Search

Communication systems have recently focused on sending information efficiently and effectively from one sending point to another across a communication channel in the shortest amount of time. The main objective of this work is to compare the high-range coding scheme types, such as low density parity check (LDPC), turbo, and convolution, to see which works better and is more efficient. to establish a coding system with quadrature amplitude modulation (QAM) modulation and an additive white gaussian noise (AWGN) noisy channel to find which is more reliable and resilient for encoding and decoding. Because of this, digital media has to be sent over wireless channels and through satellites, requiring a connected network all the time, which has become a major concern over time. Furthermore, the high amount of data and efficiency are the focus points. After running the simulation, it was found that 64 QAM with a rate of 0.455 and an efficiency of 2.731 has a bit error rate (BER) of 0.001 and a 7.08 dB energy per bit Eb/No, and the 256 QAM simulation revealed that it has a BER of 0.001 and 11.88 dB Eb/No with a rate of 0.736 and an efficiency of 5.891. Over the AWGN channel noise, the simulation built a standard orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, which used MATLAB. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Display field communication (DFC) is a frequency-domain unobtrusive display-to-camera (D2C) communication, in which an electronic display serves as a transmitter and a camera serves as a receiver. In this paper, we propose a machine learning-based DFC scheme and evaluate its performance in a lab test scenario. First of all, we adopt the Discrete Cosine Transform (DCT) to transform a spatial-domain image into its spectral-domain equivalent. To reduce the computational complexity during the data-embedding process, addition allocation and subtraction data retrieval techniques are used. Moreover, channel coding is applied to overcome the data error caused by the optical wireless channel. In particular, robust turbo coding is used for error detection and correction. Afterward, we perform the experiments to validate the performance of the proposed system. After capturing the displayed image with a camera, data restoration is done using a deep learning technique. Extensive real-world experiments were performed considering various geometric distortions, noise, and different standard input images. As a result, we found that by increasing the transmit display image size (upsampling), the overall error rate can be reduced. In addition, real-world noise analysis is performed and it is notified that the actual noise is dominant in the low-frequency region of an image. The experimental results confirm the robust performance of the proposed DFC scheme and show that an error-free performance can be achieved up to a distance of 1 m in the given lab test environment setting. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

High-Efficiency Video Coding (HEVC) is the latest video encoding standard that achieves much better compression efficiency compared to the earlier encoding standards. Satellite channels have a long round trip time (RTT) making it difficult to use packet acknowledgments. Real-time video streaming applications preclude such packet acknowledgments in satellite networks due to strict delay constraints. We propose a combined use of Turbo Coding (TC) and Network Coding (NC) techniques to achieve better video quality over the noisy satellite links using UDP at the transport layer. We evaluate the performance improvement of turbo network coding (TNC-UDP) over the traditional turbo-coded (TC-UDP) protocol for HEVC video streaming in satellite networks. The simulation results show that compared to TC-UDP, the proposed scheme achieves PSNR improvements ranging from 14-20 dB for poor channel conditions (1-2 dB) for the two selected video sequences. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

One of the development directions of new-generation mobile communications is using multiple-input multiple-output (MIMO) channels with a large number of antennas. This requires the development and utilization of new approaches to signal detection in MIMO channels, since the difference in the energy efficiency and the complexity between the optimal maximum likelihood algorithm and simpler linear algorithms become very large. The goal of the presented study is the development of a method for transforming a MIMO channel into a model based on a sparse matrix with a limited number of non-zero elements in a row. It was shown that the MIMO channel can be represented in the form of a Markov process. Hence, it becomes possible to use simple iterative MIMO demodulation algorithms such as message-passing algorithms (MPAs) and Turbo.

In MIMO systems, soft iterative detection and decoding can produce the near capacity performance. One of the promising detection techniques known as sphere decoder can play an important role in order to meet the requirements of achieving near optimal performance. The single tree search (STS) is based on the sphere decoding which can produce near optimal performance in iterative detection and decoding. The main hindering in STS method is that it is computationally complex. The complexity increases as we increase the iterations. In this paper, we propose to reduce complexity of the STS method by limiting the candidates of calculating soft information to those bits whose a priori information provided by turbo decoder is less reliable. Simulation results show that the proposed method can reduce the complexity with negligible performance degradation compared to the conventional full search and STS methods. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

High-Efficiency Video Coding (HEVC) is the latest video encoding standard that achieves much better compression efficiency compared to the earlier encoding standards. Satellite channels have a long round trip time (RTT) making it difficult to use packet acknowledgments. Real-time video streaming applications preclude such packet acknowledgments in satellite networks due to strict delay constraints. We propose a combined use of Turbo Coding (TC) and Network Coding (NC) techniques to achieve better video quality over the noisy satellite links using UDP at the transport layer. We evaluate the performance improvement of turbo network coding (TNC-UDP) over the traditional turbo-coded (TC-UDP) protocol for HEVC video streaming in satellite networks. The simulation results show that compared to TC-UDP, the proposed scheme achieves PSNR improvements ranging from 14-20 dB for poor channel conditions (1-2 dB) for the two selected video sequences.

