ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA

Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Chương 1: Mã turbo 1.1 Giới thiệu mã turbo: Mã Turbo kết nối gồm hai hay nhiều mã riêng biệt để tạo mã tốt lớn Mô hình ghép nối mã Forney nghiên cứu để tạo loại mã có xác suất lỗi giảm theo hàm mũ tốc độ nhỏ dung lượng kênh độ phức tạp giải mã tăng theo hàm đại số Mơ hình bao gồm kết nối nối tiếp mã mã ngồi Chương trình bày: • Sự kết nối mã đời mã Turbo( TC) • Gới thiệu mã chập hệ thống đệ quy (Recursive Systematic Convelutional Code_RSC), sở việc tao mã TC • Chi tiết cấu trúc mã hóa PCCC 1.2 Sự kết nối mã đời mã turbo (TURBO CODE): Forney sử dụng mã khối ngắn mã tích chập với giải thuật giải mã Viterbi xác suất lớn làm mã mã ReedSalomon dài không nhị phân tốc độ cao với thuật toán giải mã sửa lỗi đại số làm mã ngồi Mục đích lúc đầu nghiên cứu lý thuyết sau mơ hình ghép nối mã trở thành tiêu chuNn cho ứng dụng cần độ lợi mã lớn Có hai kiểu kết nối kết nối nối tiếp (hình 1.1) kết nối song song ( hình 1.2) Ngõ vào Bộ mã hoá r = k1/n1 Bộ mã hoá r = k2/n2 Ngõ Hình 1.1: Mã kết nối nối tiếp Bộ mã hoá gọi mã ngồi, cịn mã hố mã Đối với mã kết nối nối tiếp, tốc độ mã hoá: Rnt=k1k2/n1n2 Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Đối với mã song song, tốc độ mã hoá tổng: Rss=k/(n1+n2) Bộ mã hoá r = k/n1 Bộ ghép (Multiplexer) Ngõ vào Bộ mã hoá r = k/n2 Ngõ Hình 1.2: Mã kết nối song song Trên mơ hình kết nối lý thuyết.Thực tế mơ hình cần phải sử dụng thêm chèn mã hoá nhằm cải tiến khả sửa sai Năm 1993, Claude Berrou, Alain Glavieux, Puja Thitimajshima viết tác phNm “ Near Shannon limit error correcting coding and decoding:TURBO CODE” đánh dấu bước tiến vượt bậc nghiên cứu mã sửa sai Loại mã mà họ giới thiệu thực khoảng 0.7dB so với giới hạn Shannon cho kênh AWGN Loại mã mà họ giới thiệu gọi mã Turbo, thực chất kết nối song song mã tích chập đặc biệt với chèn Cấu hình gọi là: “Kết nối song song mã tích chập “( Parallel Concatenated Convolutional CodePCCC) Ngồi có “Kết nối nối tiếp mã tích chập”(Serial Concatenated Convolutional Code_SCCC) dạng “Kết nối hổn hợp mã tích chập” ( Hybrid Concatenated Convolutional Code_HCCC).Các loại mã có nhiều đặc điểm tương tự xuất phát từ mơ hình Berrou nên gọi chung là: turbo code (TC) 1.3 Bộ mã hóa tích chập hệ thống đệ quy RSC: Trong mã TC sử dụng mã tích chập đặc biệt: mã tích chập hệ thống đệ quy ( Recursive Systematic Convolutional Code_RSC ) 1.3.1 Mã tích chập hệ thống khơng hệ thống: Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Mã tích chập có tính hệ thống mã tích chập mà có phần từ mã ngõ dãy tin đầu vào, tức đầu vào dãy tin đưa trực tiếp đến ngõ mã Sơ đồ mã tích chập hệ thống hình 1.3 C1 Đầu vào D D D C2 hình 1.3 Bộ mã hóa tích chập hệ thống mã chập hệ thống ta dễ dàng xác định từ mã ngõ so với