Channel coding techniques with emphasis on convolutional and turbo codes

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.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

Influence of the Type of Cement on the Durability of Concrete Structures Exposed to Various Carbonation Environments in Greece: A Contribution to the Sustainability of Structures

The research objective of this paper is to investigate the effect of different types of cement and different climatic conditions on the durability of reinforced concrete structures to understand and address issues of durability and erosion. The types of cement used were CEM I 42.5N, CEM II/A-M (P-LL) 42.5N and CEM II/B-M (W-P-LL) 32.5N. Mixtures of three different cement mortars and six different concretes were prepared with these three types of cement. Cement mortars were produced according to the European standard EN 196-1. Concrete mixtures were of the strength classes C25/30 and C30/37. Concrete mixtures produced according to the specifications of the European standard EN 206 may have a shorter service life due to carbonation-induced corrosion if the choice of the cement type is not made carefully. The results indicate that the carbonation rate of concrete mixtures is significantly influenced by the type and strength class of the cement used. Using meteorological data from six regions of Greece, an empirical carbonation prediction model for these regions was obtained

Terahertz technologies to deliver optical network quality of experience in wireless systems beyond 5G

Abstract This article discusses the basic system architecture for THz wireless links with bandwidths of more than 50 GHz into optical networks. New design principles and breakthrough technologies are required in order to demonstrate terabit- per-second data rates at near zero latency using the proposed system concept. Specifically, we present the concept of designing the baseband signal processing for both the optical and wireless links and using an E2E error correction approach for the combined link. We provide two possible electro-optical baseband interface architectures, namely transparent optical-link and digital- link architectures, which are currently under investigation. THz wireless link requirements are given as well as the main principles and research directions for the development of a new generation of transceiver front-ends that will be capable of operating at ultra-high spectral efficiency by employing higher-order modulation schemes. Moreover, we discuss the need for developing a novel THz network information theory framework, which will take into account the channel characteristics and the nature of interference in the THz band. Finally, we highlight the role of PBF, which is required in order to overcome the propagation losses, as well as the physical layer and medium access control challenges