[en] PERFORMANCE OF MULTI-H MODULATION OVER NON-LINEAR, BAND LIMITED CHANNELS

• Main Author: ALEXANDRE CURZI JUNIOR
• Other Authors: WEILER ALVES FINAMORE
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2006
• Subjects: [pt] MODULACAO MULTI-H; [en] MULTI-H MODULATION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9259@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=9259@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.9259

[pt] O uso de códigos corretores de erro tem sido a alternativa convencional utilizada em sistemas de comunicação digitais para melhorar o desempenho em termos de probabilidade de erro de bit dos sistemas com limitação de potência. A melhoria do desempenho quando se emprega estes códigos convencionais é alcançada com um aumento na faixa de freqüências utilizada pelo sistema ou uma redução na taxa de transmissão de informação. Técnicas que realizam a modulação e a codificação de forma integradas permitem obter desempenho superior ao de sistemas sem codificação, sem acarretar aumento de faixa. O presente trabalho analisa, através de simulação em computador digital, o desempenho de sistemas de comunicações digitais que empregam a modulação Multi-h, uma modulação codificada que faz uso eficiente da faixa. A simulação realizada considera um ambiente com não- linearidade, limitação de faixa e perturbação por um ruído aditivo branco Gaussiano. A técnica de simulação emprega utiliza o sinal em banda básica representado por suas amostras tomadas no domínio do tempo a intervalos constantes. As filtragens necessárias para simular o efeito da limitação de faixa foram realizadas com filtros de Butterworth digitais. O desempenho de códigos com número pequeno de estados ( = < 16) e probabilidade de erros maiores do que 10-4 foi analisado. Um programa para cálculo de distância Euclideana mínima normalizada, d min, de códigos Multi-h foi desenvolvido. A distância d min, é utilizada para estabelecer um limitante da probabilidade de erro por bit em sistemas cuja única perturbação é o ruído aditivo branco Gaussiano. Códigos com d min maiores possuem melhor desempenho e portanto este parâmetro é utilizado para escolher bons códigos. Um programa para cálculo da densidade espectral de potência de códigos Multi-h foi também desenvolvido. Para reduzir a complexidade do decodificador o número de estados da treliça correspondente ao código utilizado deve ser pequeno. Escolhendo-se um conjunto adequado de índices obtem-se códigos de complexidade reduzida com bom desempenho e boas características espectrais. Uma das restrições impostas ao conjunto de índices para reduzir a complexidade do decodificador é que os mesmos sejam razões nk/q entre números inteiros. Outros aspectos relacionados à redução da complexidade são discutidos neste trabalho. Em particular, uma propriedade que o conjunto de índices de modulação deve obedecer para que o número de estados da treliça seja q é estabelecida. Uma discussão sobre características da estrutura da treliça é também apresentada. === [en] Error correcting codes have been used in power limited digital communication systems to improve the system error probability performance. This performance improvement is obtained at the price of an expanded occupied bandwidth or a lower rate of information transmission. Integrated coding and modulation techniques allow an increased performance without this bandwitdt expansion. In this thesis, a digital computer simulation analysis of the performance of communication systems which incorporates Multi-h codes, a bandwidth efficient modulation, is carried out. The simulated system consider a band-limited non-linear channel perturbed by additive, white Gaussian noise. The simulation technique selected uses a base-band signal represented by it´s time domain samples equally spaced. The band limiting effect is obtained with Butterworth digital filters. The performance of codes with small number of states ( = < 16) and error probability range greater than 10 exp(-4) is analised. A computer program to calculate the normalized mínimum Euclidean distance, d min, of Multi-h codes was developped. The distance d min is used to establish an upper bound on the bit error probability for transmission over additive, white Gaussian noise channels. Codes with larger dmin have a better performance, been dmin, thus, an indication of good codes. A program developped to calculate power spectrum density of Multi-h codes is also presented. To reduce decoder complexity the number of trellis states should be small. By properly selecting a set of modulation indices codes with good performance, reduced complexity and small spectral occupation is obtained. A restriction on the set of indices to get a reduce complexity decoder is to have indices d which are integer ratios nk/q. Other related aspects are discussed in this work. In particular, a condition to get a number of trellis state equal to q is proposed. A discussion on the structed of the trellis is also presented.