Codificacion de canal

Codificación de Canal

• Los canales de transmisión son susceptibles a errores debido al ruido.
• Se busca eliminar la redundancia posible, considerando aspectos espaciales, temporales y la entropía.
• La modulación OFDM dista mucho de ser ideal, presentando problemas como ISI (Interferencia Intersimbolar) e ICI (Interferencia Intercarrier).
• Se añade redundancia de manera controlada para corregir errores, a través de la corrección de errores hacia adelante (FEC).
• Se emplean métodos como la paridad, Hamming y códigos cíclicos.
• Siempre se utiliza una codificación externa.
• Reed-Solomon con parámetros (204, 188, t=8) se aplica como codificación externa.
• Cuando resulta necesario, se implementa una codificación interna convolucional.

Comparación DVB-T/ DVB-S / DVB-C

• DVB-S: Incluye un codificador FEC interno y modulación QPSK.
• DVB-C: Utiliza una conversión de bytes a m-tuplas, codificación diferencial y modulación QAM.
• DVB-T: Implementa un codificador FEC interno, un entrelazado interno y modulación OFDM.
• DVB-T/DVB-S/DVB-C: Reciben un flujo de entrada con dispersión de energía o scrambler.

Entrelazado Interno

• Da lugar a un entrelazado frecuencial.
• Se alinea al tamaño de los símbolos, función de la constelación.
• Se entrelazan tanto los bits como los símbolos, ambos basados en bloques.
• Actúa solo sobre los datos útiles.
• El flujo se demultiplexa en un cierto número de subflujos, el cual es dependiente del tamaño del símbolo.
• Existen dos casos posibles: modulación no jerárquica y modulación jerárquica.

Codificación Externa (1/2)

• Reed Solomon RS(204,188,T=8) se utiliza
• Añade 16 bytes para la corrección de hasta 8 errores.
• Si se superan los 8 bytes erróneos, el paquete se considera no válido.
• Si la tasa de error de bit (BER) en la entrada es inferior a 2x10^-4, este código reduce la tasa de error a 10^-11.
• El rendimiento de este código es 188/204 = 0.92.
• La distancia de Hamming es de 17 octetos.
• En la versión modificada del RS(255,239,T=8), se añaden 51 bytes nulos a los 188 del paquete de transporte.
• Esta versión se aplica a la entrada de un codificador RS(255,239,T=8).
• Posteriormente, los 51 bytes nulos se eliminan.

Entrelazado Externo

• Implica la dispersión temporal de errores.
• Aumenta la eficiencia en la codificación del canal.
• Busca dispersar los errores consecutivos (ráfagas) en varios paquetes.
• Utiliza un entrelazado convolucional.
• Presenta ventajas sobre uno convencional.
• Requiere menor capacidad de memoria.
• Soluciona ciertos problemas de sincronización.
• Muestra poca sensibilidad a perturbaciones periódicas.
• Entre dos octetos adyacentes se insertan M-I=204 octetos.
• El octeto de sincronización, invertido o no, siempre sigue el camino de índice cero.
• El retardo total (entrelazado y desentrelazado) es de M-(I-1)-1=2244 octetos.

Codificación Interna (1)

• Implementa un código convolucional.
• Maneja flujos de longitud no predeterminada.
• Complementa a una codificación por bloques.
• Se divide el tren binario en varias salidas.
• Cada salida se obtiene sumando el tren de entrada con las tomas de cada etapa de un registro de desplazamiento.

Codificación Interna (2)

• Número de líneas de entrada: m=1.
• Número de líneas de salida: n=2.
• Code rate: R=m/n=1/2.
• Memoria: S-m=6, donde S es la longitud del registro de desplazamiento.
• Posibles estados: 2^(5m) = 32.
• Longitud de restricción: K=(S+1)m=7.
• G1 = 171 Octal: x^6 + x^5 + x^4 + x^3 +x^0.
• Numero de bits que intervienen en la codificación
• G2 = 133 Octal: x^6 + x^4 + x^3 + x^1+x^0. La ecuación para la Salida Y: G2 = 133 Octal = 1 x 8^2 + 3 x 8^1 + 3 x 8^0 = 91 dec = 2^6 + 2^4 +2^3 + 2^1 +2^0.

Codificación Interna (4)

• Presenta una redundancia significativa del 100%.
• Esto reduce el rendimiento espectral a la mitad.
• El "puncturing" (picado) implica no transmitir todos los bits.
• Esto mejora la eficiencia espectral, pero disminuye la distancia y la habilidad de corregir errores.
• Se rige por reglas específicas.
• Rc representa la tasa de picado del código convolutivo.
• En un ejemplo donde RC = 1/2 * 4/3 = 2/3, por cada bit de entrada se generan 2, aunque de cada 4 bits generados, solo se transmiten 3, significando que por cada 2 bits de entrada se transmiten 3.
• Las tasas de picado definidas son: 1, 4/3, 6/4, 10/6 y 14/8.
• Compromiso entre el flujo de entrada y la extensión de la zona de servicio.
• Se establecen una potencia de emisión y una ganancia de antena.

Codificación de Canal, Segunda Generación (1)

• Las consideraciones generales incluyen la importancia en sistemas satelitales con baja relación señal/ruido (S/N).
• Se requiere una tasa de paquetes erróneos (PER) en un TS (Transport Stream) de 10^-7.
• Esto equivale a un paquete erróneo por hora para un flujo de 5 Mbits/seg.
• Representa una especificación muy exigente.
• En la codificación interna, se emplean códigos LDPC (Low Density Parity Check).
• Estos códigos funcionan mejor con secuencias largas de tramas de 64,800 o 16,200 bits.
• Son códigos de bloques caracterizados por una matriz de parity check dispersa.
• Cada palabra de K bits genera una palabra de código de N bits.
• La tasa K/N de estos códigos puede variar (¼,1/3,2/5,1/2,3/5,273,3/4,4/5,5/6,8/9 y 9/10), dependiendo de la constelación y de las aplicaciones.
• Con modulación QPSK, las tasas de 1/4, 1/3 y 2/5 permiten enlaces con Eb/N0 < 0 dB.
• Los LDPC tienen algoritmos de decodificación paralelizables, con operaciones simples.

Codificación de Canal, Segunda Generación (2)

• La codificación externa usa códigos BCH (Bose-Chaudhury-Hocquenghem).
• Tienen la misma longitud de bloques que el LDPC.
• Pueden corregir de 8 a 12 bits erróneos.
• Las longitudes de los bloques combinados BCH+LDPC son:
• Tramas largas de 64,800 bits para aplicaciones sin requerimientos de retardo críticos.
• Tramas cortas de 16,200 para aplicaciones con retardos críticos.