[pt] Este trabalho analisa algumas estratégias para decodificação de sinais TCM. Além disto, propõe-se uma nova estratégia que faz uso de um processamento por percurso sobrevivente na treliça de decodificação para gerar e atualizar, de acordo com um algoritmo do tipo PLL, um conjunto de estimativas de fase, cada uma associada a um estado da treliça, que são utilizadas simultaneamente no processo de decodificação. Expressões úteis para o direcionamento de parâmetros usados no algoritmo de estimação são apresentadas. Estas expressões foram baseadas em uma análise linear simplificada que considerou tanto o desempenho do estimador em estado estacionário quanto no período transiente. Resultados de desempenho obtidos, via simulação, com o uso do método proposto são comparados com resultados obtidos com outras estratégias para recuperação de portadora em sistemas TCM. Estes resultados mostram uma clara superioridade do método proposto para diversos tipos de erros de fase. / [en] This thesis analyses some coherent decoding schemes for TCM signals reception. In addition, a new scheme, which makes use of a per survivor processing, is propoed. In this scheme, each trellis state has an associated phase estimate which is generated by a data-aided PLL-like algorithm, based on the survivor sequence associated to that state. Some useful expressions are developed to help the parameters selection for use on the estimation algorthm. These expressions are based on a simplified linear analysis which are carried out on both transient and stationary cases. We compare the proposed scheme performance to others schemes by means of computer simulation. These results show that the new scheme has better performance in terms of bit-error-rate.

[pt] No presente trabalho é examinada a decodificação de esquemas CPM (Continuous Phase Modulation) filtrados severamente (filtragem com resposta impulsional infinita) utilizando-se algoritmo M, um algoritmo de busca limitada. A estrutura formada pelo modulador CPM seguido do filtro é tratada como um esquema que realiza modulação codificada com utilização eficiente de faixa. A caracterização da modulação através de estados requer um número infinito de estados. O esquema é analisado através de simulação de sistema modulado em tempo discreto com processamento digital. A utilização de filtro digital permite uma caracterização de estados simplificada em relação a trabalhos anteriores. Uma versão simplificada do algoritmo M é analisada neste trabalho. Através de simulação realiza-se a análise do desempenho do sistema assim como do comportamento do algoritmo M na sua versão simplificada. / [en] Decoding of severely filtered CPM schemes with infinite impulse response filters using a limited search algorith (M-Algorithm ) is examined in this thesis. The structure composed by the CPM modulator followed by the filter is treated as a bandwidth efficient coded modulation scheme. The modulation requires a infinite state description. Analysis of the system is done by computer simulation. The analysed system is discret time modeled and uses digital signal processing techniques. This allows a simplified state description of the modulation scheme. A simplified version of the M-algorithm is analysed in the thesis. Analysis of the system performance as well as the M-algorithm (simplified version) behavior is done by simulation.

[pt] Este trabalho examina uma nova estratégia para detenção de Sinais TCM em presença de desvanecimento não-seletivo em freqüência. Esta estratégia faz uso de um conjunto de estimativas da distorção do canal, cada uma associada a um estado da treliça de decodificação, que são utilizadas simultaneamente no processo de decodificação. No método proposto, a cada intervalo de símbolo calcula-se uma estimativa de canal para cada percurso sobrevivente, usando os sinais associados a este percurso como decisões dos sinais transmitidos até então, juntamente com um algoritmo do tipo Filtro de Kalman. O método é descrito inicialmente para uso em sistemas sem intercalação- desintercalação. Uma versão modificada é proposta para permitir o uso da nova estratégia em associação com esquemas de intercalação-desintercalação. Resultados de desempenho obtidos, via simulação, com os métodos propostos são comparados com os resultados obtidos supondo- se o conhecimento ideal das distorções introduzidas pelo canal bem como os resultados apresentados na literatura, referentes a outros métodos de deteção. / [en] We look into a new strategy for detecting trellis-code modulated signal in the presence of frequency non- selective fading which makes simultaneous use in the decoding procedure of a set of channel distortion estimates, each one associated to a trellis state. During each symbol interval, based on a Kalman Filter-type algorithm, a distinct channel estimate is recursively generated for each survivor path using this path symbols as the truly transmitted symbols. A method is first proposed for use in non-interleaved systems. A modified version for interleaved systems. A modified version for interleaved systens is then presented. Performances are evaluated by computer simulations and comparisons mede to curves pertaining to other methods in the literature and to curves obteined under ideal channel state information assumption.

