MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN DẪN AWGN SỬ DỤNG MÃKHỐI TUYẾN TÍNH VÀ MÃ XOẮN

MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN DẪN AWGN SỬ DỤNG MÃKHỐI TUYẾN TÍNH VÀ MÃ XOẮN

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV mô phỏng kênh truyền dẫn AWGN sử dụng mã khối tuyến tính và mã xoắn 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, ở các trờng đại học, đặc biệt là các trờng kỹ thuật, một tình trạng chung đang diễn ra là sự bất cập trong cân đối giữa nội dung lý thuyết và nội dung thực hành. Chơng trình giảng dạy chủ yếu vẫn dựa vào sách vở là chính, sinh viên không có thời gian thực hành hoặc nếu có thì rất hạn hẹp và chỉ đợc thực hành một số trong rất nhiều môn đợc giảng trên lớp. Tình trạng này một phần suất phát từ cơ cấu của nền giáo dục đào tạo đang đợc dần hoàn thiện cha đáp ứng đợc với đòi hỏi chung của x hội. Mặt khác, nó còn có nguyên nhân là sự hạn chếã về điều kiện cơ sở vật chất của các trờng. Nguyên nhân thứ nhất đang đợc Đảng và Nhà nớc ta tiến hành nhiều biện pháp khắc phục. Còn vấn đề về cơ sở vật chất cho các trờng đại học là một vấn đề lâu dài cha thể giải quyết trong một thời gian ngắn.Trớc mắt, mỗi trờng đ có những biện pháp tạmã thời nhng hầu nh cha đáp ứng đợc đòi hỏi ngày càng cao của sinh viên khi đất nớc đang mở cửa đón nhận nguồn tri thức to lớn của thế giới khoa học kỹ thuật. Một hớng đi mới đang đợc một số trờng đại học trong đó có Học viện Công nghệ Bu chính Viễn thông thực hiện, đó là ứng dụng Công nghệ Thông tin trong giảng dạy và học tập .Mục đích của hớng đi này là sử dụng các phần mềm mô phỏng nh một công cụ thay thế hữu hiệu cho các giáo cụ cha thể trang bị cho sinh viên. Điều khiến cho ý tởng này trở nên hấp dẫn không chỉ dừng lại ở đó. Hiệu quả của biện pháp này lại chính là ở chỗ, các phần mềm mô phỏng này lại do chính các sinh viên trong trờng thực hiện thông qua các đề tài nghiên cứu khoa học. Điều này giúp ích một cách sâu sắc cho quá trình nhận thức của sinh viên ,đó không còn là lối nhận thức thụ động tiêu cực mà đã mang tính tự giác, chủ động, kích thích lòng say mê khoa học và khả năng sáng tạo của sinh viên. Đề tài nghiên cứu khoa học m số 01 - 2000 - HS.SV - RD -TH: "Mô phỏng kênh truyền dẫnã AWGN sử dụng m khối tuyến tính và m xoắn" đã ã ợc ra đời và hoàn thiện trong chủ trơng về hớng đi mới nói trên của Học viên Công nghệ Bu chính Viễn thông mà trực tiếp là Khoa Viễn thông I bộ môn Vô tuyến. Mặc dù còn nhiều hạn chế, nhng đề tài cũng góp phần vào hoạt động nghiên cứu khoa học chung trong sinh viên Học viện và có khả năng mở rộng để áp dụng cho công tác đào tạo của Học viện. 2. Nội dung của đề tài: Trong đề tài "Mô phỏng kênh truyền dẫn AWGN sử dụng m khối tuyến tính và m xoắn"ã ã ,chúng tôi nghiên cứu, khai thác và mô phỏng khâu m hoá trong một tuyến thông tin chịu tác độngã của tạp âm Gausse trắng cộng. Cụ thể ở đây chúng tôi xét hai loại m thông dụng là M xoắn và Mã ã ã khối tuyến tính. Việc mô phỏng đợc xây dựng thành dạng chơng trình chạy trên nền Matlab một phần mềm mạnh và có hiệu quả trong việc mô phỏng các hệ thống, đặc biệt là các hệ thống viễn thông. Học viện công nghệ BCVT 117 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV Chơng trình đợc xây dựng trên cơ sở các lý thuyết về kênh truyền và xử lý tín hiệu cũng nh nền kiến thức cơ bản về viễn thông xin đợc tóm tắt nh sau : Tin tức dới dạng số đợc truyền từ nguồn tin qua khâu m hoá và điều chế để vào môi trã ờng. Giả sử các thiết bị không gây nhiễu thì tín hiệu vẫn chịu tác động của môi trờng gây sai lệch thông tin. Chúng ta giả thiết tạp âm do môi trờng gây ra là tạp âm trắng (AWGN), đây là tạp âm có mật độ phân bố xác suất không đổi trên toàn bộ băng tần hoạt động của kênh ở bên thu, tín hiệu sau khi qua bộ giải điều chế sẽ tới khâu giải m . Tại đây thực hiện công việc tái tạo chuỗi bít đ phát và sửa các lỗiã ã xuất hiện do tác động cuả tạp âm. Cuối cùng, tin tức đ phục hồi đã ợc đa tới nơi nhận tin đúng nh dạng đ phát.