Metodología de estimación automática multiportadora de respuesta de canal de transmisión de datos

Abstract

En el marco de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y la Agenda 2030 acordada por los países reunidos en las Naciones Unidas en el año 2015, entre ellos Colombia, se hace necesaria la innovación tecnológica en las Tecnologías de la Información y Comunicaciones como eje transversal para el cumplimiento de los ODS. En esta tesis se propone una metodología para la caracterización automática de la respuesta de fase del canal de transmisión de comunicaciones como contribución científica al estado del arte. La metodología propuesta es escalable a cualquier canal de transmisión dado que se basa en el procesamiento de imágenes de diagramas de constelación con redes neuronales convolucionales, imágenes que son generadas a partir de una señal 4-QAM (QAM, Quadrature-Amplitude Modulation) modificada. La metodología propuesta para la estimación de la respuesta de fase divide la banda de frecuencia disponible en sub-bandas y usa técnicas de modulación y multiplexación avanzadas que permiten obtener el desplazamiento de fase por sub-banda y realizar la compensación de este desplazamiento para demodular la señal de información adaptandose a las variaciones rápidas del canal de transmisión. El uso de técnicas de modulación y multiplexación capaces de operar para grandes tasas de transmisión con suficiente robustez respecto a las características de ruido del canal de comunicaciones se convierten en parte fundamental para el avance de los sistemas de comunicaciones, donde la Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es la técnica de modulación de mayor difusión. Esta técnica divide el espectro disponible en múltiples subportadoras utilizándolo de forma más eficiente. El uso de OFDM como esquema multiportadora permite transmitir la información por N subcanales, de forma que el sistema se podría ver como N sistemas de portadora única con respuesta en frecuencia plana, razón por la cual este esquema multiportadora no es capaz de adaptarse a las variaciones rápidas del canal de transmisión. (Texto tomado de la fuente)

Sustainable Development Goals (SDG) framework and 2030 Agenda agreed at the United Nations in 2015 countries meeting, including Colombia, Technological innovation in Information and Communication Technologies is necessary as a transversal axis for SDGs fulfillment. In this thesis is proposed a methodology for communications transmission channel phase response automatic’s characterization, as a scientific contribution to the state of the art. The proposed methodology is scalable to any transmission channel since it is based on constellation diagram image processing with convolutional neural networks, images from modified 4-QAM signals (QAM, Quadrature-Amplitude Modulation). The proposed methodology for phase response estimation divides the available frequency band in sub-bands and uses advanced modulation and multiplexing techniques that allow to obtain the sub-band phase shift and to compensate the phase offset per sub-band in order to demodulate the information signal by adapting to rapid variations of the transmission channel. The use of modulation and multiplexing techniques capable of operating for large transmission rates regarding the noise characteristics of the communications channel become a fundamental part for communications systems advancement, where Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is the most widespread modulation technique. OFDM divides the available spectrum into multiple subcarriers, using it more efficiently. OFDM, as a multicarrier modulation scheme, allows information to be transmitted by N subchannels, so that the system could be seen as N single-carrier systems with flat frequency response, which is why this multicarrier scheme is not able to adapt to transmission channel rapid variations.