Contribución al diseño de un LPS ultrasónico de amplia ... - Geintra

Tesis Doctoral 1. Introducción
gran limitación de exactitud, que surge de la aparición de un error variable que depende
de la envolvente de la señal recibida, al emitir un simple tren de pulsos ultrasónicos sin
codificar. Este error resulta ser muy dependiente de factores externos del entorno, que
hace muy difícil su eliminación, y provocan, en definitiva, la obtención de unos
resultados de exactitud restringida.
En aras de mejorar esta prestación, pocos trabajos han tratado de aplicar en la técnica
de posicionamiento por ultrasonidos métodos procedentes de otras áreas, entre las cuales
ha obtenido notable aceptación la determinación de los TOAs mediante técnicas de
correlación, a partir de emisiones ultrasónicas codificadas [Girod et al., 2001] [Hazas et
al., 2002]. No obstante éstas técnicas han sido y están siendo actualmente explotadas en
el diseño de sensores de ultrasonidos avanzados para la detección de obstáculos y
modelado del entorno [Ureña, 1998][Hernández et al., 2004] donde la necesidad de
alcanzar exactitudes milimétricas es de gran importancia.
1.7.3. Emisión simultánea de las balizas
El objetivo de que todas las balizas emitan de forma simultánea plantea la necesidad de
emplear técnicas de acceso simultáneo al medio, muy habituales hoy en día en los
sistemas digitales de comunicación, telefonía móvil, redes inalámbricas, y desde ya varios
años en el Sistema de Posicionamiento Global, más conocido por GPS.
El hecho de no utilizar como técnica una modulación en frecuencia, y por tanto tratar el
problema como se venía haciendo habitualmente, es decir enviando un simple tren de
pulsos de corta duración y de frecuencia distinta para cada baliza, se justifica por un
lado, por no alcanzar la suficiente exactitud tal como ya se comentó, y por otro debido a
la necesidad de utilizar transductores de gran ancho de banda y dependiente del número
de balizas a utilizar.
La técnica llamada Acceso Múltiple por División en Código, o simplemente CDMA,
permite a los usuarios transmitir con la misma frecuencia y de modo simultáneo en el
tiempo. La separación de los usuarios se basa en asignarle a cada uno de ellos un código,
de manera que los códigos de diferentes usuarios sean ortogonales entre sí. Cada usuario
deberá multiplicar su información a transmitir por su código. El receptor podrá separar
la información de cada usuario haciendo uso del mismo código con el que se transmitió
gracias a la propiedad de ortogonalidad de los mismos. De este modo, todos los usuarios
pueden utilizar todo el ancho de banda disponible durante todo el tiempo.
Dentro de las distintas variantes que esta técnica puede presentar (FH-CDMA, DS-
CDMA, etc.) se ha elegido el Acceso Múltiple por División en Código mediante
Secuencia Directa, o abreviadamente DS-CDMA. Para ello, la portadora de 50 kHz o
señal ultrasónica se modula en BPSK por una secuencia pseudoaletaria de una
determinada longitud (en bits) que se asignará a cada baliza. Dadas las propiedades de
autocorrelación y correlación cruzada que tienen éstas secuencias, es posible detectarlas
de forma sencilla en el receptor para así extraer el instante de llegada y poder estimar la
José M. Villadangos Carrizo 13