Demodulazione e decodifica iterativa in presenza di rumore di fase

Questo lavoro si occupa di tecniche di decodifica e demodulazione iterative in sistemi di comunicazione coerenti, per il canale con rumore additivo gaussiano bianco (AWGN) affetto da rumore di fase. Con il termine rumore di fase ci si riferisce alle rapide ed impredicibili variazioni della fase della portante, indesiderate, generate dall'instabilità degli oscillatori, presenti sia in trasmissione che in ricezione. In primo luogo si indaga sull'algoritmo di Turbo sincronizzazione Expectation-Maximization (EM) che deriva dall'omonimo metodo di stima iterativa, proposto in letteratura per un modello di fase costante nel tempo. In questa trattazione se ne è derivata una variante per il caso di fase variabile e si è proposto un metodo per inizializzare l'algoritmo. In secondo luogo si è analizzato lo schema proposto da Colavolpe, Barbieri e Caire (CBC) che applica l'algoritmo Sum-Product (SP) al factor graph rappresentante la probabilità congiunta dei bit trasmessi condizionata all'osservazione sul canale. I contributi del presente lavoro riguardano lo sviluppo e lo studio di varie tecniche d'inizializzazione, non affrontate in letteratura, e la proposta di una variante (CBC semplificato) mirata a ridurne la rilevante complessità computazionale. Tutte le tecniche d'inizializzazione analizzate si basano sull'inserzione periodica di simboli pilota in trasmissione, delle quali se ne studia l'impatto sulle prestazioni. Le prestazioni sono analizzate utilizzando il codice LDPC dello standard DVB-S2, una modulazione QPSK e un modello del rumore di fase tipo processo casuale di Wiener. I risultati sperimentali mostrano la netta superiorità dell'algoritmo CBC e le poco distanti prestazioni del CBC semplificato, nelle condizioni di lavoro specificate. Infine viene posto l'accento sulla distanza delle curve di BER dal rispettivo limite di capacità di Shannon, calcolato considerando il rumore di fase, e sul floor esibito dalle stesse per determinati valori di spaziatura tra i simboli pilota e rate del codice.