El presente trabajo realizó el diseño de un Modulador OFDM Reconfigurable orientado al desarrollo de la tecnología SoftwareDefined Radio sobre un FPGA mediante el uso de lenguaje de descripción de hardware VHDL. La simulación ideal del sistema se realizó en el software Matlab R2007 con los objetivos de comprender mejor el funcionamiento y tener un punto de referencia luego de obtener las simulaciones del circuito. Cabe mencionar que el sistema implementado no abarcó la etapa de banda base de la señal de entrada, pues se asume que llega una trama de datos de una determinada tasa de transferencia y con los rangos de voltajes TTL. Así también, la procedencia de la señal de entrada (datos, vídeo o audio) tampoco se contemplo en el presente trabajo. En consecuencia, la tesis se concentró básicamente en el diseño del sistema y las pruebas correspondientes de funcionamiento. / Tesis

En los últimos años, se han investigado y desarrollado diferentes métodos de modulación que permitan trabajar con altas tasas de transmisión sin necesidad del incremento del ancho de banda. Un tipo de modulación que cumple lo anterior es la OFDM (Orthogonal Frecuencia Division Multiplexing), desarrollada hace varias décadas, la cual se caracteriza por transmitir varias señales en paralelo a través de varias portadoras, al igual que la FDM (Frecuency Divison Multiplexing). En la actualidad OFDM se ha implementado en sistemas celulares 3GPP (LTE: Long term evolution), internet (WIMAX), DBA (Digital Broadcasting Audio) y DBV (Digital Broadcasting Video). En el presente proyecto se pretende desarrollar una herramienta de software que demuestre la robustez de la modulación OFDM por medio de canales de comunicación. La herramienta podrá realizar simulaciones de señales digitales moduladas con OFDM sobre canales con ruido aditivo gausiano blanco (AGWN: additive white gaussian noise) y con efecto de desvanecimiento. El proyecto ha sido desarrollado mediante el software MATLAB 7.0 en el cual se hizo uso de la herramienta GUIDE para la interfaz gráfica. / Tesis

La modulación digital por ancho de pulso (PWM por sus siglas en inglés) utilizada en amplificadores conmutados convierte las muestras de una se˜nal discreta en una señal binaria compuesta por pulsos de ancho variable que posee intrínsecamente altos niveles de distorsión en banda base. En esta tesis se estudian y proponen técnicas de modulación digital de tiempo real que presentan muy baja distorsión incluso cuando se utilizan frecuencias de conmutación de apenas el doble de la máxima frecuencia de la señal moduladora. Se obtiene un modelo discreto no lineal de la modulaci´on PWM que captura en forma precisa el comportamiento de la modulación en banda base, desde frecuencia cero hasta la mitad de la frecuencia de conmutación. El modelo se extiende para modelar también otros fenómenos prácticos como variaciones en la amplitud de los pulsos y corrimientos en los flancos ascendentes y descendentes de la señal PWM. Una serie de simplificaciones permite obtener modelos basados en estructuras tipo Hammerstein generalizadas conformadas por la conexión paralela de potencias y filtros lineales que modelan la din´amica del modulador. Utilizando estos modelos se desarrollan algoritmos digitales que permiten determinar los ciclos de trabajo de la señal PWM a partir de las muestras de la señal de entrada garantizando distorsión nula de la señal PWM en banda base. Un modulador basado en el método iterativo de Newton permite obtener una estructura sencilla capaz de ser implementada en tiempo real en procesadores digitales de señales. Este modulador se extiende para compensar variaciones en las amplitudes de los pulsos. Se presenta también otro método de modulación basado en una estructura de predistorsión adaptiva conocida como arquitectura de aprendizaje indirecto que estima la inversa del modelo de la modulación PWM utilizando un algoritmo de cuadrados mínimos recursivo. Estos métodos de modulación junto con otro método basado en una inversa de Volterra se comparan en diferentes condiciones de operaci´on mediante simulaciones y mediciones experimentales a partir de implementaciones en tiempo real y utilizando procesadores digitales de señales. / Digital pulse width modulation (PWM) used in switched amplifiers converts samples of a discrete-time signal into a binary signal composed of pulses of variable width, introducing high levels of baseband distortion. In this thesis real-time digital PWM modulators having very low distortion even when the switching frequency is just twice the maximum frequency of the modulating signal are presented. A nonlinear discrete-time model capturing in detail the baseband behavior (from zero Hertz to half the switching frequency) of the PWM modulator is developed. The model is extended to model other practical phenomena such as variations in the amplitude of the pulses and shifts in the switching times (rising and falling edges of the PWM signal). A number of simplifications allows to obtain a generalized Hammerstein structure composed of the parallel connection of power and linear filters which models the dynamics of the system. Using this model, modulation algorithms to determine the duty cycle of the PWM signal from the samples of the input signal ensuring zero baseband distortion are developed. A modulator based on the Newton iterative method, enables a simple structure that can be implemented in real time on digital signal processors. This modulator is extended to compensate for variations in the amplitudes of the pulses. Another modulation method based on an structure known as indirect learning architecture that estimates an inverse model of PWM modulator using a recursive least squares algorithm is also presented. These modulation algorithms and another method based on Volterra inverse are compared in different operating conditions through simulations and experimental measurements from a real-time implementation using digital signal processors.

