Conclusões

Os objectivos traçados no início deste Doutoramento envolviam a investigação de técnicas de processamento de sinal que pudessem ser usados na camada física dos sistemas de transmissão sem fios por raios infravermelhos por forma a incrementar o seu desempenho. Numa primeira fase esse trabalho, enquadrado no âmbito do projecto IRWLAN, centrou-se no projecto de um sistema de transmissão óptica com adaptação de velocidades quer por filtragem adaptativa quer pela introdução de códigos correctores de erros. Para esse efeito, foi então avaliada a viabilidade da utilização das técnicas de codificação ditas convencionais (repetição, blocos e convolucionais), de que resultou a proposta de utilização de códigos convolucionais tendo-se procedido à pesquisa dos melhores códigos e respectiva análise de desempenho.

O trabalho de investigação propriamente dito consistiu no estudo de técnicas conjuntas de modulação e codificação nomeadamente na análise de esquemas TCM. As características dos sistemas de transmissão por infravermelhos em espaço livre, em especial as exigências em termos de eficiência de potência, ditaram que os esquemas de modulação a estudar se centrassem na família das modulações da posição de um pulso. Consideraram-se então as modulações PPM, APPM e OPPM. A primeira foi sempre usada como referência em sistemas sem codificação. As outras foram propostas especificamente como formas de expansão dos alfabetos das modulações PPM para acomodarem a redundância dos esquemas de codificação TCM, no caso de APPM permitindo vários níveis de amplitude dos pulsos e no caso de OPPM permitindo a sobreposição dos pulsos dos vários símbolos. Foram deduzidas expressões para a determinação das probabilidades de erro de bit, densidades espectrais de potência e capacidade de canal

para estas modulações que permitiram fazer uma análise comparativa do seu desempenho em sistemas não codificados e os limites teóricos em sistemas com codificação.

Tendo em conta os requisitos de LB dos sistemas M-PPM com M = 2 e 4 foram definidas as eficiências dos esquemas TCM, com algumas das modulações A×M-APPM e (n w) OPPM, que não exigissem um significativo incremento da disponibilidade de LB. Limitando a pesquisa computacional dos melhores códigos TCM às partições que verificam a condição de quase-regularidade, foi possível usando o algoritmo GUZWA encontrar os de máxima distância livre dfree para ordens de memória dos codificadores de valores entre 2 e 10 (na maioria dos casos). Foram deduzidas expressões para o cálculo dos ganhos de codificação assimptóticos, relativamente ao sistema 2-PPM não codificado, em função do parâmetro dfree. Os valores desses ganhos teóricos puderam ser comprovados pelas boas aproximações dos desempenhos simulados de alguns dos sistemas, nomeadamente para alguns dos esquemas TCM de eficiência k/(k+1).

A representação gráfica da característica “ganho de codificação versus requisitos de LB”, dos vários sistemas TCM com modulações APPM e OPPM propostos e dos sistemas PPM não codificados, permitiu apreciar os benefícios relativos de cada uma das soluções. A análise dessas figuras de mérito demonstrou a possibilidade de se atingirem ganhos de codificação apreciáveis com os esquemas TCM propostos sem perdas significativas de eficiência de largura de banda, relativamente aos sistemas PPM não codificados. Em geral esses ganhos são maiores nos sistemas codificados OPPM do que nos congéneres APPM mas à custa de uma maior disponibilidade em termos de LB.

A pesquisa dos melhores esquemas TCM com modulações APPM e OPPM foi feita por forma a optimizar o seu desempenho no canal AWGN sem IES. Ora, dada a dispersão multipercurso que caracteriza o canal óptico em transmissão sem fios por infravermelhos, houve a necessidade de avaliar o comportamento dos esquemas TCM propostos, na presença de IES. Procedeu-se então à análise de desempenho dos vários sistemas em canais com os níveis de IES de: ausência, moderada e severa, tendo-se constatado que os sistemas TCM propostos apresentam um desempenho equivalente em ambos os casos. Sendo possível concluir que os seus ganhos de codificação relativamente aos sistemas M-PPM não codificados atingidos na ausência de IES mantêm-se praticamente constantes em canais com IES, verificando-se apenas uma ligeira penalização dos sistemas codificados com a modulações OPPM, quando sujeitos a níveis mais elevados de IES. Este tipo de comportamento foi também notado relativamente a esquemas TCM pesquisados como óptimos especificamente para ambientes com IES usando modulações M-PPM de ordem elevada. Ainda assim foram dados exemplos de alterações a efectuar na selecção das partições das modulações nos esquemas TCM, nomeadamente aumentando a distância dos impulsos dos símbolos de cada subconjuntos, que permitiriam atenuar os efeitos da IES nas sequências codificadas.

Retomando o cenário dos sistemas de transmissão com adaptação da taxa de transmissão, foi proposta e avaliada a utilização da codificação TCM com modulações APPM e OPPM, com o objectivo

de poder traduzir os seus ganhos de codificação em termos de ganhos de operacionalidade dos sistemas multi-taxa em que fossem empregues. Não obstante a maior complexidade exigida pela implementação das soluções codificadas, ficaram patentes as vantagens da sua utilização no desempenho dos sistemas multi-taxa, tanto ao nível da cobertura, possibilitando o estabelecimento de ligações entre estações mais distantes, como ao nível da eficiência, possibilitando que para uma determinada distância emissor-receptor possam ser usadas taxas de transmissão mais elevadas.

Os vários tópicos estudados e aqui descritos tentaram dar resposta aos objectivos inicialmente formulados no plano de trabalhos de Doutoramento. Ao longo do tempo, os principais resultados obtidos no âmbito desta Tese foram sendo publicados em conferências internacionais e nacionais.