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Evaluacion prestaciones sistema_ofdm_sobre_red_alimentacion_vehiculo
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  • 1. Evaluación de las prestaciones de un sistema OFDM sobre la red de alimentación de un vehículo
    J. J. Sánchez-Martínez, A. B. Vallejo-Mora, J. A. Cortés, F. J. Cañete y L. Díez
    Ingeniería de Comunicaciones, Universidad de Málaga
  • 2. Índice
    1. Introducción
    ¿Qué es el PLC?
    Aplicación a vehículos
    Objetivos y motivación de este trabajo
    2. Modelo del sistema
    Características del canal
    Modelo de canal
    Parámetros del sistema. Estándar G.hn
    ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    3. Análisis de prestaciones
    Evaluación con pulse-shaping en transmisión
    Mejora por usar windowing en recepción
    4. Conclusiones
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    2
  • 3. Índice
    1. Introducción
    ¿Qué es el PLC?
    Aplicación a vehículos
    Objetivos y motivación de este trabajo
    2. Modelo del sistema
    Características del canal
    Modelo de canal
    Parámetros del sistema. Estándar G.hn
    ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    3. Análisis de prestaciones
    Evaluación con pulse-shaping en transmisión
    Mejora por usar windowing en recepción
    4. Conclusiones
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    3
  • 4. ¿Quées el PLC?
    PLC, Power Line Communications
    Historia del PLC. Uso de las líneas eléctricas
    Redes inteligentes (Powerline Smart Grid): gestión eficiente de recursos.
    ¿Aplicación a vehículos?
    Evolución tecnológica vehículos: Control, Seguridad, Fiabilidad, Confort
    Transmisión de datos a través de la red eléctrica
    • De media y baja tensión: acceso a redes de área extensa
    • 5. Redes eléctricas de interior: redes de área local
    Red únicapara la alimentacióneléctrica y la transmisión de datos
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    4
  • 6. Aplicación a vehículos
    Coste de dispositivos eléctricos y electrónicos ≈20 ó 25% del coste total de producción de un vehículo.
    Automóvil de alta gama ≈70 unidades de control que intercambian hasta 2500 señales.
    Buses dedicados.
    Ventajas del PLC
    Peso: cableado de hasta 4 km de longitud con un peso de hasta 90 kg
    -Menor consumo y contaminación
    Coste:de fabricación (cobre) y de montaje (manual)
    Espacio: zonas saturadas (puerta del conductor o zona del volante)
    Nuevas funciones: sin necesidad de nuevo cableado
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    5
  • 7. Aplicación a vehículos
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    6
  • 8. Objetivos y motivación
    Otros ámbitos: aeroespacial, ferroviario, naval y aeronáutico
    Trabajosprevios
    Medidas de canales de la red eléctrica
    Medidas de ruido
    OFDM usandoestándaresHomePlug y HD-PLC. Hasta 30 MHz.
    Productoscomercialesbásicos (Toyota, Yamar)
    Trabajo actual
    Evaluar un sistema OFDM ajustando los parámetros al nuevo estándar G.hn (11/06/2010) aprobado por la ITU.
    Banda de frecuencia hasta 100 MHz.
    Análisis de mejora por usar ventana no rectangular en recepción (windowing).
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    7
  • 9. Índice
    1. Introducción
    ¿Qué es el PLC?
    Aplicación a vehículos
    Objetivos y motivación de este trabajo
    2. Modelo del sistema
    Características del canal
    Modelo de canal
    Parámetros del sistema. Estándar G.hn
    ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    3. Análisis de prestaciones
    Evaluación con pulse-shaping en transmisión
    Mejora por usar windowing en recepción
    4. Conclusiones
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    8
  • 10. Características del canal
    Respuesta de canal
    Estructura arborescente: líneas en circuito abierto o dispositivos conectados
    Fenómeno de propagación multicamino
    Desvanecimientos profundos en la respuesta en frecuencia
    Ruido
    Diferentes componentes:
    • Ruido de fondo
    • 11. Interferencias de banda estrecha
    • 12. Componentes de ruido impulsivo
    Respuestas en frecuencia
    DEP de ruido
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    9
  • 13. Características del canal
    Banda medida: [0-100] MHz
    Respuesta de canal
    Fusibles
    Ruido
    Analizador de redes
    Osciloscopio digital
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    10
  • 14. Modelo de canal y de sistema
    Modelo de canal:
    Filtro lineal e invariante en el tiempo (LTI) y ruidocoloreadoestacionario
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    11
  • 15. Modelo de canal y de sistema
    Modelo de canal:
    Filtro lineal e invariante en el tiempo (LTI) y ruidocoloreadoestacionario
    Conjunto de medidas seleccionadas:
    • 36 respuestas en frecuencia
    • 16. 2 DEP de ruido
    Total de 72 canales
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    12
  • 17. Modelo de canal y de sistema
    Modelo de canal:
    Modelo de sistema:
    Modulación multiportadora adecuada para combatir selectividad en frecuencia
    Filtro lineal e invariante en el tiempo (LTI) y ruidocoloreadoestacionario
    Conjunto de medidas seleccionadas:
    • 36 respuestas en frecuencia
    • 18. 2 DEP de ruido
    Total de 72 canales
    Sistema OFDM ajustado a la capafísica del nuevoestándar G.hn
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    13
  • 19. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    14
  • 20. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    15
  • 21. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    16
  • 22. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    17
  • 23. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    18
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
  • 24. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    19
    A
    B
    A
  • 25. Modelo de sistema
    OFDM conpulse-shaping en el transmisor.
