Francisco J. Escribano 1 , Luis López 2 , Miguel A. F. Sanjuán 3 1 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones, Universidad de Alcalá de Henares 2 Departamento de Sistemas Telemáticos y Computación, Universidad Rey Juan Carlos 3 Departamento de Física, Universidad Rey Juan Carlos Ventajas de las modulaciones basadas en caos en comunicaciones digitales NoLineal NoLineal Cartagena, 8-11 de junio de 2010 Cartagena, 8-11 de junio de 2010
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Francisco J. Escribano1, Luis López2, Miguel A. F. Sanjuán3
1Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones, Universidad de Alcalá de Henares2Departamento de Sistemas Telemáticos y Computación, Universidad Rey Juan Carlos3Departamento de Física, Universidad Rey Juan Carlos
Ventajas de las modulaciones basadas en caos en comunicaciones digitales
NoLinealNoLinealCartagena, 8-11 de junio de 2010Cartagena, 8-11 de junio de 2010
Esquema de la presentación
• Introducción• Comunicaciones digitales• Aplicación del caos• Condiciones iniciales• Multiplicidad de error• Conclusiones• Algunas publicaciones
1. Introducción
Comunicación con caos: se plantea en los años 90 (S. Hayes, C. Grebogi and E. Ott, “Communicating with Chaos”, PRL, 70 (1993)).
► ¿Por qué?
▼ canales dispersivos
▼ sistemas de banda ancha
▼ comunicaciones seguras
1/16
→ Señales con aspecto ruidoso aptas para:
1. Introducción
Al interés inicial no siguió en general una realización de las expectativas.
Desde el 2000, nuevos estudios han abierto posibilidades para una comunicación competitiva.
Desventajas:► Mayor complejidad en decodificación.► Dificultades en análisis y diseño (¡matemática no lineal!).► Relacionar parte caótica con parte no caótica.
11/16
CaóticoNo caótico
Tasa de error
Potencia de señal/Potencia de ruido
5. Multiplicidad de error
Forma general de cotas de tasa de error:
Estrategias de reducción:► a) Aumentar las distancias mínimas códigos lineales bloque, →
convolucionales, etc.► b) Disminuir las multiplicidades de las distancias mínimas turbo →
códigos (concatenación en paralelo).
Pb∑d i2
wd i2⋅erfc di24P R EbN 0
a)
b)
Multiplicidad
Espectro dedistancia
12/16
5. Multiplicidad de error
Concatenación en paralelo de moduladores caóticos:► Intensifica las propiedades de reducción de las multiplicidades
de error de los turbo códigos.
Esquema:
13/16 Moduladorcaótico 2
Moduladorcaótico 1
Permutador
bn
cn
x1n
x2n
Al canal
Ventajas (vistas):
► Decodificador iterativo, no catastrófico.
► Buenas potencialidades en cierto tipo de canales.
5. Multiplicidad de error
En sistemas de base lineal:
► El espectro de distancias tiene líneas individuales para cada patrón de error e.
Concatenación de moduladores caóticos:
► Para cada patrón de error e, se despliega un espectro de distancias continuo (¡¡importan x, x'!!).
di2
w
¡Esta fracción es la que cuenta!14/16
5. Multiplicidad de error
Resultados (ejemplo):
Desventajas:► Mayor complejidad en decodificación y mejora relativa.► Dificultades en análisis y diseño (¡matemática no lineal!).► En el espectro de distancias influye el despliegue de varias rayas
dificultad extra en la → evaluación de prestaciones.
15/16
Tasa de error
Potencia de señal/Potencia de ruido
Turbo código
Sistemacaótico
6. Conclusiones
Comentarios finales y resultados:
► El establecimiento de una conexión sólida entre las modulaciones caóticas y los desarrollos propios de las comunicaciones digitales permite mejorar de forma sencilla los resultados de aquéllas y ampliar las posibilidades de éstas.
► Ganancias de codificación comparables con los de otros sistemas concatenados en serie o en paralelo no caóticos.
► Los sistemas de base caótica añaden propiedades interesantes que abren nuevas perspectivas.
► La dificultad está en dotarse de nuevas herramientas de análisis y diseño.
► Mucho camino por recorrer, pero la vía está abierta...
16/16
7. Algunas publicaciones
• F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Iteratively Decoding Chaos Encoded Binary Signals’, Proc. of the 8th IEEE Int. Symp. on Signal Processing and its Applications (2005).
• , ‘Evaluation of Channel Coding and Decoding Algorithms Using Discrete Chaotic Maps’, CHAOS 16, 013103 (2006).
• , ‘Exploiting Symbolic Dynamics in Chaos Coded Communications with Maximum a Posteriori Algorithm’, Electron. Lett. 42, 984 (2006).
• , ‘Serial Concatenation of Channel and Chaotic Encoders’, Proc. of the 14th Int. Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems(2006).
• F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Chaos Coded Modulations over Rician and Rayleigh Flat Fading Channels’, IEEE TCAS-II, 2008.
• F. J. Escribano, S. Kozic, L. López, M. A. F. Sanjuán and M. Hassler, ‘Turbo-Like Structures for Chaos Coding and Decoding’, IEEE Trans. Commun., 2009.
• F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘improving the Performance of Chaos Based Coded Modulations via Serial Concatenation’, IEEE TCAS-I, 2010.