Information-geometric analysis of iterative receiver structures

Abstract

This thesis gives an introduction to basic concepts of information geometry, a theory that uses notions of differential geometry to describe information and probabilities. These concepts are applied to the analytic description of an iterative receiver for bit interleaved coded modulation (BICM). The operation of the receiver's subblocks are recognized as implicit projections of input probability distributions on certain sub-manifolds, which for example represent the code. Furthermore, the effects of log-likelihood ratio (LLR) clipping onto the receiver performance are studied using information geometry.<br />Again, clipping has an interpretation as a projection. Finally numerical simulations of a BICM system show the performance improvements due to iterative decoding and the effects of LLR clipping.<br />

Diese Diplomarbeit gibt eine Einführung in bestimmte Aspekte der Informationsgeometrie, eine Theorie, in der Konzepte der Differentialgeometrie für eine Beschreibung von Information und Wahrscheinlichkeiten herangezogen werden. Die vorgestellten Konzepte werden für die analytische Beschreibung eines iterativen Empfängers für "bit interleaved coded modulation" (BICM) verwendet. Die Arbeitsweise der Teilblöcke aus denen der Empfänger aufgebaut ist wird als implizite Projektion von Eingangs-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen auf bestimmte Teilmannigfaltgkeiten, die z.B. den Code repräsentieren, interpretiert. Weiters werden die Auswirkungen von "log-likelihood (LLR) clipping" auf die Leistungsfähigkeit des Empfängers mithilfe der Informationsgeometrie untersucht. Auch hier taugt eine informationsgeometrische Projektion zur Beschreibung des zu untersuchenden Sachverhalts. Schlussendlich zeigen numerische Simulationen die Leistungssteigerung durch das iterative Dekodierverfahren sowie die Auswirkungen des LLR clipping.