Abstract In this paper, analysis is made on bit error rate (BER) performance for digital video broadcasting using Turbo coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM).The aim is to achieve energy efficiency in extremely noise environment channel condition. Turbo coding is one of the most attractive coding techniques since it has been proposed, because it can achieve the error correction capability near Shannon's limit. Turbo code provides significant coding gain by utilizing two relatively simple constituent convolutional encoders, which are concatenated in parallel through an interleaver. The performance of 64 QAM with turbo encoding technique is verified for various code rates at different bit error rates. The BER performance is strongly influenced by signal to noise ratio. Use of parallel concatenated convolutional codes (PCCC) turbo encoder with interlever and soft decision BCJR decoder provides better performance by randomization. The fading channels considered here are Additive White Gaussian noise (AWGN) along with Rician Fading Channel. Result shows that for E b /N o Value of 20dB, lower code rates are performed better BER performance (10-3) i.e. errors observed are less for lower code rates at 20dB of E b /N o value. The structure of the SIMULINK design is developed for different code rates with Turbo coded OFDM, 64 QAM and the results are analyzed using a BER tool of MATLAB version 2017a. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Unused spectrum is being a limited commodity for the telecom industry. However, up to 500 MHz of unlicensed spectrum in 5 GHz band is in use for several applications and services, particularly in WiFi around the world. Unlicensed spectrum has foreseen to play a vital role in 5G. It is already under discussion at different forums that how the unlicensed band advantage can promote 4G Long Term Evolution (LTE) networks. Long Term Evolution Unlicensed (LTE-U) is an extension of existing LTE mobile networks, and allow LTE technology to use unlicensed bands as an adjunct to the licensed band. It will not only deliver a better user experience to end users but also boost capacity for network operators. In this paper, a Simulink based LTE PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) model is introduced which uses the 5 GHz band according to the specifications prescribed by LTE-U Forum and 3GPP (Third Generation Partnership Project). It demonstrates multi-codeword transmission within a small cell from an eNodeB to a User Equipment (UE). LTE enabling technologies like OFDMA, closed-loop spatial multiplexing, turbo channel coding and link adaptations are used to design this model. Minimum mean square error (MMSE) technique as a linear detection method is used for spatially multiplexed Multiple Input Multiple Output (MIMO). Bit error rate is analyzed for QPSK, 16-QAM, and 64-QAM and compared for hard and soft decisions MMSE based MIMO detection. Fairly improved throughputs are obtained for multi-antenna configurations considering the low mobility scenarios and low correlation settings between links. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems can greatly increase the spectral efficiency. There is a need to design detection algorithm that can recover the transmitted signals with acceptable complexity and using suitable coding system to get high performance. In this paper, several MIMO detection techniques with Turbo coding were introduced and evaluated in terms of Bit Error Rate. VBLAST with Maximum A posteriori (MAP) detection techniques is introduced for Turbo coded MIMO system. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

