Detection and Decoding Algorithms of Multi-Antenna Diversity Techniques for Terrestrial DVB Systems

Resum

Este trabajo de tesis analiza el comportamiento de las técnicas de diversidad multiantena en escenarios de radiodifusión TDT (televisión digital terrestre) y propone diseños de baja complejidad para la detección de códigos espacio-frecuenciales de bloque SFBC ( space- frequency block coding) facilitando así una implementación práctica de esta tecnología. Para ello, se ha implementado por medio de MATLAB la cadena de transmisión- recepción de los estándares europeos DVB-T (Digital Video Broadcasting- Terrestrial) y DVB-T2. Sobre este entorno de trabajo se han incluido y simulado diferentes técnicas de diversidad MIMO (multiple- input multiple- output). En primer lugar, basándonos en una previa revisión bibliográfica, las técnicas de diversidad multiantena CDD (cyclic delay diversity), SFBC(space- frequency block coding) basada en el código Alamouti y MRC (maximal ratio combining), han sido evaluadas en escenarios fijos y móviles de canales tanto Rayleigh como Ricean para el sistema DVB-T. En el caso de DVB-T2, el procesado multiantena aparece como opcional en el estandar de tal manera que se ha realizado un análisis de la tecnología propuesta para diferentes escenarios de propagación dentro de redes SFN (single frequency network). Por otro lado, se ha desarrollado un estudio sobre códigos FRFD (full-rate full-diversity) SFBC para su posible inclusión en futuros estándares de televisión digital. El uso de codificaciones de canal más potentes como los códigos LDPC (low- density parity check), implica realizar una detección MAP (maximum a posteriori) cuya salida soft se basa en probabilidades. Este proceso incrementa considerablemente la complejidad de la detección. Para realizar el correspondiente análisis de complejidad y rendimiento, dos códigos FRFD han sido escogidos. Por un lado, el código Golden, que ofrece la máxima ganancia de código, y por otro, el código propuesto por Sezginer y Sari que consigue reducir la complejidad de detección a costa de perder cierta ganancia de código. Resultados basados en curvas de BER (bit error rate) y número de operaciones son presentados sobre un sistema BICM (bit- interleaved coded modulation) equivalente a DVB-T2 en escenarios TDT utilizando una detección LSD (list sphere decoder). Para resolver el problema de la complejidad variable del algoritmo LSD, se ha realizado un rediseño del ya propuesto LFSD (list fixed-complexity sphere decoder) para técnicas de multiplexación espacial considerando la estructura de los códigos FRFD SFBC. Se presentan resultados de simulación basados en curvas de BER con rendimientos cercanos al detector LSD manteniendo el número de operaciones constante. Por lo tanto, este nuevo diseño permite su eficiente y práctica implementación en dispositivos reales.