mã chập không hệ thống Do cấu trúc nên yêu cầu mã hóa giải mã phức tạp so với mã không hệ thống Mã chập không hệ thống có từ mã ngõ khơng phản ánh dãy tin đầu vào, tức đầu mã không nối trực tiếp đến dãy tin đầu vào Sơ đồ mã chập không hệ thống hình 1.4 C1 Đầu vào D D D C2 Hình 1.4 Bộ mã tích chập khơng hệ thống 1.3.2 Mã tích chập đệ quy khơng đệ quy: Mã tích chập đệ quy có từ mã ngõ đưa hồi tiếp trở lại dãy tin đầu vào Sơ đồ hình 1.5 Trang Chương 1: Mã Turbo Đầu vào http://www.4tech.com.vn D D D C Hình 1.5 mã tích chập đệ quy Mã tích chập khơng đệ quy có từ mã ngõ mã không đưa hồi tiếp trở lại đầu vào Sơ đồ hình 1.4 1.3.3 Bộ mã tích chập hệ thống đệ quy: Để mơ tả mã hóa mã chập người ta đưa thông số mã hóa sau : (n, k, K) đó: k : số đầu vào n :số đầu K:chiều dài constraint lengths (số ngăn lớn ghi) Trong k < n để ta thêm độ dư vào luồng liệu để thực phát sai sửa sai Một mã tích chập thông thường biểu diễn qua chuỗi g1= [1 1] g2 = [ 1] viết G = [ g1,g2] Bộ mã hố RSC tương ứng mã hố tích chập thơng thường biểu diễn G = [ 1, g2/g1 ] ngõ ( biểu diễn g1) hồi tiếp ngõ vào, g1 ngõ hệ thống, g2 ngõ feedforward Hình 1.6 trình bày mã hố RSC Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn c1 g1 + x + D D g2 + c2 Hình 1.6: Bộ mã hố RSC với r=1/2 k=3 Một mã hố tích chập đệ quy có khuynh hướng cho từ mã có trọng số tăng so với mã hố khơng đệ quy, nghĩa mã tích chập đệ quy cho từ mã có trọng số thấp dẫn đến việc thực sửa sai tốt Đối với mã Turbo, mục đích việc thực mã hoá RSC tận dụng chất đệ quy mã hoá tận dụng kiện mã hoá hệ thống 1.3.4 kết thúc TRELLIS: Đối với mã tích chập thơng thường, Trellis kết thúc bằng( m= k -1) bit zero thêm vào sau chuỗi ngõ vào Các bit thêm vào lái mã tích chập thơng thường đến trạng thái tất zero ( trạng thái kết thúc trellis) Nhưng cách áp dụng cho mã hố RSC có q trình hồi tiếp Các bit thêm vào để kết thúc cho mã hoá RSC phụ thuộc vào trạng thái mã hố khó dự đốn Ngay tìm bit kết thúc cho mã hố thành phần mã hố thành phần khác khơng lái đến trạng thái tất zero với bit kết thúc có diện chèn mã hố thành phần Hình 1.7 kết thúc trellis : Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn B X D D A C2 C1 Hình 1.7: Cách thức kết thúc trellis mã RSC Để mã hoá chuỗi ngõ vào, khố chuyển bật đến vị trí A, để kết thúc trellis khố chuyển bật đến vị trí B 1.4 Quyết định cứng định mềm: Chuỗi tin sau truyền qua kênh truyền giải điều chế (dumodulate) đưa đến giải mã Tín hiệu ngõ giải điều chế ngõ vào giải mã định trình giải mã “ cứng ”hay “mềm ” Nếu tín hiệu đến giải điều chế điều chế định bít bít hay gọi định cứng Ví dụ xét hệ thống sử dụng tín hiệu đường dây bipolar NRZ với biên độ ± 1V Nếu giá trị nhận 0,8V 0,03V định bit Còn giá trị nhận -0,7V 0,02 định bít ta thấy phương pháp sai sót định cứng dù 0,8V hay 0,03V giải mã nhận bít dù