Estudio e implementación de métodos de eliminación de interferencias WLAN/RLAN en radares meteorológicos

Abstract

Los radares meteorológicos de banda C comparten el uso de la banda con dispositivos de comunicaciones inalámbricas (WLAN/RLAN) luego de que en 2003 la Unión Internacional de Telecomunicaciones autorizara el uso de la banda a estos dispositivos. Se definieron protocolos que debe implementar todo dispositivo de comunicaciones de banda C que opere según el estándar IEEE 802.11 para no interferir con el funcionamiento de los radares, pero lo cierto es que a partir del despliegue de equipamiento en esta banda han empezado a aparecer serias interferencias en los radares meteorológicos a lo largo del mundo. Estas interferencias degradan la calidad de los productos del radar y en casos de interferencia severa pueden llegar a impedir la identificación de un fenómeno meteorológico. En este trabajo se presentan algoritmos de filtrado digital para la mitigación de interferencias WLAN/RLAN en radares meteorológicos. Los algoritmos están basados en el filtrado por medianas y en la Transformada de Wavelet Discreta en dos dimensiones junto al análisis multi-resolución. Se utilizaron datos reales de radares de la serie RMA (Radar Meteorológico Argentino), desarrollados por INVAP SE para la Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Nación Argentina en el marco del programa Sistema Nacional de Radares Meteorológicos (SINARAME), los cuales presentan interferencias WLAN/RLAN. Los resultados del proceso de filtrado se evaluaron de forma cualitativa, mediante la inspección visual de los productos obtenidos luego de filtrar, y de forma cuantitativa mediante métricas de desempeño que evalúan la señal cruda antes y después de filtrar.

Meteorological radars operating in C band share the use of the spectrum with wireless communications devices (WLAN / RLAN) since the International Telecommunications Union authorized the use of the band to these devices in 2003. Wireless devices compliant with IEEE 802.11 standard should implement several protocols in order to not interfere with the operation of radars, but the truth is that since the deployment of wireless equipment in this band, serious interference appeared in meteorological radars throughout the world. These interferences degrade the quality of radar products and, in cases of severe interference, may prevent the identification of a meteorological phenomenon. In this work we present digital filtering algorithms for the mitigation of WLAN/RLAN interference in meteorological radars. Median filtering algorithms and Discrete Wavelet Transform in two dimensions together with the multi-resolution analysis. Real data from the RMA radar series (Argentine Meteorological Radar), developed by INVAP SE for the Subsecretaría de Recursos Hídricos of the Argentine Nation within the framework of the Sistema Nacional de Radares Meteorológicos (SINARAME), is used in this work. Some of these radars present severe WLAN/RLAN interference. The results of the filtering process were evaluated qualitatively, by visual inspection of the products obtained after filtering, and quantitatively by means of performance metrics that evaluate the raw signal before and after filtering.