Design and optimization of an 802.11n based wireless link for flight test telemetry applications

The aim of this thesis is to present the preliminary design of a telemetry system link for LSA Flight Tests describing choices and standards to adopt in the specific instance. The dissertation starts with a chapter dedicated to the characterization of the state of the art of modern telemetry followed by a discussion about the reasons that made this project begin, about the FTI and the operational framework the telemetry link will work with. The section follows the specifications formalization process for the new task; there is therefore first an introduction to the problem, then goals identification and at last requisites and constrains definition. The thesis next focuses on the proposed link solution based on the 802.11n standard dwelling upon the different levels protocol choices and associated applications before concentrating on the decisions to take for the delineated case. Once completed the arrangement study, the subsequent step is the opening to the test phase of the project, there is initially the selection of devices, link budget calculation and finally they are presented a series of indoor and outdoor experiments to make a preliminary evaluation of the standard/system capabilities and to find possible solutions to interference and MIMO antenna correlation issues. The last chapter is dedicated to the description of future enhancements and potential obstacles connected with the system.

Scopo di questa tesi è la presentazione del progetto preliminare del collegamento radio di un sistema di telemetria per le prove di volo di un velivolo LSA descrivendo scelte e standard adottati per lo specifico ambito. Dopo un primo capitolo dedicato alla descrizione dello stato dell'arte della moderna telemetria, viene presentato il contesto che ha portato alla decisione di ideare e realizzare un sistema FTI con collegamento radio; la sezione segue il processo di formalizzazione di specifiche, c'è quindi inizialmente un'introduzione al problema, l'identificazione degli obiettivi e in ultimo la definizione di limiti e requisiti. Il testo si sofferma poi sulla soluzione per il link radio proposta, basata sullo standard 802.11n, concentrandosi sui protocolli scelti per i diversi livelli di trasmissione, sulle relative applicazioni e sulle decisioni prese per il caso delineato. Completato lo studio delle regole alla base del link, il passo successivo è il passaggio alla costruzione e test dell'apparato. Vengono esposti all'inizio la selezione degli strumenti da utilizzare ed il bilancio del collegamento, per poi passare alla presentazione una serie di esperimenti al chiuso e all'aperto per effettuare una valutazione preliminare delle capacità dello standard e per trovare possibili soluzioni a problemi di interferenza e di correlazione delle antenne MIMO. L'ultimo capitolo è dedicato alla descrizione di possibili futuri miglioramenti e complicazioni connessi col sistema.