Modelamento e codificação de canais com memória

Abstract

Canais de estados finitos markovianos (FSMC, finite-state Markov channels)têm sido usados para modelar a transmissão de pacotes na camada física de sistemas de comunicação discretos com memória. Esta tese inicia-se com a comparação de dois métodos de estimação dos parâmetros de modelos FSMC, já utilizados na literatura, com um terceiro, a divergência de Kullback-Leibler,cujo emprego para este fim é uma proposição deste trabalho. A análise do desempenho dos modelos FSMC é realizada por meio de uma comparação de estatísticas geradas tanto pelo modelo quanto pelo sistema de comunicações discreto, sendo que a probabilidade de gerarem-se m erros em uma sequência de comprimento n é a estatística mais discutida, haja vista seu impacto no projeto e na análise de códigos corretores de erros. Técnicas combinatoriais, que empregam a teoria da numeração de sequências discretas, são utilizadas para o desenvolvimento de expressões de recorrência inéditas para o cálculo dessa estatística. Também avalia-se o desempenho da utilização de modelos FSMC para reproduzir o comportamento estatístico de um sistema de comunicações discreto baseado no padrão IEEE 802.11, com modulação OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) e desvanecimento seletivo em frequência, concatenando-se externamente um codificador Reed-Solomon. A aplicação de um entrelaçamento finito, que alia baixo impacto no atraso de processamento com limitação da memória, também é avaliada analiticamente com a inclusão do nível de entrelaçamento finito nas expressões desenvolvidas. Comparações com simulações computacionais comprovam que o modelamento proposto é preciso. Por fim, apresentam-se modelos FSMC com decisão suave, para reproduzir sistemas de comunicação discretos com codificação LDPC (low-density parity-check codes) e esquema de decodificação baseado no algoritmo soma-produto.