Uma classe de codigos produto e sua decodificação turbo aplicada em um sistema CDMA multiportadora

NESTA tese é sugerida e analisada uma classe de códigos produto e sua decodificação iterativa (turbo) e é investigada a sua aplicação em um sistema CDMA (do inglês: Code-Division Multiple Access) com espalhamento espectral por seqüência direta e com múltiplas portadoras ortogonais, MC-DS-CDMA (do inglês: Multi-Carrier Direct-Sequence CDMA), operando em um canal com desvanecimento Rayleigh seletivo em freqüência. A codificação é baseada na concatenação serial de códigos de bloco de acordo com a estrutura geométrica de um código produto multidimensional. A decodificação é baseada na combinação dos algoritmos de Pyndiah e Wagner, em um processo de decodificação turbo. São analisadas duas configurações para o sistema em questão: na primeira o codificador e o decodificador de canal são convencionalmente colocados na entrada do transmissor e na saída do receptor, respectivamente. Na segunda configuração o codificador e o decodificador de canal são inseridos na estrutura do transmissor e do receptor, respectivamente. São também investigados ümitantes superiores de probabilidade de erro de bit em canal AWGN (do inglês: Additive White Gaussian Noise) e Rayleigh, de forma a fundamentar a construção do código e a avaliação de seu desempenho. São ainda realizados cálculos de capacidade de canal, objetivando revelar os limites na transmissão de informação para as configurações investigadas. Resultados de simulação são então apresentados, discutidos e comparados com os respectivos ümitantes e capacidades. Tais resultados mostram que o esquema de codificação e decodificação proposto é atrativo e que o desempenho do sistema MC-DS-CDMA codificado pode suplantar significativamente o desempenho do sistema não codificado, podendo-se manter inalteradas a banda e a taxa de informação em relação ao sistema não codificado.In this thesis it is suggested and analyzed a class of product codes with its iterative (turbo) decoding, and it is investigated the application of the suggested class in a Multi-Carrier Direct-Sequence Code Division Multiple Access (MC-DS-CDMA) system, operating in a multi-path frequency-selective Rayleigh fading channel. The coding scheme is based on a serial concatenation of block codes, according to the geometric structure of a multidimensional product code. The decoding scheme is based on a combination of Pyndiah's and Wagner's algorithms in a block turbo decoding process. Two MC-DS-CDMA system configurations are analyzed: in the first one, the channel coder and the channel decoder are conventionally assumed to be at the input of the transmitter and at the output of the receiver, respectively. In the second one, it is assumed that the coder and the decoder are inserted in the structure of the transmitter and receiver, respectively. Upper bounds on bit error probability are investigated for the AWGN and the Rayleigh fading channels, to support the code construction and to evaluate its performance. Channel capacity calculations are performed to reveal the information transmission limits for the investigated MC-DS-CDMA system configurations. Simulation results are also presented, discussed, and compared to the capacity and bounds. These results show that the performance of the proposed coding/decoding scheme is attractive and that the coded MC-DS-CDMA system can significantly outperform the uncoded one, without the need of increasing the transmission bandwidth or decreasing the information rate