Análisis y ajuste de un modelo de canal basado en líneas de retardo para comunicaciones industriales

Abstract

La industria 4.0 es la denominada revolución industrial de este siglo. Uno de sus principales retos es el de sustituir las comunicaciones cableadas por comunicaciones inalámbricas. Este cambio aporta múltiples beneficios como la reducción de los costes de instalación o una mayor escalabilidad. Para que las comunicaciones inalámbricas funcionen correctamente es necesario caracterizar el canal de manera que represente fielmente las condiciones de propagación encontradas en el entorno. Esto es un reto debido a las complejas condiciones de propagación encontradas en los entornos industriales (Interferencias con otros equipos, reflexiones en objetos metálicos, etc.). A pesar de ello, no es muy común encontrar en la literatura modelos de canal de propagación especialmente diseñados para ser usados en casos de uso industriales. Por ello, en este trabajo se estudia, analiza y ajusta el canal propuesto por Andreas Trassl. Este modelo de canal es de tipo Tapped Delay Line (TDL) y trabaja en la banda ISM de 5 GHz. También se estudian los diferentes bloques que conforman el canal, explicando su impacto sobre la señal que atraviesa el canal, así como los diferentes parámetros que componen cada uno de los bloques. Además, se estudia la base de datos del NIST, de la cual se extraen algunos parámetros de interés (espectro Doppler y delay spread, entre otros), los cuales son obtenidos en la campaña de medidas realizada en un entorno industrial real. El objetivo principal de este proyecto es modificar y ajustar el modelo de canal propuesto por Trassl con los parámetros extraídos de la base de datos del NIST, y demostrar mediante simulaciones realizadas en MATLAB la adecuación del canal diseñado a un entorno industrial real. El análisis del rendimiento del canal se ha realizado analizando parámetros tales como el espectro Doppler, el delay spread o el factor K. Con todo ello, los resultados obtenidos muestran un rendimiento satisfactorio del canal, llegando a obtener una fiabilidad en la transmisión del orden de 10−5.