ã Nh vậy, vai trò của m hoá trong một kênh truyền là vô cùng quan trọng. M hoá đảm bảo choã ã tính trung thực yêu cầu hàng đầu của việc truyền đa tin tức. Chơng trình của chúng tôi đợc thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu về mô phỏng một kênh truyền dẫn nh vậy với trọng tâm là khâu m hoá. Nguyên tắc của chúng tôi là tạo điều kiện thuận lợiã nhất cho ngời sử dụng tiếp cận với M khối tuyến tính và M xoắn trong tổng thể kênh truyền, đồngã ã thời tự rút ra u nhợc điểm của hai loại m này sau quá trình thực hiện mô phỏng. Chã ơng trình chia làm hai module :Nhập liệu và Mô phỏng, điều này giúp ngời dùng thấy rõ hơn tác động của các yếu tố kênh truyền lên hoạt động của kênh. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi không thể giới thiệu chi tiết về chơng trình nên chỉ xin trích ra đây một số phần nhỏ giúp hiểu thêm về chơng trình này : Học viện công nghệ BCVT 118 sơ đồ kênh truyền vi ba số Ng uồn tin Mã hoá Điều chế Giải mã Giải điều chế Nhận tin Môi trường Tạp â m Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV Phần xác định thông số kênh AWGN: đây là cửa sổ thuộc module nhập liệu giúp ngời dùng xác định E b và N 0 các thông số của một kênh truyền AWGN. Chơng trình sẽ tự động vẽ ra dạng hàm phân bố xác suất của tạp âm, đồ thị quan hệ giữa SNR với xác suất lỗi (tính theo lý thuyết) và đồ thị không gian tín hiệu. Đồng thời các thông số này sẽ đợc sử dụng trong các sơ đồ mô phỏng của chơng trình. Sơ đồ bộ mã hoá xoắn : đây là hệ thống con trong sơ dồ mô phỏng kênh AWGN dùng mã xoắn. Sơ đồ này đợc chơng trình tạo nên trực tiếp từ các thông tin về bộ m hoá xoắn mà ngã ời sử dụng nhập vào ở cửa sổ tơng ứng trên module nhập liệu. Cửa sổ đánh giá quá trình truyền: Sau khi thực hiện mô phỏng, các kết quả sẽ đợc đa ngợc trở lại module nhập liệu vào cửa sổ này .Tại đây,ngời dùng có dịp đánh giá hiệu quả sửa lỗi của kênh thông qua chuỗi bít thu đợc,chuỗi ký tự tơng ứng,số bít lỗi,tỉ lệ lỗi . Học viện công nghệ BCVT 119 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài : Một trong những lợi ích mà chúng tôi thu đợc sau khi thực hiện đề tài này chính là phơng pháp thực hiện một đề tài nghiên cứukhoa học. Đề tài "Mô phỏng kênh truyền dẫn AWGN sử dụng mã khối tuyến tính và m xoắn" đã ợc thực hiện qua các giai đoạn sau: - Nghiên cứu lý thuyết: trong giai đoạn này nhóm chúng tôi sử dụng các tài liệu sẵn có trong Học viện liên quan tới vấn đề truyền dẫn và m hoá để tìm hiểu và tập trung lã ợng kiến thức ban đầu. Ngoài các tài liệu này, chúng tôi cũng sử dụng một số tài liệu bên ngoài thu thập đợc để mở rộng hiểu biết và củng cố kiến thức về sử dụng phần mềm mô phỏng. Công việc này đợc tiến hành trong sự trao đổi thờng xuyên của các thành viên trong nhóm và sự giúp đỡ của các giáo viên hớng dẫn. - Lên phơng án, lập lu đồ chơng trình mô phỏng : đây là giai đoạn quan trọng để hình thành bớc đầu những chức năng chính của chơng trình. Giai đoạn này có sự góp ý sửa đổi của tất cả các thành viên cho tới khi đạt đợc sự nhất trí hoàn toàn trong nhóm mới chuyển sang bớc tiếp theo. - Thực hiện viết m ,chạy thử và hoàn thiện chã ơng trình: giai đoạn này là thời gian cần có nhiều đóng góp nhất của các thành viên trong nhóm bởi đ nảy sinh nhiều vấn đề mới, không chỉ liên quanã tới lý thuyết mà còn liên quan tới giải thuật lập trình. - Báo cáo kết quả, ghi nhận các ý kiến đóng góp và đề ra phơng hớng mở rộng đề tài. 4. Khả năng áp dụng trong thực tiễn: Nh ở phần đầu đ nói, đề tài này nằm trong chủ trã ơng về xây dựng các phần mềm nhằm thay thế phần nào các giáo cụ mà Học viện cha có điều kiện trang bị cho sinh viên trong quá trình học tập. Chính vì vậy, nó có khả năng áp dụng trong thực tiễn giảng dạy và học tập. Tuy nhiên ,để đạt đợc mục tiêu đó,chơng trình cần phải đợc hoàn thiện và mở rộng hơn rất nhiều. Hiện nay, chúng tôi đ xác định đã ợc phơng án hoàn thiện và mở rộng cho chơng trình. Đó là mô phỏng một kênh truyền dẫn AWGN với tất cả các phơng pháp m hoá thông dụng nhằm giúp ngã - ời sử dụng có cái nhìn trọn vẹn về vấn đề m hoá. Xa hơn nữa, chúng tôi sẽ hã ớng tới một phòng thí nghiệm viễn thông với kênh truyền hoàn chỉnh gồm các yếu tố bên trong đợc mô phỏng và đánh giá cụ thể. Để chơng trình có thể đa vào áp dụng trong trực tiễn với thời gian ngắn nhất chúng tôi rất mong có đợc sự ủng hộ và đóng góp của tất cả những ai quan tâm, đặc biệt là các bạn sinh viên trong và ngoài Học viện. Chúng tôi tin rằng, nếu có đợc sự cổ vũ và đóng góp của các bạn sinh viên yêu khoa học, đề tài này sẽ không chỉ làm giàu tri thức cho chúng tôi mà nó sẽ mang lại lợi ích cho tất cả các bạn. Học viện công nghệ BCVT 120