söz etmiştir. Shannon, veri iletim hızı içi teorik bir sınır tanımlamış ve Shannon’dan günümüze kadar bu sınıra yaklaşma çabaları sürmüştür. Shannon’dan sonra çok sayıda etkin kodlama ve kod çözme teknikleri bulunmuş olmasına rağmen, 90’lı yılların başlarında turbo kodların bulunmasına kadar, kanal kapasite sınırına ciddi bir düzeyde yaklaşan kodlama ve kod çözme yöntemleri bulunamamıştır. Başka bir ifade ile, turbo kodlar kodlama kazancı ile kanal kapasite sınırı arasındaki önemli boşluğu uygun kodlama ve kod çözme yöntemlerinin kullanımı sayesinde kapatmıştır denilebilir. 1993 yılında Berrou, Glavieux ve Thitimajshima [2,3] tarafından turbo kodların bulunmasından sonra, sayısal haberleşme ve veri kayıt sistemleri alanında performans analizi, tasarım, gerçekleme ve uygulamaya yönelik olarak birçok araştırma yapılmıştır. Temelde turbo kodlama kod çözme mimarisi, aralarında serpiştiricilerin de yer aldığı özyineli sistematik katlamalı kodlayıcıların (Recursive Systematic Convolutional Encoder, RSC) paralel sıralanması (concatenation), SISO (soft input, soft output – yumuşak giriş, yumuşak çıkış) kod çözücüler arasında döngülü (iterative) bilgi değişimine dayalı kod çözme yaklaşımı sunan bir yapı içermektedir. Bu yapı, zamanla başka alanlarda da uygulanmış ve bir ‘ilke’ olarak kabul edilerek “turbo ilkesi” olarak literatüre girmiştir [4,5]. II. T URBO K ODLAR Turbo kodların bulunması ile 1948’de Shannon’un belirlemiş olduğu sınıra daha önce hiç olmadığı kadar yaklaşılarak, hata düzelten kodlar alanında çok büyük bir gelişme sağlanmıştır. Turbo kodların hata başarımı açısından Shannon sınırının hemen hemen bitişiğinde bir başarım sağladığı yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Bu döngülü kodlayıcıda katlamalı veya blok kodların paralel sıralanması (concatenation) ve turbo motor ilkesine benzer bir kod çözme tekniğinin kullanılması ile mümkün olmuştur. Ş ekil 1. Mekanikte turbo motor ve haberleşmede turbo kod çözücü Ş ekil 1’de basit bir turbo motor ile basit bir turbo kod çözücü yer almaktadır [6]. Temelde turbo motorlar tüm sistemin başarımını artırmak için bir geri besleme döngüsü kullanırlar. Turbo kod çözücüler de benzer şekilde çalışırlar. Turbo kod çözücünün bileşen kod çözücüleri (component decoders) arasında geri besleme ile döngü (iteration) sağlanarak başarım arttırılır. Deneysel sonuçlar göstermektedir ki, yeterince büyük blok uzunluğu ile döngülü turbo-kod çözme, sinyal/gürültü oranı açısından ençok-olabilirlik (maximum-likelihood) kod çözme eşik değerine yaklaşmada en iyi (optimal) başarımı sağlayabilmektedir [4]. Sıralı kodların kod çözülmesinin önceden kullanılmış olmasına rağmen, turbo kodların bulunması ile birlikte SISO algoritmaları daha önce hiç olmadığı kadar popülerlik kazanmıştır. SISO algoritmalarının iki ana kategorisi vardır: Sembol (bit) hata olasılığını en küçükleştiren MAP (maximum a posteriori) algoritması ve sözcük (dizi) hata olasılığını en küçükleştiren Yumuşak Çıkış Viterbi Algoritmasıdır (SOVA). 1967’de A. J. Viterbi [7] yayınladığı makalesinde katlamalı kodların kod çözümünde kullanılan bir algoritmayı anlatmıştır. Bu algoritma, bulunduğu yıllarda, optimumluğu (sözcük hatasını en küçükleştirme bakımından optimum) ve düşük hesap karmaşıklığı sayesinde kısa sürede yaygın bir ş ekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, bu algoritma ile kod çözülen dizideki sözcük (word) hatası en küçükleştirilirken, bu algoritmanın “sert çıkışlı (hard output)” bir algoritma olması ve kod çözülmüş bitlerin her birinin ayrı ayrı kestirimindeki doğruluk için “yumuşak bilgi (soft information)” veya “güvenilirlik değerleri (reliability values)” sunmaması, “yumuşak çıkış” elde edilen algoritmalara yönelim sağlamıştır. 1974’te Bahl, Cocke, Jelinek ve Raviv [8] bir gürültülü kesikli hafızasız kanal (DMC, discrete memoryless channel) üzerinden gözlemlenen Markov kaynağın durumlarının ve geçişlerinin, sonsal olasılıklarını (a posteriori probabilities) özyineli olarak tahmin eden bir algoritma sunmuşlardır. Sözü edilen makalede yazarlar, bu problemin özel bir durumu olarak doğrusal kodların (katlamalı ve blok) kod çözümünü ve bu algoritmanın doğrusal katlamalı ve doğrusal blok kodların kod çözümünde kullanılabilir bir algoritma olduğunu göstermişlerdir. BCJR algoritması katlamalı ve blok kodlara doğrudan uygulanabilir olmasına rağmen, artan karmaşıklık nedeni ile Viterbi algoritmasına göre

