Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de G ado
G ado en Ingenie ía de las Tecnologías de
Telecomunicación
E aluación de la esis encia de un mé odo de
localización pa a un sis ema UWB en e a las
medidas sin línea de isión di ec a
Au o : Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
Tu o a: E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez
Dp o. Teo ía de la Señal y Comunicaciones
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2018
iii
T abajo Fin de G ado
G ado en Ingenie ía de las Tecnologías de Telecomunicación
E aluación de la esis encia de un mé odo de
localización pa a un sis ema UWB en e a las
medidas sin línea de isión di ec a
Au o :
Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
Tu o a:
E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez
P o eso a i ula
Dp o. de Teo ía de la Señal y Comunicaciones
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2018
T abajo Fin de G ado: E aluación de la esis encia de un mé odo de localización pa a un sis ema UWB en e
a las medidas sin línea de isión di ec a
Au o :
Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
Tu o a:
E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
Se illa, 2018
El Sec e a io del T ibunal

ii
A mi pad e, po que mis log os los
sen ía y celeb aba como suyos. Y
en g an pa e, es e lo es.
ix
Ag adecimien os
Con es e p oyec o pongo in a una du a y a la ez boni a e apa de mi ida, en la que mi o mación
como pe sona y como ingenie o han ido de la mano.
G acias, en p ime luga , a Dña. E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez, po habe me dado la
opo unidad de ealiza es e p oyec o y ayuda me en el desa ollo del mismo.
G acias a odos los compañe os y amigos que han hecho de mi paso po el g ado una a en u a
insupe able.
Y g acias, especialmen e, a mi amilia, po su cons an e apoyo, po siemp e c ee en mí y po desea
con an as ue zas como yo alcanza el sueño de se ingenie o. A mi mad e, a mi pad e, a mi he mano,
a mis abuelos y abuelas, g acias de co azón.
G acias a odos.
Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
Se illa, 2018
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3–1. Valo del ancho de banda eal i o de di e en es ipos de sis emas 14
Tabla 3–2. Lími e de emisiones de UWB en in e io según FCC 18
Tabla 3–3. Lími e de emisiones de UWB en in e io según EC 19
Tabla 3–4. Compa a i a de di e en es ca ac e ís icas de Wi-Fi, Blue oo h y Ul a Wide-Band 24
Tabla 5–1. Modos de abajo del EVK1000 y sus ca ac e ís icas 33
Tabla 6–1. Relación en e las dis in as con igu aciones y el po cen aje de anclas NLOS-DDP 44
Tabla 6–2. Rep esen ación de los alo es máximo, mínimo y media de la longi ud del ec o
e o en e las posicones eal y es imada según ipo de canal 47

x ii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figu a 2-1. Bandas ISM pa a WLAN en EE.UU. 6
Figu a 2-2. Bandas ISM pa a WLAN en Eu opa 6
Figu a 3-1. Respues a de un pulso Ul a Wide-Band en el dominio del iempo 9
Figu a 3-2. Respues a Ul a Wide-Band en el dominio ecuencial 10
Figu a 3-3. Respues a UWB, OFDM y CDMA en el dominio del iempo 11
Figu a 3-4. Respues a CDMA en el dominio ecuencial 11
Figu a 3-5. De inición del ancho de banda absolu o, ecuencia cen al, mínima y máxima 13
Figu a 3-6. Ejemplo de señal UWB de pulsos de co a du ación y bajo du y cycle, donde T
es la du ación o al de la señal y T el in e alo de mues eo 14
Figu a 3-7. E ec o del inc emen o del ancho de banda sob e la capacidad eó ica máxima 15
Figu a 3-8. Esquema de ipos de canal según isión en e ansmiso y ecep o 16
Figu a 3-9. Másca a espec al de la Comisión Fede al de Comunicaciones de Es ados
Unidos (FCC) pa a sis emas de comunicaciones en in e io 17
Figu a 3-10. Másca a espec al de la Comisión Fede al de Comunicaciones de Es ados
Unidos (FCC) pa a sis emas de comunicaciones en in e io 17
Figu a 3-11. Compa ación de la densidad espec al de po encia y ancho de banda de
di e en es sis emas 20
Figu a 3-12. Compa ación de la ampli ud y du ación del pulso de di e en es sis emas 20
Figu a 4-1. Ejemplo de mul ila e ación de es nodos 26
Figu a 5-1. Elemen os del EVK1000 E alua ion Ki 29
Figu a 5-2. Pa e on al de la placa de e luación EVB1000 30
Figu a 5-3.Pa e pos e io de la placa de e aluación EVB1000 31
Figu a 5-4. Placa con S4 a on. 32
Figu a 5-5. Placa com S4 a o . 33
Figu a 5-6. In e cambio de mensajes de asociación en e ancla y obje i o 34
Figu a 5-7. Diag ama de mensajes del wo-way anging 35
Figu a 5-8. Mé odo de oma de medidas con el EVK1000 E alua ion Ki 36
Figu a 6-1. Dis ibución de anclas y pun os en la sala 39
Figu a 6-2. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 2, 3 y 4 pa a el pun o 22 40
xix
Figu a 6-3. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3 y 4 pa a el pun o 22 41
Figu a 6-4. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3, 4 y 5 pa a el pun o 22 41
Figu a 6-5. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3 y 4 pa a el pun o 4 42
Figu a 6-6. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 2, 3 y 4 pa a el pun o 4 42
Figu a 6-7. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 3, 5 y 6 pa a el pun o 15 43
Figu a 6-8. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3, 5 y 6 pa a el pun o 15 43
Figu a 6-9. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3 y pa a el pun o 15 44
Figu a 6-10. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3, 4 y 5 pa a el pun o 15 44
Figu a 6-11. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las
anclas 1, 3 y 4 pa a el pun o 15 45
Figu a 6-12. Rep esen ación g á ica del e o según po cen aje de medidas NLOS-DDP
pa a el pun o de es udio 15 45
Figu a 6-13. Rep esen ación del e o de odas las posicones pa a las anclas 1, 4 y 6 según
ipo de canal 46
Figu a 6-14. Rep esen ación g á ica en ba asdel e o donde se compa an los dis in os
ipos de casos 48
Figu a 6-15. Rep esen ación de la longi ud máxima del ec o e o de la Tabla 6-1 49
Figu a 6-16. Rep esen ación de la longi ud mínima del ec o e o de la Tabla 6-1 49
Figu a 6-17. Rep esen ación de la longi ud media del ec o e o de la Tabla 6-1 50
Figu a 6-18. Rep esen ación conjun a de la longi ud máxima, mínima y media del ec o
e o de la Tabla 6-1 50
Figu a 6-19. Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a
el pun o 1 de es udio 51
Figu a 6-20. Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a
el pun o 3 de es udio 52
Figu a 6-21. Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a
el pun o 4 de es udio 52
Figu a 6-22. Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a
el pun o 5 de es udio. 53
Figu a 6-23. Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a
el pun o 6 de es udio 53
Figu a 6-24. Compa ación del e o de es anclas LOS añadiendo medidas NLOS-DDP
y NLOS-UDP pa a cinco pun os di e en es 54
Figu a 6-25. Compa ación del e o medio de es anclas LOS añadiendo medidas
NLOS-DDP y NLOS-UDP 54
Figu a 6-26. G á ica donde se mues a el RMSE de dos anclas LOS a las que se
an añadiendo anclas NLOS-DDP 56
Figu a 6-27. G á ica donde se mues a el RMSE de es anclas LOS a las que se
an añadiendo anclas NLOS-DDP 57
Figu a 6-28. RMSE en unción de es anclas LOS a las que se añade un
ancla NLOS-UDP. 58
Figu a 6-29. RMSE en unción de es anclas NLOS-DDP a las que se
añade un ancla NLOS-UDP 59
Figu a 9-1. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 1, 3 y 6 pa a el pun o 16 63
Figu a 9-2. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 2, 3 y 4 pa a el pun o 16 64
Figu a 9-3. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 2, 3 y 5 pa a el pun o 6 64
Figu a 9-4. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 3, 4 y 6 pa a el pun o 14 65
Figu a 9-5. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 3, 4, 5 y 6 pa a el pun o 1. 65
Figu a 9-6. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 2, 3, 4 y 6 pa a el pun o 5 66
Figu a 9-7. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 1, 4, 5 y 6 pa a el pun o 12 66
Figu a 9-8. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 1, 2, 4, 5 y 6 pa a el pun o 8 67
Figu a 9-9. Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop
de las anclas 1, 2, 4, 5 y 6 pa a el pun o 16 67
xxi

No ación
UWB
Ul a Wide-Band
FCC
Fede al Communica ions Commision
LTI
Linea Time In a ian
IR
Impulse Radio
ISM
Indus ial, Scien i ic and Medical
ETSI
Eu opean Telecommunica ions S anda ds Ins i u e
WLAN
Wi eless Local A ea Ne wo k
IEEE
Ins i u e o Elec ical and Elec onics Enginee s
DOUE
Dia io O icial de la Unión Eu opea
EC
Eu opean Commision
LDR/LDR-LT
Low Da a Ra e/ Low Da a Ra e wi h Loca ion T acking
DS-CDMA
Di ec Sequence Code Di ision Mul iple Access
OFDM
O hogonal F equency Di ision Mul iplexing
SS
Sp ead Spec um
HDR/VHDR
High/Ve y High Da a Ra e
DARPA
De ense Ad anced Resea ch P ojec s Agency
IF
In e media e F equency
ToA
Time o A i al
RSS
Recei ed Signal S eng h
SNR
Signal o Noise Ra io
LOS
Line O Sigh
NLOS
Non Line O Sigh
DDP
De ec ed Di ec Pa h
UDP
Unde ec ed Di ec Pa h
PAN
Pe sonal A ea Ne wo k
BAN
Body A ea Ne wo k
PIRE
Po encia Iso ópica Radiada Equi alen e
RF
Radio F equency
NIC
Ne wo k In e ace Ca d
CMOS
Complemen a y me al-oxide-semiconduc o
LS
Leas Squa e
PRF
Pulse Repe i ion F equency
LCD
Liquid C is al Display
RMSE
Roo Mean Squa e E o
xxiii
1
1 INTRODUCCIÓN
l uso de los sis emas de ansmisión inalámb ica de Banda Ul a-Ancha (UWB) da a de mucho
iempo a ás.
Desde las p ime as in es igaciones aplicadas elacionadas con la ecnología, es a ha pasado po
a ias denominaciones, como ca ie - ee modula ion, baseband modula ion o impulse adio, siendo el de
Ul a Wide-Band el úl imo apela i o que se le ha asociado [11, 19].
El año 2002 ma ca un an es y un después en la e olución de la ecnología Ul a Wide-Band, ya que se
publica on po pa e del FCC (Fede al Communica ions Commision) de EE.UU. unas nue as eglas bajo
las cuales los sis emas UWB podían se usados pa a aplicaciones de comunicaciones de da os
pe sonales. Es así como susci ó el g an in e és de muchos colec i os di e en es g acias, sob e odo, al
po encial de log a una g an de asa de da os que se puede ansmi i de o ma inalámb ica con
disposi i os de bajo cos e. Además, es a ecnología pe mi e compa i el espec o con o os sis emas,
an o de banda ancha como es echa. Todo es o es posible g acias al uso de un g an ancho de banda
y una densidad espec al de po encia ex emadamen e baja [11].
