Information-Coupled Turbo Codes for LTE Systems

We propose a new class of information-coupled (IC) Turbo codes to improve the transport block (TB) error rate performance for long-term evolution (LTE) systems, while keeping the hybrid automatic repeat request protocol and the Turbo decoder for each code block (CB) unchanged. In the proposed codes, every two consecutive CBs in a TB are coupled together by sharing a few common information bits. We propose a feed-forward and feed-back decoding scheme and a windowed (WD) decoding scheme for decoding the whole TB by exploiting the coupled information between CBs. Both decoding schemes achieve a considerable signal-to-noise-ratio (SNR) gain compared to the LTE Turbo codes. We construct the extrinsic information transfer (EXIT) functions for the LTE Turbo codes and our proposed IC Turbo codes from the EXIT functions of underlying convolutional codes. An SNR gain upper bound of our proposed codes over the LTE Turbo codes is derived and calculated by the constructed EXIT charts. Numerical results show that the proposed codes achieve an SNR gain of 0.25 dB to 0.72 dB for various code parameters at a TB error rate level of $10^{-2}$, which complies with the derived SNR gain upper bound.Comment: 13 pages, 12 figure

A Class of multirate convolutional codes by dummy bit insertion

We present a method to construct lower rate codes from a known high rate code by inserting known dummy bits into the information bit sequence before encoding. Like other multirate codes based on puncturing or repetition, this new class of codes can adjust the amount of protection given to the information bits, and can be decoded using the same decoder as for the mother codes. Specifically, we focused on the recursive systematic insertion convolutional (RSIC) codes. Our analysis and simulation results show that the proposed RSIC code achieves a performance which is comparable to the corresponding optimal recursive systematic repetition convolutional (RSRC) cod

Τεχνικές Κωδικοποίησης Καναλιού με Έμφαση στους Συγκεραστικούς και στους Τούρμπο Κώδικες

Στην παρούσα διατριβή προτείνεται η σχεδίαση συγκεκριμένης κατηγορίας κωδίκων χαμηλής πολυπλοκότητας με κατάλληλη προσαρμογή του διαγράμματος trellis των διάτρητων συγκεραστικών κωδίκων. Στόχος είναι η βελτίωση της απόδοσης, με λογική αύξηση της πολυπλοκότητας του διαγράμματος trellis. Στα πλαίσια της έρευνας παρέχεται ένας ικανοποιητικός αριθμός νέων κωδίκων διαφόρων ρυθμών και τιμών πολυπλοκότητας. Σε πολλές περιπτώσεις διαπιστώνεται πως ελάχιστη αύξηση της πολυπλοκότητας μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη βελτίωση της απόδοσης, συγκριτικά με τους διάτρητους συγκεραστικούς κώδικες. Παρουσιάζεται επίσης μια μέθοδος σχεδίασης νέων ευέλικτων συγκεραστικών κωδίκων, συνδυάζοντας τις τεχνικές της απαλοιφής μονοπατιών του διαγράμματος trellis και της απαλοιφής κωδικών bit. Οι νέοι κώδικες μπορούν να μεταβάλλουν το ρυθμό τους και την πολυπλοκότητα του διαγράμματος trellis, και κατ' επέκτασιν την υπολογιστική πολυπλοκότητα της διαδικασίας αποκωδικοποίησης, οδηγώντας σε σχήματα κωδικοποίησης που κάνουν αποδοτικότερη διαχείριση των πόρων του συστήματος, εν συγκρίσει με τους κλασικούς συγκεραστικούς κώδικες μεταβλητού ρυθμού. Τέλος, εξετάζεται η δυνατότητα εφαρμογής των προαναφερθέντων αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας αναδρομικούς συγκεραστικούς κωδικοποιητές, οι οποίοι είναι κατάλληλοι ως περιεχόμενοι κωδικοποιητές των τούρμπο κωδίκων. Στόχος είναι η σχεδίαση αποδοτικών ευέλικτων τούρμπο σχημάτων κωδικοποίησης. Προσομοιώσεις δείχνουν ότι σε συγκεκριμένες περιοχές τιμών του σηματοθορυβικού λόγου, μια σημαντική μείωση της υπολογιστικής πολυπλοκότητας της αποκωδικοποίησης μπορεί ακόμα και να μειώσει το ρυθμό εσφαλμένων bit.In this thesis, a family of low complexity convolutional codes is constructed, by modifying appropriately the trellis diagram of punctured convolutional codes. The goal is to improve performance at the expense of a reasonable low increase of the trellis complexity. Many new convolutional codes of various code rates and values of complexity are provided. In many cases, a small increase in complexity can lead to a great improvement of performance, compared to punctured convolutional codes. Furthermore, a method is presented for designing new flexible convolutional codes, by combining the techniques of path pruning and puncturing. The new codes can vary their rate, as well as the complexity of their trellis diagram, and hence the computational complexity of the decoding algorithm, leading to coding schemes that manage more efficiently the system resources, compared to variable rate convolutional codes. Finally, the possibility of applying the aforementioned results using recursive convolutional encoders, which are used as constituent encoders in turbo codes, is investigated. The goal is to construct flexible turbo coding schemes. Simulation results indicate that in specific ranges of the SNR, a decrease in the computational complexity of the decoding procedure can even result to a decrease in the bit error rate

Méthodes de codage et d'estimation adaptative appliquées aux communications sans fil

Les recherches et les contributions présentées portent sur des techniques de traitement du signal appliquées aux communications sans fil. Elles s’articulent autour des points suivants : (1) l’estimation adaptative de canaux de communication dans différents contextes applicatifs, (2) la correction de bruit impulsionnel et la réduction du niveau de PAPR (Peak to Average Power Ratio) dans un système multi-porteuse, (3) l’optimisation de schémas de transmission pour la diffusion sur des canaux gaussiens avec/sans contrainte de sécurité, (4) l’analyse, l’interprétation et l’amélioration des algorithmes de décodage itératif par le biais de l’optimisation, de la théorie des jeux et des outils statistiques. L’accent est plus particulièrement mis sur le dernier thème