giá trị 0,8V có xác suất bit cao nhiều so với 0,03V Như vậy, giải mã khơng có thơng tin độ xác định từ giải điều chế Việc làm cho chất lượng giải mã không phụ thuộc vào giải mã mà phụ thuộc vào giải điều chế chất lượng không cao Tuy nhiên định cứng dễ dàng cho việc giải mã Nếu giải điều chế không tự định xem giá trị lấy mẫu nhận bit hay bit mà đưa thẳng cho giải mã để giải có đầy đủ thơng tin bit sau Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn qua kênh truyền với cấu trúc phù hợp giải mã cho định xác hơn, tức chất lượng cao Bộ giải mã tính tốn giá trị để xét độ tin cậy giá trị cuối định Điều làm giảm khả xNy lỗi độ lợi mã tổng cộng tăng 2,5 dB so với giải mã cứng môi trường có SRN thấp Tuy nhiên, để đạt độ lợi mã giải mã mềm có độ phức tạp cao nhiều so với giải mã cứng Với khả tính tốn chíp vi xử lý hay chíp DSP với khối lượng nhớ ngày phức tạp giải mã mềm khơng cịn vấn đề lớn xu hướng giới sử dụng giải mã mềm, chí giải mã lại cho loại mã khối mã tích chập truyền thống phương pháp giải mã mềm 1.5 Mã hóa mã turbo PCCC (parallel concatenated convolutional code) 1.5.1 Bộ mã hóa: Mã PCCC kết nối song song hay nhiều mã RSC Thông thường người ta sử dụng tối thiểu mã hoá tích chập Sơ đồ khối mã PCCC tổng quát trình hình 1.7 Mỗi mã hố RSCi gọi mã thành phần (constituent code).Các mã thành phần khác nhau, tốc độ mã khác có cỡ khối bit ngõ vào k ,các chuỗi mã hoá ngõ bao gồm chuỗi hệ thống (chuỗi bit vào).Ở mã hoá thứ hai trở đi, chuỗi bit nhận vào để mã hoá trước hết phải qua chèn.Tất chuỗi mã hoá ngõ hợp lại thành chuỗi bit n bit trước truyền Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn c0 Bộ mã hoá RSC1 x Bộ chèn Bộ mã hoá RSC2 c1,i c2,i Chuyển đổi song song sang nối tiếp puncture c Bộ chèn n-1 Bộ mã hố RSCn cn+1,i Hình 1.8: Bộ mã hoá PCCC tổng quát Tốc độ mã hoá (code rate) mã hoá PCCC là: r = k/n Mỗi bit thông tin ngõ vào trở thành phần từ mã ngõ (tính hệ thống) kèm theo ( 1/r - 1) bit ( gọi bit parity) để sửa lỗi có Nếu r nhỏ tức số bit parity kèm lớn dẫn đến khả sửa lỗi cao nhiều tốc độ truyền giảm đi, số bit truyền nhiều có nghĩa băng thơng lớn độ trễ tăng lên Theo khuyến cáo tổ chức định chuNn giá trị r nên nhỏ 1/6 Trong trình hợp chuỗi mã hoá thành chuỗi mã hoá ta dùng kỹ thuật mẻ kỹ thuật xố (puncture) Một mã Turbo tiêu biểu loại kết nối theo kiểu PCCC Sơ đồ khối biểu diễn hình 1.9 Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Bộ mã hoá RSC1 x Bộ chèn Bộ mã hoá RSC2 c1 c2 c3 Hình 1.9: Mã PCCC tốc độ 1/3 gồm mã hoá chập hệ thống đệ quy Bộ mã hoá Turbo thiết kế cách kết nối song song hai mã hoá hệ thống đệ quy tích chập lại với nhau, hai mã hố thành phần phân cách chèn ( interleaving) Chỉ có ba đầu hai RSC đầu hệ thống, đầu hệ thống có cách thay đổi thứ tự vị trí bit đầu vào Tốc độ mã hoá mã r =1/3, mã hoá RSC cho chuỗi hệ thống c1 chuỗi chập đệ quy c2, mã hố RSC thứ hai bỏ qua chuỗi hệ thống cho chuỗi chập đệ quy c3 1.5.2 Kỷ thuật xóa (punture): Kỹ thuật xoá kỷ thuật dùng để tăng tốc độ mã mã hố mà khơng làm thay đổi cấu trúc mã hoá.Tốc độ mã thấp chất lượng cao băng thơng tăng.Ví dụ mã tốc độ 1/3 trở thành mã hố tốc độ 1/2 cách thay bit ngõ vào có tương ứng bit ngõ mã hố ta cho ngõ mã hố cịn bit Bản chất kỷ thuật puncture làm giảm n theo qui luật để tốc độ mã hố r tăng lên Ví dụ: mã hình 1.9, chuỗi hệ thống c1 giữ nguyên chuỗi c2 c3 lấy xen kẽ Chuỗi c2 lấy bit lẻ bit chẵn chuỗi c3 mã có tốc độ 1/2 Khi giải mã nhận chuỗi bit đến thêm vào chuỗi bit chỗ bị xố bớt Như làm sai lệch bit parity nên giảm chất lượng 1.5.3 Bộ chèn (interleaver): Đối với mã Turbo, có hay nhiều chèn sử dụng mã hoá thành phần Bộ chèn sử dụng mã hố nhằm mục đích hốn chuỗi ngõ vào có trọng số thấp thành chuỗi có từ mã ngõ trọng số cao Trang Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn hay ngược lại Luôn đảm bảo với chuỗi ngõ vào ngõ mã hố cho từ mã trọng số cao cịn mã hoá cho từ mã trọng số thấp để làm tăng khoảng cách tự tối thiểu Bộ chèn sử dụng mã hố mà với giải chèn (deinterleaver) có giải mã đóng vai trị quan trọng Vai trị chèn giải mã bộc lộ hết Một chèn tốt làm cho ngõ vào giải mã SISO tương quan với tức mức độ hội tụ thuật toán giải mã tăng lên, đồng nghĩa với việc giải mã xác Ví dụ chèn sử dụng để tăng trọng số từ mã hình 1.10 x Mã hệ thống Bộ mã hoá RSC c1 c2 Mã trọng số thấp Bộ chèn Bộ mã hoá RSC Mã trọng số cao c3 Hình 1.10: Bộ chèn làm tăng trọng số mã mã hoá RSC2 so sánh với mã hố RSC1 Từ hình 1.10, mã hố RSC1 chuỗi ngõ vào x cho chuỗi mã tích chập đệ quy có trọng số thấp c2 Để tránh mã hoá RSC2 cho chuỗi ngõ đệ quy khác có trọng số thấp, chèn hoán vị chuỗi ngõ vào x thành chuỗi với hi vọng cho chuỗi mã tích chập đệ quy có trọng số cao c3 Vì vậy, trọng số mã mã PCCC vừa phải, kết hợp từ mã trọng số thấp mã hoá trọng số cao mã hố hình 1.11 ví dụ minh họa Theo hình 1.11 chuỗi ngõ vào xi cho chuỗi ngõ c1i c2i tương ứng chuỗi ngõ vào x1 x2 chuỗi hốn vị khác x0 bảng 1.1 trình bày kết từ mã trọng số từ mã Trang 10 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn C10 = [1100] C11 = [1010] C12 = [1001] X0 = [1100] X1 = [1010] X2 = [1001] D C20 = [1000] C21 = [1100] C22 = [1110] Hình 1.11 Ví dụ minh họa khả chèn Chuỗi ngõ vào Chuỗi ngõ Chuỗi ngõ Trọng số xi C1i C2i i=0 1100 1100 1000 i=1 1010 1010 1100 i=2 1001 1001 1110 từ mã i Bảng 1.1 chuỗi ngõ vào ngõ mã hóa hình 1.11 Từ bảng cho thấy trọng số từ mã tăng cách sử dụng chèn Bộ chèn ảnh hưởng đến việc thực mã ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính khoảng cách mã Bằng cách tránh từ mã có trọng số thấp, BER mã turbo có cải tiến đáng kể Vì có nhiều chèn khác nghiên cứu thiết kế phần sau trình bày chèn tiêu biểu