Sistemas inalámbricos (300IGE023)

Información general

  • Código: 300IGE023
  • Área de formación: Interdisciplinaria
  • Créditos: 3
  • Prerrequisitos: Sistemas de Comunicación y Telecomunicaciones.
  • Carrera: Ingeniería Electrónica

Descripción del curso

Los sistemas inalámbricos son el segmento de mayor crecimiento en la industria de las telecomunicaciones. Las comunicaciones inalámbricas entre personas, ya sea usando telefonía celular o redes de área local, tiene altísimas cifras de penetración, y su crecimiento se dirige ahora a proveer nuevos servicios. La conexión masiva entre dispostivos, a través del internet de las cosas, promete un cambio cualitativo en la digitalización de la sociedad.

La capacidad de permanecer interconectado sin cables ha pasado de ser un sueño al abordar los múltiples retos que involucra esta forma de comunicación. Las comunicaciones inalámbricas han enfrentado importantes retos técnicos desde los primeros sistemas implementados. Entre ellos retos está la confiabilidad, la ubicuidad, la confidencialidad, la eficiencia y la portabilidad. Y todos ellos son un derivado de las restricciones que impone el canal inalámbrico.  Dichos retos se matenien vigentes, pues sus alcances se van renovando con la búsqueda de nuevos objetivos de rendimiento.  En este curso es estudian las características técnicas de los sistemas inalámbricos desde la perspectiva de la capa física, los fenómenos de propagación que experimenta una onda electromagnética al enviarse de una antena a otra, así como el modelaje del canal multitrayecto, la estimación de campo eléctrico en recepción, en función de las condiciones del canal  y los fundamentos de tecnologías de banda ancha que han revolucionado el mercado o que son prometedoras a futuro.

Competencias

Durante esta asignatura el estudiante desarrollará su capacidad para:

  1. Evaluar las tecnologías actuales que existan en el sector de las telecomucaciones, desde la perspectiva de los sistemas que la conforman.
  2. Proponer alternativas de solución a las necesidades y requerimientos del sector público y privado.
  3. Este curso proporciona a los estudiantes los conocimientos y los elementos necesarios para comprender el funcionamiento de las tecnologías inalámbricas de mayor uso en la actualidad, empleando sus características fundamentales. Al final ellos estarán en la capacidad de identificar las tecnologías y los sistemas más apropiados para interactuar, extender, hacer ingeniería y planificación de sistemas móviles.
  4. Se busca en cada módulo mostrar aplicaciones prácticas que permitan que los conceptos adquiridos se apliquen en un contexto real y que facilite al estudiante alcanzar las competencias propuestas.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Analizar información cualitativa
  • Analizar información cuantitativa
  • Considerar estándares
  • Elaborar informes
  • Trabajo en equipo
  • Trabajo colaborativo
  • Formular alternativas de solución
  • Formular criterios de selección
  • Formular criterios de valoración
  • Modelar

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Responsabilidad
  • Crítica ante la información
  • Objetividad
  • Creatividad
  • Iniciativa
  • Hábitos de estudio

Materiales y software

  •  Computador personal
  •  MATLAB u OCTAVE
  • lector de pdf
  • Navegador web

Contenido

Introducción a los sistemas de comunicación inalámbricos

Oportunidades y los retos asociados a las comunicaciones inalámbricas. Se considera una perspectiva histórica de su desarrollo y se describen cualitativamente sistemas que han sido lanzados al mercado.

  • Introducción
  • Historia de sistemas inalámbricos
  • Retos técnicos
  • Sistemas lanzados al mercado
    • Telefonía celular
    • Telefonía inalámbrica
    • WLAN
    • Wide Area Wireless Data service
    • Satélite
    • Bluetooth-Zigbee
    • UWB
  • Dispositivos disponibles
    • ESP8266
    • serie EFR32BG13
    • NRFL2401
    • Series Xbee
  • Modelo OSI
  • Diagrama de bloques de un sistema inalámbrico

Pérdidas de trayectoria y ensombrecimiento

Fenómenos de propagación y métodos de estimación de campo en comunicaciones de banda estrecha.

  • Propagación de ondas electromagnéticas
  • Modelo de propagación en espacio libre
  • Mecanismo básicos de propagación
  • Las zonas de Fresnel
  • Modelo de difracción por filo de cuchillo
  • Modelo de difracción por múltiples filos de cuchillo
  • El efecto Doppler
  • Tiempo de coherencia del canal
  • Distribuciones Rayleigh y Ricean
  • Margen de desvanecimiento

Propagación multitrayecto

Modelo de canal multitrayecto, parámetros de dispersión temporal y frecuencial y clasificación del desvanecimiento de corta escala.

  • Modelo  de respuesta impulsiva de canal multitrayecto
  • Relación entre ancho de banda y potencia recibida
  • Parámetros de dispersión temporal
  • Parámetros de dispersión frecuencial
  • Tipos de desvanecimiento de corta escala

Técnicas de comunicación de banda ancha

Técnicas de procesamiento de señal para comunicaciones de banda ancha.

  •  UWB
  •  MIMO
  •  Beamforming
  •  OFDM
  •  WCDMA
  •  SDR
  • Comunicaciones ópticas inalámbricas

Evaluación

Actividad Evaluación Porcentajes
1 Trabajo escrito colaborativo 32%
2 Estudio de casos 24%
3 Presentaciones 14%
4 Actividades de laboratorio 30%
Total 100%

Bibliografía

  • Theodore Rappaport. 2001. Wireless Communications: Principles and Practice (2nd. ed.). Prentice Hall PTR, USA.
  • Goldsmith, A. (2005). Wireless Communications. Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511841224
  • Modern Digital Radio Communication Signals and Systems — Sung-Moon Michael Yang. . Springer, 2019.
  • Gordon L. Stüber. 2001. Principles of mobile communication (2nd ed.). Kluwer Academic Publishers, USA.
  • R. Haupt, “Wireless Communication Systems: An Introduction”. John Wiley & Sons, 2019. 9781119419174.
  • J. D. Parsons. The Mobile Radio Propagation Channel, Second Edition (2001). John Wiley & Sons. DOI:10.1002/0470841524
  • H. Sizun. Radio Wave Propagation for Telecommunication Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2005). DOI: 10.1007/b137896
  • Antenna Theory. Analysis and Design — Constantine Balanis. 2005 Wiley & Sons