Técnicas iterativas de igualização na frequência para sistemas mono-portadora com modulação de magnitude

Abstract

O aumento do consumo de energia nas redes sem fios e, em particular, nas redes móveis, em tudo associado ao rápido crescimento do número de serviços multimédia disponíveis e ao elevado volume de tráfego por eles gerado, tornou-se motivo de preocupação. Do ponto de vista do utilizador, a sua maior preocupação reside na influência que a ligação às redes sem fios tem no consumo de energia dos dispositivos terminais (laptop, telemóvel, tablets) com consequente diminuição no tempo de duração das baterias. Do ponto de vista do projecto destes sistemas os principais problemas são a selectividade em frequência devido às características dispersivas do canal de transmissão e o elevado PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) dos sinais gerados pelas técnicas de modulação com elevada eficiência espectral. Sistemas de portadora única com igualização no domínio da frequência (SC-FDE – Single-carrier with Frequency Division Equalizer), nomeadamente a técnica de igualização iterativa IB-DFE (Iterative Block Decision Feedback Equalization), mostraram ser particularmente efectivos em lidar com os problemas causados pela propagação multi-percurso em canais dispersivos no tempo. Por outro lado o uso de técnicas de Modulação de Magnitude (MM – Magnitude Modulation) permite reduzir de forma significativa o PAPR de sinais de portadora-única (SC – Single-Carrier). Ambas as técnicas foram recentemente combinadas e o seu desempenho estudado em canais dispersivos no tempo. No entanto não foi considerada a utilização de codificação de canal. O trabalho descrito nesta tese estendeu a abordagem ao caso de transmissões SCFDE com MM e codificação de canal. Em particular, são usados códigos convolucionais e igualizadores do tipo Turbo IB-DFE no receptor.

Energy consumption in wireless networks, and in particular in cellular mobile networks, is now of major concern in respect of their potential adverse impact upon the environment and their escalating operating energy costs. The recent phenomenal growth of data services in cellular mobile networks has exacerbated the energy consumption. From the user point of view, major concern relates to terminal’s power consumption and its severe impact in terminal’s battery duration. From the design point of view the major problems are selectivity in the frequency due to the channel dispersive effects and high peak-to-average power ratio (PAPR) of the high spectral efficiency signal modulations adopted. Single-carrier with frequency-domain equalization (SC-FDE) methods upon iterative-block decision feedback equalization (IB-DFE) are particularly effective on dealing with the severe distortion of multipath time dispersive channels. On the other hand it is known that Magnitude Modulation techniques can reduce significantly the PAPR of SC signals. Both techniques have been recently combined and their performance analyzed in multipath time dispersive channels. However those studies did not include channel coding. The aim of this project is to extend those studies to transmissions SC-FDE with MM and error control coding, particularly convolutional codes and Turbo IB-DFE.