Ισοστάθμιση μη γραμμικών δορυφορικών καναλιών με χρήση επαναληπτικών τεχνικών τύπου Turbo

• Κύριος συγγραφέας: Αυγερινός, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2012
• Θέματα: Ισοστάθμιση; Δορυφορικά κανάλια; Equalization; Satellite channels; Turbo; 621.382 54

Οι τηλεπικοινωνίες με τη χρήση δορυφορικών καναλιών αναμένεται να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στα μελλοντικά συστήματα επικοινωνιών τρίτης και τέταρτης γενιάς (3G και 4G). Ωστόσο ο δρόμος για την ευρεία χρησιμοποίηση δορυφορικών συστημάτων θα πρέπει να περάσει μέσα από τη μελέτη και αντιμετώπιση ορισμένων προβλημάτων και περιορισμών που εμφανίζονται σε αυτά. Ένα τέτοιο βασικό πρόβλημα είναι η μη γραμμική σχέση εισόδου – εξόδου του δορυφορικού καναλιού, που κατά κύριο λόγο οφείλεται στη χρήση ενισχυτών χαμηλής κατανάλωσης ισχύος στο δορυφόρο. Επιπλέον, η ανάγκη για μετάδοση με υψηλούς ρυθμούς θέτει περαιτέρω περιορισμούς στην αντιμετώπιση των παραμορφώσεων που υπεισέρχονται στο εκπεμπόμενο σήμα κατά τη μετάδοσή του στον ασύρματο τηλεπικοινωνιακό δίαυλο. Για να γίνει λοιπόν δυνατή η αποτελεσματική αντιμετώπιση των παραμορφώσεων αυτών θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικές τεχνικές ισοστάθμισης και αποκωδικοποίησης στο δέκτη. Αρχικά αυτά τα δυο στάδια στο δέκτη λειτουργούσαν ανεξάρτητα και δεν υπήρχε ανταλλαγή πληροφορίας μεταξύ τους για να επιτευχθεί καλύτερη απόδοση. Στη συνέχεια για να γίνει πραγματικότητα αυτή η βελτίωση της απόδοσης δημιουργήθηκε η Turbo ισοστάθμιση στην οποία υπάρχει επαναληπτική αλληλεπίδραση των βαθμίδων του ισοσταθμιστή και του αποκωδικοποιητή στο δέκτη του συστήματος. Η αλληλεπίδραση αυτή επιτυγχάνεται με την ανταλλαγή soft πληροφορίας. Το ερώτημα που δημιουργείται αφού έχουμε καταλήξει στην δομή του δέκτη είναι με πιο τρόπο θα υλοποιηθούν ο ισοσταθμιστής και ο αποκωδικοποιητής. Η βέλτιστη λύση θα ήταν να χρησιμοποιηθεί για τα δυο αυτά στάδια του δέκτη ο αλγόριθμος του MAP (Maximum A-posteriori Probability). Λόγω όμως της σημαντικής υπολογιστικής πολυπλοκότητας (και σαν συνέπεια και του κόστους σε χρόνο) αυτής της μεθόδου είμαστε αναγκασμένοι να καταφύγουμε σε εναλλακτικές λύσεις. Η λύση λοιπόν την οποία αρχικά μελετούμε είναι αυτή της χρήσης ενός SIC (Soft Interference Canceller) στο στάδιο του ισοσταθμιστή ο οποίος προσπαθεί να ελαχιστοποιήσει το μέσο τετραγωνικό σφάλμα (MMSE) μεταξύ των δεδομένων που μεταδόθηκαν και των εκτιμήσεων του canceller χρησιμοποιώντας γραμμικά φίλτρα προκειμένου να προβεί στην εκτίμηση των τελευταίων. Παρόλα αυτά λόγω των πολύ ισχυρών παραμορφώσεων που εισάγονται από το δορυφορικό μας κανάλι η μέθοδος δεν είναι τόσο αποτελεσματική όσο θα θέλαμε. Γι’ αυτό το λόγο καταφεύγουμε στην υλοποίηση ενός δεύτερου SIC παρόμοιας φιλοσοφίας λειτουργίας με τον προηγούμενο, ο οποίος όμως μπορεί να αντιμετωπίσει περισσότερο αποτελεσματικά τις μη γραμμικότητες (NonLinearities) του δορυφορικού καναλιού. Όλες οι παραπάνω τεχνικές οι οποίες αναφέρθηκαν έχουν ως στόχο να μπορέσουν να κάνουν δυνατή, όσο το δυνατόν πιο αξιόπιστα, τη μετάδοση πληροφορίας μέσω των μη γραμμικών δορυφορικών καναλιών. Για να μπορέσουμε όμως να διερευνήσουμε το κατά πόσο είναι τελικά αυτό εφικτό θα πρέπει να μοντελοποιήσουμε με κάποιο τρόπο αυτά τα κανάλια. Βέβαια επειδή η συμπεριφορά τους διαφέρει δραματικά σε σχέση με τα συνηθισμένα κανάλια που συναντάμε χρησιμοποιούμε για την προσομοίωση τους τις σειρές Volterra. Τέλος μέσω κατάλληλων αριθμητικών προσομοιώσεων οι τεχνικές που αναφέρθηκαν παραπάνω αξιολογούνται και συγκρίνονται με βάση κριτήρια επίδοσης, όπως η πιθανότητα σφάλματος ανίχνευσης.