Trabajo de grado - Pregrado
Análisis de diferentes esquemas de modulación en la transmisión de datos por la red eléctrica
Registro en:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
Autor
González Sánchez, Oscar
Institución
Resumen
Hoy en día se vienen desarrollando sistemas que permiten la transmisión de datos a través de la red eléctrica (PLC) con tasas de transferencias cada vez más altas, pero, es poco el material bibliográfico y lo que se ha estudiado sobre este tema en nuestro entorno universitario. Por ello se presenta una revisión
bibliográfica de carácter académico en el cual se esboza lo que es la tecnología PLC, sus ámbitos de aplicación y los dos principales esquemas de modulación empleados en la implementación de esta tecnología. Además se muestran algunos de los parámetros fundamentales en el análisis de desempeño en la trasmisión de datos o sistemas de comunicaciones como lo es la calidad de servicio (QoS). Por último se desarrollan un par de simuladores de transmisión de datos a través de la red eléctrica, en los cual se implementan los diferentes tipos de modulación más usados en la tecnología PLC, estos son: DSSS y OFDM. Con el simulador desarrollado se hacen mediciones de calidad de servicio con el parámetro fundamental conocido como BER, se muestran los espectros de frecuencia de las señales antes y después de la modulación. Estos resultados de las simulaciones son confrontados con lo planteado en la revisión bibliográfica, demostrando que la realización de simulación es una buena herramienta para el
estudio de sistemas de comunicación previos a su implementación. Pregrado Ingeniero(a) Electricista Tabla de Contenido
Dedicatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
Lista de Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
Planteamiento del problema y justificación . . . . . . . . . . . . . . . . xv
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii
I TRANSMISIÓN DE DATOS POR LA RED ELÉCTRICA. . . . . . . . . 1
1.1 Historia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Fundamentos de la transmisión de datos por la red eléctrica. 2
1.2.1 Ámbitos de Aplicación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Modulaciones empleadas en la tecnología PLC. . . . . . . . . 7
II MODULACIÓN: DSSS Y OFDM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Modulación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
v
2.1.1 Modulación Análoga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.2 Modulación Digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.3 Modulación Robusta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
III PARÁMETROS DE ANÁLISIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1 Calidad de Servicio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.1 Parámetros de QoS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
IV DESARROLLO DE LOS SISTEMAS A SIMULAR. . . . . . . . . . . . 42
4.1 Descripción de los sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1.1 Modelo DSSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.2 Modelo OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.2 Parámetros de la simulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.3 Generador de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.4 Canal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.5 Mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
V EXPERIMENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. . . . . . . . . . 47
5.1 Simulaciones desde Simulink
R de MATLAB
R . . . . . . . . . 47
5.2 Experimentos sobre el simulador de DSSS . . . . . . . . . . . 48
5.2.1 Visualización del espectro de frecuencias . . . . . . . 48
5.2.2 Gráfica de BER vs. Eb/No . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3 Experimentos sobre el simulador de OFDM . . . . . . . . . . . 50
5.3.1 Visualización del espectro de frecuencias . . . . . . . 50
5.3.2 Gráfica de BER vs. Eb/No . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4 Experimentos en diferentes topologías de red. . . . . . . . . . 53
VI COMENTARIOS FINALES, CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
I NORMALIZACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . 57
vi
II TOPOLOGIAS DE RED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
B.1 Red en anillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
B.2 Red jerárquica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
B.3 Red en malla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
B.4 Red en bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
B.5 Red en estrella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62