Tesis doctoral
| Título | Study of MIMO tecniques for Power Line Communications |
| Estado | Finalizado |
| Autor | Julio Alberto Corchado López |
| Director/es | Luis Díez del Río , José Antonio Cortés Arrabal |
| Universidad | Universidad de Málaga |
| Centro | Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación |
| Departamento | Ingeniería de Comunicaciones |
| Fecha lectura | 21-03-2024 |
| Archivo |
Los sistemas de comunicaciones por redes eléctricas, más comúnmente denota-
dos con el acrónimo inglés power line communication (PLC), permiten el intercambio
de información a través de cables eléctricos. Estos sistemas aprovechan la ubicuidad
del cableado eléctrico ya desplegado para proporcionar acceso a servicios de teleco-
municación sin necesidad de realizar ninguna instalación adicional. De hecho, una
de las grandes ventajas de los sistemas PLC es su inmunidad al grosor de paredes y
techos, lo que les permite tener un mayor alcance que las tecnologías inalámbricas
en edificaciones con múltiples estancias y niveles.
Las aplicaciones PLC se pueden clasificar, atendiendo al escenario en el que se
usan, en interiores y exteriores. Las aplicaciones exteriores suelen utilizar la red
de distribución eléctrica por lo que las señales pueden viajar varios kilómetros de
distancia. Una de las aplicaciones más extendidas de las PLC en exteriores son los
contadores inteligentes. Por otro lado, las aplicaciones PLC en interiores suelen estar
enfocadas a proporcionar mejores prestaciones de conectividad dentro de edificios.
En ambos casos, los sistemas PLC pueden complementar los sistemas inalámbricos
ampliando la cobertura alcanzada. Asimismo, los sistemas PLC también pueden
clasificarse, conforme al ancho de bada utilizado, en sistemas de banda estrecha y
sistemas de banda ancha. El trabajo presentado en este documento se enfoca en este
último tipo.
Tradicionalmente, los sistemas PLC utilizaban sólo dos conductores, lo que da
lugar a un sistema single-input single-output (SISO). Sin embargo, la mayoría del ca-
bleado que conforma las redes PLC interiores está compuesto por tres conductores
en paralelo, por lo que este tercer conductor puede aprovecharse para habilitar un
sistema multiple-input multiple-output (MIMO) sobre este canal, lo que puede au-
mentar notablemente las prestaciones alcanzadas. Las características de los canales
MIMO se han estudiado ampliamente en entornos inalámbricos, pero los sistemas
MIMO sobre medios cableados muestran algunas diferencias con respecto a los in-
alámbricos. En particular, los canales que componen el enlace MIMO PLC muestran
una relación más estrecha (mayor correlación espacial) que en el caso inalámbrico.
Esta mayor correlación espacial puede observarse tanto en la respuesta del canal
como en el ruido del canal PLC MIMO. En lo que respecta a la respuesta del canal,
una mayor correlación espacial implica una menor ganancia de prestaciones MIMO,
mientras que el ruido altamente correlado puede aprovecharse para lograr mayores
ganancias de prestaciones MIMO. Sin embargo, se desconoce la dependencia de la
correlación espacial del canal con la frecuencia (tanto de la respuesta del canal como
del ruido), como también se desconoce la relación de la correlación espacial de la re-
spuesta del canal con las características físicas de la red, como el tipo de cableado, el
tipo de despliegue de la red (en árbol, en anillo), etc. Además, los modelos existentes
de respuesta de canal MIMO no reflejan de forma realista la correlación espacial ob-
servada en las mediciones. Tanto los modelos PLC MIMO como las estrategias de
transmisión deben tener en cuenta estas particularidades para sacar provecho de las
capacidades MIMO que brinda el canal.
La primera contribución de este trabajo es un modelo MIMO PLC basado en
líneas de transmisión multiconductor que refleja la correlación espacial de forma
más exacta que los modelos previos. Para lograrlo, se proponen tres modificaciones
en el modelo de canal que afectan a: cargas, ramas y cableado. El modelo propuesto
proporciona canales MIMO similares a los medidos, tanto en términos de caracterís-
ticas de sus canales SISO individuales como en la correlación entre ellos.
La segunda contribución muestra, mediante medidas, que la correlación espa-
cial en la respuesta del canal PLC no muestra una dependencia significativa con
respecto a la frecuencia, al igual que en los escenarios MIMO inalámbricos, y que
existen modos de inyección alternativos al diferencial habitual, como la inyección
pseudodiferencial, que dan lugar a canales MIMO con una menor correlación espa-
cial.
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