Conc e amen e, al menciona el é mino UWB se hace e e encia a una ecnología de ansmisión ía
adio basada en la ansmisión de pulsos con unos iempos de subida y bajada ex emadamen e
co os (en e algunas decenas de picosegundos y pocos nanosegundos), con una ene gía
ela i amen e baja. A di e encia de las p ime as ansmisiones inalámb icas en las que la
comunicación se ealizaba median e una señal a una ecuencia conc e a (po ado a) donde se
inco po aba una in o mación (modulado a) y donde el ancho de banda e a bas an e educido, la
ansmisión po pulsos se aduce en el dominio de la ecuencia en un espec o de g an ancho de
banda.
G acias a es e g an ancho de banda, y a las señales de baja po encia, los sis emas UWB p esen an
ca ac e ís icas ales como al as capacidades, esis encia al mul i ayec o y a las in e e encias
des uc i as y buena esolución empo al.
E
An expe imen is a ques ion which science
poses o Na u e and a measu emen is he
eco ding o Na u e’s answe .
Un expe imen o es una p egun a que la ciencia
le plan ea a la Na u aleza, y una medida es la
ano ación de la espues a de la Na u aleza.
- Max Planck -
UWB
8
Figu a 3-2: Repues a Ul a Wide-Band en el dominio ecuencial.
Aunque es a écnica no se es á usando pa a aplicaciones de comunicaciones, sí es á en la ac ualidad
siendo plan eada y empleada pa a a eas de localización y posicionamien o. Emp esas como
Decawa e lo es án come cializando o eciendo p ecisiones de cen íme os.
Además, las écnicas IR-UWB ambién pueden se mul ibanda. En es e caso, se di ide el espec o
disponible en a ias bandas de ansmisión más pequeñas, de o ma que la in o mación de uno o
a ios usua ios puede en ia se haciendo uso de una o a ias de es as sub-bandas.
Es a e sión de baja asa pe mi e seguimien o de localización, y es denominada LDR/LDR-LT
(Low Da a Ra e/ Low Da a Ra e wi h Loca ion T acking). Se ca ac e iza po p esen a asas de
ansmisión que llegan a alo es de decenas de Mbps, y po alcanza dis ancias del o den de
decenas de me os. La aplicación UWB en edes de á ea pe sonal (WPANs) de baja asa queda
de inida en el es ánda 802.15.4a del IEEE [12, 20].
Po o o lado, es án los sis emas UWB que no se basan en pulsos, sino en modulaciones. Encon amos
así los sis emas mul ibanda con po ado a, como pueden se el DS-CDMA (Di ec Sequence Code
Di ision Mul iple Access) de al a elocidad o el OFDM (O hogonal F equency Di ision Mul iplexing)
mul ibanda [6, 12, 20]. Es as écnicas deben da se con modulaciones muy co as en el iempo, pa a
que así sus espec i as espues as en ecuencia ocupen un g an ancho de banda, cumpliendo de es e
modo con las condiciones de UWB. En la Figu a 3-3 se mues a una compa a i a de señales OFDM,
CDMA y UWB en el iempo.

9
Figu a 3-3: Repues a UWB, OFDM y CDMA en el dominio del iempo.
La écnica DS-CDMA de al a elocidad se concibió como al e na i a a las écnicas de impulso adio,
basada en la u ilización de un sis ema adicional de espec o ensanchado po secuencia di ec a (DS-
CDMA), donde la ecuencia de chip es an al a que el ancho de banda inal ocupado po el sis ema
cumple con los equisi os pa a se conside ado como señal UWB [21]. De es e modo, la o ma del
espec o CDMA es muy simila al del impulso UWB, al y como podemos obse a en la Figu a 3-4.
Po es a azón, los sis emas UWB DS-SS p esen an muchas p opiedades de los sis emas adicionales
CDMA.
Figu a 3- 4: Repues a CDMA en el dominio ecuencial.
UWB
10
Pa a el caso de OFDM Mul ibanda [5], el espec o se di ide en a ios canales OFDM, ansmi iendo
in o mación po uno o a ios de ellos. Al emplea bandas múl iples y al e nas, se a o ece la
esis encia en e a in e e encias y mejo a la di e sidad ecuencial del canal. Es po ello que los
sis emas OFDM ue on los p incipales candida os pa a c ea un sis ema UWB mul ibanda. Aho a
hay emp esas, como Ale eon, que lo es án posicionando en el campo de aplicaciones de segu idad y
aplicaciones médicas, po sus especiales ca ac e ís icas de segu idad.
Es a e sión basada en modulaciones de al a o muy al a asa de da os, denominada como
HDR/VHDR (High/Ve y High Da a Ra e) se di e encia po p esen a asas de ansmisión ele adas,
del o den de cen ena es de Mbps, y alcances co os, de unos cinco me os. Se ha án pun uales
e e encias a es a e sión a lo la go del p oyec o. Es e ipo de al a asa de UWB queda incluido
en el es ánda 802.15.3a del IEEE.
3.2 Fundamen os eó icos
El p incipal asgo dis in i o de las señales inalámb icas Ul a Wide-Band de impulso adio es que
cons an de impulsos de ene gía sin po ado a, con una du ación muy co a, del alo de
picosegundos. Debido a la pequeña ex ensión de sus impulsos, el ancho de banda espec al alcanza
el o den de los GHz. En la p ác ica, las másca as de emisión obligan a usa pulsos limi ados en banda
pa a que su espec o se acomode a ellas.
La p ime a de inición gené ica de Ul a Wide-Band la p opo cionó la Agencia de P oyec os de
In es igación A anzados de De ensa de Amé ica (DARPA, De ense Ad anced Resea ch P ojec s Agency)
en 1990 como cualquie esquema de ansmisión que ocupe un ancho de banda de más del 25% de la
ecuencia cen al o ancho de banda ela i o mayo del 25%. Más ecien emen e, es a ecnología ue
de inida como cualquie señal ansmi ida que cumpla que su ancho de banda absolu o sea mayo
de 500 MHz o su espec o de ecuencia sea supe io al 20% de la ecuencia cen al, es deci , que su
ancho de banda ela i o sea mayo del 20%.
3.2.1 Ancho de banda
Al no ene modulación, es a ecnología puede no dispone de po ado a de onda sinusoidal y, po
an o, no equie e un p ocesado de ecuencia in e media (In e media e F equency, IF) po lo que puede
abaja en banda base.
En la Figu a 3-5 se puede obse a cómo se de ine el ancho de banda espec al en unción de la
ecuencia. El ancho de banda absolu o se ob iene como la di e encia en e la ecuencia supe io 𝐹𝐻
a - 10 dB del pun o máximo y la ecuencia in e io 𝐹𝐿 a -10 dB del pun o máximo. Si lo exp esamos
de o ma ma emá ica se exp esa ía como [11]:
𝐵=𝐹𝐻−𝐹𝐿 (3-1)
Es e mé odo pa a de e mina la ex ensión espec al se conoce ambién como ancho de banda a -10
dB.
11
Figu a 3-5: De inición de ancho de banda absolu o, ecuencia cen al, mínima y máxima [16].
Po o o lado, el ancho de banda ela i o se calcula de la o ma siguien e:
𝐵𝑟𝑒𝑙 =𝐵
𝑓𝐶 (3-2)
Donde 𝑓𝐶 hace e e encia a la ecuencia cen al, que se calcula como:
𝑓𝐶=𝑓𝐻+𝑓𝐿
2 (3-3)
Pa iendo de las exp esiones de la Ecuación 3-2 y de la Ecuación 3-3 [6], se puede ob ene una elación
donde se a e igua el alo del ancho de banda ela i o usando las ecuencias 𝑓𝐻 y 𝑓𝐿:
𝐵𝑟𝑒𝑙 =2(𝑓𝐻−𝑓𝐿)
𝑓𝐻+𝑓𝐿 𝑥 100% (3-4)
Po an o, pa a cumpli los equisi os de señales Ul a Wide-Band se debe sa is ace alguna de las
siguien es es icciones [6]:
𝐵𝑟𝑒𝑙 >20%
𝐵>500 𝑀𝐻𝑧 (3-5)
UWB
12
En la siguien e abla se indica la clasi icación de las señales basada en su ancho de banda ela i o:
Tipo de banda
Relación
Banda es echa
𝐵𝑟𝑒𝑙 <1%
Banda ancha
1%<𝐵𝑟𝑒𝑙<20%
Banda Ul a-Ancha
𝐵𝑟𝑒𝑙 >20%
Tabla 3-1: Valo del ancho de banda ela i o de di e en es ipos de sis emas [6].
Debido a la elación in e sa en e el ancho de banda de la señal y su du ación, los sis emas UWB
se ca ac e izan po ene o mas de ondas de du ación muy pequeña [19]. Un sis ema UWB
ansmi e pulsos de du ación muy co a con bajo du y cycle, es deci , la elación en e la du ación
del pulso y el iempo medio en e dos ansmisiones consecu i as se man iene pequeña, al y
como se mues a en la Figu a 3-6. En un sis ema de comunicaciones IR-UWB como el de la igu a,
se ansmi e un núme o de pulsos UWB po símbolos de in o mación, y es a in o mación es
no malmen e exp esada po los iempos o pola idades de los pulsos. El p incipal p opósi o pa a
los sis emas de posicionamien o es es ima los pa áme os elacionados con la posición de es a
señal IR-UWB, ales como su iempo de llegada (Time o A i al, ToA), aspec os que se
desa olla án en pos e io es apa ados del documen o.
Figu a 3-6: Ejemplo de señal UWB de pulsos de co a du ación y bajo du y cycle, donde T es la
du ación o al de la señal y T el in e alo de mues eo [16].
3.2.2 Canal
En es e apa ado se des aca án las ca ac e ís icas de capacidad de canal de UWB y se clasi ica án los
canales según la línea de isión en e ansmiso y ecep o .
3.2.2.1 Capacidad del canal
Uno de los aspec os más des acables de UWB es la capacidad del canal, como se ha des acado
p e iamen e. Según el eo ema de Shannon [3], el lími e máximo de la capacidad del canal aumen a
de mane a lineal con el ancho de banda disponible, mien as que c ece de mane a loga í mica con la
elación señal a uido, al y como se expone en la Ecuación 3-6. Po an o, los sis emas con anchos de
banda de 2 GHz o más ienen, pa a igual elación señal a uido, un lími e eó ico de capacidad mucho
mayo que los sis emas de banda es echa.
13
𝐶=𝐵∙𝑙𝑜𝑔2(1+𝑆
𝑁 ) (3-6)
Donde:
o C: Máxima capacidad del canal (bi s/s).
o B: Ancho de banda del canal (Hz).
o S: Po encia de la señal (W).
o N: Po encia de uido (W).
El inc emen o de capacidad máxima eó ica del canal aumen ando el ancho de banda se puede
ap ecia en la Figu a 3-7.
Figu a 3-7: E ec o del inc emen o del ancho de banda sob e la capacidad eó ica máxima.
No obs an e, en un caso eal, la capacidad no puede c ece in ini amen e aumen ando el ancho de
banda, ya que al aumen a el ancho de banda del canal ambién aumen a el uido.
A pesa de las en ajas de UWB, exis en y han exis ido ambién p oblemas pa a la implan ación
e ec i a de es as ecnologías, que han hecho que en la ac ualidad no se con emplen pa a aplicaciones
de comunicaciones.
3.2.2.2 Tipos de canal
Pa a el obje i o que ma ca el p oyec o, es in e esan e clasi ica los canales según la isión en e
ecep o y ansmiso .
