Modelación estadística de canal satelital para aplicación en microsatélites

Abstract

La explosiva evolución de los sistemas de telecomunicaciones plantea una necesidad por construir esquemas con cada vez mejor rendimiento en tasa de datos y de errores. Un posible acercamiento para mejorar la tasa de error en los esquemas de comunicaciones es la adaptación de la señal en relación a las características del canal por el que viaja. Para realizar esta adaptación es necesario conocer la información instantánea del canal o sus propiedades estadísticas. En el presente trabajo de memoria se presenta un algoritmo de estimación lineal y otro algoritmo de estimación lineal secuencial capaces de caracterizar la información instantánea de un canal. Para la implementación y el desarrollo de los algoritmos de estimación se utiliza un modelo matemático en banda base discreto del canal (canal TDL) y se realizan suposiciones sobre el tiempo de coherencia y rango del modelo. Se desarrolló, a través del software Matlab y el toolbox de comunicaciones, una simulación para un canal real inalámbrico y se ajustaron algunos parámetros (como la tasa de datos, esquema de modulación, dispersión de Doppler) de la simulación de acuerdo al esquema de comunicaciones del proyecto SUCHAI, proyecto que tiene como objetivo diseñar y construir un satélite tipo cubesat y lanzarlo en órbita. Frente a estas simulaciones se hicieron múltiples realizaciones para medir el desempeño instantáneo y estadístico de los estimadores. Se desarrollaron métricas para evaluar el comportamiento de cada estimador. El rendimiento se evaluó obteniendo las características estadísticas del estimador: como la varianza y el error cuadrático medio entre la media del estimador y el valor real de la simulación; y las características estadísticas del canal estimado: como la correlación de estados y los parámetros K y Omega de la distribución Riciana. Se comparó el rendimiento de ambos estimadores, llegando a la conclusión que ambos son capaces de estimar un canal con las cualidades simuladas, sin embargo el estimador secuencial presenta ventajas en rendimiento e implementación por hardware. A través de las simulaciones se definieron límites, de tiempo de coherencia y relación señal a ruido, para los cuales cada estimador produce un buen resultado. Finalmente, se desarrollaron funciones de estimación directa (lineal y secuencial) capaces caracterizar un canal en función de las señales enviada y recibida, junto con algunos parámetros del canal como el tiempo de coherencia, rango del modelo y frecuencia de muestreo. Se desarrolló, también, una metodología para obtener los parámetros necesarios para las funciones.