Hierarchical broadcasting using multilevel codes: = Hierarchischer Rundfunk mittels multilevel codes
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| Format: | Book |
| Language: | English |
| Published: |
Aachen
Shaker
2003
|
| Series: | Erlanger Berichte aus Informations- und Kommunikationstechnik
4 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 2002 |
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III
CONTENTS
1
INTRODUCTION
1
2
SYSTEM
MODEL
9
2.1
SOURCES
AND
ENCODING
.
9
2.2
MODULATION
.
10
2.3
ECB
SIGNALS
.
13
2.4
CONTINUOUS-TIME
TRANSMISSION
CHANNEL
.
13
2.5
MATCHED
FILTER
DEMODULATOR
.
15
2.6
DISCRETE-TIME
TRANSMISSION
CHANNEL
.
16
2.7
DECODER
.
16
2.8
TRANSMISSION
ENERGY
AND
SNR
.
17
3
THE
BROADCAST
CHANNEL
19
3.1
GENERAL
BROADCAST
CHANNEL
.
19
3.2
DEGRADED
BROADCAST
CHANNEL
.
22
3.3
EMBEDDED
CODING
.
24
3.4
GAUSSIAN
BROADCAST
CHANNEL
.
26
3.5
TIME
SHARING
.
29
3.5.1
COMPARISON
WITH
FIXED
NOISE
LEVELS
.
31
3.5.2
COMPARISON
WITH
FIXED
INFORMATION
RATES
.
31
3.6
ASYMPTOTIC
PERFORMANCE
.
33
3.6.1
POINT-TO-POINT
COMMUNICATION
.
34
3.6.2
DEGRADED
BROADCAST
CHANNELS
.
35
3.6.2.1
AWGN
.
35
3.6.2.2
FLAT,
SLOW
RAYLEIGH
FADING
CHANNEL
.
40
3.6.3
UNEQUAL
ERROR
PROTECTION
(UEP)
.
41
IV
CONTENTS
4
PRINCIPLES
OF
MULTILEVEL
CODING
45
4.1
SET
PARTITIONING
.
46
4.2
EQUIVALENT
CHANNELS
.
49
4.3
MULTILEVEL
ENCODING
.
51
4.4
MULTISTAGE
DECODING
.
53
4.5
PARALLEL
DECODING
.
55
4.6
STRATEGIES
FOR
SET
PARTITIONING
.
56
4.6.1
UNGERBOCK
LABELLING
.
57
4.6.2
BLOCK
LABELLING
.
61
4.6.3
GRAY
LABELLING
.
66
4.6.4
HYBRID
LABELLING
.
69
4.6.4.1
NAMING
CONVENTION
FOR
HIERARCHICAL
LABELLING
STRATEGIES
.
69
4.6.4.2
TYPE
1
(2BL4UL)
.
70
4.6.4.3
TYPE
2
(2BL4GL)
.
74
4.6.4.4
TYPE
3
(4UL2BL)
.
76
4.7
ITERATIVE
DEMAPPING
AND
DECODING
.
80
4.8
NON-UNIFORM
SIGNAL
CONSTELLATIONS
.
82
4.9
TRANSMISSION
SCHEMES
ROBUST
TO
CHANNEL
VARIATIONS
.
99
4.9.1
ROBUST
SIGNAL
CONSTELLATIONS
.
100
4.9.2
ROBUST
MAPPING
SCHEMES
.
103
4.9.3
ROBUST
HIERARCHICAL
TRANSMISSION
.
108
4.10
SHAPING
.
108
4.11
2-DIMENSIONAL
SIGNAL
CONSTELLATIONS
.
112
5
EVALUATION
OF
BROADCAST
SCHEMES
115
5.1
MLC
VERSUS
TIME
SHARING
.
115
5.1.1
COMPARISON
OF
ACHIEVABLE
RATES
FOR
FIXED
SNRS
.
116
5.1.2
COMPARISON
OF
REQUIRED
SNRS
FOR
FIXED
RATES
.
123
5.2
HIERARCHICAL
SHAPING
.
128
5.2.1
SYSTEM
PARAMETERS
.
130
5.2.2
OPTIMISATION
.
134
5.2.3
EXAMPLES
.
135
5.3
BACKWARDS
COMPATIBLE
EXTENSION
OF
EXISTING
SYSTEMS
.
137
5.4
OTHER
CHANNEL
MODELS
.
138
CONTENTS
V
6
CONCLUSIONS
149
A
MATHEMATICAL
ANNEXE
151
A.L
GEOMETRIC
DEFINITION
OF
IMPROVEMENTS
DUE
TO
EC
OVER
NTS
.