Si en e los disposi i os hay línea de isión di ec a, es deci , si el ansmiso puede dibuja una línea
ec a en e su an ena y la de des ino sin que aspase ningún o o elemen o, es e caso se denomina
canal con Línea de Visión Di ec a o, en inglés, Line O Sigh (LOS).
De o ma opues a, si en e los disposi i os no exis e una línea ec a capaz de uni los sin opa con

UWB
14
algún obs áculo, se de ini ía como canal sin Línea de Visión Di ec a o, en inglés, Non Line O Sigh
(NLOS). Es e caso, a su ez, se di ide en o as dos posibles con igu aciones. Po un lado, aun eniendo
elemen os in e medios que imposibili an la isión en e ansmiso y ecep o , se puede da el caso
en que la po encia de la señal ecibida sea su icien e pa a que se de ec e el camino di ec o, po lo que
el iempo de llegada de la señal se á pa ecido al que end ían si las condiciones ue an LOS. Es e caso
es conocido como Camino Di ec o De ec ado o, en inglés, De ec ed Di ec Pa h (DDP). Po o o lado,
los e o es g andes ocu en cuando la señal debe pasa elemen os de g an densidad, lo que e asa
mucho su llegada al obje i o, imposibili ando así que se de ec e la señal del camino di ec o. Es e
segundo caso es conocido como Camino Di ec o No De ec ado o, en inglés, Unde ec ed Di ec Pa h
(UDP).
De o ma esquemá ica, en la Figu a 3-8 de ilus a la clasi icación de los canales ayudándonos de las
placas EVB1000.
Figu a 3-8: Esquema de ipos de canal según isión en e ansmiso y ecep o .
3.2.3 Másca as de emisión
Debido a que las señales UWB ocupan una g an po ción del espec o, es as se en en la obligación de
coexis i con o os sis emas sin causa in e e encias signi ica i as. Po ello, en 2002 la Comisión
Fede al de Comunicaciones de Es ados Unidos (FCC) emi ió un in o me (Fi s Repo and O de ) en el
que pe mi ían el lib e uso de disposi i os y ecnología Ul a Wide-Band, pe o imponiendo un
conjun o de egulaciones pa a los sis emas que ansmi an señales de es e ipo [11]. Del mismo modo
se hizo más a de en Eu opa de la mano de la ETSI.
De acue do con las egulaciones, los disposi i os UWB no pueden ansmi i po encima de cie os
ni eles de po encia pa a así no causa una in e e encia signi ica i a en o os sis emas ya exis en es
en el mismo espec o de ecuencia, pe mi iendo es e hecho que la ecnología disponga de la
15
posibilidad de emisión sin licencia.
En e e encia a los alo es lími es pe mi idos en EE.UU., al y como se puede obse a en la Figu a 3-
8, la densidad espec al de po encia media no debe excede -41.3 dBm/GHz en la banda que a desde
3.1 a 10.6 GHz, siendo la no ma más es ic i a ue a de dicha banda [4, 5, 6, 7, 16, 19]. En lo que
espec a a Eu opa, en la Figu a 3-9 se obse a que el ango de ecuencias con lími e de -41.3
dBm/GHz es meno , pe mi iéndose an solo en la banda de 6 a 8.5 GHz, de 2.5 GHz de anchu a,
mucho más es ic i o en compa ación con la ex ensión de 7.5 GHz en la que se pe mi e ansmi i a
-41.3 dBm/GHz po la FCC. En las imágenes a con inuación se ilus an con de alle los lími es FCC y
EC pa a sis emas de comunicaciones en in e io es.
Figu a 3-8: Másca a espec al de la Comisión Fede al de Comunicaciones de Es ados Unidos (FCC)
pa a sis emas de comunicaciones en in e io .
Figu a 3-9: Másca a espec al de la Comisión Eu opea (EC) pa a sis emas de comunicaciones en
in e io .
UWB
16
La azón que jus i ica la poca po encia que se pe mi e adia en la banda comp endida en e los 0.96
GHz y los 1.61 GHz en la Figu a 3-8 y Figu a 3-9 se debe a la p esión eje cida po dis in os g upos de
di e en es se icios, ales como la ele onía mó il, sis ema de posicionamien o global (GPS) y
aplicaciones mili a es.
De o ma gene al, la baja po encia de ansmisión au o izada po la FCC y EC educe los enlaces a
unos 10 me os limi ando es a ecnología a aplicaciones de edes inalámb icas de á ea pe sonal
(WPAN). Si no se limi a a la po encia de ansmisión, aumen a ía el ango de alcance de UWB. En la
Tabla 3-2 se indica de o ma de allada los alo es de PIRE p omedio de inidos po la FCC según los
angos de ecuencia [10]:
Rango de ecuencias (GHz)
PIRE p omedio (dBm/MHz)
> 10,6
-51.3
3.1 – 10.6
-41.3
1.99 – 3.1
-51.3
1.61 – 1.99
-53.3
0.96 – 1.61
-76.3
< 0.96
-41.3
Tabla 3-2: Lími e de emisiones de UWB en in e io según FCC.
Del mismo modo, en la Tabla 3-3 se ilus a con de alle los alo es de PIRE p omedio po angos de
ecuencia según la EC:
Rango de ecuencias (GHz)
PIRE p omedio (dBm/MHz)
> 10.6
-85
8.5 – 10.6
-65
6 – 8.5
-41,3
3.8 - 6
-70
3.4 – 3.8
-80
2.7 – 3.4
-70
17
1.6 – 2.7
-85
< 1.6
-90
Tabla 3-3: Lími e de emisiones de UWB en in e io según EC.
Tan o en las imágenes de las másca as espec ales como de las ablas que ep esen an los lími es de
po encia po ango de ecuencia, se ad ie e que las no mas de la Unión Eu opea son mucho más
es ic i as que las de la Comisión Fede al de Comunicaciones de Es ados Unidos. De hecho, a lo
la go de odo el espec o, los alo es lími es de PIRE p omedio en Eu opa son siemp e iguales o
meno es que los co espondien es en EE.UU.
Re e en e al impac o de es e sis ema en el con inen e asiá ico, di e en es países, en e los que se
encuen an Japón, Co ea del Su , China, Singapu y Taiwán, mues an especial in e és en las
p opues as de UWB con una pa icipación ac i a en las sesiones del IEEE elacionadas con es a
ecnología.
3.3 Ven ajas y des en ajas de la ecnología UWB
Debido a sus ca ac e ís icas pa icula es, UWB iene una se ie de en ajas des acadas [2, 5, 6, 7,
20]:
▪ Es inde ec able, al con undi se con uido, y posee g an esis encia a in e e encias
p oceden es de la banda es echa. Como emos en la Figu a 3-10, el ni el de señal del
sis ema UWB es meno a los ípicos ni eles de uido que sopo an o os sis emas,
disminuyendo la posibilidad de in e cep a la señal, además de que la in e e encia con
o os se icios es p ác icamen e nula.
▪ Las comunicaciones UWB son muy segu as, pues o que es necesa io conoce la secuencia
de ansmisión de los bi s de in o mación pa a pode escucha las ansmisiones. Además,
la elación señal a uido (SNR) es an baja que las ansmisiones son ácilmen e
con undidas con uido ambien e o uido de ondo, al y como se obse a en la Figu a 3-
10. Además, en la Figu a 3-11 se pe cibe la b e edad de sus pulsos en compa ación con el
es o de sis emas. Se man iene el código de colo en ambas igu as pa a que se pueda
ap ecia mejo las di e encias de espues a pa a la densidad de espec al de po encia y la
ampli ud de la señal en e los dis in os sis emas.
Algo i mo empleado
24
las ci cun e encias gene adas po las anclas.
Figu a 4-1: Ejemplo de mul ila e ación de es nodos.
Donde se de e minan los alo es de A y b como:
𝐴≙
[
2(𝑥1−𝑥𝑁) 2(𝑦1−𝑦𝑁)
...
2(𝑥𝑁−1 −𝑥𝑁) 2(𝑦𝑁−1 −𝑦𝑁)
]
𝑏≙
[
𝑥1
2−𝑥𝑁
2+𝑦1
2−𝑦𝑁
2+𝑑𝑁
2−𝑑1
2
...
𝑥𝑁−1
2−𝑥𝑁
2+𝑦𝑁−1
2−𝑦𝑁
2+𝑑𝑁
2−𝑑𝑁−1
2
]
(4-3)
El pun o desconocido que deseamos es ima se de ine de la siguien e o ma:
𝑝≙(𝑥
𝑦) (4-4)
En un escena io eal donde con al a p obabilidad se encuen en e o es en las es imaciones, la
Ecuación (4-2) puede se inconsis en e, es deci , los cí culos no in e secan en un pun o común. Po

25
ello, cuando se encuen an escena ios en los que 𝑁>3, el sis ema de ecuaciones es sob ede inido y
puede se esuel o po una ap oximación no lineal de mínimos cuad ados (Leas -Squa e, LS):
𝑝(𝐿𝑆)=(𝐴𝑇𝐴)−1𝐴𝑇𝑏 (2-5)
Asumiendo siemp e que 𝐴𝑇𝐴 es no singula , donde el supe índice T indica la aspues a de la ma iz.
Algo i mo empleado
26
27
5 DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL
Pa a la oma de mues as del p oyec o se ha usado el disposi i o EVK1000 E alua ion Ki de la
compañía DecaWa e, emp esa i landesa que desa olla ci cui os in eg ados pa a localización y
comunicación en zonas de in e io haciendo uso de la ecnología inalámb ica Ul a Wide-Band.
5.1 Componen es
El disposi i o de e aluación cons a de los siguien es elemen os, ilus ados en la Figu a 5-1:
▪ Dos placas EVK1000.
▪ Dos an enas.
▪ Dos cables USB 2.0.
Figu a 5-1: Elemen os del EVK1000 E alua ion Ki .
Scien is s disco e he wo ld ha exi s, enginee s c ea e
he wo ld ha ne e was.
Los cien í icos descub en el mundo al como es, los
ingenie os c ean el mundo que nunca ha sido.
- Theodo e on Ka man -
Desc ipción del ma e ial
28
La placa de e aluación EVK1000 mide 7cm x 7cm. La pa e on al con iene una pan alla LCD de dos
ilas de 16 ca ac e es que se u iliza pa a mos a in o mación de las medidas de dis ancia, como se
obse a en la Figu a 5-2, encuad ado en azul. Además, se encuen an los selec o es 1 (S1), esal ado
en ojo, el Led0 y los Leds del 3 al 8, en e de.
Figu a 5-2: Pa e on al de la placa de e aluación EVB1000.
La pa e pos e io con iene el DW1000 IC, des acado en ojo, el ARM IC, en e de, el bo ón de ese ,
en azul, dos in e up o es DIP (S2 y S3), en ama illo, el conec o JTAG, en osa, el conec o Mic o USB,
en iole a, además de la conexión ex e na SPI, en na anja, y a ios conec o es y jumpe s pa a
con igu a el modo de ope ación [14, 20].
29
Figu a 5-3: Pa e pos e io de la placa de e aluación EVB1000.
Es os disposi i os poseen las siguien es ca ac e ís icas [14, 20]:
▪ Cumplen IEEE 802.15.4-2011 UWB y las másca as de inidas po FCC y ETSI.
▪ Sopo an seis bandas de adio ecuencia, de 3.5 GHz a 6.5 GHz.