thường sử dụng việc thiết kế mã turbo 1.5.3.1 Bộ chèn ma trận (bộ chèn khối): Trang 11 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Bộ chèn ma trận chèn thường sử dụng trongg hệ thống liên lạc Nó viết vào theo cột từ xuống dưới, từ trái sang phải đọc theo hàng từ trái sang phải từ xuống viết vào theo hàng đọc theo cột hình Đọc Viết vào … … 0 … … … … 1 … … 0 0 … …1 x1 x7 x13 x2 x8 x14 x3 x9 x15 x4 x10 x16 x5 x11 x17 x6 x12 x18 Với chuỗi vào (x1, x2, x3, ……… x17, x18 ) dùng ma trận chèn × chuỗi là: x1 x7 x13 x2 x8 x14 … … x12 x18 1.5.3.2 Bộ chèn helical: Tương tự chèn ma trận (hàng cột ), chèn helical ghi vào theo hàng (hoặc cột ) lại đọc theo đường chéo Ví dụ : gia trị đọc vào bảng sau x1 X6 x11 x2 X7 x12 Trang 12 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn x3 X8 x13 x4 X9 x14 x5 X10 x15 Các giá trị đọc là: X5 X9 X13 X3 X7 X11 X1 X10 X14 … X15 Một điều cần lưu ý ma trân chèn helical có số hàng lẻ 1.5.3.3 Bộ chèn giả ngẫu nhiên: Bộ chèn giả ngẫu nhiên sử dụng tính ngẫu nhiên cố định tức xếp chuỗi ngõ vào theo thứ tự hoán vị Giả thiết độ dài chuỗi ngõ vào L hình sau trình bày chèn ngẫu nhiên với L = Viết vào 1 1 Hoán vị ngẫu nhiên cố định 0 1 1 Đọc Hình 1.12: Bộ chèn giả ngẫu nhiên với độ dài chuỗi ngõ vào L= Bộ chèn giả ngẫu nhiên sử dụng tính ngẫu nhiên cố định xếp chuỗi ngõ vào theo thứ tự hoán vị Như hình chèn viết vào [ 01011011] đọc [ 00011111] 1.5.3.4 Bộ chèn dịch vòng: Phép hốn vị p chèn dịch vịng định nghĩa: P(i)= (ai + s)mod L Yêu cầu a < L, a gần L s < L i số, a kích cỡ bước s phần bù (offset) Hình 1.13 trình bày chèn dịch vòng với L = 8, a=3 s=0 Trang 13 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Viết vào 1 0 Chỉ số Hoán vị dịch vòng Đọc 0 1 1 Hình 1.13: Bộ chèn dich vịng với L=8, a=3, s=0 Từ hình chèn viết vào [01101001] đọc [00011110] Việc tách bit lân cận hay chèn đưa để hoán vị chuỗi ngõ vào có trọng số có trọng số từ mã thấp thành chuỗi ngõ vào trọng số có trọng số từ mã cao Tuy nhiên, tính quy tắc vốn có chèn này, khó hốn vị chuỗi ngõ vào trọng số cao có trọng số từ mã thấp thành chuỗi ngõ vào khác có trọng số từ mã cao 1.5.3.5 Bộ chèn bán ngẫu nhiên : Bộ chèn bán ngẫu nhiên thỏa hiệp chèn ngẫu nhiên chèn thiết kế chèn khối dịch vịng Thuật tốn hốn vị cho chèn bán ngẫu nhiên mô tả sau: chọn số ngẫu nhiên t ∈ [0, L-1] chọn số nguyên dương s < L so sánh i với số dương trước Đối với số nguyên s, so sánh i nằm khoảng ± s giữ i, khơng nằm khoảng ∓ s trở lại từ đầu trở lại từ đầu tất vị trí L lấp đầy Trang 14 Chương 1: Mã Turbo Viết vào Đọc http://www.4tech.com.vn 1 0 3 0 0 15 12 1 1 0 1 1 10 11 12 13 14 15 10 13 1 1 1 11 14 0 Hình trình bày chèn bán ngẫu nhiên với L=16 s=2 chèn viết vào [0110100101101001] đọc [0001110011011100] Bộ chèn bán ngẫu nhiên cố gắng đưa vài tính ngẫu nhiên để khắc phục tính quy tắc