Análisis del efecto de la interferencia WiFi sobre la velocidad Doppler en radar meteorológico

• Autores: Benoit, David Ezequiel; Cogo, Jorge; Pascual, Juan Pablo
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ingeniería, Ciencia y Tecnología; Radar Meteorológico; Interferencia Wi-Fi; Procesamiento de Señales; Ingeniería, Ciencia y Tecnología
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Benoit, David Ezequiel. Instituto Balseiro. Universidad Nacional de Cuyo, S. C. Bariloche, Rı́o Negro, Argentina
Fil: Cogo, Jorge. Universidad Nacional de Río Negro. Centro Interdisciplinario de Telecomunicaciones, Electrónica, Computación y Ciencia Aplicada (CITECCA). Sede Andina. S. C. Bariloche, Río Negro Argentina.
Fil: Cogo, Jorge. Instituto Balseiro Universidad Nacional de Cuyo S. C., Bariloche, Argentina.
Fil: Pascual, Juan Pablo. Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo, S. C. Bariloche, Argentina.
Fil: Pascual, Juan Pablo. CONICET, Argentina.
In this work we present an analysis of the WiFi interference effect over the Doppler velocity estimation in weather radar applications with constant pulse repetition interval. First, we performed an study using a simplified signal model that assumes a zero spectral width, showing that the interference presence produces hops in the velocity estimates equals in module to the maximun unambiguous velocity. We also derive an expresion to the velocity hop probability, which depends on interfence-to-signal power ratio (ISR), the number of pulses in the coherent processing interval and the sum of the signal and interference phases.We extend the analysis to a signal model based on a Gaussian power spectral density with a given spectral width. In this case, the study is performed throughout simulations. We evaluate the root mean square error of the velocity estimates in function of spectral width for different ISR values. We show that for spectral widths usual in practice, the behavior is similar to the simplified model, i.e. for some estimates there are velocity hops and others are not affected or at least the interference effect is not appreciable. Finally, we determine an optimal velocity threshold to estimate the hop probability for signals with arbitrary spectral width, by means of a normality test.
En este trabajo se presenta un análisis del efecto que posee la interferencia WiFi sobre la estimación de la velocidad Doppler media en aplicaciones de radar meteorológico, cuando este opera con intervalo de repetición de pulso constante. En primer lugar, se realiza un estudio analítico basado en un modelo simplificado de la señal que supone que el ancho espectral es cero. Se muestra que el error sobre la velocidad estimada que produce la interferencia es un salto de velocidad igual en módulo al valor de la velocidad máxima no ambigua. Además, se evalúa la probabilidad de salto de velocidad que posee este efecto, mostrando que dicha probabilidad depende de la relación de potencias entre la interferencia y la señal (ISR), del número de pulsos en cada intervalo de procesamiento coherente y de la suma de las fases de la señal y de la interferencia. En segunda instancia, se extiende el análisis para un modelo de señal que considera densidad espectral de potencia de tipo gaussiano al que se le fija un dado ancho espectral. Para estudiar esta situación se recurre a simulaciones numéricas. Por un lado, se evaluó la raíz del error cuadrático medio de los estimados de velocidad en función del ancho espectral para diferentes valores de ISR. Se muestra como se incrementa el error promedio. Para dar con la causa del incremento del error se analizan los estimados individuales, donde se verifica que, para anchos espectrales habituales en la práctica, al igual que para el modelo analítico para algunos estimados se producen saltos de velocidad y otros no se ven afectados o al menos el efecto no es tan apreciable. Por último, se determina un umbral óptimo de velocidad para estimar la probabilidad de salto para señales con anchos espectrales arbitrarios, mediante una prueba de gaussianidad.