Contribución al estudio de las comunicaciones ópticas difusas en interiores mediante señales de espectro ensanchado por salto de frecuencia

Abstract

En este trabajo se realiza un análisis de la introducción de las técnicas de espectro ensanchado por salto en frecuencia en el canal óptico infrarrojo no guiado en interiores. Con esto se pretende comprobar que el empleo de estas técnicas puede introducir ciertas mejoras en las características de estos enlaces. Con esta finalidad, se realiza una introducción a las características del canal óptico no guiado en interiores, especialmente en el apartado correspondiente a los enlaces ópticos quasi-difusos. También se expone un breve introducción a las técnicas de espectro ensanchado en general, para pasar a una descripción más detallada de las técnicas de salto en frecuencia. Las conclusiones extraídas de estos estudios sirven como punto de partida para pasar a una evaluación de estos sistemas en las condiciones propias del canal óptico infrarrojo. Con el fin de evaluar su comportamiento, dentro de esta tesis se expone una metodología de diseño de sistemas de salto en frecuencia sobre el canal óptico, mediante el desarrollo de diferentes prototipos y el diseño de diferentes diagramas de bloques, evaluados con simulaciones. Además, se ha desarrollado un sistema de sincronización más sencillo de implementar que los utilizados tradicionalmente en este tipo de sistemas, que permite el empleo de redes CDMA síncronas sobre el canal infrarrojo, aunque es aplicable también a enlaces de radio frecuencia. A partir de lo anterior, se presentan resultados obtenidos mediante simulaciones, frente a diversas interferencias propias del canal y a respuestas impulsivas reales para diferentes configuraciones. También se presentan medidas obtenidas en el laboratorio con los prototipos fabricados. Gracias a estos resultados se comprueba que se obtienen ciertas mejoras en algunos aspectos relacionados con las tasas de error obtenidas en presencia de interferencias producidas por la iluminación ambiente, solar u otros sistemas de comunicaciones infrarrojos. Finalmente se exponen algunas propuestas de aplicación, así como las conclusiones obtenidas de estos estudios y las líneas de investigación abiertas para futuros trabajos de investigación.

The aim of this work is to analyse the viability of the introduction of frequency-hopped spread-spectrum techniques in indoors non-guided wireless infrared optical channel and therefore to demónstrate that the using of this Systems means a considerably improvement in the operating of these links. IVIain characteristics of the indoors non-guided optical_channel and a general view of the techniques of spread-spectrum are explained in a short introduction, followed by a more detailed explanation on the frecuency-hopped techniques. The conclusions derived from this study settie the basis to evalúate the behaviour of these systems under the normal conditions of the infrared optical channel environment. This paper shows a design methodology of frequency-hopped systems over the optical channel in order to test the behaviour of the system in such conditions, through the development of different models and the design of different block diagrams, supported by simulation. Furthermore, it has developed a simpler system of synchronization than those traditionally employed in spread spectrum technics. This would allowed the use of sinchronous CDMA network over the infrared channels and also it permits its use in radio-frequency links. All the results are obtained through simulations, in the presence of typical signal interferences of the channel and of real impulsive response to different configurations. It also shows, measurements obtained in the laboratory with own designed prototypes. Taking in mind the results it has been demonstrated the improvement in certain aspect related to error rates obtained in the presence of interferences due to artificial or sun light or even by other infrared communication systems. Finally, this work not only shows some proposals of application but also the conclusions obtained and leaves open investigation lines to future works.