Analysis and evaluation of nyquist-I pulses impaired by inter-symbol and co-channel interference

Abstract

Las actuales tendencias en los sistemas de comunicaciones inalámbricas, nos llevan a dis- eñar sistemas con un eficiente uso del espectro, ya que los requisitos de tasas de transmisión, de manera conservadora, se duplican cada año. La transmisión de señales a altas tasas genera interferencia inter-simbólica (ISI), efecto que degrada el rendimiento de los sistemas de comu- nicaciones. El diseño de señales libres de ISI en canales limitados en banda fue un problema abordado por Nyquist. El primer criterio de Nyquist (Nyquist-I), garantiza que una secuen- cia de pulsos será libre de ISI siempre y cuando sea muestreada en múltiplos del tiempo de símbolo. De la misma forma, el desarrollo de nuevas tecnologías, como Machine to Machine Communication (M2MC), Internet of Things (IoT) o redes móviles 5G, han introducido una gran cantidad de dispositivos demandando también un uso eficiente del espectro. En estos ambientes, la detección de datos de un usuario a menudo se corrompe por señales de otros usuarios ubicados en distancias cercanas o moderadas que usan la misma banda de frecuen- cia. El objetivo del re-uso de frecuencias es incrementar la eficiencia espectral. Este tipo de interferencia es llamada interferencia co-canal (CCI) y afecta negativamente el desempeño de los sistemas de comunicaciones. Así, la evaluación de diferentes pulsos de Nyquist-I, que mitigan los efectos de interferencias, es de considerable interés. En el presente trabajo se realiza la evaluación, comparación y análisis de distintos pulsos de Nyquist-I, considerando los efectos de la ISI, CCI y simultáneamente, ISI y CCI en sistemas banda-base y pasa-banda. Se considera la respuesta completa y truncada de los pulsos. Además se consideran 2 modelos para representar los efectos del CCI, el modelo sinusoidal y Preciso. Este análisis se realiza debido a que el tópico es escasamente tratado en la literatura. Luego, para realizar una comparación justa, los parámetros de los pulsos son optimizados considerando restricciones en el dominio de la frecuencia para condiciones particulares de los sistemas de comunicaciones. Los pulsos se evaluan principalmente en términos de la probabilidad de error de bit (BER) y, en todos los casos se presenta su comportamiento en el dominio de la frecuencia. Lo resultados indican que existen diferencias significativas en cuanto al desempeño de los pulsos, considerando distintos tipos de interferencias y tipos de respuesta. Los resultados anteriores pueden ser utilizados para hacer un diseño más eficiente de los sistemas de comunicaciones o también crear filtros adaptativos que modifiquen sus parámetros considerando las condiciones particulares de propagación.