việc hốn vị Tuy nhiên, thuật tốn khơng đảm bảo kết thúc cách thành công 1.5.3.6 Bộ chèn chẵn lẻ: Bộ chèn chẵn lẻ đặc trưng cho mã PCCC r = 1/2 Một mã PCCC r =1/2 lấy cách kết hơp chuỗi ngõ mã PCCC r = 1/3 thành chuỗi ngõ mã PCCC r = 1/2 Tuy nhiên, cách kết hợp chuỗi ngõ mã hóa này, bit thơng tin khơng có bit mã hóa ( hai bit mã hóa kết hợp lại cho sửa sai cho bit tin) Cũng bit tin có hay hai bít mã hóa Vì vậy, lỗi xNy cho bit tin khơng bảo vệ ( khơng có bit mã hóa nó), chất lượng bộ giải mã TC bị giảm hay BER tăng Bộ chèn chẵn lẻ khắc phục đề cách cho phép bit tin có bít mã hóa cách xác Như kết Trang 15 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn chèn này, khả sửa sai mã phân bố đồng tất bít tin Thực chèn giống cách cải tiến kỷ thuật punture Ví dụ chèn chăn lẻ sau Chuỗi tin x = c1 L = sau qua mã hố RSC1 cho chuỗi mã hóa c2 Từ chuỗi c2, có bit mã hố vị trí lẻ lưu trữ bảng Chỉ số vị trí bit chuỗi bit x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 c21 - c23 - c25 - c27 - c29 Một chèn khối × dùng để hốn vị chuỗi tin tức x cho mã hóa RSC2 sau: x1 x4 x7 x2 x5 x8 x3 x6 x9 Chuỗi tin tức x viết theo cột đọc theo hàng Chuỗi tin hoán vị cho chuỗi mã hóa c3 Từ chuỗi c3 có bit mã hố vị trí chẵn lưu trữ bảng Các bit mã hóa lẻ chuỗi c3 lưu trữ với chuỗi tin hoán vị x x1 x4 x7 x2 x5 x8 x3 x6 x9 - c34 - c32 - c38 - c36 - Đối với mã hoá PCCC r = 1/2, chuỗi bit mã hoá sau phải ghép với bảng sau Chuỗi tin x chuỗi mã hóa ghép Trang 16 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn x1 x4 x7 x2 x5 x8 x3 x6 x9 c21 c34 c27 c32 c25 c38 c23 c36 c29 Từ bảng ta thấy bit tin có bit mã hóa riêng 1.5.3.7 Bộ chèn simile: Bộ chèn chẵn lẻ trình bày cho bit kiểm tra kèm theo bit mã hoá Bằng cách khả sửa lỗi mã phân bố tất bit thông tin Bây ta xem xét hạn chế khác thiết kế chèn : sau mã hoá hai chuỗi bit thông tin (một chuỗi gốc chuỗi sau qua chèn) trạng thái hai mã hố phải giống Ngồi cách kết thúc trellis trình bày phần trước, ta thêm vào sau chuỗi thông tin số bit (gọi “tail bits”) để làm cho hai mã hoá kết thúc trạng thái zero cách dùng chèn đặc biệt gọi simile Ý tưởng chèn xuất phát từ ý tưởng khối thơng tin N bit chia thành m + chuỗi với m số ô nhớ mã hóa Ví dụ với m = ta có Chuỗi = {uk k mod(m + 1) = } Chuỗi = {uk k mod(m + 1) = } Chuỗi = {uk k mod(m + 1) = } Ví dụ với RSC nói với N cho trước, trạng thái cuối mã hố mơ tả trạng thái hai D flip-flop kết hợp hai chuỗi vừa nêu thể bảng sau N mod (m+1) S0N S1N Chuỗi + chuỗi Chuỗi + chuỗi 1 Chuỗi + chuỗi Chuỗi + chuỗi 2 Chuỗi + chuỗi Chuỗi + chuỗi Trang 17 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn Một kết luận quan trọng từ quan điểm trạng thái kết thúc mã hóa, thứ tự bit đơn lẻ chuỗi khơng cịn quan trọng, cần chúng chuỗi Một chèn simile phải thực việc hoán vị bit chuỗi để đưa mã hoá trạng thái