▪ Alcanzan una p ecisión en in e io de unos 10 cen íme os con línea de isión di ec a.
▪ Pe mi en al as asas de da os, de has a 6.8 Mbps.
▪ P esen an una al a inmunidad en e a des anecimien o de mul i ayec o.
▪ P esen an un bajo consumo de ene gía, dependiendo del modo.
▪ Incluyen aplicación de wo-way aging.
5.2 Es imación de la dis ancia
Las dis ancias que se in oducen en el algo i mo pa a es ima la posición son las ob enidas po el ki
de DecaWa e [14].
El paque e EKV1000 cons a de dos placas EVB1000, como se ha indicado an e io men e, y cada una
de ellas es a p econ igu ada pa a ejecu a una aplicación llamada “DecaRanging” que implemen a el
cálculo de dis ancia po el mé odo wo-way anging, cuyo uncionamien o se explica á más adelan e.
Po an o, el mé odo con ola el DW1000 IC pa a in e cambia mensajes, calcula el iempo de uelo,
es ima la dis ancia en e dos an enas y mos a el esul ado en la p opia pan alla del disposi i o.

Desc ipción del ma e ial
30
Pa a ealiza expe imen os en es e modo de ope ación solo es necesa io alimen ación.
Las medidas omadas pa a la pa e p ác ica se han ealizado an solo apo ando ene gía a las placas,
pe o el p oduc o o ece muchas más posibilidades. El ki da la posibilidad de, ins alando el so wa e
co espondien e en el equipo, mos a mucha más in o mación de la comunicación conec ando las
placas al pue o USB de un o denado . De es a o ma, el ki jun o con el so wa e se puede u iliza
ambién pa a e alua las siguien es ca ac e ís icas [14]:
▪ Rango de dis ancias a las que se pueden si ua los ansmiso es.
▪ P ecisión de las medidas de dis ancia.
▪ Espec o de ansmisión.
▪ Consumo de po encia y co ien e.
▪ Inmunidad a muli ayec os.
▪ Opciones de la an ena.
En es e apa ado se expond á cómo se empa ejan los disposi i os y cómo se ob iene la dis ancia
es imada.
5.2.1 P oceso de empa ejamien o
Pa a implemen a el algo i mo de es imación de la posición, an es se han debido oma las pe inen es
medidas con el ki EVB1000 [14]. Es e p oduc o es ima la dis ancia que sepa a al ancla del obje i o
median e un in e cambio de mensajes. Pa a ello, debe habe una sinc onización en e los disposi i os.
El disposi i o cuya posición que emos a e igua su posición lo deno a emos como a ge (obje i o),
mien as que la placa de la que conocemos la posición y con la que que emos a e igua la dis ancia
al a ge , la deno a emos como ancla.
Pa a de e mina qué placa es el ancla y qué placa es el a ge se con igu a el selec o 4 de los
in e up o es 1, man eniéndolo en o pa a el a ge y en on pa a el ancla, al y como se mues a en
las Figu as 5-4 y 5-5.
Figu a 5-4: Placa con S4 a on [20].
31
Figu a 5-5: Placa con S4 a o [20].
Además, al y como se puede ambién obse a en las igu as an e io es, el LED 5 se ilumina cuando
la placa es á en modo ancla, mien as que pa a el modo a ge es el LED 6 el que se enciende.
Asimismo, el in e up o 1 del S1 debe es a en on y los in e up o es 2 y 3 en o pa a que es é
ac i ado en p oceso de “DecaRanging”.
El disposi i o posee di e en es modos de ope ación según los alo es de los in e up o es 5, 6 y 7 del
selec o 1. Pa a la oma de p uebas se ha implemen ado el modo 5, con una asa de da os de 110 kbps
y una ecuencia de epe ición de pulsos (Pulse Repe i ion F ecuency, PRF) de 16 MHz, donde los
in e up o es oman los alo es o , o y on espec i amen e. En la abla 5-1 se indican los di e en es
modos de ope ación y sus ca ac e ís icas.
S1-5
S1-6
S1-7
Modo
Canal
Tasa de da os
(kbps)
PRF
(MHz)
P eámbulo
O
O
O
1
2
110
16
1024
On
O
O
2
2
6.8
16
128
O
On
O
3
2
110
64
1024
On
On
O
4
2
6.8
64
128
O
O
On
5
5
110
16
1024
On
O
On
6
5
6.8
16
128
Desc ipción del ma e ial
32
O
On
On
7
5
110
64
1024
On
On
On
8
5
6.8
64
128
Tabla 5-1: Modos de abajo del EVK1000 y sus ca ac e ís icas [20].
Al suminis a ene gía a las placas, es as lo p ime o que hacen es in en a asocia se. De es e modo, al
comienzo, el a ge es á cons an emen e en iando mensajes blink (pa padeo) cada segundo,
mos ando en su pan alla LCD el mensaje awai ing esponse mien as espe a espues a, como se indica
en la Figu a 5-5 [20].
Po o o lado, el ancla desde que se ac i a se man iene en es ado de escucha espe ando a ecibi un
mensaje blink. Has a que ecibe la señal del a ge , en su pan alla LCD se mues a el mensaje awai ing
poll, como se obse a en la Figu a 5-4.
Una ez que el ancla ecibe la señal blink y se incula con el a ge , en ía un mensaje de inicio de
anging pa a asocia se y inaliza el p oceso de empa ejamien o.
Es e in e cambio de mensajes se ilus a en la Figu a 5-6.
Figu a 5-6: In e cambio de mensajes de asociación en e ancla y obje i o.
Las á agas de mensajes blink son muy ápidas, po lo que el núme o de mensajes necesa ios pa a que
el ancla decida empa eja se es inde e minado y depende de la si uación de in e io .
5.2.2 In e cambio de da os
Una ez ambos disposi i os se han empa ejado y el mensaje de anging ha llegado al obje i o,
comienza el in e cambio de señales pa a es ima la posición.
Pa a medi la dis ancia son necesa ios an solo es mensajes. El a ge inicializa la comunicación
en iando un mensaje poll al ancla en un iempo TSP (Time o Sending Poll) o iempo que se a da en
33
en ia el mensaje poll. Pos e io men e, el ancla gua da el iempo TRP (Time o Recei ing Poll) o iempo
en el que se ha ecibido el mensaje poll y esponde en el iempo TSR (Time Sending Response) o iempo
en el que se ha en iado la espues a. En cuan o el a ge ecibe el mensaje, gua da el alo TRR (Time
o Recei ing Response) o iempo en el que se ha ecibido la espues a, y compone el mensaje inal con
el alo de los iempos TSP, TRR y TSF.
Una ez el ancla ecibe el mensaje inal con los alo es ecibidos en el mensaje jun o al TRF (Time o
Recei ing Final message) y los alo es an e io es en el ancla, calcula el alo del iempo de uelo, al y
como se indica en la ecuación 5-1.
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎=𝑇𝑜𝐹 ∙ 𝑐 (5-1)
Donde c es la elocidad de la luz.
𝑇𝑜𝐹=[(𝑇𝑅𝑅−𝑇𝑆𝑃)−(𝑇𝑆𝑅−𝑇𝑅𝑃)+(𝑇𝑅𝐹−𝑇𝑆𝑅)−(𝑇𝑆𝐹−𝑇𝑅𝑅)]
4 (5-2)
Pa a inaliza , el ancla een ía el mensaje al a ge pa a que es e pueda ambién indica en su LCD el
alo de la dis ancia. En la Figu a 5-7 se mues a es e p oceso de in e cambio de mensajes en e ancla
y a ge .
Figu a 5-7: Diag ama de mensajes del wo-way anging.
Al inal del p oceso, se e leja án en ambos LCDs los alo es ac uales de dis ancia es imada, a la ez
que una media de las úl imas ocho omas, al y como se mues a en la Figu a 5-8. Asimismo, en la
igu a podemos obse a la me odología de oma de medidas que se puso en p ác ica.
Desa ollo p ác ico
40
6-5 y la Figu a 6-6, donde aun eniendo las medidas de es anclas con isión di ec a, al inclui un
ancla NLOS-UDP aumen a el e o de o ma no able. Así, en la Figu a 6-5, es udiando el pun o 4
con las anclas 1, 3 y 4 el e o es de 0.08 me os, mien as que si añadimos a la es imación el ancla
2 (Figu a 4-6), el e o sube a 0.97 me os, aumen ando de o ma impo an e, llegando a casi dos
lose as de la sala de e o . En es e caso el e o al añadi le el ancla NLOS-UDP es mayo .
Figu a 6-5: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 3
y 4 pa a el pun o 4.
Figu a 6-6: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 2,
3 y 4 pa a el pun o 4.
Cambiando la o ien ación del es udio hacia los pun os ue a de la sala, obse amos que con dos
anclas LOS y una NLOS-DDP el e o come ido es muy pequeño. Conc e amen e, en la Figu a 6-
7 se e con cla idad que pa a las anclas LOS 5 y 6, y el ancla 3 (si uada en el in e io de la sala)
pa a el pun o 15, los pun os eal y es imado es án muy ce ca. De hecho, el e o en es e caso es

41
de 0.16 me os. En la Figu a 6-8 se puede e el esul ado al añadi una nue a ancla NLOS-DDP.
En es e nue o caso, se han man enido las anclas an e io es y se ha añadido el Ancla 1, gene ando
un e o de posición de 0.14 me os. El e o es muy simila , po lo que es e no se ha is o muy
in luido po la inclusión de una nue a ancla NLOS-DDP.
Figu a 6-7: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 3, 5
y 6 pa a el pun o 15.
Figu a 6-8: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 3,
5 y 6 pa a el pun o 15.
Si en ez de ene dos anclas LOS como base, únicamen e hacemos el es udio con una, como se
ilus a en la Figu a 6-9, el e o aumen a. En núme os, pa a las anclas 1, 3 y 5 el e o de es imación
del pun o 15 es de 0.44 me os. Si además se le añade una nue a ancla NLOS-DDP al algo i mo,
como se mues a en la Figu a 6-10, el e o uel e a c ece . Es deci , es udiando el pun o 15 con
las anclas 1 ,3 ,4 y 5 el e o de posición es de 0.58 me os.
Desa ollo p ác ico
42
Figu a 6-9: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 3
y 5 pa a el pun o 15.
Figu a 6-10: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1,
3, 4 y 5 pa a el pun o 15.
Po úl imo, en la Figu a 6-11 se obse a la espues a del algo i mo pa a es ima la posición de un
pun o con es medidas con canal NLOS-DDP, sin ancla con isión de ayo di ec o. En es e caso,
la es imación de la posición del pun o 15 po las anclas con canal NLOS-DDP 1, 3 y 4 gene a un
e o de 0.62 me os. Tal y como se es ipulaba, es e e o es supe io al de la Figu a 6-9 y Figu a
6-10, donde el es udio se ealiza con un ancla LOS. Aun así, un e o de 0.62 me os pod ía se
acep able o asumible pa a según qué uso, uncionalidad o aplicación.
43
Figu a 6-11: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1,
3 y 4 pa a el pun o 15.
De es a o ma, y a modo esumen de las di e en es con igu aciones analizadas pa a el pun o 15,
en la Figu a 6-12 se ap ecia el aumen o de e o a medida que se an usando más anclas NLOS-
DDP y menos medidas LOS.
Figu a 6-12: Rep esen ación g á ica del e o según po cen aje de medidas NLOS-DDP pa a el
pun o de es udio 15.