151
A.2
PROOF
OF
THE
INCREASING
ADVANTAGE
OF
EC
OVER
NTS
FOR
INCREASING
SNR
DIFFERENCES
152
A.3
PROOF
OF
REGULAR
PARTITIONING
FOR
BL
AND
UL
FOR
NON-UNIFORM
SIGNAL
CONSTELLATIONS
155
A.3.1
PROOF
FOR
BL
.
156
A.3.
2
PROOF
FOR
UL
.
156
A.3.3
PROOF
FOR
HYBRID
PARTITIONING
.
157
B
BASIC
ENTITIES
OF
INFORMATION
THEORY
159
B.L
ENTROPY
.
159
B.2
MUTUAL
INFORMATION
AND
CAPACITY
.
162
B.3
CHANNEL
CODING
THEOREM
.
164
B.4
MARKOV
CHAINS
.
165
B.5
CHANNEL
CHARACTERISTICS
.
166
B.5.1
MEMORYLESS
CHANNELS
.
166
B.5.
2
TIME-INVARIANT
CHANNELS
.
167
B.5.
3
FREQUENCY-SELECTIVE
CHANNELS
.
168
B.5.4
TIME-SELECTIVE
CHANNELS
.
169
B.5.
5
CHANNELS
WITH
DISCRETE
INPUT
AND
CONTINUOUS
OUTPUT
ALPHABET
.
170
B.6
CODING
EXPONENT
.
171
C
DESCRIPTION
OF
TURBO-CODES
175
C.L
STRUCTURE
OF
TURBO-CODE
.
175
C.2
DEFINITION
OF
SCRAMBLERS
.
176
C.3
PUNCTURING
SCHEMES
.
177
GLOSSARY
179
BIBLIOGRAPHY
189
VI
CONTENTS
INHALTSVERZEICHNIS
1
1
EINLEITUNG
4
2
SYSTEMMODELL
9
2.1
INFORMATIONSQUELLEN
UND
CODIERUNG
.
9
2.2
MODULATION
.
10
2.3
ECB-SIGNALE
.
13
2.4
ZEITKONTINUIRLICHER
UBERTRAGUNGSKANAL
.
13
2.5
MATCHED
FILTER
DEMODULATOR
.
15
2.6
ZEITDISKRETER
UBERTRAGUNGSKANAL
.
16
2.7
DECODER
.
16
2.8
SENDESIGNALENERGIE
UND
SNR
.
17
3
DER
RUNDFUNKKANAL
19
3.1
ALLGEMEINER
RUNDFUNKKANAL
.
19
3.2
SCHRITTWEISE
VERSCHLECHTERNDER
RUNDFUNKKANAL
.
22
3.3
EINGEBETTETE
CODIERUNG
.
24
3.4
GAUB
'
SCHER
RUNDFUNKKANAL
.
26
3.5
ZEITMULTIPLEXVERFAHREN
.
29
3.5.1
VERGLEICH
BEI
FESTEN
SNRS
.
31
3.5.2
VERGLEICH
BEI
FESTEN
UBERTRAGUNGSRATEN
.
31
3.6
THEORETISCHE
LEISTUNGSFAHIGKEIT
.
33
3.6.1
PUNKT-ZU-PUNKT
UBERTRAGUNG
.
34
3.6.2
DEGRADIERTE
RUNDFUNKKANALE
.
35
3.6.2.1
AWGN
.
35
3.6.2.2
LANGSAMER,
NICHT
FREQUENZSELEKTIVER
RAYLEIGHFADING
KANAI
.
40
3.6.3
UNGLEICHVERTEILTER
FEHLERSCHUTZ
(UEP)
.
41
4
PRINZIPIEN
DER
MULTILEVEL
CODIERUNG
45
4.1
PARTITIONIERUNG
DER
SIGNALMENGE
.
46
4.2
AQUIVALENTE
TEILKANALE
.
49
4.4
MEHRSTUFENENCODIERUNG
.
51
4.4
MEHRSTUFENDECODIERUNG
.
53
4.5
PARALLELE
DECODIERUNG
.
55
4.6
PARTITIONIERUNGSSTRATEGIEN
.
56
CONTENTS
VII
4.6.1
PARTITIONIERUNG
NACH
UNGERBOCK
.
57
4.6.2
BLOCKPARTITIONIERUNG
.
61
4.6.3
SIGNALPUNKTZUORDNUNG
NACH
GRAY
.
