Comunicaciones digitales

Posibles temas para el trabajo integrador

La tecnología elegida para el trabajo integrador final puede ser cualquiera que le interese al grupo de estudiantes. El único requisito es que use un sistema de comunicación digital. Para simplificar la búsqueda se presenta la siguiente lista no-exahustiva de posibilidades, pero siempre estamos atentos a ideas nuevas:

1. Wi-Fi (en particular 802.11a/g). No necesita mayor explicación. Implementación en GNU Radio en https://github.com/bastibl/gr-ieee802-11.
   
2. ZigBee (802.15.4). Tecnología muy usada en la denominada Internet de las Cosas (Internet of Things - IoT). Implementación en GNU Radio en https://github.com/bastibl/gr-ieee802-15-4.
3. Imágenes satelitales HRPT generadas por los satélites NOAA 15, 18 y 19, así como los METEOR-M. Estos satélites envían imágenes a tierra y cualquier con un SDR las puede recibir y decodificar. Software y explicaciones en https://www.a-centauri.com/articoli/easy-hrpt-guide.
4. Imágenes satelitales de GOES. Similar a las anteriores, pero de satélites geoestacionarios y que abarcan todo el disco. Ver por ejemplo: https://www.star.nesdis.noaa.gov/goes/fulldisk.php?sat=G16. Existen varios programas para demodular estas señales, pero se recomienda usar SatDump o GOESTools.
5. Weak-signal: FT8 o WSRP. Modos digitales de radioaficionados que permiten comunicaciones de muy larga distancia. Ver https://wsjt.sourceforge.io/wsjtx.html o https://sourceforge.net/projects/wsjt/. La web https://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html tiene varias referencias, pero por un tiempo estará caída.
6. APRS. Tecnología usada por radioaficionados para comunicación local a la vecindad (ver mapa de transmisiones en Montevideo en https://aprs.fi/#!lat=-34.8516&lng=-56.1932). El software direwolf tiene varias funcionalidades, así como como gr-satellites que tiene un ejemplo de AX.25 que se puede usar para decodificar. 
7. Televisión digital. Puede ser tanto DVB-S, DVB-S2 (estándares europeos satelitales) o ATSC (estandar estadounidense terrestre, satelital o por cable). Los tres estándares vienen implementados en el core de GNU Radio.
8. GSM o LTE. No necesita presentación. Por la complejidad del sistema, el trabajo puede enfocarse en algún canal en particular. Implementaciones en GNU Radio se pueden hallar en https://github.com/ptrkrysik/gr-gsm y https://github.com/kit-cel/gr-lte. En SDR en general puede ser srsRAN u OpenAirInterface. 
9. LoRa. Es otra tecnología IoT muy popular por la posibilidad de hacer un despliegue propio. Implementación en GNU Radio disponible en https://github.com/rpp0/gr-lora o https://github.com/tapparelj/gr-lora_sdr (este último está más actualizado y testeado). 
10. ADS-B. Un estándar para el seguimiento de aviones. Implementación en GNU Radio en https://github.com/mhostetter/gr-adsb.  
11. AIS. Similar al ADS-B pero para barcos. Ver https://github.com/bistromath/gr-ais o sino SDRAngel es capaz que de demodular estas señales (entre otras varias posibilidades). 
12. P25. Básicamente la versión digital de los handies, usado en EEUU y Canadá.  Un buen punto para buscar implementaciones puede ser https://osmocom.org/projects/op25/wiki o algunos de los proyectos en rtl-sdr.com (https://www.rtl-sdr.com/tag/p25/). 
13. TETRA. Lo mismo que lo anterior, pero usado en muchos otros países, como Uruguay. Es el sistema usado por la policía para sus comunicaciones (por supuesto encriptadas). De todas formas, se puede demodular la señal usando https://gitlab.com/larryth/tetra-kit. 
14. Controles remotos. La mayoría de los controles remotos de portones no usan rolling code. Si su grupo tiene disponible un portón, puede intentar hackearlo como proyecto. Se puede incluir además una descripción de rolling codes y usar la implementación disponible en https://github.com/argilo/secplus. 
15. Tire-pressure monitoring system (TPMS). Desde hace ya algunos años la mayoría de los autos tienen sensores de presión del aire en las cubiertas para avisar al conductor cuando alguna rueda está desinflada. Esta señal se puede recibir y analizar para, por ejemplo, saber cuál es exactamente la rueda desinflada. Ver por ejemplo https://www.rtl-sdr.com/tag/tpms/. 
16. NB-IoT. Una tecnología IoT desde el mundo celular, hoy quizá la más promisoria. En https://openairinterface.org/ hay una implementación abierta.
17. Sigfox. Otra tecnología IoT. En su momento muy popular. La capa física está implementada en https://github.com/Jeija/renard-phy. 
18. Bluetooth. No necesita presentación. Implementación para GNU Radio en https://github.com/greatscottgadgets/gr-bluetooth 
    

Sobre el trabajo integrador

La idea del trabajo integrador es volcar lo aprendido durante el curso en una tecnología concreta. A modo de ejemplo y siendo una lista no exhaustiva, se deberían responder las siguientes preguntas: 

• ¿Qué modulación usa?
• Si se trata de una tecnología inalámbrica, ¿qué banda de frecuencia tiene asigada?
• ¿Es multi-usuario? ¿Qué sistema de acceso múltiple implementa?
• ¿Cómo están conformadas las tramas?
• ¿Qué técnica de corrección de errores usa?
• ¿El estándar o tecnología abarca también los datos a ser enviados? ¿Qué técnica de compresión usa, si usa alguna?

Lo anterior no debe dar a entender que se busca una lista de características (ni que el informe debe seguir esta estructura ni mucho menos). La idea es que se complemente con justificaciones y motivaciones. La pregunta que debemos hacernos permanentemente es "¿porqué se tomó esta decisión?". Estas tecnologías son muchas veces producto de años de discusión y es importante entender el porqué de estas decisiones. 

Sobre el documento a entregar

Se busca que el grupo presente un trabajo técnico que describa y explique la tecnología elegida. Por supuesto que no es necesario explicar lo ya se vio en el curso (es decir, no hace falta ponerse a explicar modulación QAM por ejemplo), pero si la tecnología usa variaciones (e.g. pi/4-QPSK) o directamente técnicas no discutidas durante el curso (e.g. DSSS o LoRa) sería interesante incluir una descripción técnica. 

Es obligatorio incluir el uso de una implementación en SDR del sistema y realizar alguna prueba. Por ejemplo, temas como el espectro que ocupan o el impacto de distintos parámetros se pueden ilustrar de excelente forma usando alguna implementación disponible. También es posible experimentar con grabaciones disponibles. Muchas implementaciones ya traen grabaciones o la posibilidad de generar la señal. En caso contrario, los sitios https://www.sigidwiki.com/wiki/Signal_Identification_Guide o https://www.iqengine.org/ tiene grabaciones de varias tecnologías.

Respecto a la redacción, le recomendamos la siguiente guía: https://iie.fing.edu.uy/personal/flarroca/teaching/recomendaciones-para-la-redaccion-de-una-tesis/.