Adaptive Coded Modulation System Model

El problema  Usuarios de servicios inalámbricos requieren altas tasas de transferencia de datos.  Requerimientos crecientes en la medida que aparecen servicios o plataformas con mayor consumo de ancho de banda.  Carga de las redes creciente debido a la masificación de los sistemas inalámbricos.  Usuarios emplean un espectro finito y compartido por muchas tecnologías.

Soluciones triviales  Aumentar la SNR a partir del aumento de potencia no es solución, dado que aumenta la interferencia.  Aumentar el ancho de banda no es siempre factible, dado que depende de la existencia de subastas de espectro y liberación de las mismas.  Gran costo por bandas licitadas (Alemania, 56 millones de euros por instalación de BWA en la banda de 3.5GHz)

Soluciones  Todas las soluciones deben buscar el aumento en la eficiencia espectral del sistema, es decir, el número de bits por segundo que se podría transmitir en 1Hz de ancho de banda.  Entre ellas es posible mencionar: 1.Diseño y testeo de protocolos de comunicaciones adecuados para sistemas inalámbricos. 2.Optimización de parámetros de protocolos de capas superiores en función de las características del medio de transmisión. 3.Diseño de hardware y esquemas de transmisión, basados en las propiedades del medio de transmisión. 4.Diseño de códigos y algoritmos de transmisión, basados en las propiedades del canal de propagación.

Soluciones  Todas las soluciones deben buscar el aumento en la eficiencia espectral del sistema, es decir, el número de bits por segundo que se podría transmitir en 1Hz de ancho de banda.  Entre ellas es posible mencionar: 1.Diseño y testeo de protocolos de comunicaciones adecuados para sistemas inalámbricos. 2.Optimización de parámetros de protocolos de capas superiores en función de las características del medio de transmisión. 3.Diseño de hardware y esquemas de transmisión, basados en las propiedades del medio de transmisión. 4.Diseño de códigos y algoritmos de transmisión, basados en las propiedades del canal de propagación.

Diseño de códigos y esquemas de transmisión  La codificación adaptiva de los datos previo al envío permite acercar la capacidad del sistema al máximo teórico (Shannon) sin la necesidad de contar con más antenas o potencia de transmisión.  El empleo de modulaciones adaptables al estado del medio permite disminuir la tasa de error en la transmisión.  El control de potencia, operando siempre bajo restricciones, permite mejorar la SNR en el destino.  ACM (Adaptive Coded Modulation) mezcla estas técnicas, permitiendo aumentar la eficiencia espectral.

 ACM se basa en la elección de umbrales de SNR a partir de los cuales se cambia el código, potencia y/o modulación empleada en la transmisión.  Así, se transmite a la “velocidad” soportada por el canal en cierto instante de tiempo. De no ser así, se transmite más de lo que el canal soporta y ocurre un “information outage”, a menos que se almacene en buffer hasta que el canal cambie (ASE for ACM: MASA). Diseño de códigos y esquemas de transmisión SNR umbral 1SNR umbral 2 SNR umbral 3 … SNR umbral N Buffer Max tasa Tasa R 1 Tasa R 2 …

 La eficiencia del sistema dependerá de cómo se determinan los umbrales. El análisis de la eficiencia del mismo dependerá a su vez del modelo de sistema empleado.  Uno de los esquemas más utilizados es el siguiente: MASA: ASE for ACM

 Asume:  Retardo en el canal de retroalimentación nulo.  No existen errores en la estimación del estado del canal.  Canal con desvanecimientos planos en frecuencia, descrito a partir de una pdf Rayleigh.  Las muestras del canal son independientes e idénticamente distribuidas. MASA: ASE for ACM