Análise de desempenho de códigos concatenados em canais AWGN e com multipercursos: uma abordagem baseada em transmissão de vídeo em 4K codificado em H.264

In the process of digital transmission the communication channel inserts a series of imperfections in the information transmitted. In order to improve the quality of digital multimedia broadcasting, a number of technologies, such as DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) and DVB-T2 (Digital Video Broadcasting Terrestrial-2nd Generation) employing channel coding techniques have been developed. Within this context, channel coding techniques are of great importance because they minimize the probability of error during the transmission of the information. Thus it becomes important to evaluate the performance of the channel encoders. This dissertation performs a comparative analysis of the concatenated RS-CONV and BCH-LDPC encoders (They are implemented in Digital TV) over the AWGN and Rayleigh channels; Both in terms of BER, as well as in terms of video quality through the PSNR and SSIM metrics. In simulations over the AWGN channel the concatenated pair BCH-LDPC obtained the best performance in conjunction with the QPSK modulation, reaching the value of BER equal 0 when /0 equals 1 dB. In the Rayleigh channel simulations, the BCH-LDPC association with the QPSK modulation presented the best results, reaching the BER equal 0 from /0 equal 3 dB. In the video quality evaluation the BCHLDPC concatenated pair showed a superiority over the RS-CONV in the studied channels, in such a way that it conferred an increase (gain) on the mean of the PSNR in relation to the RS-CONV, that for the channel AWGN was approximately 2.2 dB, 6.4 dB and 6.7 dB, respectively for QPSK, 16-QAM and 64-QAM. In the Rayleigh channel the values were approximately 3.9 dB, 4.2 dB and 1.6 dB, respectively for QPSK, 16-QAM and 64-QAM. To confirm the results, another analysis is performed for a given band of the video, showing an increase in the mean of the results of the BCH-LDPC in relation to the RS-CONV, which for the AWGN channel was 15.8 dB for QPSK; 22.23 dB for 16-QAM and 14.3 dB for 64-QAM. While for Rayleigh channel the increase was 16.8 dB, 10.3 dB and 1.4 db, respectively, for QPSK, 16-QAM and 64-QAM.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDentro do processo de transmissão digital o canal de comunicação pode adicionar uma série de imperfeições na informação transmitida. A fim de melhorar a qualidade na transmissão multimídia digital, várias tecnologias, como DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) e DVB-T2 (Digital Video Broadcasting Terrestrial-2nd Generation) que empregam as técnicas de codificação de canal foram desenvolvidas. Dentro desse contexto, as técnicas de codificação de canal tem grande importância, pois minimizam a probabilidade de erro durante a transmissão da informação. Assim torna-se importante avaliar o desempenho dos codificadores de canal. Esta dissertação realiza uma análise comparativa dos codificadores concatenados RS-CONV e BCH-LDPC, implementados na TV Digital, sobre os canais AWGN e Rayleigh; tanto em termos da BER, bem como em relação a qualidade de vídeo, através das métricas PSNR e SSIM. Nas simulações sobre o canal AWGN o par concatenado BCH-LDPC obteve o melhor desempenho em conjunto com a modulação QPSK, atingindo o valor de BER igual a 0 quando /0 é igual a 1 dB. Nas simulações sobre o canal Rayleigh, a associação BCH-LDPC com a modulação QPSK apresentou os melhores resultados, alcançando BER igual a 0 a partir de /0 igual a 3 dB. Na avaliação de qualidade de vídeo o par concatenado BCH-LDPC demonstrou uma superioridade em relação ao RS-CONV nos canais estudados, de tal forma que conferiu um aumento (ganho) na média da PSNR em relação ao RS-CONV, que para o canal AWGN foi de aproximadamente 2,2 dB, 6,4 dB e 6,7 dB, respectivamente para QPSK, 16-QAM e 64-QAM. No canal Rayleigh os valores foram aproximadamente de 3,9 dB, 4,2 dB e 1,6 dB, respectivamente para QPSK, 16-QAM e 64-QAM. Para ratificar os resultados, outra análise é realizada para uma determinada faixa do vídeo, apresentando um aumento na média dos resultados do BCH-LDPC em relação ao RS-CONV, que para o canal AWGN foi de 15,8 dB para QPSK; 22,23 dB para 16-QAM e 14,3 dB para 64-QAM. Enquanto para canal Rayleigh o aumento foi de 16,8 dB, 10,3 dB e 1,4 db, respectivamente, para QPSK, 16-QAM e 64-QAM