khơng sử dụng chèn Vì hai mã hoá kết thúc trạng thái nên ta cần “tail” đưa hai mã hoá trạng thái zero lúc 1.5.3.8 Bộ chèn khung: Nếu chèn simile cần sử dụng thêm tail bit để lái hai mã hoá đến trạng thái chèn khung lại khơng cần tail bit Mỗi RSC tính hồi quy đặc trưng đa thức sinh chu kỳ L Trong trường hợp N bit thông tin sau chèn lưu hai lần nhớ kích thước 2N địa mà việc đọc chúng sau bị ngăn cách khoảng thời gian với số nguyên lần L Bằng cách này, mã hóa bắt đầu trạng thái zero kết thúc trạng thái zero mà không cần thêm tail bit 1.5.3.9 Bộ chèn tối ưu ( gần tối ưu): Bộ chèn tối ưu mơ tả chèn cho chuỗi mã hóa ngõ có trọng số thấp Bộ chèn thiết kế dài dịng phức tạp, thuật tốn sau mô tả sơ lược việc thiết kế : Phát chèn ngẫu nhiên Phát tất chuỗi tin ngõ vào Đối với tất chuỗi tin ngõ vào mã hoá thành từ mã xác định kết trọng số từ mã để tìm phân bố trọng số từ mã Xác định trọng số từ mã nhỏ số từ mã với trọng số Thuật tốn lặp lại với “số lần hợp lý” giữ chèn có trọng số từ mã nhỏ lớn với số lượng từ mã có trọng số thấp 1.5.3.10 kết luận : Trên liệt kê số kiểu chèn sử dụng mã TC Với chuỗi tin ngõ vào, chèn cho từ mã có trọng số cao Trang 18 Chương 1: Mã Turbo http://www.4tech.com.vn với chèn kiểu khác lại cho từ mã có trọng số thấp Trong thực tế để có BER thấp người ta khơng sử dụng t kiểu chèn mà người ta thiết kế chèn cách kết hợp ưu điểm chèn khác Các cách thiết kế làm tăng đáng kể chất lượng mã TC hệ thống cụ thể Trang 19 Chương 2: Giải mã mã Turbo http://www.4tech.com.vn Chương 2: Giải mã mã turbo 2.1 Giới thiệu chương: Chương trinh bày hai thuật tốn giải mã Turbo : • Thuật tốn giải mã MAP • Thuật tốn giải mã SOVA • So sánh chất lượng mã PCCC với loại mã đời trước 2.2 Tổng quan thuật tốn giải mã: Ngồi kết nối mã tích chập việc sử dụng thành phần đặc biệt chèn, thành p hần quan trọng khác chất lượng Turbo qui trình giải mã mềm thực lặp lặp lại độ phức tạo tăng tuyến tính theo kích thước khung Mã PCCC có cấu trúc mã hố kết nối song song nhiên trình giải mã PCCC lại dựa sơ đồ giải mã kết nối nối tiếp Mã Turbo sử dụng giải mã kết nối nối tiếp sơ đồ kết nối nối tiếp có khả chia xẻ thơng tin giải mã kết nối, giải mã có sơ đồ kết nối song song chủ yếu giải mã độc lập Các thông tin nhờ đặc tính mềm, trao đổi, khai thác nhiều lần qua vòng lặp làm tăng đáng kể chất lượng giải mã Trong thực vòng lặp giải mã thông tin mềm trao đổi giải mã thành phần, Forney chứng minh ngõ mềm tối ưu cho giải mã phải xác suất a posteriori (APP) xác suất bit truyền dựa tín hiệu nhận Vì độ phức tạp mã TC chủ yếu giải mã lặp nên điều cần thiết trước tìm hiểu thuật tốn giải mã tìm cách tốt để giải mã mà không làm giảm chất lượng Phát triển thuật toán giải mã hiệu mối quan tâm hàng đầu cải tiến mã TC Hình 2.1 trình bày nhìn tổng quan họ thuật toán giải mã dựa sơ đồ trellis Trang 20