Mejoramiento de un prototipo de laboratorio Transceptor basado en redes intracorporales
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Date
2023
Authors
Director
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
En el presente trabajo de grado se realiza y simula un prototipo transceptor basado en redes intracorporales con resultados de investigación que apuntan hacia el objetivo de generar una trans misión inalámbrica dentro del tejido humano con buenas características de velocidad y consumo. Se caracteriza el cuerpo humano como canal de transmisión inalámbrico, considerando estas propiedades se utilizan técnicas de procesamiento de señales en banda base para aumentar la eficiencia en la transmisión, como son el código de línea Manchester con memoria y el filtro del coseno alzado (RRC). Para la modulación digital se emplea PSK, 4PSK, 16QAM y 64QAM, transmitiendo en la banda de frecuencia de 2,38 GHz. Se simulan los procesos de codificación, conformación y modulación en el software especializado en procesamiento de señales y radiofrecuencia de “GNUradio”. Para el prototipo transceptor se diseña y materializa una antena tipo parche con el material de Rogers 3003, el diseño es realizado en el software HFSS (High-Frequency Structure Simulator), en donde se logra modelar el canal de transmisión con sus propiedades, se configura las características del material, se visualizan y analizan los resultados de la antena. La antena física impresa se prueba en la cámara anecoica del laboratorio de radiofrecuencia en la universidad Javeriana en Bogotá. En la implementación física de transceptor se utilizan SDR USRP 2900 el cual brinda la posibilidad de emitir y recibir una onda procesada en la banda de frecuencia deseada, se utilizan dos radios, uno para transmisión y otro para recepción. Los USRP son de la empresa Nationals Instruments, tienen la capacidad de transmitir en una banda desde 70MHz hasta 6GHz y pueden ser configurados desde el software “GNUradio” en donde también se implementó la simulación del transceptor. Finalmente se comparan los resultados obtenidos de velocidad y consumo, con el envío de un mensaje digital a través del tejido humano, precisamente en el área del brazo de una persona, se realiza igualmente la comparación al cambiar el tipo de modulación digital para concluir con las características para obtener una buena transmisión intracorporal.
Description
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In the present degree work, a transceiver prototype based on intracorporal networks is carried out and simulated with research results that point towards the objective of generating a wireless transmission within human tissue with good speed and consumption characteristics. The human body is characterized as a wireless transmission channel, considering these properties, baseband signal processing techniques are used to increase transmission efficiency, such as the Manchester line code with memory and the raised cosine filter (RRC). . For digital modulation, PSK, 4PSK, 16QAM and 64QAM are used, transmitting in the 2.38 GHz frequency band. The coding, shaping and modulation processes are simulated in the specialized signal and radio frequency processing software of “GNUradio”. For the transceiver prototype, a patch type antenna is designed and materialized with the Rogers 3003 material, the design is carried out in the HFSS (High-Frequency Structure Simulator) software, where it is possible to model the transmission channel with its properties, it is configured the characteristics of the material, the results of the antenna are visualized and analyzed. The printed physical antenna is tested in the anechoic chamber of the radiofrequency laboratory at the Javeriana University in Bogotá. In the physical implementation of the transceiver, SDR USRP 2900 is used, which offers the possibility of emitting and receiving a processed wave in the desired frequency band, two radios are used, one for transmission and the other for reception. The USRPs are from the Nationals Instruments company, have the capacity to transmit in a band from 70MHz to 6GHz and can be configured from the "GNUradio"software where the transceiver simulation was also implemented. Finally, the results obtained for speed and consumption are compared, with it sending a digital message through human tissue, precisely in the area of a person’s arm, the comparison is also made by changing the type of digital modulation to definitively conclude with the characteristics to obtain a good intracorporal transmission.
Keywords
Sistemas inalámbricos, Intracorporal, Transceptor, Banda base, Cuantización, Interferencia interportadora, Interferencia intersimbolica, Radiofrecuencia, Diagrama de constelación