Chương 4 Mã Hóa Kênh Kiểm Soát Lỗi Trong Hệ Thống Thông Tin Vô Tuyến Số Bài Giảng Cơ Sở Kỹ Thuật Thông Tin Vô Tuyến

Slide 1 1Nguyễn Viết Đảm Cơ sở kỹ thuật TTVT KHOA VIỄN THÔNG 1 Chương 4 BÀI GIẢNG CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN Hà nội 01 2017 Mã hóa kênh kiểm soát lỗi TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN SỐ Nguyễn[.]

Cơ sở kỹ thuật TTVT KHOA VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN Chương Mã hóa kênh kiểm sốt lỗi TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN SỐ Nguyễn Viết Đảm Khoa Viễn thơng HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Địa chỉ: PTIT- Km10- Đường Nguyễn Trãi, Quận Hà đông, Thành phố Hà nội Điện thoại: 0912699394 Email: damnvptit@gmail.com HàNguyễn nội 01-2017 Viết Đảm 4.1 Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT Information source Channel Encoder m  (m1 , m2 , , mi , ) Modulator Input sequence Information sink Codeword sequence Channel C  (C1 , C2 , , Ci , ) Channel Decoder ˆ  (m ˆ 1, m ˆ , , m ˆ i , ) m Demodulator V  (V1 , V2 , , Vi , ) received sequence Sơ đồ khối hệ thống truyền thông số với mã hóa kênh Nguyễn Viết Đảm 4.1 Mở u C s k thut TTVT Mà hoá kênh ®iỊu chÕ riªng biƯt Nguồn tin dạng số Bộ mã hóa kênh Bộ điều chế Kênh truyền dẫn Bộ giải điều chế Bộ giải mã kênh Người dùng Bộ giải mó kờnh Ngi dựng Tp õm Mà hoá kênh ®iỊu chÕ kÕt hỵp Nguồn tin dạng số Bộ điều chế + Bộ mã hóa kênh Kênh truyền dẫn Bộ giải điều chế + Tạp âm Sơ đồ khối hệ thống truyền thông số Số liệu m(t) Rb bps Tb Bộ mã hóa kênh Rb=1/Tb Các từ mã R bps T Bộ điều chế R=1/T Sơ đồ khối máy phát sử dụng mã hóa kênh Nguyễn Viết Đảm Đến máy phát 4.1 Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT  Chức năng: Xử lý tín hiệu số để đạt mức độ tin cậy cách bổ xung có hệ thống ký hiệu dư vào luồng tin phát nhằm phát lỗi sửa lỗi  Vị trí: Sau nguồn tin trước điều chế sóng mang  Lưu ý: Hai tham số thiết kế hệ thống truyền dẫn số: Tham số tín hiệu phát độ rộng băng tần kênh truyền dẫn Hai tham số với mật độ phổ công suất tạp âm thu xác định Eb/N0  Do BER hàm đơn trị Eb/N0, nên cố định Eb/N0 cải thiện chất lượng BER cách mã hoá kênh kiểm soát lỗi  Dùng mã hoá kênh kiểm soát lỗi để dung hoà BER Eb/N0 dB (giảm công suất phát, giảm giá thành phần cứng sử dụng anten kích thước nhỏ, tái sử dụng tần số )  Tham số tỉ lệ mã r =Rb/Rc đánh giá lượng bit dư bổ sung phục vụ cho việc phát sửa lỗi mã => luồng bit lập mã có tốc độ bít R cao tốc độ bit đầu vào Rb, tăng độ rộng băng tần  giảm hiệu sử dụng phổ tần Nguyễn Viết Đảm 4.1 Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT PB Cơ chế phát sửa lỗi  Phát lại tin bị lỗi: Phía thu phát tin bị lỗi, sau u cầu phía phát phát lại tin bị lỗi => cần có kênh hồi tiếp  Phát sửa lỗi phía thu Mục đích mã hố kênh kiểm sốt lỗi  Xác định đoạn số liệu thu bị mắc lỗi  Giảm thiểu xác suất không phát lỗi  Giảm thiểu BER, SER giá trị Eb/N0 tiền định  Tại BER cho trước giảm Eb/N0, lượng giảm gọi độ lợi mã hóa kênh xác suất lỗi  Lưu ý tham số:  Hiệu sửa lỗi độ rộng băng tần  