söz etmiştir. Shannon, veri iletim hızı içi teorik bir sınır tanımlamış ve Shannon’dan günümüze kadar bu sınıra yaklaşma çabaları sürmüştür. Shannon’dan sonra çok sayıda etkin kodlama ve kod çözme teknikleri bulunmuş olmasına rağmen, 90’lı yılların başlarında turbo kodların bulunmasına kadar, kanal kapasite sınırına ciddi bir düzeyde yaklaşan kodlama ve kod çözme yöntemleri bulunamamıştır. Başka bir ifade ile, turbo kodlar kodlama kazancı ile kanal kapasite sınırı arasındaki önemli boşluğu uygun kodlama ve kod çözme yöntemlerinin kullanımı sayesinde kapatmıştır denilebilir. 1993 yılında Berrou, Glavieux ve Thitimajshima [2,3] tarafından turbo kodların bulunmasından sonra, sayısal haberleşme ve veri kayıt sistemleri alanında performans analizi, tasarım, gerçekleme ve uygulamaya yönelik olarak birçok araştırma yapılmıştır. Temelde turbo kodlama kod çözme mimarisi, aralarında serpiştiricilerin de yer aldığı özyineli sistematik katlamalı kodlayıcıların (Recursive Systematic Convolutional Encoder, RSC) paralel sıralanması (concatenation), SISO (soft input, soft output – yumuşak giriş, yumuşak çıkış) kod çözücüler arasında döngülü (iterative) bilgi değişimine dayalı kod çözme yaklaşımı sunan bir yapı içermektedir. Bu yapı, zamanla başka alanlarda da uygulanmış ve bir ‘ilke’ olarak kabul edilerek “turbo ilkesi” olarak literatüre girmiştir [4,5]. II. T URBO K ODLAR Turbo kodların bulunması ile 1948’de Shannon’un belirlemiş olduğu sınıra daha önce hiç olmadığı kadar yaklaşılarak, hata düzelten kodlar alanında çok büyük bir gelişme sağlanmıştır. Turbo kodların hata başarımı açısından Shannon sınırının hemen hemen bitişiğinde bir başarım sağladığı yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Bu döngülü kodlayıcıda katlamalı veya blok kodların paralel sıralanması (concatenation) ve turbo motor ilkesine benzer bir kod çözme tekniğinin kullanılması ile mümkün olmuştur. Ş ekil 1. Mekanikte turbo motor ve haberleşmede turbo kod çözücü Ş ekil 1’de basit bir turbo motor ile basit bir turbo kod çözücü yer almaktadır [6]. Temelde turbo motorlar tüm sistemin başarımını artırmak için bir geri besleme döngüsü kullanırlar. Turbo kod çözücüler de benzer şekilde çalışırlar. Turbo kod çözücünün bileşen kod çözücüleri (component decoders) arasında geri besleme ile döngü (iteration) sağlanarak başarım arttırılır. Deneysel sonuçlar göstermektedir ki, yeterince büyük blok uzunluğu ile döngülü turbo-kod çözme, sinyal/gürültü oranı açısından ençok-olabilirlik (maximum-likelihood) kod çözme eşik değerine yaklaşmada en iyi (optimal) başarımı sağlayabilmektedir [4]. Sıralı kodların kod çözülmesinin önceden kullanılmış olmasına rağmen, turbo kodların bulunması ile birlikte SISO algoritmaları daha önce hiç olmadığı kadar popülerlik kazanmıştır. SISO algoritmalarının iki ana kategorisi vardır: Sembol (bit) hata olasılığını en küçükleştiren MAP (maximum a posteriori) algoritması ve sözcük (dizi) hata olasılığını en küçükleştiren Yumuşak Çıkış Viterbi Algoritmasıdır (SOVA). 1967’de A. J. Viterbi [7] yayınladığı makalesinde katlamalı kodların kod çözümünde kullanılan bir algoritmayı anlatmıştır. Bu algoritma, bulunduğu yıllarda, optimumluğu (sözcük hatasını en küçükleştirme bakımından optimum) ve düşük hesap karmaşıklığı sayesinde kısa sürede yaygın bir ş ekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, bu algoritma ile kod çözülen dizideki sözcük (word) hatası en küçükleştirilirken, bu algoritmanın “sert çıkışlı (hard output)” bir algoritma olması ve kod çözülmüş bitlerin her birinin ayrı ayrı kestirimindeki doğruluk için “yumuşak bilgi (soft information)” veya “güvenilirlik değerleri (reliability values)” sunmaması, “yumuşak çıkış” elde edilen algoritmalara yönelim sağlamıştır. 1974’te Bahl, Cocke, Jelinek ve Raviv [8] bir gürültülü kesikli hafızasız kanal (DMC, discrete memoryless channel) üzerinden gözlemlenen Markov kaynağın durumlarının ve geçişlerinin, sonsal olasılıklarını (a posteriori probabilities) özyineli olarak tahmin eden bir algoritma sunmuşlardır. Sözü edilen makalede yazarlar, bu problemin özel bir durumu olarak doğrusal kodların (katlamalı ve blok) kod çözümünü ve bu algoritmanın doğrusal katlamalı ve doğrusal blok kodların kod çözümünde kullanılabilir bir algoritma olduğunu göstermişlerdir. BCJR algoritması katlamalı ve blok kodlara doğrudan uygulanabilir olmasına rağmen, artan karmaşıklık nedeni ile Viterbi algoritmasına göre

