Modulación adaptativa no ideal en canales con desvanecimientos

En esta tesis se estudia la transmisión digital mediante modulación adaptativa en canales radio que sólo sufren desvanecimientos temporales (canales planos). Los sistemas considerados modifican la constelación y la potencia transmitida en función de cierta información disponible sobre el estado del canal. El subsistema de adaptación situado en el receptor estima el canal, decide la constelación y potencia y, finalmente, envía esta información a través de un canal de señalización preestablecido desde el receptor hacia el transmisor. Idealmente, se asume que el canal de señalización posee capacidad ilimitada y que el proceso de adaptación se realiza de forma perfecta(estimación perfecta de canal y adaptación instantánea). La motivación de esta tesis es precisamente abordar algunos aspectos clave sobre el empleo de modulación adaptativa en condiciones no ideales. Se tratan fundamentalmente dos temas: la propuesta y análisis de esquemas de adaptación completamente discretos, característica necesaria si el canal de señalización es de capacidad limitada, y el análisis del efecto de la adaptación imperfecta(estimación imperfecta de canal y adaptación no instantánea). Se comienza describiendo en detalle el modelo de sistema considerado, incluido el modelo de canal y, para facilitar su análisis, se propone una formulación basada en tres escalas de tiempo. Se estudian las prestaciones de los esquemas de variación continua propuestos por Goldsmith et al. Aunque Dichos esquemas no son implementables en un sistema real, al suponer la existencia de un canal de señalización con capacidad ilimitada, establecen una cota superior en las prestaciones que pueden alcanzar los esquemas discretos. A continuación se proponen esquemas completamente discretos que emplean M posibles constelaciones y L posibles niveles de potencia para cada Constelación. Los parámetros de estos esquemas son optimizados para alcanzar la máxima eficiencia espectral considerando: limitación en la potencia media transmitida y dos restricciones alternativas en la BER según la escala de tiempo de referencia. Las prestaciones de dichos esquemas (eficiencia espectral, BER, información de señalización y probabilidad de bloqueo) se analizan mediante expresiones cerradas y simulaciones. Los resultados demuestran que las prestaciones de los esquemas discretos propuestos pueden aproximarse a las de los continuos con un número reducido de constelaciones y niveles de potencia por constelación. Las prestaciones de cualquier esquema de modulación adaptativa son muy sensibles al proceso de adaptación asociado. En un sistema no ideal suelen existir dos fuentes de error principales. Por un lado, la constelación y la potencia se eligen con una estimación ruidosa del canal y, por otro, la transmisión a través del canal de señalización y la reconfiguración del transmisor pueden acumular un considerable retardo. En esta tesis se realiza el análisis del impacto de la adaptación imperfecta sobre las prestaciones del sistema cuando se emplea un esquema de adaptación continua de constelación y potencia. La sensibilidad de la eficiencia espectral, BER instantánea, potencia transmitida y probabilidad de bloqueo a las diferentes fuentes de error se describe mediante un conjunto de nuevas fórmulas analíticas en forma de expresiones cerradas o fáciles de evaluar numéricamente. Los resultados obtenidos demuestran que la BER es especialmente sensible al ruido de estimación y al retardo de adaptación