Channel estimation and coding for improved performance in wireless system

Two of the most important issues in wireless systems are addressed: channel estimation and channel coding. The frequency domain channel estimation techniques are used to estimate the channel in a WiMAX system (standard IEEE 802.16e). In the same system, Low-Density Parity-Check (LDPC) codes are proposed and perform quite well. In this thesis decoding techniques for these codes are studied: a modification to the Message Passing Algorithm (MPA) is proposed in order to reduce the number of multiplications. Then two alternative decoding methods for LDPC codes are explored: the Priority First Search Algorithm (PFSA) and the Genetic Algorithm (GA), which transform the decoding problem into a search problem. Finally, an alternative coding scheme is proposed: concatenation of short LDPC and turbo codes as outer and inner codes, respectively. Aim of this concatenation is a coding system that performs very well for all ranges of SNR's and respects some delay constraints.

In questa tesi sono stati considerati due dei piu' importanti argomenti di ricerca per i sistemi wireless: la stima e la codifica di canale. Le tecniche per la stima di canale in frequenza sono state applicate per stimare il canale in un sistema WiMAX (Standard IEEE 802.16e). Nello standard che definisce questo sistema, vengono proposti, come sistema di codifica opzionale, i Low-Density Parity-Check (LDPC) codes che sono codici la cui matrice di parita' ha una bassa densita' di 1 ed hanno prestazioni molto buone. In questa tesi alcune tecniche per la decodifica di questi codici sono state studiate: allo scopo di ridurne il numero di moltiplicazioni, e' stata proposta una modifica al Message Passing Algorithm (MPA), l'algoritmo di decodifica che viene comunemente usato. Sono stati, poi, analizzati due algoritmi alternativi per la decodifica degli LDPC: il Priority First Search Algorithm (PFSA) ed il Genetic Algorithm (GA), che trasformano il problema della decodifica in un problema di ricerca. Infine viene proposto uno schema di codifica alternativo, consistente nella concatenazione di LDPC e turbo codici con parole corte allo scopo di scoprire un sistema di codifica che abbia buone prestazioni per tutti gli SNR e rispetti alcune specifiche stringenti sui tempi di ritardo.