söz etmiştir. Shannon, veri iletim hızı içi teorik bir sınır tanımlamış ve Shannon’dan günümüze kadar bu sınıra yaklaşma çabaları sürmüştür. Shannon’dan sonra çok sayıda etkin kodlama ve kod çözme teknikleri bulunmuş olmasına rağmen, 90’lı yılların başlarında turbo kodların bulunmasına kadar, kanal kapasite sınırına ciddi bir düzeyde yaklaşan kodlama ve kod çözme yöntemleri bulunamamıştır. Başka bir ifade ile, turbo kodlar kodlama kazancı ile kanal kapasite sınırı arasındaki önemli boşluğu uygun kodlama ve kod çözme yöntemlerinin kullanımı sayesinde kapatmıştır denilebilir. 1993 yılında Berrou, Glavieux ve Thitimajshima [2,3] tarafından turbo kodların bulunmasından sonra, sayısal haberleşme ve veri kayıt sistemleri alanında performans analizi, tasarım, gerçekleme ve uygulamaya yönelik olarak birçok araştırma yapılmıştır. Temelde turbo kodlama kod çözme mimarisi, aralarında serpiştiricilerin de yer aldığı özyineli sistematik katlamalı kodlayıcıların (Recursive Systematic Convolutional Encoder, RSC) paralel sıralanması (concatenation), SISO (soft input, soft output – yumuşak giriş, yumuşak çıkış) kod çözücüler arasında döngülü (iterative) bilgi değişimine dayalı kod çözme yaklaşımı sunan bir yapı içermektedir. Bu yapı, zamanla başka alanlarda da uygulanmış ve bir ‘ilke’ olarak kabul edilerek “turbo ilkesi” olarak literatüre girmiştir [4,5]. II. T URBO K ODLAR Turbo kodların bulunması ile 1948’de Shannon’un belirlemiş olduğu sınıra daha önce hiç olmadığı kadar yaklaşılarak, hata düzelten kodlar alanında çok büyük bir gelişme sağlanmıştır. Turbo kodların hata başarımı açısından Shannon sınırının hemen hemen bitişiğinde bir başarım sağladığı yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Bu döngülü kodlayıcıda katlamalı veya blok kodların paralel sıralanması (concatenation) ve turbo motor ilkesine benzer bir kod çözme tekniğinin kullanılması ile mümkün olmuştur. Ş ekil 1. Mekanikte turbo motor ve haberleşmede turbo kod çözücü Ş ekil 1’de basit bir turbo motor ile basit bir turbo kod çözücü yer almaktadır [6]. Temelde turbo motorlar tüm sistemin başarımını artırmak için bir geri besleme döngüsü kullanırlar. Turbo kod çözücüler de benzer şekilde çalışırlar. Turbo kod çözücünün bileşen kod çözücüleri (component decoders) arasında geri besleme ile döngü (iteration) sağlanarak başarım arttırılır. Deneysel sonuçlar göstermektedir ki, yeterince büyük blok uzunluğu ile döngülü turbo-kod çözme, sinyal/gürültü oranı açısından ençok-olabilirlik (maximum-likelihood) kod çözme eşik değerine yaklaşmada en iyi (optimal) başarımı sağlayabilmektedir [4]. Sıralı kodların kod çözülmesinin önceden kullanılmış olmasına rağmen, turbo kodların bulunması ile birlikte SISO algoritmaları daha önce hiç olmadığı kadar popülerlik kazanmıştır. SISO algoritmalarının iki ana kategorisi vardır: Sembol (bit) hata olasılığını en küçükleştiren MAP (maximum a posteriori) algoritması ve sözcük (dizi) hata olasılığını en küçükleştiren Yumuşak Çıkış Viterbi Algoritmasıdır (SOVA). 1967’de A. J. Viterbi [7] yayınladığı makalesinde katlamalı kodların kod çözümünde kullanılan bir algoritmayı anlatmıştır. Bu algoritma, bulunduğu yıllarda, optimumluğu (sözcük hatasını en küçükleştirme bakımından optimum) ve düşük hesap karmaşıklığı sayesinde kısa sürede yaygın bir ş ekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, bu algoritma ile kod çözülen dizideki sözcük (word) hatası en küçükleştirilirken, bu algoritmanın “sert çıkışlı (hard output)” bir algoritma olması ve kod çözülmüş bitlerin her birinin ayrı ayrı kestirimindeki doğruluk için “yumuşak bilgi (soft information)” veya “güvenilirlik değerleri (reliability values)” sunmaması, “yumuşak çıkış” elde edilen algoritmalara yönelim sağlamıştır. 1974’te Bahl, Cocke, Jelinek ve Raviv [8] bir gürültülü kesikli hafızasız kanal (DMC, discrete memoryless channel) üzerinden gözlemlenen Markov kaynağın durumlarının ve geçişlerinin, sonsal olasılıklarını (a posteriori probabilities) özyineli olarak tahmin eden bir algoritma sunmuşlardır. Sözü edilen makalede yazarlar, bu problemin özel bir durumu olarak doğrusal kodların (katlamalı ve blok) kod çözümünü ve bu algoritmanın doğrusal katlamalı ve doğrusal blok kodların kod çözümünde kullanılabilir bir algoritma olduğunu göstermişlerdir. BCJR algoritması katlamalı ve blok kodlara doğrudan uygulanabilir olmasına rağmen, artan karmaşıklık nedeni ile Viterbi algoritmasına göre

