Análisis y ajuste de un modelo de canal geométrico estocástico para comunicaciones industriales

Abstract

[Castellano] En este trabajo se ha analizado, implementado y ajustado un modelo de propagación para comunicaciones inalámbricas en entornos industriales. El proyecto se ha basado en el modelo de canal de QuaDRiGa, un modelo de tipo geométrico-estocástico cuyas características se alinean con los modelos de canal definidos por 3GPP para comunicaciones 5G entre 0.5 y 100 GHz. Esta clase de modelos están llamados a jugar un rol esencial en la definición y estandarización de futuros canales de propagación. Sin embargo, por el momento, el uso de estos modelos no se encuentra del todo extendido, debido a la ausencia de una metodología clara y a la existencia de otros modelos más sencillos pero no tan completos. En este proyecto, se define la naturaleza de estos modelos así como las ventajas que ofrecen frente a otros más convencionales. Además, se establece una metodología para la implementación, ajuste y validación de un modelo geométrico-estocástico como lo es QuaDRiGa. Finalmente, se ha calibrado dicho modelo mediante medidas de campo extraídas de escenarios industriales, disponibles en bases de datos abiertas. Mediante la simulación del modelo implementado, se ha conseguido determinar la efectividad y precisión del mismo.

[Euskera] Lan honetan, industria-inguruneetan hari gabeko komunikazioetarako hedapen-eredu bat aztertu, inplementatu eta doitu da. Proiektua QuaDRiGaren kanal-ereduan oinarritu da. Eredu geometriko-estokastikoa da, eta 3GPP-k 0.5 eta 100 GHz arteko komunikazioetarako definitutako kanal-ereduekin lerrokatzen dira haren ezaugarriak. Eredu mota horiek funtsezko rola dute etorkizuneko hedapen-kanalak definitzeko eta estandarizatzeko. Hala ere, oraingoz, eredu horien erabilera ez dago erabat zabalduta, metodologia argirik ez dagoelako eta beste eredu sinpleago batzuk daudelako, baina ez hain osoak. Proiektu honetan, eredu horien izaera definitzen da, baita beste eredu konbentzionalagoen aurrean eskaintzen dituzten abantailak ere. Gainera, metodologia bat ezartzen da Quadriga bezalako eredu geometriko estokastiko bat inplementatzeko, doitzeko eta baliozkotzeko. Azkenik, eredua kalibratu da, datu-base irekietan eskuragarri dauden industria-agertokietatik ateratako landa-neurrien bidez. Inplementatutako ereduaren simulazioaren bidez, ereduaren eraginkortasuna eta zehaztasuna zehaztea lortu da.

[Inglés] This project consists in the analysis, implementation and tuning of a propagation channel model for wireless communications in industrial environments. This work is based on the QuaDRiGa channel model, a geometry-based stochastic model, well aligned with the characteristics of 3GPP 5G channel models in the 0.5 -100 GHz frequency range. This kind of models are meant to play a key role in the definition and standardization of future propagation channel models. However, at this moment, the use of these models is not as spread as it should, probably due to the lack of a clear methodology and the existence of simple, yet not that accomplished models. In this project, not only the nature of this model is defined but also the advantages over more conventional propagation models. Moreover, this work establishes a methodology for implementing, tuning and validating a geometry-based stochastic model of the likes of QuaDRiGa. Finally, this model has been calibrated using field measurements extracted from industrial environments, available via open source databases. By simulating the implemented model, it has been possible to determine the effectivity and precision in performance of such model.