Conclusiones

A continuación se presentan las principales conclusiones desarrolladas durante el proceso de investigación para el diseño, desarrollo y evaluación del esquema de modulación hasta frecuencia intermedia implementado sobre el microcontrolador y el “front-end” analógico.

6.2.1.

Sobre el diseño e implementación del esquema de modulación hasta frecuencia

intermedia sobre el microcontrolador.

Para la implementación del esquema de modulación digital fue necesario investigar en la literatura lo referente a la programación de microcontroladores enfocados a procesamiento digital de señales y el perfil de tráfico generado por una boya meteorológica. A partir de este estudio se propuso un algoritmo para la modulación digital en banda base y frecuencia intermedia que permitiría la transmisión de este tipo de tráfico. En el desarrollo de dicho algoritmo fue necesario considerar las capacidades del microcontrolador, la robustez del esquema de modulación digital y el ancho de banda disponible. A

continuación se muestran las principales conclusiones a las que se llegaron tras la implementación del esquema de modulación digital sobre el microcontrolador.

 Aunque la tasa de datos y capacidades requeridas por el perfil de trafico de una boya meteorológica es relativamente baja en comparación con las exigidas por otros sistemas de monitoreo (por ejemplo en telemedicina), no implica que el diseño e implementación de un esquema de modulación digital para la transmisión de este tipo de tráfico sea algo trivial.

 El esquema de modulación digital fue implementado de tal forma que se reducían el número de operaciones ejecutadas por el microprocesador, por lo que sus capacidades de cómputo fueron aprovechadas de la mejor manera posible. Esta optimización no fue realizada para el proceso de escritura y lectura en memoria debido a que este proceso se llevó a cabo utilizando variables locales y globales dentro del programa escrito en lenguaje C.

 El esquema de modulación en banda base (QPSK) se implementó en conjunto con un esquema de espectro esparcido utilizando secuencias Barker. Esto asegura que la señal de información que viaja por el canal inalámbrico sea resistente a ruido e interferencias, además de que se trata de un esquema de modulación digital relativamente sencillo que facilitará su demodulación en un trabajo futuro.

 Tras la implementación del esquema de modulación hasta frecuencia intermedia sobre el microcontrolador, quedó demostrado que es posible la implementación de un radio definido por software sobre una arquitectura al alcance y de bajo costo como los procesadores ARM.

 Con los resultados del Capítulo 5, Figura 96, se demostró empíricamente que la calidad de la señal modulada no depende únicamente de la programación de la misma, sino que está ligada directamente al desempeño que presenta el equipo y los dispositivos analógicos utilizados. Por ejemplo, aunque la frecuencia de muestreo programada fue de 164.8352 KHz, la frecuencia de muestreo en la salida del DAC se mantenía oscilando entre 155 KHz y 176 KHz aproximadamente.

 Las pruebas realizadas a lo largo de la tesis indican que es posible implementar cualquier esquema de modulación por fase y cuadratura (con sus respectivas limitantes) sobre el microcontrolador utilizado.

 Aun y cuando el microcontrolador (y similares) no fue específicamente diseñado para aplicaciones de modulación digital y generación de formas de onda analógicas, se demostró que es posible utilizar este tipo de tecnología para desarrollar proyectos en las distintas áreas de investigación científica.

 La implementación de este radio definido por software sienta las bases para el desarrollo de un sistema más completo y eficiente en el que sea posible la inclusión de bloques como empaquetado, codificado de canal y filtrado digital de la información proveniente de las boyas meteorológicas.

6.2.2.

Sobre el diseño e implementación del “front-end” analógico.

Una vez definidas las características de ancho de banda, potencia y frecuencia de muestreo de la señal modulada hasta frecuencia intermedia, se procedió a realizar el diseño del “front-end” analógico básico que permitirá la transmisión de esta señal por el canal inalámbrico. A continuación se muestran las conclusiones principales derivadas de los resultados del diseño, implementación y evaluación del “front-

end” analógico.

 El desarrollo e implementación de un “front-end” analógico no es un tema trivial. Debido a que se deben conocer distintas ramas de la ingeniería eléctrica, en las que se abarcan temas relacionados a electrónica, filtrado analógico, filtrado digital, telecomunicaciones, electrónica de potencia y altas frecuencias.

 El diseño e implementación de filtros analógicos construidos con amplificadores operacionales permite gran flexibilidad en los proyectos, ya que el ajuste de sus bandas de paso es determinado por los elementos pasivos que lo componen. Además, las pruebas experimentales demostraron que las frecuencias de corte corresponden a las frecuencias calculadas en el modelo analítico, por lo que su implementación en el “front-end” fue satisfactoria.

 La utilización del generador de onda como oscilador local fue necesaria sólo por una razón principal, que el diseño del oscilador presentó una dependencia de frecuencia en relación a la temperatura de sus componentes. Sin embargo, las pruebas experimentales demostraron una calidad similar entre las portadoras de RF obtenidas a partir del generador de onda y el oscilador local.

 El mezclado de la señal en frecuencia intermedia con la portadora de RF genera otras componentes fuera de la banda o fuera del canal de interés (principalmente situadas en el primer y segundo armónico de la portadora), sin embargo, desde el punto de vista de la interferencia con otros canales, estas no resultan un problema ya que son filtradas por la antena antes de ser transmitidas.

 Aunque las componentes fuera de banda generadas en el proceso de mezclado no interfieran con otras bandas en el canal inalámbrico (por las razones presentadas en el punto anterior), éstas pueden dañar el sistema de comunicación debido a que la mayoría de su potencia está siendo reflejada por la antena, por lo que resulta necesaria la inclusión de un filtro de RF en el sistema diseñado.

 Se demostró que el plano de tierra artificial juega un papel muy importante en el acoplamiento, sintonización y eficiencia de una antena, más aún en las bandas de HF donde las dimensiones del mismo pueden influir en la longitud que alcanzarán los monopolos utilizados.

 Se implementó un radio que servirá para la transmisión de tráfico meteorológico sobre la banda de HF. Los resultados obtenidos en las pruebas experimentales demuestran que se tiene muy poca distorsión de la forma de onda y que se transmite casi en su totalidad la potencia entregada por el amplificador de baja potencia. Estos resultados sientan las bases para el diseño de un radio más completo donde sea posible optimizar la etapa de SDR programada en el microcontrolador y el “front-end” analógico.

 Finalmente, las pruebas experimentales presentadas en el Capítulo 5 demuestran que es posible extrapolar los datos obtenidos desde corta (unos cuantos metros) hasta larga distancia (decenas de kilómetros) utilizando el modelo de dos rayos de (Rappaport, 1996), por lo que se concluye que la información presentada en la sección 4.6 sí podría ser aplicada para el cálculo e implementación de un radioenlace en condiciones reales.