[pt] Mesmo com a evolução dos dispositivos de armazenamento e comunicação, mantém-se crescente a demanda por mecanismos de compressão de dados mais eficientes. Entre os compressores baseados na freqüência de símbolos, destacam - se os códigos livres de prefixo, que são executados por vários métodos compostos de diferentes algoritmos e também apresentam bom desempenho em uso isolado. Muitas pesquisas trouxeram maior eficiência aos códigos de prefixo, centradas, sobretudo, na redução do espaço de memória necessário e tempo gasto durante a descompressão. O presente trabalho abrange códigos de prefixos e respectivas técnicas de descompressão visando propor um novo codificador, o compressor LTL, que utiliza códigos com restrição de comprimento para reduzir o espaço de memória da tabela Look-up, eficiente método de decodificação. Devido ao uso de códigos restritos, é admitido um pequeno decréscimo nas taxas de compressão para possibilitar uma decodificação mais rápida. Os resultados obtidos indicam perda de compressão inferior a 11 por cento para um modelo baseado em caracteres, com velocidade média de decodificação cinco vezes maior que a de um decodificador canônico. Embora, para um modelo de palavras, o ganho médio de velocidade seja de 3,5, constata-se que, quando o número de símbolos é muito grande, o tamanho da tabela look-up impossibilita uma utilização eficiente da memória cache. Assim, o LTL é indicado para substituir quaisquer códigos de prefixo baseados em caracteres cuja aplicação requer agilidade no processo de descompressão. / [en] Even with the evolution of communication and storage devices, the use of complex data structures, like video and hypermedia documents, keeps increasing the demand for efficient data compression mechanisms. Prefix codes are one of the most known compressors, since they are executed by some compression methods that group different algorithms, besides presenting a good performance when used separately. A lot of approaches have been tried to improve the decoding speed of these codes. One major reason is that files are compressed and updated just a few times, whereas they have to be decompressed each time they are accessed. This work presents prefix codes and their decoding techniques in order to introduce a new coding scheme. In this scheme length-restricted codes are used to control the space requirements of the Look-up table, an efficient and fast prefix codes decoding method. Since restricted codewords are used, a small loss of compression efficiency is admitted. Empirical experiments indicate that this loss in the coded text is smaller than 11 percent if a character based model is used, and the observed average decoding speed is five times faster than the one for canonical codes. For a word based model, the average decoding speed is 3,5 times faster than a canonical decoder, but it decreases when a large number of symbols is used. Hence, this method is very suitable for applications where a character based model is used and extremely fast decoding is mandatory.

