ha tenido un gran desarrollo y estudio debido a las diversas aplicaciones que puede tener en el mundo contemporáneo. Cada vez se han ido perfeccionando los algoritmos de extracción de características y de aprendizaje de máquina, por lo cual en este trabajo se utilizarán y compararán dos métodos de caracterización estudiados en investigaciones de reconocimiento de voz. Además, se desarrollará un módulo de recorte de la señal que permita identificar a las regiones de interés. Finalmente, se usarán redes neuronales como el clasificador del algoritmo.Tesi