Implementación de códigos correctores de errores para un móden para la comunicación sobre la red eléctrica

Abstract

El desarrollo de los turbo códigos en las pasadas dos décadas, ha resultado en una mejora significativa en el desempeño de los sistemas de comunicación PLC. Todo ello es posible debido a la considerable reducción en el tamaño de los dispositivos, el desarrollo de circuitos integrados más complejos con soporte para la codificación de canal y la implementación de técnicas de modulación más robustas. Actualmente, algunos de los mayores problemas investigados están relacionados con la implementación de arquitecturas eficientes para operaciones de los algoritmos de decodificación, el desarrollo de técnicas para un eficiente manejo del consumo de potencia y la reducción en la latencia del hardware utilizado. La aplicación de los turbo códigos en los sistemas de comunicación, ha sido caracterizado por su uso en condiciones difíciles para un código convencional. Algunas de estas condiciones incluyen la presencia de altos niveles de ruido en el canal, lo cual requiere dispositivos que minimicen el consumo de potencia de sistemas en los cuales la transmisión de información tiene un alto costo. En esta tesis se presenta la implementación del algoritmo Max-Log-MAP en el DSP TMS320C6416T. A su vez, se reportan los resultados obtenidos contaminando con ruido gaussiano e impulsivo los datos enviados al dispositivo receptor (DSP), así como el comportamiento del decodificador para diferentes valores de SNR (relación señal a ruido). La propuesta incluye esencialmente el diseño de la implementación del decodificador, el intercalador, mecanismo ``puncturing'' y decodificación de datos. La implementación presentada en esta tesis muestra los beneficios de un código de alto desempeño en una aplicación real. Con base en las pruebas realizadas en un canal con ruido Gaussiano e Impulsivo se observó que al incrementar la longitud del intercalador, se incrementó el desempeño en las curvas BER. Además, se observó que con un turbo codificador RSC(5,7) los resultados son muy cercanos a la configuración RSC(17,15) y a su vez el codificador RSC(31,27) generó los mejores resultados. Con base en ello, es posible reducir los recursos requeridos en hardware para implementar un turbo código para la aplicación en un canal PLC. // The development of turbo codes over the past two decades, has resulted in significant performance improvement of PLC communication systems, considerable reduction of the device size, development of more complex chips with channel coding support and implementation of more robust modulation techniques. Today, some of the major research problems are related to the implementation of efficient architectures for decoding algorithms, development of techniques for efficient power consumption management, and latency reduction in the hardware used. The application of turbo codes in communication systems has been characterized for use in difficult conditions for a conventional code. Some of these conditions include the presence of high noise levels in the channel, which require devices to minimize systems power consumption in which the transmission of information has a high cost. In this thesis we present the implementation of the Max-Log-MAP algorithm in TMS320C6416T DSP. We report the results obtained with Gaussian and impulsive noise contaminating the data sent to the receiving device (DSP) as well as the behavior of the decoder for different SNR (signal/noise relation). Specifically the proposal includes the design implementation of the encoder, interleaver, “puncturing" mechanism and decoding data. The implementation presented in this thesis shows the benefits of a high-performance code in a real application. Based on tests performed on a channel with Gaussian and impulsive noise was observed that increasing the length of the interleaver, the performance increase BER curves. It was further observed that with a turbo encoder type RSC(5,7) the results are very close to the RSC(17,15) configuration, also RSC(31,27) encoder generated the best results. On this basis it is possible to reduce hardware resources required to implement a turbo code for the application in the PLC channel.