Aplicación de turbo códigos en sistemas de transmisión de tramas cortas

Abstract

En el año de 1993 un grupo de investigadores franceses asombraron a la comunidad científica con un descubrimiento que marcaría un hito en el mundo de la codificación. Se trataba de los Turbo Códigos, los cuales demostraron un rendimiento muy cercano a los límites predichos por Shannon en su teoría matemática de las comunicaciones. Uno de los puntos fuertes en los que se basa su excelente rendimiento es, entre otros, las largas tramas de bits que se usan para la transmisión. Los resultados originales se obtuvieron con una secuencia de 64 Kbits, en los que para una relación señal a ruido (SNR) de 0,7 dB la tasa de error de bit BER era 10−5. Este fue un paso muy importante, tomado con escepticismo por muchos, pero ampliamente demostrado por otros. Se comprobó que a medida que disminuye la longitud de la trama, la eficiencia de este código, es decir, su capacidad para corregir errores, también lo hace [8, 22, 10, 9]. Dada la tendencia actual de buscar mas y mejores medios de comunicaciones inalámbricas, como es el caso de los Sistemas de Comunicaciones Personales (PCS) que emplean tramas de 192 y 189 bits, por ejemplo, en los cuales se requiere una buena capacidad de corrección de errores, aún con una alta potencia de ruido presente en el canal, es de gran interés para los investigadores extender el uso de los Turbo códigos para que puedan emplearse en ellos o en otros sistemas de transmisión de tramas cortas [8, 19, 22]. Existen varias propuestas en este sentido, que presentan enfoques diferentes [8, 22, 10, 19, 31, 20], pero quedando todavía camino por recorrer para mejorar su rendimiento. Por lo que en esta tesis se estudiarán los principales aspectos que inciden en el rendimiento de los Turbo Códigos y se propondrá una alternativa de codificación eficiente para Sistemas de Comunicaciones de tramas cortas, empleando estos códigos.

In 1993 a group French researchers astonished the international scientific community with a discovery that become a landmark in the world of coding theory. It was about Turbo Codes, which demonstrated a performance very close to the limits predicted by Shannon in his mathematical theory of communications. One of the strong points in which their excellent performance yields is, among other, the long frames that are used for the transmission. The original results were obtained with a 64 Kbits'length interleaver, and for a signal noise ratio (SNR) of 0,7 dB the bit error rate (BER) obtained was 10−5. This was a very important step, took with scepticism by many, but extensively demonstrated by others. It was demonstrated that as the frame's length decrease, the performance of this code, in other words, its capacity to correct errors, also decrease [8, 22, 10, 9]. Following the actual trend for seeking more an better media for wireless communications, like for example Personal Communication Systems (PCS) which uses 192 and 189 bits frames, a good error correction capacity is required. This is also true with a high noise power present in the channel. That's why it's a great interest for the researchers to extend the use of turbo codes in those Personal Communication Systems or in other short frame transmission systems [8, 19, 22]. There are several approaches in this sense, with different perspectives [8, 22, 10, 19, 31, 20], but remaining way to improve its performance. That's why in this thesis we are going to study the principal components which affect the performance of the Turbo Codes and we're to propose an efficient coding scheme applied to short frame transmission systems, using these codes.