66
4.6.4
HYBRIDE
PARTITIONIERUNGEN
.
69
4.6.4.1
NAMENSKONVENTION
FIIR
HIERARCHISCHE
PARTITIONIERUNGSSTRATEGIEN
.
69
4.6.4.2
TYP
1
(2BL4UL)
.
70
4.6.4.3
TYP
2
(2BL4GP)
.
74
4.6.4.4
TYP
3
(4UL2BL)
.
76
4.7
ITERATIVE
DEMODULATION
UND
DECODIERUNG
.
80
4.8
UNREGELMASSIGE
SIGNALKONSTELLATIONEN
.
82
4.9
ROBUSTE
UBERTRAGUNGSVERFAHREN
FIIR
VERANDERLICHE
KANALE
.
99
4.9.1
ROBUSTE
SIGNALKONSTELLATIONEN
.
100
4.9.2
ROBUSTE
SIGNALPUNKTZUORDNUNG
.
103
4.9.3
ROBUSTE
HIERARCHISCHE
UBERTRAGUNG
.
108
4.10
SIGNALFORMUNG
.
108
4.11
ZWEIDIMENSIONALE
SIGNALKONSTELLATIONEN
.
112
5
BEWERTUNG
VON
UBERTRAGUNGSMETHODEN
FIIR
DEN
RUNDFUNKKANAL
115
5.1
VERGLEICH
VON
MLC
UND
ZEITMULTIPLEXVERFAHREN
.
115
5.1.1
ERZIELBARE
UBERTRAGUNGSRATEN
BEI
VORGEGEBENEN
SNRS
.
116
5.1.2
BENOTIGTE
SNRS
BEI
VORGEBEBENEN
UBERTRAGUNGSRATEN
.
123
5.2
HIERARCHISCHE
SIGNALFORMUNG
.
128
5.2.1
SYSTEMPARAMETER
.
130
5.2.2
OPTIMIERUNG
.
134
5.2.3
BEISPIELE
.
135
5.3
RIICKWARTSKOMPATIBLE
ERWEITERUNG
BESTEHENDER
SYSTEME
.
137
5.4
WEITERE
KANAHNODELLE
.
138
6
ZUSAMMENFASSUNG
149
A
MATHEMATISCHER
ANHANG
151
A.L
GEOMETRISCHE
DEFINITION
DES
VORTEILS
VON
EC
GEGENIIBER
NTS
.
151
A.2
BEWEIS
DER
ZUNAHME
DES
VORTEILS
VON
EC
GEGENIIBER
NTS
MIT
GROSSER
WERDENDEN
SNR
UNTERSCHIEDEN
.
152
A.3
BEWEIS
DER
REGELMASSIGEN
PARTITIONIERBARKEIT
DER
UNREGELMASSIGEN
SIGNALPUNKTKONSTEL
LATIONEN
NACH
BL
UND
UL
.
155
A.3.1
BEWEIS
FIIR
BLOCKPARTITIONIERUNGEN
.
156
A.3.2
BEWEIS
FIIR
PARTITIONIERUNGEN
NACH
UNGERBOCK
.
156
A.3.3
BEWEIS
FIIR
GEMISCHTE
PARTITIONIERUNGEN
.
157
VIII
CONTENTS
B
WICHTIGE
DEFINITIONEN
DER
INFORMATIONSTHEORIE
159
B.L
ENTROPIE
.
159
B.2
TRANSINFORMATION
UND
KAPAZITAT
.
162
B.3
KANALCODIERUNGSTHEOREM
.
164
B.4
MARKOVKETTEN
.
165
B.5
KANALEIGENSCHAFTEN
.
166
B.5.1
GEDACHTNISLOSE
KANALE
.
166
B.5.
2
ZEITINVARIANTE
KANALE
.
167
B.5.3
FREQUENZSELEKTIVE
KANALE
.
168
B.5.4
ZEITSELEKTIVE
KANALE
.
169
B.5.5
KANALE
MIT
DISKRETEM
EINGANGS
UND
KONTINUIRLICHEM
AUSGANGSALPHABET
.
170
B.L
CODIERUNGSEXPONENT
.
171
C
BESCHREIBUNG
DER
VERWENDETEN
TURBO-CODES
175
C.L
STRUKTUR
DER
TURBO-CODES
.
175
C.2
DEFINITION
DER
SCRAMBLER
.
176
C.3
PUNKTIERUNGSSCHEMATA
.
177
ABKTLRZUNGEN
UND
FORMELZEICHEN
179
LITERATURVERZEICHNIS
189 |
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