Francisco J. Escribano1, Alexandre Wagemakers2, Miguel A. F. Sanjuán2

1Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones, Universidad de Alcalá de Henares2Departamento de Física, Universidad Rey Juan Carlos

Comunicaciones caóticas en sistemas de altas prestaciones

NoLinealNoLinealZaragoza, 4-6 de junio de 2012Zaragoza, 4-6 de junio de 2012

Esquema de la presentación

1.Introducción2.Comunicaciones de 4ª generación3.MIMO y OFDM4.Codificando con caos

1. Introducción

Comunicación con caos: se plantea en los años 90 (S. Hayes, C. Grebogi and E. Ott, “Communicating with Chaos”, PRL, 70 (1993)).

¿Por qué?

canales dispersivos

comunicaciones de banda ancha

comunicaciones seguras

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→ Señales deterministas de aspecto ruidoso aptas para:

2. Comunicaciones de 4ª generación

Entorno: Inalámbrico Movilidad

Alta velocidad: Hasta 1Gbps en situación estática Hasta 100Mbps para usuarios móviles

La consecución de estos objetivos requiere: Gran ancho de banda Combatir:

Desvanecimientos Interferencias

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3. MIMO y OFDM

MIMO: multiple-input multiple output

Sisemas multiantena

Mejoras potenciales en fiabilidad, cobertura y velocidad

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2. MIMO y OFDM

Multiplexación espacial: varios flujos en paralelo

Diversidad espacio-temporal: explotar todos los trayectos

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Interferencia: capacidada costa de tasa de error

Redundancia: tasa de errora costa de capacidad

3. MIMO y OFDM

OFDM: Orthogonal Fequency Division Multiplex

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4. MIMO y OFDM

Separación de un gran ancho de banda en canales de banda estrecha:

Cada trayecto del sistema MIMO sólo sufre desvanecimiento plano No distorsión de amplitud Igualación / compensación se simplifica

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4. Codificando con caos

Modulaciones codificadas con caos: ventajas potenciales en entornos con desvanecimiento no selectivo en frecuencia Ejemplo:

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Moduladorcaótico 2

Moduladorcaótico 1

Permutador

bn

cn

x1n

x2n

Al canal

6. Conclusiones

Comentarios finales:

► Para conseguir las tasas previstas en 4G, se recurre a MIMO + OFDM.

► MIMO + OFDM: convierte el multicamino en un aliado.

► MIMO + OFDM: el entorno está afectado sólo por desvanecimiento plano.

► En condiciones MIMO + OFDM + desvanecimiento, las modulaciones con codificación caótica ofrecen ventajas potenciales.▼ Explotación de su carácter no lineal, no uniforme.

► Cada dB de mejora en EbN0:▼ Mayor duración de las baterías de los dispositivos inalámbricos.▼ Aumenta la disponibilidad, fiabilidad y velocidad del sistema.

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7. Algunas publicaciones

1. F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Iteratively Decoding Chaos Encoded Binary Signals’, Proc. of the 8th IEEE Int. Symp. on Signal Processing and its Applications, 2005.

2. , ‘Evaluation of Channel Coding and Decoding Algorithms Using Discrete Chaotic Maps’, CHAOS, 2006.

3. , ‘Exploiting Symbolic Dynamics in Chaos Coded Communications with Maximum a Posteriori Algorithm’, Electron. Lett., 2006.

4. , ‘Serial Concatenation of Channel and Chaotic Encoders’, Proc. of the 14th Int. Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems, 2006.

5. F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Chaos Coded Modulations over Rician and Rayleigh Flat Fading Channels’, IEEE TCAS-II, 2008.

6. F. J. Escribano, S. Kozic, L. López, M. A. F. Sanjuán and M. Hassler, ‘Turbo-Like Structures for Chaos Coding and Decoding’, IEEE Trans. Comm., 2009.

7. F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Improving the Performance of Chaos Based Coded Modulations via Serial Concatenation’, IEEE TCAS-I, 2010.

8. , ‘Analysis of Chaos-Based Coded Modulations under Intersymbol Interference’, Jour. of Computers, 2010.

9. A. Wagemakers, F. J. Escribano, L. López and M. A. F. Sanjuán, ‘Competitive Decoders for Turbo-Like Chaos-Based System’, IET Comm., 2012.

Gracias por su atención