This paper deals with the latest digital TV standard DVB-SH (Digital Video Broadcasting - Satellite to Handhelds) with focus on utilization of its advantages for the next generation of mobile TV broadcasting. The whole paper consists of two parts. In this first part, after the brief introduction to DVB-SH and related last works review, the simulation model of DVB-SH-A, which is using terrestrial configuration with OFDM transmission mode, is presented. The work is especially focused on the description of new type of forward error correction and system configuration of the DVB-SH-A mode. For the analysis and simulation of the transmission, the original scheme of turbo encoder was modified in this paper. Application for simulation of the transmission in mobile and portable fading transmission channels was developed in MATLAB. Dependences of BER on C/N ratio for all types of payload modulation are compared with focus on mobile TV services availability. Finally, the achieved results are evaluated and clearly discussed.

This paper proposes a joint source-channel coding (JSCC) technique that well utilizes multi-dimensional (MD) source correlation using MD single parity check codes (MD-SPCCs). The source is assumed to be described by the coupling of multiple first-order binary Markov processes. The knowledge about the source correlation is utilized in the channel decoding process where each component decoder utilizes a single dimension correlation of the MD source. To enhance performance and reduce the error floor, a rate-1 recursive systematic convolutional code is serially concatenated to the MD-SPCC via a random interleaver. Two decoding techniques are proposed for each component decoder, and the selection of the decoding technique depends on the strength of the source correlation, which may further enhance the performance of the proposed JSCC technique. Simulation results reveal that a significant performance gain can be achieved by exploiting the MD source correlation with the proposed JSCC technique compared with the case in which the source correlation is not utilized; more significant gains can be achieved with stronger source correlation, and with a larger dimensionality source correlation as well. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

This paper studies the performance of hierarchical modulation-based multimedia transmission in cognitive radio (CR) systems with imperfect channel sensing results under constraints on both transmit and interference power levels. Unequal error protection (UEP) of data transmission using hierarchical quadrature amplitude modulation (HQAM) is considered in which high priority (HP) data is protected more than low priority (LP) data. In this setting, closed-form bit error rate (BER) expressions for HP data and LP data are derived in Nakagami-m fading channels in the presence of sensing errors. Subsequently, the optimal power control that minimizes weighted sum of average BERs of HP bits and LP bits or its upper bound subject to peak/average transmit power and average interference power constraints is derived and a low-complexity power control algorithm is proposed. Power levels are determined in three different scenarios, depending on the availability of perfect channel side information (CSI) of the transmission and interference links, statistical CSI of both links, or perfect CSI of the transmission link and imperfect CSI of the interference link. The impact of imperfect channel sensing decisions on the error rate performance of cognitive transmissions is also evaluated. In addition, tradeoffs between the number of retransmissions, the severity of fading, and peak signal-to-noise ratio (PSNR) quality are analyzed numerically. Moreover, performance comparisons of multimedia transmission with conventional quadrature amplitude modulation (QAM) and HQAM, and the proposed power control strategies are carried out in terms of the received data quality and number of retransmissions. [ABSTRACT FROM PUBLISHER]

Abstract The paper investigates the effect of including the turbo coding in the 3G system . The bit error rate performance of the system with AWGN channel is investigated to study the effect of number of iteration , frame size , code rate and memory size of the symmetrical convolutional code . It then assess the performance of the system over mobile fading channel that exhibits Rayleigh multipath . The assessment also compares the performance with and without diversity . This paper also investigates the effect of turbo code with diversity on reverse link capacity to find the maximal number of simultaneous users per cell . The results of computer simulation clearly demonstrate the magnificent enhancement gained by the use of turbo coding on the performance of the system ( bit error rate ) . Furthermore , it has been found that as the iteration number and frame size increase the advantages in tolerance to additive white Gaussian noise will also increases .

