Staggered Trellis Coded Modulation - Konstruktion und Decodierung

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Zukünftige digitale Kommunikationssysteme basierend auf OFDM erfordern sowohl hohe Datenraten als auch eine hohe Bandbreiteneffizienz. Hierfür sind zum einen höherwertige Modulationsverfahren und zum anderen ein geeignetes Codierschema zur Vorwärtsfehlerkorrektur unerlässlich. Um beides zu vereinen wird die Codierte Modulation, ein Spezialfall der verallgemeinerten Codeverkettung, eingesetzt. Dabei werden Codierung und Modulation gemeinsam als Code im Euklidischen Raum betrachtet. Daher ist Codierte Modulation überaus gut geeignet für den Einsatz in zukünftigen OFDM-basierten Systemen, die eine hohe Effizienz erfordern. Als sehr bandbreiteneffizient hat sich die Trellis-Codierte Modulation (TCM) herausgestellt. Um darüberhinaus eine hohe Leistungseffizienz zu erzielen, wurde die Klasse der parallelverketteten TCM eingeführt, die ähnlich wie binäre Turbo Codes sehr nah am Shannon-Limit arbeiten können. Diese Codes haben jedoch den Nachteil, dass sie in ihrer Struktur auf blockweise Codierung bzw. Decodierung beschränkt sind. Eine Möglichkeit zur PerformanzVerbesserung von Turbo Codes ist der Schritt von der reinen blockweisen Codierung/Decodierung von verketteten Codes hin zu Gesamtcodes mit faltungscodeähnlicher Struktur. Dies bietet einige Vorteile, wie z. B. das Einführen von zusätzlichem Gedächtnis ohne die Komplexität zu erhöhen oder die Möglichkeit zur gefensterten Decodierung (Window-Decoding), die eine Reduzierung der Latenzzeit vom Empfang einer Nachricht bis zur Ausgabe des Decodierergebnisses ermöglicht. Daher sollen innerhalb dieses Vorhabens die Konstruktion und die Decodierung der sogenannten Staggered Trellis Coded Modulation (STCM) untersucht werden. Hierbei handelt es sich um eine Parallel Verkettung von TCM, die aber insgesamt die geforderten faltungscodeähnlichen Eigenschaften aufweist. Diese Codes reichen dabei noch näher an das Shannon-Limit heran als die herkömmliche TCM-Verkettung. Sie sind deshalb ideal für den Einsatz in OFDM-Systemen, in denen eine hohe Leistungsund Bandbreitenausnutzung gefordert wird.