Codificação LDPC e decodificação iterativa para sistemas com modulação espacial two-layer

Abstract

Nesta tese é considerado um sistema com múltiplas antenas transmissoras e receptoras (MIMO - multiple-input multiple-output) com emprego da técnica de modulação espacial (SM), no qual os bits de informação são mapeados numa modulação digital convencional e no índice da antena transmissora ativada para transmissão. Dessa forma, o esquema pode ser implementado com uma única cadeia de radio-frequência (RF) permitindo baixa complexidade ao transmissor com eficiência espectral relativamente alta. Nesse cenário é proposto um sistema SM codificado em duas camadas (two-layer), em que os bits de informação são divididos em duas sequências (sinal e espacial) e cada uma delas passa por um codificador de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC), possivelmente distinto. As taxas dos códigos são selecionadas a partir da avaliação da informação mútua entre as entradas e saídas do sistema, considerando um canal de comunicação com modelo de desvanecimento Rayleigh. Em relação à recepção, nesta tese é proposto um mecanismo de troca de mensagens su- aves entre os decodificadores componente, com o qual se obtém melhor desempenho global do sistema em comparação ao sistema de uma camada (one-layer).

Abstract: In this Ph.D. dissertation it is considered a system with multiple transmit and receive antennas (MIMO) employing the spatial modulation technique (SM), in which the information bits are mapped to a conventional digital modulation and to the index of the transmit antenna activated for transmission. Thus, the scheme can be implemented with a single RF chain (RF) allowing for a low-complexity transmitter with relatively large spectral efficiency. In this scenario a two-layer coded SM system is proposed, in which the information bits are divided into two sequences (signal and spatial) and each of which passing through a possibly distinct low density parity check (LDPC) encoder. The code rates are selected according to the mutual information between the inputs and outputs of the system, which we derive considering a Rayleigh fading channel. Regarding the receiver, in this thesis we propose a soft message exchange mechanism between the component decoders, which better overall system performance is obtained compared to the system one-layer scheme.