Sistemas de Ecualización Turbo, Usando LOG-MAP y LDPC no Binario

Abstract

El creciente avance de las telecomunicaciones durante estos últimos años, ha despertado el interés de muchos investigadores en conseguir más y mejores técnicas que permitan establecer comunicaciones inalámbricas robustas y que a su vez, soporten grandes flujos de información a alta velocidad. No obstante, la utilización de un canal inalámbrico para el envío y recepción de señales, introduce efectos indeseados tales como interferencia y ruido, debido a que entre el emisor y el receptor se interponen diferentes agentes que se comportan de aletoriamente. Es así como se han desarrollado métodos que han despertado gran interés entre los investigadores, debido a la obtención de resultados sorprendentes. Entre estos métodos destacan el algoritmo MAP y los códigos LDPC. El primero puede ser utilizado tanto en el aspecto de la ecualización de señales o en la decodificación de señales, mientras que el segundo se utiliza específicamente para codificar y decodificar señales. De este modo, el objetivo principal de esta memoria es unir estos dos algoritmos para que trabajen de forma iterativa, utilizando la información proporcionada por el ecualizador para mejorar el proceso de decodificación y a su vez, realizar el proceso de ecualización utilizando la información del decodificador. A este sistema retroalimentado se le llama Esquema Turbo. Además, se plantea el algoritmo para lenguajes no binarios. Para realizar este trabajo, primeramente se hizo un desglose de un sistema de comunicaciones actual, reconociendo cada uno de los bloques componentes, analizando su funcionamiento teórico, introduciendo modificaciones según corresponda y a partir de este análisis obtiene un diagrama de bloques que resume el funcionamiento general del algoritmo propuesto. Seguidamente se realizan pruebas a pequeña escala, utilizando un modelo de canal TDL Gaussiano de tres derivaciones, capaz de emular el comportamiento de una señal bajo interferencia y ruido, con el objetivo de demostrar el correcto funcionamiento del algoritmo y su convergencia, para posteriormente someter el esquema a transmisiones de grandes bloques de información, midiendo su desempeño bajo distintos escenarios y estudiando la tasa de símbolos errados (SER) variando la razón señal ruido (SNR). Los resultados obtenidos de esta investigación dicen que este algoritmo es capaz de lograr una corrección completa en señales pequeñas, incluso bajo condiciones en que de SNR se reduce hasta 5 dB para 7 iteraciones. Sin embargo, al momento de enviar bloques de información de tamaño mucho mayor (105 símbolos), el algoritmo presenta un piso de SNR de 10 dB, ya que al aumentarlo por sobre ese valor no se lograba mejoramiento de decodificación, debido a que se utilizó un esquema de codificación de bloques con matrices pequeñas. Esto se explica justamente porque la elaboración de matrices de codificación para códigos LDPC no binarios, para bloques grandes de información, es un tema de investigación que no se encuentra resuelto hasta la fecha.