    OFDM conpulse-shapingen el transmisor y windowingen el receptor.
    A
    B
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    20
    A
    B
    B
    A
  • 26. 21
    Parámetrossistema: Estándar G.hn
    Estándarpararedes de interior. OFDM con pulse-shaping.
    3 planes de frecuencia: 2 pasobajo y 1 pasobanda
    Nº de subportadoras (N) depende de la banda de frecuencia
    Máscara de DEP de transmisión
    Posibilidad de en mercadounificado
    Líneatelefónica
    Cable eléctrico
    Cable coaxial
    30 dB
    N=4096
    cp=512
    α=512
    Cat-5 cable
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
  • 27. ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    Ventana rectangular: reducidoconfinamientoespectral con un espectro en forma de sinc.
    Ventana no rectangular: con unapendienteadecuadaesposibleatenuar los lóbulossecundarios y minimizar la radiaciónfuera de banda.
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    22
  • 28. Pulse-shaping en el transmisor
    Permiteutilizar un mayor número de portadoraspróximas a los bordes de la máscara de DEP de transmisión
    Reduce la ICI en el receptor: la interferencia entre portadorasserámenorpuesexiste un mayor confinamientoespectral.
    30dB
    No cumple con la máscara de DEP
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    23
  • 29. Pulse-shaping en el transmisor
    Permiteutilizar un mayor número de portadoraspróximas a los bordes de la máscara de DEP de transmisión
    Reduce la ICI en el receptor: la interferencia entre portadorasserámenorpuesexiste un mayor confinamientoespectral.
    30dB
    No cumple con la máscara de DEP
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    24
  • 30. Pulse-shaping en el transmisor
    Permiteutilizar un mayor número de portadoraspróximas a los bordes de la máscara de DEP de transmisión
    Reduce la ICI en el receptor: la interferencia entre portadorasserámenorpuesexiste un mayor confinamientoespectral.
    30dB
    No cumple con la máscara de DEP
    Portadoraspróximas a la frecuencia de transiciónreducensupotenciaparacumplicar con la máscara de DEP
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    25
  • 31. Windowing en el receptor
    Reduce la distorsión. La interferencia entre portadorasesmenorpor un mayor confinamientoespectral.
    Unaventana no rectangular minimiza el ruidoaditivoporsubportadora.
    >4 bits
    >20 dB
    Bits por portadora
    SNDR (dB)
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    26
  • 32. Índice
    1. Introducción
    ¿Qué es el PLC?
    Aplicación a vehículos
    Objetivos y motivación de este trabajo
    2. Modelo del sistema
    Características del canal
    Modelo de canal
    Parámetros del sistema. Estándar G.hn
    ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    3. Análisis de prestaciones
    Evaluación con pulse-shaping en transmisión
    Mejora por usar windowing en recepción
    4. Conclusiones
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    27
  • 33. Parámetros de simulación
    Cálculo de régimen binario en dos etapas
    Transmisón sobre todas las portadoras útiles y cálculo de SNDR
    Asignación de bits por portadora
    Si sobre alguna de las portadoras no se puede transmitir se repite el paso 1
    Simulaciones:
    BPSK y M-QAM, M=2b, b=2..12 bits
    Restricción de BER de 10-3
    Ventana coseno alzado tanto para pulse-shaping en transmisión como windowing en recepción
    β
    N=4096
    cp=512
    α=512
    72 canales
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    28
  • 34. Análisis de prestaciones
    Pulse-shaping
    Pulse-shaping + windowing
    β=0
    CDF de Tasa binaria media (Mbit/s)
    CDF de Ganancia de tasa binaria media (%)
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    29
  • 35. Índice
    1. Introducción
    ¿Qué es el PLC?
    Aplicación a vehículos
    Objetivos y motivación de este trabajo
    2. Modelo del sistema
    Características del canal
    Modelo de canal
    Parámetros del sistema. Estándar G.hn
    ¿Por qué usar pulsos no rectangulares?
    3. Análisis de prestaciones
    Evaluación con pulse-shaping en transmisión
    Mejora por usar windowing en recepción
    4. Conclusiones
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    30
  • 36. Conclusiones
    Evaluación sistema OFDM sobre la red de alimentación de un vehículo basado en estándar G.hn
    Uso de medidas en la banda [0-100] MHz
    Pulse shaping
    Regímenes binarios >315 Mbps en el 50% de los canales
    Se alcanzan valores superiores a 800 Mbps (canales directos)
    Regímen binario mínimo de 169 Mbps
    Beneficio de windowing
    Ganancias sin necesidad de modificar el transmisor!!
    En el 50% de los canales
    conβ=2 se consigue una ganancia del 2.5% (8 Mbps para 315)
    con β=100 se consigue una ganancia del 7% (22 Mbps para 315)
    Determinar parámetros óptimos
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    31
  • 37. Graciasporsuatención
    Alguna pregunta
    • Este trabajo ha sido subvencionado por la Junta de Andalucía bajo el proyecto nº TIC-03007
    • 38. Los autores agradecen la colaboración de Fiat Málaga
    Valladolid, 27-29 de septiembre de 2010
    32

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