En conc e o, los po cen ajes de la Figu a 6-10 hacen e e encia a la siguien e con igu ación de
anclas, indicada en la Tabla 6-1:
Desa ollo p ác ico
44
Con igu ación
Po cen aje
2 LOS y 1 NLOS-DDP
33%
2 LOS y 2 NLOS-DDP
50%
1 LOS y 2 NLOS-DDP
66%
1 LOS y 3 NLOS-DDP
75%
3 NLOS-DDP
100%
Tabla 6-1: Relación en e las dis in as con igu aciones y el po cen aje de anclas NLOS-DDP.
Como conclusión, se pod ía a i ma que el e o ob enido es bas an e acep able a pesa de las
medidas NLOS-DDP, esal ando que depende ambién de la unción con la que se implan e, ya
que un e o de decenas de cen íme os es abo dable pa a cie as aplicaciones. Cabe esal a que
es a conclusión es aún p ema u a, ya que el ni el de es udio es de g á icas de pun os conc e os,
no de un conjun o de e o es.
6.3 G á icas del conjun o de pun os.
Una ez que se han analizado posiciones po sepa ado, pasamos a ilus a el e ec o de los di e en es
canales pa a odos los pun os y un conjun o de anclas conc e as. Es deci , cada pun o end á un
conjun o de condiciones de isión LOS/NLOS conc e o pa a un g upo de anclas, po lo que en una
misma g á ica se pod án obse a los di e en es ipos de canal y sus e o es.
En la Figu a 6-13 se ha ealizado el es udio de odas las posiciones pa a las anclas 1, 4 y 6. En es a
g á ica se mues a la unión de la Posición Es imada y Posición Real median e un segmen o, indicando
el o ma o de es e el ipo de con igu ación de anclas que a ec a al pun o. De es e modo, la línea
con inua indica que la posición ha sido es imada po es anclas LOS, la línea discon inua con
pa iciones únicamen e es echas hace e e encia a una es imación con dos anclas LOS y una NLOS-
DDP, la línea discon inua en la que se al e nan pa iciones anchas y es echas, mues a una es imación
de posición po un ancla LOS y dos anclas NLOS-DDP, mien as que el segmen o con pa iciones
únicamen e anchas indica que la es imación de la posición se ha ealizado con un ancla LOS y dos
anclas NLOS-UDP.
Se obse a en la Figu a 6-13 cómo los casos en los que los pun os p esen an un ancla LOS y dos
anclas NLOS-UDP los e o es son mayo es. Además, se ad ie e que las posiciones es imadas
p incipalmen e a ec adas son las que se si úan en la pa e in e io de la g á ica, co espondien es
a los pun os del 8 al 13, ya que el ayo an o pa a el Ancla 4 como pa a la 1 pasa, pa a la mayo ía
de los casos, a a és del a ma io me álico, p oduciéndose así el aumen o del e o de es imación.
En conc e o, pa a es as posiciones la longi ud media del ec o e o en e los pun os Posición
Real y Posición Es imada es de 2.742 me os. Además, cabe esal a que la ecnología usada puede
ene e o es sensibles cuando se in en a calcula la dis ancia a una posición muy ce cana.
45
Figu a 6-13: Rep esen ación del e o de odas las posiciones pa a las anclas 1, 4 y 6 según
el ipo de canal.
Po o o lado, pa a los pun os 1 y 2, en los que su es udio co esponde al de es anclas LOS, sus
e o es son signi ica i amen e más pequeños que los demás, eniendo una longi ud del ec o
e o de 0.37 me os en el caso del p ime o, y de 0.30 me os pa a el segundo. Cabe des aca que
es os alo es son muy in e io es a los del caso de un ancla LOS y dos anclas NLOS-UDP, llegando
la longi ud del ec o e o a se , en su media, más de ocho eces supe io . Po an o, las
di e encias de longi ud del ec o e o en e los casos LOS y NLOS-UDP son muy no ables.
Obse ando las posiciones con un ancla LOS y dos anclas NLOS-DDP, que son las si uadas en la
pa e de echa de la g á ica, se no an di e encias con espec o a las posiciones de e minadas po un
ancla LOS y dos anclas NLOS-UDP. El ec o e o de mayo longi ud pa a es e caso conc e o
co esponde con el pun o 20, siendo su medida de 0.76 me os. Aún siendo el mayo , su alo es muy
in e io a la longi ud media del ec o e o pa a el caso de un ancla LOS y dos anclas NLOS-UDP, y
ela i amen e ce cano al alo medio del ec o e o de es anclas LOS (0.33 me os). Ma iza que
los pun os 14 y 23 han sido clasi icados como NLOS-DDP espec o al ancla 1, ya que aún ab iendo la
pue a comple amen e, es a hacía de obs áculo de la línea de isión di ec a en e las posiciones y el
ancla mencionados.
Si compa amos los e o es de los pun os con un ancla LOS y dos anclas NLOS-DDP con los pun os
con dos anclas LOS y un ancla NLOS-DDP, los alo es son cie amen e ce canos. En el p ime caso,
la longi ud media del ec o e o es de 0.58 me os, mien as que pa a el segundo caso el mismo
cálculo da un alo de 0.61 me os. Las medias ob enidas son muy p óximas, des acando el alo del
ec o e o del pun o 24 pa a dos anclas LOS y un ancla NLOS-DDP, de 1.01 me os, ya que el ayo
del Ancla 6 debe pasa has a es obs áculos di e en es pa a llega , de ahí el g an alo de su e o .
So p ende el hecho de que con dos anclas LOS el e o medio sea mayo que con un ancla LOS. Es o
puede se debido a las condiciones pun uales de la medida. Sin emba go, sí se pod ía con i ma que,

Desa ollo p ác ico
46
en es e es udio conc e o, las medidas NLOS-DDP gene an unos e o es muy acep ables.
En la Tabla 6-2 se mues an los e o es medio, mínimo y máximo o ganizados según el ipo de canal
que ep esen a.
TIPO DE CASO
Valo máximo
(me os)
Valo mínimo
(me os)
Media (me os)
3 Anclas LOS
0.37
0.30
0.33
2 Anclas LOS, 1 Ancla NLOS-DDP
1.01
0.40
0.61
1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-DDP
0.76
0.35
0.58
1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-UDP
4.21
1.89
2.74
Tabla 6-2: Rep esen ación de los alo es máximo, mínimo y media de la longi ud del ec o
e o en e las posiciones eal y es imada según ipo de canal.
El alo mínimo del caso con un ancla LOS y dos anclas NLOS-DDP es muy bajo, ya que
co esponde al pun o 23, que es á si uado jus o de ás de la pue a. Pa a es e pun o y pa a el 14,
como des aqué an e io men e, cabía la posibilidad de a iaciones de e o según la posición
exac a de la pue a en el momen o de la medida. Po ello, el alo del e o en es e pun o se
asemeja mucho a los alo es de los e o es pa a el caso de es anclas LOS.
Si ep esen amos los esul ados de la Tabla 6-2, ob enemos una línea c ecien e según el ipo de
ancla, siendo, de o ma gene al, las peo es medidas las NLOS-UDP seguidas de las NLOS-DDP,
donde las LOS suelen se las más p ecisas. Po an o, o denando los casos según núme o y ipo
de anclas de menos a o ables a más, ob enemos la Figu a 6-14. De es e modo, la p ime a ba a
ho izon al comenzando po a iba co esponde al caso de 1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-UDP, la
segunda a 1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-DDP, la e ce a a 2 Anclas LOS, 1 Ancla NLOS-DDP y la
úl ima se co esponde con el caso 3 Anclas LOS.
Figu a 6-14: Rep esen ación g á ica en ba as del e o donde se compa an los dis in os ipos de
casos.
47
En la Figu a 6-14 se obse a cómo los dis in os alo es de los casos 1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-
DDP y 2 Anclas LOS, 1 Ancla NLOS-DDP son bas an e ce canos, mien as que des aca el g an
alo de la longi ud del ec o e o pa a el caso 1 Ancla LOS, 2 Anclas NLOS-UDP, y el pequeño
alo pa a el caso 3 Anclas LOS.
Si compa amos los alo es máximos, mínimos y media po sepa ado, obse amos un
compo amien o gene alizado en el que el e o a aumen ando del caso más a o able al menos.
Es o podemos obse a lo en la Figu a 6-15, Figu a 6-16 y Figu a 6-17, donde se ep esen a el alo
máximo, el alo mínimo y la media, espec i amen e.
Figu a 6-15: Rep esen ación de la longi ud máxima del ec o e o de la Tabla 6-2.
Figu a 6-16: Rep esen ación de la longi ud mínima del ec o e o de la Tabla 6-2.
Desa ollo p ác ico
48
Figu a 6-17: Rep esen ación de la longi ud media del ec o e o de la Tabla 6-2.
Ag upando las es g á icas an e io es en una, se obse a cómo el compo amien o se man iene.
O a o ma de e el desa ollo del e o es en la Figu a 6-18, donde pa a el mismo caso al de la
Figu a 6-14 se aplica o o modelo y o ma o de g á ica, en el que se islumb a de nue o como el
e o a aumen ando según se a a anzando a casos más des a o ables, siendo des acable la g an
pendien e de la ec a en e los dos úl imos casos.
Figu a 6-18: Rep esen ación conjun a de la longi ud máxima, mínima y media del e o de la
Tabla 6-2.
Po an o, en es a g á ica se puede con i ma que el e o in oducido po medidas NLOS-DDP
es sos enible, di i iendo mucho, a su ez, de las medidas con anclas NLOS-UDP.
49
6.4 G á icas de pun os conc e os añadiendo medidas NLOS
O a o ma de en oca el es udio de la esis encia del mé odo es iendo el compo amien o pa a
cada posición en conc e o. Al comienzo del desa ollo p ác ico se han mos ado las
ci cun e encias que gene an el pun o es imado po el mé odo y su e o . Seguidamen e, se ha
es udiado el e o de odos los pun os pa a un conjun o ijo de anclas. A con inuación, se
comple a el es udio mos ando, pa a cada pun o conc e o, cómo a ec an al e o los di e en es
ipos de medidas. De es e modo, en la Figu a 6-19 podemos obse a las di e encias de e o de
es imación según se añadan medidas NLOS-DDP o NLOS-UDP. En es a g á ica se mues an
di e en es e o es pa a el pun o de es udio según los ipos de anclas. Se pa e de la posición eal
y se calculan las posiciones es imadas de los es casos, pa a después gene a el ec o e o que
los une con el pun o o iginal.
El e o con es medidas LOS co esponde al análisis con las anclas 1, 3 y 4. La medida NLOS-
DDP que se añade después pe enece al ancla 5, mien as que pa a la posición es imada en la que
se suma un ancla NLOS-UDP se ha añadido el Ancla 2 a las es medidas LOS. De o ma gene al,
en odas las g á icas que siguen es e o ma o, des aca la g an di e encia en e el úl imo y
penúl imo caso, siendo la medida únicamen e con anclas LOS la que p esen a meno e o .
Figu a 6-19: Compa ación del e o añadiendo medidas NLOS-DDP y NLOS-UDP pa a el
pun o 1 de es udio.
Pa a el caso de la Figu a 6-19, la longi ud del ec o e o pa a el caso de es medidas LOS, es de 0.70
me os. Asimismo, al añadi la medida NLOS-DDP se p oduce un e o de 0.82 me os, siendo
ce cana al e o de la medida LOS, y dis an e de la del caso de añadi una medida NLOS-UDP, donde
el ec o e o mide 1.09 me os.
