Diseño e implementación de una herramienta gráfica en MATLAB para el estudio de prestaciones avanzadas de la señal Chirp Spread Spectrum (CSS) para LEO-PNT

Abstract

Actualmente, el número de dispositivos IoT (Internet of Things) crece de forma exponencial, llegando a estar presente en prácticamente todos los ámbitos. En igual proporción aumentan los servicios que estos dispositivos utilizan y, por tanto, la vida útil de sus baterías se ve mermada. Para ponerle solución, es indispensable tratar de evolucionar estos servicios, centrando los esfuerzos en lograr que estos dispositivos puedan ser igual de efectivos, pero con menor consumo. En este sentido surge el presente trabajo, en el que se estudia el uso de señales CSS (Chirp Spread Spectrum), junto con constelaciones de satélites LEO, para tratar de ofrecer servicios PNT (posicionamiento, navegación y temporización) de forma alternativa a otros sistemas como el GPS o Galileo. De esta forma, se analizan distintas prestaciones, haciendo especial hincapié en la complejidad del receptor, ya que será la que marque la cantidad de recursos que consume el dispositivo. Posteriormente, se elabora una interfaz, con el objetivo de poder comprobar cómo afecta la configuración diseñada a estas prestaciones. Asimismo, se estudian posibles casos de análisis para llegar a implementar el cálculo de la probabilidad de error de bit en una comunicación LoRa.

Currently, the number of IoT (Internet of Things) devices is growing exponentially, becoming present in practically all areas. The number of services used by these devices is increasing at the same rate and, therefore, the useful life of their batteries is decreasing. In order to find a solution, it is essential to try to evolve these services, focusing efforts on making these devices equally effective, but with lower consumption. In this sense, this paper studies the use of CSS (Chirp Spread Spectrum) signals, together with LEO satellite constellations, to try to offer PNT (positioning, navigation and timing) services as an alternative to other systems such as GPS or Galileo. In this way, different features are analyzed, with special emphasis on the complexity of the receiver, as this will determine the amount of resources consumed by the device. Subsequently, an interface is elaborated, with the aim of being able to check how the designed configuration affects these features. Also, possible analysis cases are studied in order to implement the calculation of the bit error probability in a LoRa communication.

Actualment, el nombre de dispositius IoT (Internet of Things) creix de manera exponencial, arribant a ser present en pràcticament tots els àmbits. En igual proporció augmenten els serveis que aquests dispositius utilitzen i, per tant, la vida útil dels seus bateries es veu minvada. Per a posar-li solució, és indispensable tractar d'evolucionar aquests serveis, centrant els esforços a aconseguir que aquests dispositius puguin ser igual d'efectius, però amb menor consum. En aquest sentit sorgeix el present treball, en el qual s'estudia l'ús de senyals CSS (Chirp Spread Spectrum), juntament amb constel·lacions de satèl·lits LEO, per a tractar d'oferir serveis PNT (posicionament, navegació i temporització) de manera alternativa a altres sistemes com el GPS o Galileu. D'aquesta manera, s'analitzen diferents prestacions, posant l'accent principalment en la complexitat del receptor, ja que serà la que marqui la quantitat de recursos que consumeix el dispositiu. Posteriorment, s'elabora una interfície, amb l'objectiu de poder comprovar com afecta la configuració dissenyada a aquestes prestacions. Així mateix, s'estudien possibles casos d'anàlisis per a arribar a implementar el càlcul de la probabilitat d'error de bit en una comunicació LoRa.