En esta tesis doctoral se plantea la mejora de la capacidad de transmisión en las redes HDR-WPAN ( redes WPAN con elevada tasa binaria) empleando el estándar MB-OFDM (OFDM sobre múltiples bandas) en canales UWB con modulación adaptativa realizando una adaptación discreta de la tasa de bits transmitidos por subportadora. La tesis comienza con un análisis en el dominio del tiempo y de la frecuencia de los dos modelos de canal UWB propuestos en IEEE: IEEE 802.15.3a y 802.15.4a. El objetivo consiste en determinar la distribución estadística que mejor se aproxima a la amplitud de cada una de las subportadoras, para posteriormente definir la métrica a emplear en la evaluación del estado y dinámica del canal UWB. En la modulación adaptativa se requiere que el transmisor se adapte a la variabilidad del canal. El análisis se puede realizar de dos formas: - Asumiendo adaptación perfecta (estimación ideal), lo que implica que el transmisor siempre conoce la dinámica y estructura del canal. - Considerando un error (estimación imperfecta del canal) en la adaptación debido a la incertidumbre en el conocimiento del canal. El método de estimación del canal UWB empleado en la tesis se fundamenta en el conocimiento del coeficiente de correlación en potencia entre las subportadoras de datos y la subportadora piloto. A partir de la información sobre el estado del canal, u una vez definida la métrica que permite su evaluación, se calculan las prestaciones de la modulación adaptativa. Esta evaluación se realiza a través de expresiones cerradas para la capacidad media, la probabilidad de error de bit media y la probabilidad de bloqueo, así como la obtención de la distribución y estadísticos del error de estimación en el caso de estimación imperfecta del canal. Por otro lado, a partir de la distribución estadística de la amplitud de cada una de las subportadoras en frecuencia del canal UWB, se obtienen resultados respecto a la variación de potencia del canal en función del ancho de banda . / Llano Ramírez, G. (2010). Modelado en frecuencia del canal UWB y su aplicación en el análisis de técnicas de modulación adaptativa en sistemas MB-OFDM UWB para redes WPAN [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8429

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La resolución temporal es uno de los principales factores que limitan el rendimiento de los sistemas digitales. Debido a ello, la incorporación de módulos que poseen alta resolución en el dominio del tiempo dentro de estructuras estándar ha despertado gran interés en los últimos años. Estos bloques pueden ser usados para mejorar la codificación de las señales binarias (al aumentar los niveles de cuantización) o reducir la distorsión en determinadas modulaciones digitales, entre otras aplicaciones. En esta tesis se aborda la temática desde distintos enfoques. Dos circuitos integrados fueron fabricados para evaluar un novedoso esquema circuital, el cual permite obtener un retardo temporal programable en el orden de los picosegundos, ajustable en un cierto rango para brindar mayor versatilidad ante distintas condiciones de operación. Su control y calibración se realizan mediante palabras binarias, lo que permite su integración en sistemas más complejos totalmente digitales. Ambos circuitos integrados fueron utilizados en distintas variantes de moduladores por ancho de pulso, alcanzando un desempeño superior al de las arquitecturas convencionales debido a la mayor precisión en el posicionamiento de los flancos de las señales. Asimismo, se presenta una nueva técnica de modulación apta para la implementación de un transmisor de radiofrecuencia totalmente digital. La arquitectura propuesta presenta un desempeño comparable con otras técnicas usadas en la actualidad, demostrado con un análisis completo que incluye simulaciones y resultados experimentales. En este caso las implementaciones se realizaron sobre dispositivos de lógica programable. / Time resolution is one of the main factors limiting the performance of digital systems. Due to this, the addition of modules that have high resolution in the time domain within standard structures has awakened great interest in recent years. These blocks can be used to improve the coding of binary signals (by increasing quantization levels) or to reduce distortion in some digital modulations, among other applications. In this thesis, the subject is addressed from different approaches. Two integrated circuits were manufactured to evaluate a novel circuit diagram, which allows obtaining a programmable time delay in the order of picoseconds, adjustable in a given range to provide greater versatility under different operating conditions. Its control and calibration are done using binary words, which allows its integration in more complex fully-digital systems. Both integrated circuits were used in different variants of pulse width modulators, achieving a better performance than conventional architectures due to the greater precision in the positioning of the signal edges. Likewise, a new modulation technique suitable for the implementation of a fully digital radio frequency transmitter is presented. The proposed architecture displays a performance comparable to other techniques used nowadays, demonstrated with a complete analysis that includes simulations and experimental results. In this case, implementations were carried out on programmable logic devices.