Analizando o os pun os, obse amos que las p opo ciones de los e o es cambian. De es e modo, en
la Figu a 6-20 es conside able la di e encia de e o en e la es imación con odas las medidas LOS y
las o as dos. De hecho, en la medida con es anclas LOS y una NLOS-DDP la longi ud del ec o es
le emen e supe io a 6 eces la del caso de es anclas LOS. Po an o, en el caso del pun o 3, la medida
NLOS-DDP in oduce un e o ele an e espec o al caso de la es imación con las es medidas LOS.
Desa ollo p ác ico
56
Figu a 6-28: RMSE en unción de es anclas LOS a las que se añade un ancla NLOS-UDP.
En la Figu a 6-28, donde se mues a el RMSE en unción de es anclas LOS a las que se añade un
ancla NLOS-UDP, se comp ueba el g an aumen o del e o cuad á ico medio que supone in oduci
una medida NLOS-UDP a es medidas LOS. Conc e amen e, pasa de 0.37 me os a 0.95 me os de
RMSE al añadi le la medida sin isión di ec a y sin canal de ayec o di ec o. A p io i se pod ía pensa
que, al ealiza es e mismo cálculo, pe o pa iendo de es anclas con medidas NLOS-DDP, el e o
debe ía se mucho mayo . Sin emba go, se comp ueba en la Figu a 6-29 que, pa iendo de es
medidas sin línea de isión di ec a y canal de ayec o ia di ec a, al añadi le la medida NLOS-UDP
el e o cuad á ico medio c ece con un ac o ce cano al del caso de las es anclas LOS. Es más, la
pendien e de la Figu a 4-28 es de 0.57 me os/Nº Anclas NLOS-UDP añadidas, mien as que en la
Figu a 6-29 es de 0.62 me os/Nº Anclas NLOS-UDP añadidas. En es e úl imo caso, el e o de
es imación con es anclas NLOS-DDP es de 0.50 me os, mien as que al añadi al algo i mo una
nue a medida de ca ác e NLOS-UDP, el RMSE sube a 1.11 me os.

57
Figu a 6-29: RMSE en unción de es anclas NLOS-DDP a las que se añade un ancla NLOS-UDP.
Po an o, siendo los alo es de las pendien es ce canas, se pod ía con i ma que es as medidas
NLOS-DDP ienen una espues a sa is ac o ia.
Desa ollo p ác ico
58
59
7 CONCLUSIÓN
l uso de medidas UWB pa a edes de senso es es, sin duda, uno de los campos que más
éxi o iene en el ámbi o de localización en in e io es y en el que aún queda po in es iga y
a anza .
Una ez se han analizado odos los casos posibles y se han ep esen ado de o ma cla a los
esul ados, se llegan a conclusiones sob e la alidez o no de las medidas NLOS.
El p opósi o inal del p oyec o es e alua la esis encia de UWB en e a e o es NLOS en la
localización. De es e modo, cabe des aca la g an di e encia que hay en e los dos ipos dis in os de
NLOS. Una ez mos ada oda la in o mación y llegado a di e en es conclusiones ex aídas de las
mues as y los es udios, cabe señala dos aspec os p incipales:
▪ Las medidas NLOS sin canal de ayec o ia di ec a son o almen e insos enibles pa a pocas
anclas. El e o aumen a de o ma conside able, ya que la ci cun e encia que in oduce en el
cálculo del algo i mo es mucho mayo que la eal. La al a de p ecisión de es as medidas se
puede ali ia añadiendo medidas de anclas LOS.
▪ Las medidas NLOS con canal de ayec o ia di ec a pueden gene a e ec os posi i os en la
es imación y pueden llega a se sos enibles según su alo . Es deci , las medidas NLOS-DDP
se encuen an en un g an abanico de alo es que puede se ce canos a medidas LOS con poca
p ecisión, o gene a un e o conside able.
Asimismo, una medida NLOS-DDP puede e o za la es imación de una posición de dos medidas
LOS. Sin emba go, es as no pueden llega a o ece la p ecisión de las medidas de línea de isión
di ec a.
Como conclusión inal, quisie a e o za la idea de que las medidas NLOS-UDP no son ac ibles ya
que in oducen un g an e o , y que las medidas NLOS-DDP son más p ecisas y pueden llega a
complemen a medidas LOS, pe o nunca llegando a su p ecisión. Po an o, las medidas NLOS-DDP
son iables pa a cie os ipos de aplicaciones y unciones en las que no se necesi e una p ecisión an
g ande como la p opo cionada solamen e po medidas LOS.
E
Tell me and I o ge , each me and I emebe , in ol e
me and I lea n.
Dime y lo ol ido, enséñame y lo ecue do, in olúc ame
y lo ap endo.
- Benjamin F anklin -
60
61
8 ANEXOS
a a comple a la in o mación dada en los pun os an e io es, se disponen una se ie de
g á icas, así como los códigos usados pa a gene a las. Es e ma e ial busca se i de
complemen o y apoyo al con enido del p oyec o.
8.1 Anexo A
En es e apa ado se p esen an una se ie de g á icas de apoyo al con enido del p oyec o.
En la Figu a 9-1, se obse a el uncionamien o de cálculo del algo i mo pa a las anclas 1, 3 y 6 y el
pun o 16. En es e caso, la medida se ob iene con un ancla LOS y dos NLOS-DDP.
Figu a 9-1: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 3
y 6 pa a el pun o 16.
A con inuación, se exponen, a o ma de ejemplo, o as igu as de ep esen ación del algo imo con
es anclas.
P

Anexos
62
Figu a 9-2: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 2, 3
y 4 pa a el pun o 16.
Figu a 9-3: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 2, 3
y 5 pa a el pun o 6.
63
Figu a 9-4: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 3, 4
y 6 pa a el pun o 14.
A con inuación, se amplía la mues a a combinaciones de cua o anclas.
Figu a 9-5: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 3, 4,
5 y 6 pa a el pun o 1.
Anexos
64
Figu a 9-6: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 2, 3,
4 y 6 pa a el pun o 5.
Figu a 9-7: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 4,
5 y 6 pa a el pun o 12.
Seguidamen e, se inaliza mos ando ejemplos pa a cinco anclas.
65
Figu a 9-8: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 2,
4, 5 y 6 pa a el pun o 8.
Figu a 9-9: Rep esen ación g á ica del algo i mo de mul ila e ación single-hop de las anclas 1, 2,
4, 5 y 6 pa a el pun o 16.
Anexos
72
%Dibujo del esul ado es imado
plo (Resul ado(2),Resul ado(1),' ',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ',' ',...
'Ma ke FaceColo ',[1,0,0])
%Dibujo co ec o del pun o
plo (Posiciones_Pun os(p,1),Posiciones_Pun os(p,2),'yp',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ','y',...
'Ma ke FaceColo ',[0.9,1,0.1])
%T azo de la línea de e o
plo ([Resul ado(2) Posiciones_Pun os(p,1)],...
[Resul ado(1) Posiciones_Pun os(p,2)],'-- ed','LineWid h',1.5)
%Tí ulos de la g á ica y de los ejes
i ulo=['Posiciones_Anclas ',num2s (i),' - ',num2s (j),...
' - ',num2s (k),' - ',num2s (l),' ','Pun o ',num2s (p)];
ylabel('Posición eje y (me os)');
xlabel('Posición eje x (me os)');
%Desc ipción de la leyenda
leyenda1=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (i)];
leyenda2=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (j)];
leyenda3=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (k)];
leyenda4=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (l)];
leyenda6=['Posición ancla ',num2s (i)];
leyenda7=['Posición ancla ',num2s (j)];
leyenda8=['Posición ancla ',num2s (k)];
leyenda9=['Posición ancla ',num2s (l)];
legend(leyenda1,leyenda2,leyenda3,leyenda4,...
leyenda6,leyenda7,leyenda8,leyenda9,...
'Posición Es imada','Posición Real',...
'E o ','Loca ion', 'No hEas Ou side');
%Gene ación del a chi o imagen
p in (gc ,'-djpeg','- 400', i ulo)
%Tabla donde se almacenan los e o es
e o = sq ((Posiciones_Pun os(p,1)-
Resul ado(2))^2+(Posiciones_Pun os(p,2)-Resul ado(1))^2);
TablaE o (nume oE o ,p)=e o ;
hold o
end
end
end
end
end

73
▪ Fiche o: G a icaCi cun e encias_5Anclas.m
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%% Nomb e del a chi o: G a icaCi cun e encias_5Anclas
%%% Fecha: 12/07/2018
%%% Au o : Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
%%% Desc ipción: En es e documen o se dispone el código pa a gene a
%%% g á icamen e la posición es imada de unos pun os dada
%%% po 5 anclas, haciendo uso del algo i mo de localización
%%% single-hop de mul ila e ación.
%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clea all
%Ex acción de da os omados
Ancla1=xls ead('A','A1');
Ancla2=xls ead('A','A2');
Ancla3=xls ead('A','A4');
Ancla4=xls ead('A','A5');
Ancla5=xls ead('A','A6');
Ancla6=xls ead('A','A7');
Posiciones_Anclas=xls ead('A','ANCLAS');
Posiciones_Pun os=xls ead('A','POSICIONES');
%Bucle pa a c ea combinaciones de 5 Posiciones_Anclas
o i=1:2 %Ancla1
o j=i+1:3 %Ancla2
o k=j+1:4 %Ancla3
o l=k+1:5 %Ancla4
o m=l+1:6 %Ancla5
%Bucle pa a analiza odos los pun os
o p=1:25
swi ch i
case 1
d11=Ancla1(p,1)
case 2
d11=Ancla2(p,1)
end
swi ch j
case 2
d22=Ancla2(p,1)
case 3
d22=Ancla3(p,1)
end
swi ch k
case 3
d33=Ancla3(p,1)
case 4
d33=Ancla4(p,1)
end
Anexos
74
swi ch l
case 4
d44=Ancla4(p,1)
case 5
d44=Ancla5(p,1)
end
swi ch m
case 5
d55=Ancla5(p,1)
case 6
d55=Ancla6(p,1)
end
%De inición de las posiciones de cada ancla
y1=Posiciones_Anclas(i,1);
x1=Posiciones_Anclas(i,2);
y2=Posiciones_Anclas(j,1);
x2=Posiciones_Anclas(j,2);
y3=Posiciones_Anclas(k,1);
x3=Posiciones_Anclas(k,2);
y4=Posiciones_Anclas(l,1);
x4=Posiciones_Anclas(l,2);
y5=Posiciones_Anclas(m,1);
x5=Posiciones_Anclas(m,2);
%Algo i mo mul ila e ación single-hop
A=[ 2*(x1-x5) 2*(y1-y5); 2*(x2-x5) 2*(y2-y5);
2*(x3-x5) 2*(y3-y5); 2*(x4-x5) 2*(y4-y5)];
b=[ x1^(2)-x5^(2)+y1^(2)-y5^(2)+d55^(2)-d11^(2);
x2^(2)-x5^(2)+y2^(2)-y5^(2)+d55^(2)-d22^(2);
x3^(2)-x5^(2)+y3^(2)-y5^(2)+d55^(2)-d33^(2);
x4^(2)-x5^(2)+y4^(2)-y5^(2)+d55^(2)-d44^(2)];
%Posición es imada as aplica el algo i mo
Resul ado=in (A'*A)*A'*b;
%Ag upo las dis ancias y posiciones pa a
%pode dibuja los cí culos de diáme o es imado
dis ancias_es imadas=[d11,d22,d33,d44,d55];
x_es imado=[x1,x2,x3,x4,x5];
y_es imado=[y1,y2,y3,y4,y5];
%Bucle pa a dibuja las di e en es
%ci cun e encias con es ilos di e en es
o h=1:5
y=y_es imado(h);
x=x_es imado(h);
d=dis ancias_es imadas(h);
ango=-pi:0.001:pi;
x_ci cun e encia=d*cos( ango)+y;
y_ci cun e encia=d*sin( ango)+x;
i h==1
es ilo='c--';
linea=2;
elsei h==2
es ilo='b-';
linea=0.75;
elsei h==3
es ilo='g:';
75
linea=1.5;
elsei h==4
es ilo='k-.';
linea=2.5;
elsei h==5
es ilo='y-';
linea=2;
end
ci =plo (x_ci cun e encia,y_ci cun e encia,es ilo,'LineWid h',linea),g id,axi
s equal, hold on
end
%Posiciones_Pun osición de las Posiciones_Anclas
o g=1:leng h(x_es imado)
i g==1
es ilo='c+';
colo ='c';
elsei g==2
es ilo='b*';
colo ='b';
elsei g==3
es ilo='gd';
colo ='g';
elsei g==4
es ilo='ks';
colo ='k';
elsei g==5
es ilo='y ';
colo ='y';
end
plo (y_es imado(g),x_es imado(g),es ilo,...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ',colo )
end
%Dibujo del esul ado es imado
plo (Resul ado(2),Resul ado(1),' ',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ',' ',...
