Αρχιτεκτονικές υλικού χαμηλής ισχύος για την αποκωδικοποίηση συνελικτικών κωδίκων σε ασύρματα modems

• Main Author: Γκρίμπας, Δημήτρης
• Other Authors: Παλιουράς, Βασίλειος
• Language: gr
• Published: 2007
• Subjects: Συνελλικτικός κώδικας; Τρέλλις; Από κοινού αποδιαμόρφωση αποκωδικοποίηση; Αρχιτεκτονικές; Αποκωδικοποίηση; Αποδιαμόρφωση; 515.43; Viterbi; SOVA; Super trellis; QAM; Combined demodulation and decoding; Architecture; Convolutional; Codes
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/592

Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας μελετήθηκε μια κατηγορία αλγορίθμων διόρθωσης λαθών που προκύπτουν κατά τη μετάδοση δεδομένων μέσα από ένα ασύρματο τηλεπικοινωνιακό κανάλι. Η μετάδοση των δεδομένων έγινε χρησιμοποιώντας τις διαμορφώσεις BPSK, QPSK, 16 – QAM και 64 – QAM. Η μελέτη επικεντρώθηκε στην περίπτωση της συνελικτικής κωδικοποίησης δεδομένων. Για την υλοποίηση του αποκωδικοποιητή (decoder) μελετήθηκαν συγκριτικά οι αλγόριθμοι Viterbi και SOVA καθώς και οι αντίστοιχες αρχιτεκτονικές υλοποίησης τους σε υλικό, ως προς την πολυπλοκότητα, την κατανάλωση και την ταχύτητά τους για συγκεκριμένη ικανότητα διόρθωσης λαθών που μετράται ως μείωση του BER. Επίσης, μελετήθηκαν τέσσερεις διαφορετικοί τρόποι αποδιαμόρφωσης και αποκωδικοποίησης των δεδομένων για διαμορφώσεις QAM βασισμένοι στον αλγόριθμο Viterbi. Η μεθοδολογία της διπλωματικής περιέλαβε την υλοποίηση ενός πλήρους μοντέλου τηλεπικοινωνιακού συστήματος με μη ιδανικό κανάλι, AWGN, στο οποίο προστέθηκαν μηχανισμοί διόρθωσης λάθους. Η μελέτη έλαβε υπόψη τον κβαντισμό στο δέκτη στην αναπαράσταση δεδομένων καθώς και στα ενδιάμεσα αποτελέσματα. Αξιολογήθηκαν τρόποι κβαντισμού συναρτήσει παραμέτρων του καναλιού, και εντοπίστηκαν τα ελάχιστα αναγκαία μήκη λέξης για την υλοποίηση των αλγορίθμων του δέκτη, λαμβάνοντας υπόψη το trade-off μεταξύ απόδοσης και κόστους υλοποίησης σε υλικό. Με τη χρήση bit-true εξομοιώσεων μελετήθηκαν τρόποι ελαχιστοποίησης της δυναμικής περιοχής που απαιτείται για την αναπαράσταση των ενδιάμεσων μετρικών. Σε κάθε περίπτωση αναλύθηκε η απόδοση των αλγορίθμων με βάση το ποσοστό των λαθών στο δέκτη (BER) ενώ συνεκτιμήθηκε η πολυπλοκότητα της αντίστοιχης υλοποίησης VLSI. === This thesis focuses on a class of algorithms for the correction of errors due of the transmission of data through a wireless telecommunications channel. The modulations employed are BPSK, QPSK, 16-QAM and 64-QAM. The study focuses on convolutional coding. The performance of solutions based on Viterbi and SOVA algorithms are comparatively studied, as well as the corresponding hardware architectures, in terms of the complexity, consumption and speed, while specifications are set in terms of error correction capability, measured in BER. Also, four different ways of combined demodulation and decoding of QAM data are studied based on the Viterbi algorithm. The methodology assumed in this thesis includes the realization of a complete telecommunications system model assuming an additive white gaussian noise channel, AWGN, in which mechanisms of error correction are added. The study takes into consideration the quantization effects in the receiver and in all the intermediary operations of algorithms. It has been found that the ideal quantizer for the receiver is related to channel parameters. In addition the shortest necessary word lengths were identified taking into consideration trade off between output and hardware realization cost. By means of bit-true simulations, ways of minimization of dynamic region, required for the representation intermediary metrics were studied. In every case the performance of algorithms is analyzed in terms of BER, as well as computational cost and impact on VLSI realization.