Low-cost implementation techniques for generic square and cross M-QAM constellations

• Autor(a) principal: Fernandes, Diogo
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1555
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Modulação em amplitude e quadratura M-ária; Comunicações digitais de dados; Arranjo de portas programável em campo; M-ary quadrature amplitude modulation; Digital data communication; Field programmable gate array

Este trabalho tem como objetivo apresentar técnicas com complexidade computacional reduzida para implementação em hardware do modulador de amplitude em quadratura M-ária (M-ary quadrature amplitude modulation - M-QAM) de elevada ordem, que pode ser viável para sistemas banda larga. As técnicas propostas abrangem as constelações M-QAM quadradas e cruzadas (número par e ímpar de bits), a regra de decisão abrupta (hard decison rule), derivação de constelações M-QAM de baixa ordem das de elevada ordem. A análise de desempenho em termos de taxa de bits errados (bit error rate - BER) é realizada quando os símbolos M-QAM são corrompidos por ruído Gaussiano branco aditivo (additive white Gaussian noise - AWGN) e ruído Gaussiano impulsivo aditivo (additive impulsive Gaussian noise - AIGN). Os resultados de desempenho da taxa de bits errados mostram que a perda de desempenho das técnicas propostas é, em média, inferior a 1 dB, o que é um resultado surpreendente. Além disso, a implementação das técnicas propostas em arranjo de portas programáveis em campo (field programmable gate array - FPGA) é descrita e analisada. Os resultados obtidos com as implementações em dispositivo FPGA mostram que as técnicas propostas podem reduzir consideravelmente a utilização de recursos de hardware se comparadas com as técnicas presentes na literatura. Uma melhoria notável em termos de redução da utilização de recursos de hardware é conseguida através da utilização da técnica de modulação M-QAM genérica em comparação com a técnica de regra de decisão heurística (heuristic decision rule - HDR) aprimorada e uma técnica previamente concebida, a tà c cnica HDR. Com base nas análises apresentadas, a técnica HDR aprimorada é menos complexa do que a técnica HDR. Finalmente, os resultados numéricos mostram que a técnica de modulação M-QAM genérica pode ser oito vezes mais rápida do que as outras duas técnicas apresentadas, quando um grande número de símbolos M-QAM (p. ex., > 1000) são transmitidos consecutivamente.