SUMMARY The digital video broadcasting, return channel via satellite second generation (DVB-RCS2) linear modulation scheme offers significantly better performance than that of the first generation (DVB-RCS) both at the physical layer and at the link layer. The DVB-RCS2 design allows for optimizing the link margin by implementing adaptive coding and modulation (ACM) in the return link, controlled by the central system controller, resembling the ACM as supported for the DVB-S2-based forward link. The gain of the return link ACM complements performance improvements at layers 1 and 2. The performance enhancement of the DVB-RCS2 comes with a higher computational complexity compared with that of the DVB-RCS but mainly at the gateway, whereas the computational load increase of the terminal is minimal. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

One of the development directions of new-generation mobile communications is using multiple-input multiple-output (MIMO) channels with a large number of antennas. This requires the development and utilization of new approaches to signal detection in MIMO channels, since the difference in the energy efficiency and the complexity between the optimal maximum likelihood algorithm and simpler linear algorithms become very large. The goal of the presented study is the development of a method for transforming a MIMO channel into a model based on a sparse matrix with a limited number of non-zero elements in a row. It was shown that the MIMO channel can be represented in the form of a Markov process. Hence, it becomes possible to use simple iterative MIMO demodulation algorithms such as message-passing algorithms (MPAs) and Turbo. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

In this paper a turbo receiver for multicarrier spread spectrum systems employing parity bit selected spreading code (MC-SS-PB) is proposed where detection and decoding are performed iteratively for each detected bit in the receiver. In MC-SS-PB systems, the parity bits generated by a linear block encoder are used to select a spreading code from a set of orthogonal spreading sequences. The selected spreading code is then used to spread the signals in all subcarriers. In the proposed receiver, soft information passes between the detector and the decoder on multiple iterations. Detection is performed by using the received signal in combination with the extrinsic likelihood provided by a soft input soft output decoder. The turbo receiver is further extended to a multiple user system where the multiple access interference is estimated in each iteration and subtracted out from the received signal. Simulations show a significant reduction in bit error rates when a turbo receiver is used in these systems. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Multilevel Differential Amplitude and Phase-Shift Keying (DAPSK) schemes do not require any channel estimation, which results in low complexity. In this treatise we derive the soft-output probability formulas required for a soft-decision based demodulation of high-order DAPSK, in order to facilitate iterative detection by exchanging extrinsic information with an outer Turbo Code (TC). Furthermore, when the TC block size is increased, the system operates closer to the channel capacity. Compared to the identical-throughput TC assisted 64-ary Differential Phase-Shift Keying (64-DPSK) scheme, the 4-ring based TC assisted 64-ary DAPSK arrangement has a power-efficiency improvement of 2.3 dB at a bit error rate (BER) of 10^-5. Furthermore, when the TC block size is increased, the system operates closer to the channel capacity. More specifically, when using a TC block length of 400 modulated symbols, the 64 DAPSK (4, 16) scheme is 7.56 dB away from its capacity curve, while it had a reduced gap as low as 2.25 dB, when using a longer TC block length of 40 000 modulated symbols. Finally, as a novel application example, the soft-decision M-DAPSK scheme was incorporated into an Amplify-and-Forward (AF) based cooperative communication system, which attains another 4.5 dB SNR improvement for a TC block length of 40 000 modulated symbols. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

We describe a turbo coding scheme with nonsystematic recursive convolutional codes for channels that exhibit insertions and deletions along with substitution errors. The scheme uses the MAP decoding algorithm for this channel and a special codeword arrangement to simplify the synchronization process. The decoder uses a special trellis structure to extract synchronization extrinsic information that is exchanged between the two constituent decoders. The proposed scheme is shown to provide improvement over earlier channel coding approaches for this channel model. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

A novel reduced-complexity soft decision (SoD)-aided detector is proposed for the recent concept of space-time shift keying (STSK), where the detector's achievable performance is capable of closely approaching that of the optimal maximum a posteriori (MAP) detector. More specifically, we exploit a hybrid combination of the modified matched filtering concept and of reduced-complexity exhaustive search for the sake of reducing the MAP detector's decoding complexity. Furthermore, we extended this detector to support the class of generalized STSK (GSTSK) scheme that subsumes diverse multiple-input–multiple-output (MIMO) arrangements. The proposed reduced-complexity SoD-aided GSTSK detector also attains significantly lower complexity than the MAP detector while imposing only marginal performance degradation, which is in the range of 1–2 dB. As an optional means of further reducing complexity, the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithm is invoked for the proposed GSTSK detector. Our EXtrinsic Information Transfer (EXIT) chart analysis reveals that the proposed STSK detector is capable of closely approaching the optimal performance, whereas the GSTSK detector advocated exhibits a modest performance gap with respect to the max-log MAP detector. [ABSTRACT FROM PUBLISHER]