'Ma ke FaceColo ',[1,0,0])
%Dibujo co ec o del pun o
plo (Posiciones_Pun os(p,1),Posiciones_Pun os(p,2),'yp',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ','y',...
'Ma ke FaceColo ',[0.9,1,0.1])
%T azo de la línea de e o
plo ([Resul ado(2) Posiciones_Pun os(p,1)],...
[Resul ado(1) Posiciones_Pun os(p,2)],'-- ed','LineWid h',1.5)
%Tí ulos de la g á ica y de los ejes
i ulo=['Posiciones_Anclas ',num2s (i),' - ',num2s (j),...
' - ',num2s (k),' - ',num2s (l),' - ',num2s (m),' ','Pun o
',num2s (p)];
Anexos
76
ylabel('Posición eje y (me os)');
xlabel('Posición eje x (me os)');
%Desc ipción de la leyenda
leyenda1=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (i)];
leyenda2=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (j)];
leyenda3=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (k)];
leyenda4=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (l)];
leyenda5=['Ci cun e encia pa a ancla ',num2s (m)];
leyenda6=['Posición ancla ',num2s (i)];
leyenda7=['Posición ancla ',num2s (j)];
leyenda8=['Posición ancla ',num2s (k)];
leyenda9=['Posición ancla ',num2s (l)];
leyenda10=['Posición ancla ',num2s (m)];
legend(leyenda1,leyenda2,leyenda3,leyenda4,leyenda5,...
leyenda6,leyenda7,leyenda8,leyenda9,leyenda10,...
'Posición Es imada','Posición Real',...
'E o ','Loca ion', 'No hEas Ou side');
%Gene ación del a chi o imagen
p in (gc ,'-djpeg','- 400', i ulo)
hold o
end
end
end
end
end
end
▪ Fiche o: G a icaE o es_UnPun o.m
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%% Nomb e del a chi o: G a icaE o es_UnPun o
%%% Fecha: 12/07/2018
%%% Au o : Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
%%% Desc ipción: En es e documen o se dispone el código pa a ilus a la
%%% di e encia de e o en un mismo pun o según el ipo de ancla.
%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clea all
%Ex acción de da os omados
A1=xls ead('A','A1');
A2=xls ead('A','A2');
A3=xls ead('A','A4');
A4=xls ead('A','A5');
A5=xls ead('A','A6');
A6=xls ead('A','A7');
77
Posiciones_Anclas=xls ead('A','ANCLAS');
Posiciones_Pun os=xls ead('A','POSICIONES');
%Bucle donde se gene a la g á ica compa a i a pa a un conjun o de pun os
o p=1:7
%Anclas
i=1;
j=3;
k=4;
%Dis ancias al pun o
d11=A1(p,1);
d22=A3(p,1);
d33=A4(p,1);
%Posiciones de las anclas
y1=Posiciones_Anclas(i,1);
x1=Posiciones_Anclas(i,2);
y2=Posiciones_Anclas(j,1);
x2=Posiciones_Anclas(j,2);
y3=Posiciones_Anclas(k,1);
x3=Posiciones_Anclas(k,2);
%Cálculo del pun o es imado median e el algo i mo
A=[ 2*(x1-x3) 2*(y1-y3); 2*(x2-x3) 2*(y2-y3)];
b=[ x1^(2)-x3^(2)+y1^(2)-y3^(2)+d33^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x3^(2)+y2^(2)-
y3^(2)+d33^(2)-d22^(2)];
Resul ado=in (A)*b;
%Dibujo del la posición del pun o eal
plo (Posiciones_Pun os(p,1),Posiciones_Pun os(p,2),'yd',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',8,...
'Ma ke EdgeColo ','y',...
'Ma ke FaceColo ',[0.9,1,0.1]),hold on,g id on ,axis equal
%Dibujo de la posición del pun o es imado con 3 anclas LOS
plo (Resul ado(2),Resul ado(1),'go',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',5,...
'Ma ke EdgeColo ','g',...
'Ma ke FaceColo ',[0.1,1,0.1]),axis equal
%Dibujo del e o de las 3 anclas LOS
P1=[Posiciones_Pun os(p,1) Posiciones_Pun os(p,2)];
P2=[Resul ado(2) Resul ado(1)];
plo ([P1(1) P2(1)],[P1(2) P2(2)],'g--','LineWid h',2) ,axis equal
TablaE o es(p,1)=sq ((P1(1)-P2(1))^2+(P1(2)-P2(2))^2);
%Inclusión de ancla LOS-DDP
l=5;
d44=A5(p,1);
y4=Posiciones_Anclas(l,1);
x4=Posiciones_Anclas(l,2);
%Nue o e o calculado median e el algo i mo
A=[ 2*(x1-x4) 2*(y1-y4); 2*(x2-x4) 2*(y2-y4);2*(x3-x4) 2*(y3-y4) ];

Anexos
78
b=[ x1^(2)-x4^(2)+y1^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x4^(2)+y2^(2)-
y4^(2)+d44^(2)-d22^(2);x3^(2)-x4^(2)+y3^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d33^(2)];
Resul ado=in (A'*A)*A'*b;
%Dibujo del nue o pun o es imado
plo (Resul ado(2),Resul ado(1),'b+',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',5,...
'Ma ke EdgeColo ','b',...
'Ma ke FaceColo ',[0.4,0,1]),axis equal
%Dibujo del e o pa a 3 anclas LOS y una NLOS-DDP
P2=[Resul ado(2) Resul ado(1)];
plo ([P1(1) P2(1)],[P1(2) P2(2)],'b:','LineWid h',2)
TablaE o es(p,2)=sq ((P1(1)-P2(1))^2+(P1(2)-P2(2))^2);
%Se sus i uye el ancla NLOS-DDP po un ancla NLOS-UDP
m=2;
d44=A2(p,1);
y4=Posiciones_Anclas(m,1);
x4=Posiciones_Anclas(m,2);
%Nue o e o calculado po el algo i mo
A=[ 2*(x1-x4) 2*(y1-y4); 2*(x2-x4) 2*(y2-y4);2*(x3-x4) 2*(y3-y4) ];
b=[ x1^(2)-x4^(2)+y1^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x4^(2)+y2^(2)-
y4^(2)+d44^(2)-d22^(2);x3^(2)-x4^(2)+y3^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d33^(2)];
%Cálculo del nue o esul ado
Resul ado=in (A'*A)*A'*b;
%Dibujo del nue o pun o es imado
plo (Resul ado(2),Resul ado(1),' ',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',5,...
'Ma ke EdgeColo ',' ',...
'Ma ke FaceColo ',[1,0,0]),axis equal
%Dibujo del e o pa a 3 anclas LOS y un ancla NLOS-UDP
P2=[Resul ado(2) Resul ado(1)];
plo ([P1(1) P2(1)],[P1(2) P2(2)],' -','LineWid h',2),axis equal
TablaE o es(p,3)=sq ((P1(1)-P2(1))^2+(P1(2)-P2(2))^2);
%De inición de ca ac e ís icas de la g á ica e imp esión
ylabel('Posición eje y (me os)');
xlabel('Posición eje x (me os)');
i ulo=['Pun o ',num2s (p),' Posición 3LOS Coma ando DDP y UDP'];
legend('Posición Real','Posición Es imada 3LOS','E o 3LOS','Posición
Es imada 3LOS+1NLOS-DDP','E o 3LOS+1NLOS-DDP','Posición Es imada
3LOS+1NLOS-UDP','E o 3LOS+1NLOS-UDP','Loca ion', 'No hEas Ou side');
p in (gc ,'-djpeg','- 400', i ulo)
hold o
end
79
▪ Fiche o: G a icaRMSE_3AnclasNLOSDDP_NLOSUDP.m
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%% Nomb e del a chi o: G a icaRMSE_3AnclasNLOSDDP_NLOSUDP
%%% Fecha: 12/07/2018
%%% Au o : Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
%%% Desc ipción: En es e documen o se dispone el código pa a compa a la
%%% espues a del algo i mo cuando enemos 3 anclas LOS y se an incluyendo
%%% anclas NLOS-UDP pa a calcula la posición.
%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clea all
%Pa a ene mayo p ecisión en los cálculos
o ma long
%Ex acción de da os omados
A1=xls ead('A','A1');
A2=xls ead('A','A2');
A3=xls ead('A','A4');
A4=xls ead('A','A5');
A5=xls ead('A','A6');
A6=xls ead('A','A7');
Posiciones_Anclas=xls ead('A','ANCLAS');
Posiciones_Pun os=xls ead('A','POSICIONES');
%Bucle donde se calcula RMSE pa a 3 anclas LOS
o p=1:7
i=3;
j=4;
k=1;
d11=A3(p,1);
d22=A4(p,1);
d33=A1(p,1);
y1=Posiciones_Anclas(i,1);
x1=Posiciones_Anclas(i,2);
y2=Posiciones_Anclas(j,1);
x2=Posiciones_Anclas(j,2);
y3=Posiciones_Anclas(k,1);
x3=Posiciones_Anclas(k,2);
A=[ 2*(x1-x3) 2*(y1-y3); 2*(x2-x3) 2*(y2-y3)];
b=[ x1^(2)-x3^(2)+y1^(2)-y3^(2)+d33^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x3^(2)+y2^(2)-
y3^(2)+d33^(2)-d22^(2)];
Resul ado=in (A)*b;
e1(p)=(Resul ado(2)-Posiciones_Pun os(p,1))^2+(Resul ado(1)-
Posiciones_Pun os(p,2))^2;
end
%Bucle donde se calcula RMSE pa a 3 LOS y 1 NLOS-DDP
o p=1:7
l=2;
d44=A2(p,1);
y4=Posiciones_Anclas(l,1);
x4=Posiciones_Anclas(l,2);
A=[ 2*(x1-x4) 2*(y1-y4); 2*(x2-x4) 2*(y2-y4);2*(x3-x4) 2*(y3-y4) ];
b=[ x1^(2)-x4^(2)+y1^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x4^(2)+y2^(2)-
y4^(2)+d44^(2)-d22^(2);x3^(2)-x4^(2)+y3^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d33^(2)];
Anexos
80
Resul ado=in (A'*A)*A'*b;
e2(p)=(Resul ado(2)-Posiciones_Pun os(p,1))^2+(Resul ado(1)-
Posiciones_Pun os(p,2))^2;
end
%Cálculo del RMSE
E o _ o al(1)=sq (1/leng h(e1)*sum(e1));
E o _ o al(2)=sq (1/leng h(e2)*sum(e2));
%Núme o de pun os que se an a ep esen a en la g á ica
npun os=[0,1];
%Rep esen ación de los e o es
plo (npun os,E o _ o al,'--gs',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ','b',...
