Aplicación y evaluación de estrategias para control de errores en canales satelitales mediante BICM

Abstract

La codificación modulada con entrelazado de bit (BICM) se ha convertido en una estrategia ampliamente utilizada en comunicaciones inalámbricas debido a su versatilidad y flexibilidad, lo que motiva estudiar su aplicación a la transmisión de datos entre picosatélites y la Tierra, tema central del presente trabajo en que se evalúa el desempeño del sistema resultante para un eventual uso en futuros diseños. Se presentan los resultados obtenidos con simulaciones de Monte Carlo, comenzando por análisis cercanos al escenario actual utilizado en la transmisión de datos del satélite, agregando paulatinamente elementos propios a un esquema BICM. Se analiza el desempeño mostrado por varias familias de códigos, así como por distintos entrelazadores y condiciones de canal. Finalmente se simula el sistema completo para un canal con ráfagas y también en un canal de ruido blanco aditivo Gaussiano. La complejidad necesaria en el extremo receptor y el mejor comportamiento para mensajes largos gracias al bloque entrelazador, hacen que BICM sea ideal para el enlace de bajada, siendo el desempeño igual o mejor que un sistema que utilice únicamente codificación algebraica. Así se incluye solo un codificador binario -que también se utiliza en un esquema tradicional- y un entrelazador de bit en el satélite. Mientras en el segmento terrestre se ubican los sistemas de mayor complejidad, comenzando por un demodulador suave y un desentrelazador de las métricas entregadas por el demodulador, para finalmente incluir un decodificador de decisión suave. A pesar de la mayor complejidad de estos elementos, se tiene la gran ventaja que en su diseño no es necesario incluir las limitaciones de energía y espacio propias de un picosatélite permitiendo el uso de hardware con mejores prestaciones, haciendo a BICM una buena opción para transmitir telemetría. Considerando el buen desempeño de BICM en esta aplicación, existen al menos dos vías de posibles desarrollos para trabajos derivados del presente. En el ámbito práctico se puede implementar en hardware los lineamientos acá expuestos, realizando las adaptaciones correspondientes. En cuanto al aspecto teórico, puede realizarse un análisis acabado del sistema, considerando un canal satelital con errores en ráfaga y las limitantes propias de sistemas de comunicaciones de pequeños satélites.