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Título : Modem para la comunicación por la red eléctrica
Autor : Dr. Barrón Fernández, Ricardo
Dr. Oropeza Rodríguez, José Luis
Ing. Antonio Méndez, Raúl
Palabras clave : Modem
comunicación por la red eléctrica
red eléctrica
Fecha de publicación : 15-dic-2011
Resumen : Lately the power line has gained great interest for information transmission. The main reason is that the power line has been installed in many places around the world, from urban to remote rural areas. For that reason it is cosidered a feasible way for transporting communication signals. The power line can be found in any building (home, business, among others), but also in cars, ships, airplanes even in spacecraft, where the electrical wiring allows implementation systems that use the power grid for communication pourposes. From the above, emerges three principal applications: the rst uses the low voltage power line as a last mile solution. This means the last section of the infrastructure necessary to carry broadband comunication services (like Internet), to the majority of the population which has only an electric service. The second uses the power grid inside the buildings to establish local area networks (LAN's), to share high data rate information among computers, peripherals and multimedia devices. The third uses the vehicle electrical wiring to communicate di erent electronic devices within the same. Becuase the power grid was not designed for transport communication signals but for power distribution, it presents characteristics that transform it into hostile environment for data transmission. Therefore, this work focuses on the problematic of designing a hardware and software platform that implements advanced techniques of digital signal processing and digital communications suitable for implantation on power line communication modem. Speci cally details the implementation of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a modulation technique using the FFT as a core. The algorithms that are presented in this work are programmed in C language using a digital signal processor (DSP) TMS3206416T as a processing unit. On the other hand, the design of an acquisiction module based on the Spartan 3E FPGA from Xilinx is presented. This module virtually allows trials using frequencies in the range of 5 to 30MHz (broadband trials). Also, the design featured in this work has the potential to be exible, which enables using it as an investigation platform on new techniques and algorithms to help improve the processes involved on power line communication. In addition, the codes in C and VHDL lenguage facilitate their migration to other devices with higher hardware resources when required by the design.
Descripción : La red el ectrica ha ganado gran inter es en los ultimos a~nos como medio para la transmisi on de informaci on. La princripal raz on, es que la red el ectrica se encuentra instalada en muchos lugares alrededor del mundo, desde areas urbanas hasta areas rurales remotas, lo cual hace pensar en un medio factible para transportar se~nales de comunicaci on. Pr acticamente, una l nea el ectrica se puede encontrar en cualquier edi cio (hogares, negocios, entre otros), pero adem as, en autom oviles, barcos, aeroplanos, e incluso naves espaciales, donde el cableado el ectrico, posibilita la implementaci on de sistemas que utilicen la l nea el ectrica para prop ositos de comunicaci on. De lo anterior, se han derivado tres principales aplicaciones. La primera es utilizar las l neas de baja tensi on como soluci on de ultima milla, es decir, el ultimo tramo de infraestructura que se requiere para llevar servicios de comunicaci on de banda ancha (por ejemplo Internet), a mayor parte de la poblaci on que b asicamente cuenta con el servicio el ectrico. La segunda es utilizar la red el ectrica al interior de los edi cios para establecer redes de area local (LANs), con la nalidad de compartir informaci on a alta velocidad entre computadoras, perif ericos y equipos multimedia. La tercera es utilizar el cableado el ectrico de los veh culos para prop ositos de comunicaci on entre los diferentes dispositivos electr onicos del mismo. Debido a que la red el ectrica no fue pensada para transportar se~nales de comunicaci on, sino para la distribuci on de la energ a el ectrica, presenta caracter sticas que lo convierten en un medio muy hostil para nes de transmisi on de datos. Por lo tanto, este trabajo se centra en la problem atica de dise~nar una plataforma de hardware y software, que implemente t ecnicas avanzadas de procesamiento digital de se~nales y de comunicaciones digitales adecuadas para su implantaci on en un m odem para la comunicaci on por la red el ectrica. Espec camente se detalla la implementaci on de OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing) como t ecnica de modulaci on, utilizando la FFT como n ucleo principal. Los algoritmos que aqu se presentan son programados en lenguaje C, empleando al procesador digital de se~nales (DSP) TMS320C6416T como unidad de procesamiento. Por otra parte, se presenta el dise~no en VHDL, de una etapa de adquisici on basado en el FPGA Spartan 3E de Xilinx, que virtualmente permitir a pruebas a frecuencias del rango de los 5 a 30MHz (pruebas en banda ancha). Asimismo, el dise~no que se expone en este trabajo, tiene el potencial de ser exible, ya que faculta su uso como plataforma para la investigaci on de nuevas t ecnicas y algoritmos que ayuden a mejorar los procesos implicados en la transmisi on de informaci on por la red el ectrica. Adem as, los c odigos en lenguaje C y VHDL facilitan su migraci on a otros dispositivos con recursos de hardware superiores cuando el dise~no as lo requiera.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/9226
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