'Ma ke FaceColo ',[0.5,0.5,0.5])
g id on, axis equal
%De inición de ca ac e ís icas de la g á ica e imp esión
i ulo=['3 Anclas LOS en e Anclas NLOS-UDP'];
ylabel('Raíz del e o cuad á ico medio RMSE (me os)');
xlabel('Núme o de anclas NLOS-UDP añadidas a 3 LOS');
p in (gc ,'-djpeg','- 400', i ulo)
▪ Fiche o: G a icaRMSE_3AnclasNLOSDDP_NLOSUDP.m
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%% Nomb e del a chi o: G a icaRMSE_3AnclasNLOSDDP_NLOSUDP
%%% Fecha: 12/07/2018
%%% Au o : Pablo Manuel De Rojas Malpa ida
%%% Desc ipción: En es e documen o se dispone el código pa a compa a la
%%% espues a del algo i mo cuando enemos 3 anclas NLOS-DDP y se an
incluyendo
%%% anclas NLOS-UDP pa a calcula la posición.
%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clea all
%Pa a ene mayo p ecisión en los cálculos
o ma long
%Ex acción de da os omados
A1=xls ead('A','A1');
A2=xls ead('A','A2');
A3=xls ead('A','A4');
A4=xls ead('A','A5');
A5=xls ead('A','A6');
A6=xls ead('A','A7');
Posiciones_Anclas=xls ead('A','ANCLAS');
Posiciones_Pun os=xls ead('A','POSICIONES');
81
%Bucle donde se calcula RMSE pa a 3 anclas LOS
o p=15:20
i=3;
j=4;
k=1;
d11=A3(p,1);
d22=A4(p,1);
d33=A1(p,1);
y1=Posiciones_Anclas(i,1);
x1=Posiciones_Anclas(i,2);
y2=Posiciones_Anclas(j,1);
x2=Posiciones_Anclas(j,2);
y3=Posiciones_Anclas(k,1);
x3=Posiciones_Anclas(k,2);
A=[ 2*(x1-x3) 2*(y1-y3); 2*(x2-x3) 2*(y2-y3)];
b=[ x1^(2)-x3^(2)+y1^(2)-y3^(2)+d33^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x3^(2)+y2^(2)-
y3^(2)+d33^(2)-d22^(2)];
Resul ado=in (A)*b;
e1(p-14)=(Resul ado(2)-Posiciones_Pun os(p,1))^2+(Resul ado(1)-
Posiciones_Pun os(p,2))^2;
end
%Bucle donde se calcula RMSE pa a 3 LOS y 1 NLOS-DDP
o p=15:20
l=2;
d44=A2(p,1);
y4=Posiciones_Anclas(l,1);
x4=Posiciones_Anclas(l,2);
A=[ 2*(x1-x4) 2*(y1-y4); 2*(x2-x4) 2*(y2-y4);2*(x3-x4) 2*(y3-y4) ];
b=[ x1^(2)-x4^(2)+y1^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d11^(2) ; x2^(2)-x4^(2)+y2^(2)-
y4^(2)+d44^(2)-d22^(2);x3^(2)-x4^(2)+y3^(2)-y4^(2)+d44^(2)-d33^(2)];
Resul ado=in (A'*A)*A'*b;
e2(p-14)=(Resul ado(2)-Posiciones_Pun os(p,1))^2+(Resul ado(1)-
Posiciones_Pun os(p,2))^2;
end
%Cálculo del RMSE
E o _ o al(1)=sq (1/leng h(e1)*sum(e1));
E o _ o al(2)=sq (1/leng h(e2)*sum(e2));
%Núme o de pun os que se an a ep esen a en la g á ica
npun os=[0,1];
%Rep esen ación de los e o es
plo (npun os,E o _ o al,'--gs',...
'LineWid h',2,...
'Ma ke Size',10,...
'Ma ke EdgeColo ','b',...
'Ma ke FaceColo ',[0.5,0.5,0.5])
g id on, axis equal
%De inición de ca ac e ís icas de la g á ica e imp esión
i ulo=['3 Anclas NLOS-DDP en e Anclas NLOS-UDP'];
ylabel('Raíz del e o cuad á ico medio RMSE (me os)');
xlabel('Núme o de anclas NLOS-UDP añadidas a 3 NLOS-DDP');
p in (gc ,'-djpeg','- 400', i ulo)
Anexos
88

89
REFERENCIAS
[1]
WAN - Ul a Na ow Band (UNB) [consul a: 15 agos o 2018]. Disponible en:
h ps://www.m2comm.co/ on -page/ echnology/wan-ul a-na ow-band-unb/
[2]
UWB: la e olución de las edes pe sonales. En: Comunicaciones Wo ld nº 200, IDG Communica ions
S.A, 2005 [consul a: 16 agos o 2018]. Disponible en: h ps://www. amonmillan.com/ u o iales/uwb.php
[3]
Jo di Diaz. Tecnología Ul a-WideBand (UWB) La e olución a co o alcance. Cen e o
Communica ions and Signal P ocessing Resea ch, New Je sey Ins i u e o Technology. [consul a: 16
agos o 2018] BURAN nº19 ab il 2003. Disponible en:
h ps://upcommons.upc.edu/bi s eam/handle/2099/9890/A icle010.pd
[4]
Ga cia-Pa do, Concepcion & Cano, Ma ia Vic o ia & Molina-Ga cia-Pa do, Jose-Ma ia & Víc o
Rod íguez, José & Pascual Ga cía, Juan & Juan-Llace , Leand o. (2010). Sis ema de comunicaciones
UWB.
[5]
Temas A anzados en comunicaciones TAC (2007-08), Uni . Au ónoma de Mad id. [consul a: 20 agos o
2018] Disponible en:
h p://a an xa.ii.uam.es/~ ac/Documen acion/Tema_IV_In oduccion_UWB_ e 0.pd
[6]
Au o : Ma io Casas González. P o eso es: D . Ca los C espo Cadenas, D . Rashid Mehmood. P oyec o
Fin de Ca e a Uni e sidad de Se illa. Localización P ecisa de Obje os Indoo median e señales UWB y
écnicas TOA.
[7]
Daniela Ximena González Caamaño. Es udio compa a i o del es anda Ul aWide Band (UWB) en e a
blue oo h y zigbee. P o eso pa ocinan e: S . Nés o Fie o Mo ineaud. 2011. [consul a: 17 agos o 2018]
Disponible en: h p://cybe esis.uach.cl/ esis/uach/2011/bm cig643e/doc/bm cig643e.pd
[8]
Decisión de Ejecución de la Comisión, de 7 de oc ub e de 2014, que modi ica la Decisión 2007/131/CE
po la que se au o iza la u ilización a monizada del espec o adioeléc icopa a los equipos que u ilizan
ecnología de banda ul aancha en la Comunidad. Publicado en DOUE, núm. 293, de 9 de oc ub e de
2014, páginas 48 a 56. [consul a: 6 agos o 2018] Disponible en:
h ps://www.boe.es/busca /doc.php?id=DOUE-L-2014-83038
[9]
The Eu opean Commision's Decision on Ul a-Wideband Technologies: F equen ly Asked Ques ions.
Eu opean Commission, P ess Release Da abase. [consul a: 7 agos o 2018] Disponible en:
h p://eu opa.eu/ apid/p ess- elease_MEMO-07-72_en.h m?locale=en
[10]
ETSI EN 302 065-1 2.1.1 (2016-11) Ha monised Eu opean S anda d. Sho Range De ices (SRD)
using Ul a Wide Band echnology (UWB); Pa 1: Requi emen s o Gene ic UWB applica ions.
[consul a: 10 agos o 2018] Disponible en:
Re e encias
90
h ps://www.e si.o g/deli e /e si_en/302000_302099/30206501/02.01.01_60/en_30206501 020101p.pd
[11]
And és Ma ínez Ga cía. Di ec o de p oyec o: Sebas ián Blanch Bo is. P oyec o Final de Ca e a.
Es udio de canal pa a sis emas Ul a Wide Band. [consul a: 19 agos o 2018] Disponible en:
h ps://upcommons.upc.edu/bi s eam/handle/2099.1/13288/PFC.pd ?sequence=2&isAllowed=y
[12]
Homayoun Nikooka , Ramjee P asad. In oduc ion o Ul a Wideband o Wi eless Communica ions.
Sp inge Science & Business Media. 2008.
[13]
E a M. Ga cía Polo. Técnicas de Localización en Redes Inalámb icas de Senso es. 2008. Uni e sidad de
Cas illa-La Mancha. [consul a: 12 agos o 2018] Disponible en:
h p://www.dsi.uclm.es/pe sonal/E aMa iaGa cia/docs/2008-Cu so%20Ve ano.pd
[14]
Decawa e ScneSo DWM1000 Module. Decawa e. [consul a: 15 agos o 2018] Disponible en:
h p://www.decawa e.com/p oduc s/dwm1000-module
[15]
No mas UNE-ISO 690:2013. [consul a: 19 agos o 2018] Disponible en:
h p://guiasbus.us.es/bibliog a iayci as/es ilouneiso
[16]
Sinan Gezici, membe IEEE, and H. Vincen Poo , ellow IEEE. Posi ion Es ima ion by Ul a-Wide-
Band Signals. Vol. 97, No. 2, 2009.
[17]
Ka eh Pahla an. Indoo Geoloca ion In Absence O Di ec Pa h. IEEE Wi eless Communica ion,
Decembe , 2006.
[18]
Robe o Ve done. Wi eless senso and ac ua o ne wo ks: echnologies, analysis and design. Else ie ,
2008.
[19]
Au o : Juan Luis Ma ín Po as. Tu o a: D a. E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez. P oyec o Fin de
Ca e a, Uni e sidad de Se illa. Es udio de un Esquema de Adquisión Tempo al de Complejidad Ajus able
pa a UWB. Se illa, 2014.
[20]
Au o : Luis De la Calle Rozadillas. Tu o a: D a. E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez. T abajo Fin de
G ado, Uni e sidad de Se illa. E aluación de disposi i os UWB pa a la localización en i e io es con
medidas de dis ancia. Se illa, 2017.
[21]
Au o : Tama a Ri e a Robles. Tu o a: D a. E a Ma ía A ias de Reyna Domínguez. P oyec o Fin de
Ca e a, Uni e sidad de Se illa. Localización en in e io con UWB. Técnicas de es imación de iempo de
llegada en de ec o de ene gía. Se illa, 2014.
[22]
Li eWi e. B adley Mi chell. Wha does UWB mean? Julio 2018. Disponible en:
h ps://www.li ewi e.com/ul a-wide-band-817953
91
Re e encias
92