[pt] Esse trabalho realiza uma extensa revisão bibliográfica da literatura, onde pontos de inovação são observados e novas soluções para os principais problemas no uplink são propostas. Baseados no algoritmo adaptativo Recursive Least Squares (RLS), são apresentadas duas variações regularizadas que conjuntamente detectam a atividade e decodificam os sinais dos dispositivos, sem a necessidade de estimação explícita do canal. Além disso, duas técnicas de detecção por listas são desenvolvidas de modo a refinar o processo de ajuste dos pesos do algoritmo RLS e assim mitigar possíveis propagações de erros. Dividindo o problema em grafos fatoriais, são propostos algoritmos baseados em troca de mensagens de modo a realizar conjuntamente a estimação de canal e detecção de atividade. Além de uma nova derivação das mensagens, são exploradas técnicas de agendamento dinâmico, com base na convergência do algoritmo. Por fim, é apresentada uma solução completa baseada na troca de mensagens, que realiza conjuntamente a estimação de canal, detecção de atividade e decodificação dos dados transmitidos. Resultados numéricos são fornecidos com o objetivo de comparar o desempenho dos algoritmos propostos aos existentes na literatura. Análises de complexidade computacional, evolução dos estados, convergência e ordem de diversidade também são realizadas, assim como a derivação da soma das taxas para o uplink. Por fim, são apresentadas as conclusões obtidas dos trabalhos realizados e discutidas direções para trabalhos futuros. / [en] This work, presents an extensive literature review that highlights innovation opportunities and presents novel solutions for the main uplink mMTC problems. Based on the adaptive Recursive Least Squares (RLS) algorithm, the proposed regularized techniques jointly performs activity detection and signal decoding, without the need to perform explicit channel estimation. In order to improve the detection performance, a list detection technique that uses two candidate-list schemes is developed. Rewriting the problem with factor-graphs, novel message-passing algorithms with dynamic scheduling that jointly estimates the channels and detects devices activity are proposed. Lastly, a complete message-passing solution is presented, where LDPC decoding beliefs are introduced in the system, in a way that the algorithm besides the channel estimation and activity detection, also jointly decodes the signals. In order to evaluate the proposed techniques, numerical results are provided as well as a computational complexity, state-evolution, convergence and a diversity analysis. Uplink sum-rate expressions that take into account metadata collisions, interference and a variable activity probability for each user are also derived. Finally, conclusions and future directions are discussed.

[pt] Eficiência energética e espectral são características importantes para comunicações militares e internet das coisas (IoT). Nesta tese, métodos e sistemas de quantização de 1-bit com modulação de fase contínua (CPM) são estudados e propostos para resolver as necessidades de sistemas de comunicações modernos com baixo consumo energético. Nesse contexto, o método de superamostragem em relação a duração de um símbolo é promissor, pois a informação está contida ao longo da transição de fase de sinais CPM, que não são estritamente limitados em banda. Consequentemente, a perda de taxa alcançável causada pela quantização de 1-bit pode ser reduzida consideravelmente, até mesmo para esquemas com maior ordem de modulação. Este estudo investiga diferentes abordagens para melhorar o desempenho do modelo de sistema proposto. Um esquema de codificação de canal é projetado com mapeamento de bits adaptado ao problema de quantização grosseira, fazendo uso de um soft-in soft-out (SISO) turbo receiver. Formas de onda CPM com duração de símbolo significamente menor que o inverso da banda do sinal são propostas, nomeadas de faster-than-Nyquist CPM. Um fator maior de superamostragem é aplicado com uma estratégia de seleção de amostras em um modelo de amostragem adaptativa. Finalmente, resultados numéricos confirmam melhor desempenho em taxa de erro de bit, eficiência espectral e taxa alcançável para os métodos propostos, em comparação às técnicas recentemente utilizadas. / [en] Energy and spectral efficiency are appealing features for military communications and internet of things (IoT). On this thesis, systems and schemes with 1-bit quantization and continuous phase modulation (CPM) are studied and proposed to address the needs for modern and power efficient communications. In this context, oversampling with respect to the symbol duration is promising because the information is conveyed in the phase transitions of the CPM signals, which are not strictly bandlimited. With this, the loss in achievable rate caused by the coarse quantization can be greatly reduced, even for higher order modulation schemes. This study investigates different approaches to enhancing the performance of the proposed system model. A channel coding scheme is designed with a tailored bit mapping, by means of employing a soft-in soft-out (SISO) turbo receiver. CPM waveforms with symbol durations significantly shorter than the inverse of the signal bandwidth are proposed, termed faster-than-Nyquist CPM. Higher oversampling is applied with a sample selection strategy for a nonuniform adaptive oversampling model. Finally, numerical results confirm better performance on bit error rate, spectral efficiency and achievable rate for the proposed methods in comparison with state of the art techniques.