Transmissão de imagens utilizando códigos convolucionais e algoritmo de Viterbi no canal aditivo para dois usuários binários.

Resumo

Os canais de acesso múltiplo tem sido intensamente investigados desde 1961 quando Claude E. Shannon publicou o artigo intitulado Two way Communication Channels (SHANNON,1961). O mais simples dos canais de acesso múltiplo é o canal aditivo para dois usuários binários, que é um canal sem memória e consiste em dois usuários enviando mensagens simultaneamente. Sem a presença de ruído no canal, as saídas são os símbolos (0,1,2) resultantes da soma nos reais dos bits provenientes de cada usuário. Considerando a presença de ruído, a saída é função da densidade de probabilidade associada. A codificação e decodificação de canais aditivos de múltiplo acesso estão presentes em uma grande gama de situações, como pode ser visto em (ALCOFORADO; OLIVEIRA; DA ROCHA, 2015), (ORDENTLICH e SHAYEVITZ, 2015). O algoritmo de Viterbi suave bidirecional (VUCETIC e YUAN, 1989) é uma ferramenta para a decodificação, originalmente proposta para ser usada em sistemas de comunicação ponto a ponto, baseada no esquema de treliças, amplamente utilizada na decodificação de códigos convolucionais. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo do uso do algoritmo de Viterbi suave bidirecional para um canal aditivo com dois usuários binários, em presença do RAGB. Para isso é estudado o algoritmo de viterbi suave (SOVA) para o caso de 1 usuário e a construção da treliça para 2 usuários. Após esse estudo é feito o desenvolvimento teórico do algoritmo SOVA para 2 usuários. Os testes de desempenho do algoritmo são realizados por meio de ferramentas computacionais em que são simulados codificadores, canais e os decodificadores com o envio de imagens quantizadas e feixes de bits, que são codificados, enviados pelo canal e decodificados. Nos resultados observa-se a separação das imagens enviadas por cada usuário de forma visual, como também através da comparação de suas respectivas relações sinal ruído de pico (PSNR, do inglês Peak Signal-To-Noise Ratio). A imagem quantizada original possui PSNR = 28.01 dB, já a imagem enviada com codificador/decodificador apresenta PSNR = 23,34 dB com uma relação sinal ruído (SNR) de 2.5 dB. São geradas também curvas de probabilidade de erro por bit (Pe) versus SNR em que é observado que para um codificador com 2 elementos de memória com um SNR de 7 dB é apresentada uma probabilidade de erro aproximadamente de   , já com 3 elementos de memória com o mesmo SNR  probabilidade de erro em torno de .Palavras Chave: Canais de acesso múltiplo; Códigos convolucionais; Algoritmo de viterbi; 2-BAC.