Bài giảng cơ sở lý thuyết thông tin chương 1 ts phạm hải đăng

Research on the implementation of Array Antenna for a high speed mobile ISDB T reception Cơ sở lí thuyết thông tin Chương 1 Giới thiệu chung TS Phạm Hải Đăng 13/02/2014 Slice 1 Trường ĐH Bách Khoa Hà[.]

Cơ sở lí thuyết thơng tin Chương 1: Giới thiệu chung TS Phạm Hải Đăng 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Phần 1: Giới thiệu chung  Thơng tin gì? Ví dụ: Tung đồng xu  Thơng tin có phải đại lượng “vật lí”?  Mục đích mơn học?  Lí thuyết thơng tin – lí thuyết mã sửa lỗi  Nghiên cứu phương pháp xử lí thơng tin đại lượng vật lí: tạo thơng tin, truyền thơng tin, lưu trữ thơng tin, xử lí thơng tin…  Tồn vẹn thơng tin  Thông tin không gian-thời gian 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Giới thiệu chung  Lí thuyết mã hóa sửa lỗi (Error Corection Coding)  Lí thuyết mã sửa lỗi liên quan tới việc xác định nguồn gây lỗi lên thông tin số truyền tải kênh truyền, phương pháp phát hiện/sửa lỗi phía bên nhận tin Ví dụ: Mã ISBN (international standard book number) Mã kiểm tra thêm vào, thỏa mãn điều kiện Tổng-cộng dồn dãy số chia Hết cho 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Giới thiệu chung – hệ thống thông tin  Hệ thống thông tin bao gồm thành phần:  Nguồn phát tin  Kênh truyền tin  Bên nhận tin 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Giới thiệu chung – hệ thống thông tin  Encrypter: mã hóa, ẩn giấu thơng tin ban đầu từ nguồn phát tin, nhằm tránh xâm phạm thông tin khơng mong muốn (Tồn vẹn thơng tin, bảo mật)  Channel Coder: mã hóa kênh Bổ sung thơng tin dư thừa nhằm cho phép việc phát hiện/sửa lỗi thơng tin phía bên nhận tin  Modulator: điều chế tín hiệu Chuyển đổi dịng tín hiệu số (bit, digital symbol) thành dạng tín hiệu phù hợp với việc truyền dẫn kênh truyền  Channel: Kênh thông tin, môi trường truyền dẫn thông tin từ nguồn tin tới bên nhận tin Phía nhận tin, q trình xử lí thu nhận xử lí thơng tin tương ứng với bên phát tin: từ giải điều chế (demodulator), tới giải mã kênh (channel decoder) giải mã hóa (dencrypter) 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Ví dụ: Hệ thống thơng tin BPSK  Dịng bit thơng tin chuyển đổi thành dạng tín hiệu để truyền kênh truyền dẫn  BPSK – Binary Phase Shift Key Ví dụ: dịng bit thơng tin 𝑏 = {𝑏0 , 𝑏1 , 𝑏2 , … } Tín hiệu truyền ánh xạ thành giá trị ±1 theo công thức bi  Eb (2bi  1) với 𝐸𝑏 lượng truyền bit tín hiệu Xung đơn vị 𝜑1 𝑡 mang lượng đơn vị    13/02/2014 12 (t )dt  Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Ví dụ: Hệ thống thơng tin BPSK  Tín hiệu truyền theo phương thức điều chế BPSK s (t )   bi1 (t  iT ) i  Tín hiệu truyền kênh truyền dẫn bị ảnh hưởng nhiễu r (t )  s (t )  n(t ) 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Ví dụ: Hệ thống thơng tin BPSK Bên phía nhận tin: r (t ) Ri X 1 (t  iT ) 𝑟(𝑡) tín hiệu thu từ kênh truyền Tín hiệu giải điều chế BPSK ( i 1)T Ri   r (t )1 (t  iT )dt iT 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Ví dụ: Hệ thống thông tin BPSK 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice Ví dụ: Hệ thống thơng tin BPSK Bộ giải điều chế tín hiệu đưa định giá trị bit thu theo công thức: s  arg max P(s | r ) sS Công thức Bayer P(r | s) P(s) P(s | r )  P(r )  MAP (Maximum a posteriori) đưa định dựa việc tìm cực đại xác suất hậu nghiệm s  arg max P(r | s) P(s) sS  ML (Maximum likelihood): đưa định dựa giả thuyết xác suất tín hiệu nguồn phát 𝑃(𝐬) s  arg max P(r | s) sS 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice 10 Phần 2: Định lý Shannon  Định lý Shannon Trong S  C  B log 1    N S cơng suất tín hiệu (W) N mật độ nhiễu trung bình tồn kênh (W) B băng thông (Hz) C Dung lượng giới hạn kênh truyền (b/s) 13/02/2014 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Slice 11 Định lý Shannon Định lí Shannon cho biết dung lượng kênh truyền cho phép truyền luồng thông tin ban đầu (loại trừ thông tin dư thừa chèn thêm mã hoá sửa lỗi) trường hợp kênh AWGN (Additional White Gaussian Noise) với băng thông B tỷ lệ S/N cho trước Trường hợp R