This paper deals with the latest digital TV standard DVB-SH (Digital Video Broadcasting - Satellite to Handhelds) with focus on utilization of its advantages for the next generation of mobile TV broadcasting. The whole paper consists of two parts. In this first part, after the brief introduction to DVB-SH and related last works review, the simulation model of DVB-SH-A, which is using terrestrial configuration with OFDM transmission mode, is presented. The work is especially focused on the description of new type of forward error correction and system configuration of the DVB-SH-A mode. For the analysis and simulation of the transmission, the original scheme of turbo encoder was modified in this paper. Application for simulation of the transmission in mobile and portable fading transmission channels was developed in MATLAB. Dependences of BER on C/N ratio for all types of payload modulation are compared with focus on mobile TV services availability. Finally, the achieved results are evaluated and clearly discussed. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

The effects of the channel reliability factor on the performance of turbo decoders that use a maximum a posteriori probability algorithm are investigated for wireless communication fading channels, such as Bluetooth systems. The channel reliability factor is related to the channel signal-to-noise ratio. For various values of the channel reliability factor, the obtained performance curves of the maximum a posteriori probability algorithm are given for the case of DMx Bluetooth data packets. When the channel reliability factor increases, the bit-error-rate performance of the DMx Bluetooth data packets also increases over fading channels. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

We consider turbo-coded frequency-hopped systems operating in partial-band interference and fading channels under conditions which make Signal-to-Noise Ratio (SNR) estimation difficult or infeasible. For Non-Coherent Binary Frequency Shift Keying (NCBFSK) we propose blind decoder metrics that offer significant performance gains over the conventional self-normalized metric originally proposed for non-fading channels and uncoded communications. We also propose several blind heuristic metrics for phase-compensated Binary Phase Shift Keying (BPSK) systems of varying complexity and performance. For both NCBFSK and CBPSK we then derive the exact conditional LLR given the second–order averages of the interference and noise, which we refer to as semi-blind metrics. Impressive performance gains are realized in both cases. For BPSK the best totally blind heuristic metric nearly achieves the performance of the exact conditional LLR and has the advantage of not requiring any statistics on interference or noise. In all cases the performance gains are most pronounced for small values of the interference duty factor. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Multiband orthogonal frequency division multiplexing (MB-OFDM) is an efficient approach for ultra-wideband (UWB) wireless communication applications. One major difficulty of MB-OFDM UWB signal is its large peak-to-average power Ratio (PAPR). The high PAPR limits its capacity due to the distortion caused by the nonlinear characteristics of both the analog-to-digital converter (ADC) and high-power amplifier (HPA). Hence, it is necessary to reduce the PAPR of MB-OFDM UWB signals. Several techniques have been reported in the literature for PAPR reduction in OFDM. These techniques can also be extended for PAPR reduction in MB-OFDM UWB signals. However, comparative performance evaluation of these techniques for PAPR reduction in MB-OFDM UWB signals is lacking in the literature. Hence, in this paper, four techniques, namely, filtering after clipping, turbo coding of clipped signals, tunable predistorter, and active constellation extension are extended for PAPR reduction of MB-OFDM UWB signals and their performance is evaluated and compared through computer simulations. In this evaluation, the bit-error rate (BER) is used as the performance measure. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

We compare different combinations of the repetition diversity order L and code rate R for turbo-coded Frequency-Hopped Spread-Spectrum (FH/SS) communication systems in the presence of fading and partial-band Gaussian interference. For a fixed overall channel code rate R/ L we show that using the lowest code rate and no repetition diversity always performs better than using a higher code rate and some repetition for both coherent and non-coherent schemes. We then propose a simple maximum-likelihood-based method for signal-to-noise-ratio (SNR) estimation in Non-Coherent Binary Frequency Shift Keying (NCBFSK) without training symbols. Except for impractically small hop sizes of 8 bits or less we obtain performance virtually equal to that of perfect SNR knowledge but with much less complexity than iterative schemes previously proposed. For the case of Coherent Binary Phase Shift Keying (CBPSK) we derive the Expectation Maximization (EM) estimate of the SNR without training symbols and iteratively feed the estimator with the extrinsic information from the turbo decoder. The performance for CBPSK is near that of perfect SNR knowledge for hop sizes of 64 bits or more. Unlike previously proposed methods for CBPSK the EM estimate of SNR does not require knowledge of the noise and interference variance, received bit energy, or the fading channel model. [ABSTRACT FROM AUTHOR]