At the present, system identification through modulation functions has a wide range of methods. Many of them have reached maturity levels that surpass customary Kalmanfilter approaches for discrete-time identification. In this thesis, the modulation function technique is analyzed in view of its real-time capability, as well as the possible unification of the modulation function methods based on the frequency spectrum, and ability to deal with nonlinearities. Besides, to increase the rate of convergence, the optimal parameter estimation with constraints of Byrski et al. [BFN03] is applied on integrable and convolvable systems. Furthermore, the modulated white Gaussian noise influence on linear systems is examined. The proposed methods together with the Loab-Cahen modulation functions are compared in performance for linear and convolvable systems concerning three different inputs, three normalizations, identification parameters and computational cost. / Tesis

Este trabajo presenta el desarrollo de una arquitectura flexible que realiza las operaciones necesarias para la obtención de la fase relacionada a una imagen, en escala de grises, analizada en una componente canalizada AM-FM aprovechando el paralelismo brindado por los Arreglos de Puertas Programables en Campo (FPGAs).

El presente trabajo realizó el diseño de un Modulador OFDM Reconfigurable orientado al desarrollo de la tecnología SoftwareDefined Radio sobre un FPGA mediante el uso de lenguaje de descripción de hardware VHDL. La simulación ideal del sistema se realizó en el software Matlab R2007 con los objetivos de comprender mejor el funcionamiento y tener un punto de referencia luego de obtener las simulaciones del circuito. Cabe mencionar que el sistema implementado no abarcó la etapa de banda base de la señal de entrada, pues se asume que llega una trama de datos de una determinada tasa de transferencia y con los rangos de voltajes TTL. Así también, la procedencia de la señal de entrada (datos, vídeo o audio) tampoco se contemplo en el presente trabajo. En consecuencia, la tesis se concentró básicamente en el diseño del sistema y las pruebas correspondientes de funcionamiento.

En esta tesis se presenta el diseño e implementación de un electroimán y un actuador electrónico por PWM para un módulo experimental de levitación magnética, para realizar pruebas en el área de control y automatización. Este módulo comprende 3 etapas: etapa de sensado, etapa de control y la etapa de potencia. En la construcción de la etapa de potencia destacan el electroimán, el cual es implementado por un núcleo cilíndrico de hierro enrollado con un cable de cobre y cubierto con un material aislante para su protección, además de un actuador electrónico por PWM implementado por un circuito generador de onda triangular y un circuito amplificador de la señal de control que son acoplados hacia el uso de un amplificador operacional en configuración de comparador para la generación de la señal PWM. Esta señal es utilizada para la activación y desactivación de un transistor de potencia. Con el cual es posible reducir el calentamiento que presenta la bobina y el transistor de potencia. Múltiples pruebas de laboratorio se realizaron con el electroimán y el actuador electrónico así como también de todo el sistema. Se logró obtener resultados muy similares a los hallados en la teoría. Tanto en el electroimán como en el actuador electrónico se tuvo una respuesta bastante lineal frente a los cambios de posición de la esfera, este dato fue importante para el diseño del sistema en la etapa de control. Finalmente se logro que la etapa de potencia cumpla con la función de acondicionar la señal generada por el controlador del sistema para que interactue adecuadamente con el electroimán. Este módulo se desarrolló en la sala de manufactura del Centro de Tecnología Avanzada de Manufactura (CETAM) del departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Este prototipo sirve como instrumento útil para realizar prácticas experimentales en el campo de control de sistemas, que puede ser tomado con fines educativos y a su vez pueda ser desarrollado para su aplicación a otros sistemas. Es por ello que el estudio de estos sistemas de levitación magnética presenta un futuro prometedor.