Công suất độ rộng băng tần  Tốc độ số liệu độ rộng băng tần  Dung lượng độ rộng băng tần Nguyễn Viết Đảm Coded A F C B E D Uncoded Eb / N0 (dB) Coding gain: For a given bit-error probability, the reduction in the Eb/N0 that can be realized through the use of code: E  E  G [dB]   b  [dB]   b  [dB]  N u  N c Cơsốt sở kỹ thuật 4.2 Ngun tắc mã hóa kiểm li TTVT Khẳ phát lỗi (t Detec lỗi): d m t Detec t Detec d m Khẳ sửa lỗi (tCorr lỗi): d m 2tCorr tCorr dm dH : Khoảng cách Hamming số vị trí khác hai từ mà có độ dài dm : khoảng cách Hamming cực tiểu từ mà có tËp m · Nguyễn Viết Đảm Cơsoát sở kỹ thuật 4.2 Nguyên tắc mã hóa kiểm lỗi TTVT Trọng lượng Hamming vectơ C, ký hiệu w(C), số phần tử khác không C Khoảng cách Hamming hai vectơ C V, số phần tử khác chúng d(C, V )  w (C  V ) Khoảng cách Hamming cực tiểu mã khối d  d(Ci , C j )  min(Ci ) i j i Nguyễn Viết Đảm Cơ sở kỹ thuật TTVT 4.3 Mà KHỐI TUYẾN TÍNH Nguyễn Viết Đảm 4.3 Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Khái niệm  Khối tin (độ dài k bit): Luồng thông tin chia thành khối có độ dài  Từ mã (độ dài n bit): Các bit đầu lập mã tương ứng với tin đầu vào  Các bit kiểm tra (độ dài (n-k) bits ): Các bit bổ xung vào khối tin theo thuật toán định, thuật toán tuỳ vào loại mã dùng  Mã khối gọi tuyến tính kết hợp tuyến tính hai từ mã từ mã thuộc mã Trường hợp nhị phân tổng hai từ mã từ mã Các thông số đặc trưng  Độ dài khối tin k  Độ dài từ mã n  Khoảng cách Hamming cực tiểu  Tỉ lệ mã r=k/n Nguyễn Viết Đảm 4.3 Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Bản tin (k bit) k bit tin Các bít kiĨm tra (n-k) bit Bé m· hãa kªnh (n,k) TØ lƯ m· r = k/n B¶n tin (k) bit Tõ m· n bit Tóm tắt: Bộ mã hóa khối tuyến tính thực ánh xạ chuỗi k bit đầu vào thành chuỗi n bit đầu có đặc điểm:  Từ mã đầu lập mã C phụ thuộc vào chuỗi bit đầu vào m thời ma trận tạo mã G (hay đa thức tạo mã g(x)) mà không phụ thuộc vào chuỗi đầu vào trước  Các từ mã tạo thành khơng gian k chiều không gian n chiều (n,k)  Các mã khối tuyến tính mơ tả dạng ma trận tạo mã G có kích thước kn, từ mã đầu C viết dạng C1 m1 k Gk n n sè cét cña ma trËn m phải số hàng ma trận G C1 T n m1 k Gk T n Cn Nguyễn Viết Đảm Gn k mk 10 Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP dk  1 0 d k  1 0 D0 D1 + S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75  x k =  2d k  1  n xk  a k 1  R k =  x k ,y k  =   y k =  2c k  1  n yk  b k 1  k 1 k  k  x k   1,5; 0,5; -0,6 yk   0,8; 0,2; 1,2 γ k,1  γ k,0   0,5; 0,5; 0,5 Channel ck  1 0,05 Giải thuật MAP lưới k=2 0,25 =0,05 =0,07 11 k=4 k=3 0,27 =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 S3=11 10 =0 =0,77 =0 =1,14 Khởi đầu: (m  0)  1 (m  0)  =1,25 =3,0 =0 =0,1 =15,01 =0 01 10 1,0  3, 75  ˆ L(dˆ )=ln    6,98  d1  0, 0035   =0 =1,11 0,67   ˆ L(dˆ )=ln      d  3, 75   Nguyễn Viết Đảm =5,0 =0 0,08   ˆ L(dˆ )=ln      d3  3, 75   =0,45 =0 Khởi đầu: L M (m 0) L  M 1 (m150  0)  sở kỹ thuật TTVT Giải thuậtCơ giải mã Turbo: MAP R1,N =  R1 ,R , R k , R N  ; Codeword sequence C1,N  (C1 , C2 , , C k , , C N ); Soft data: Ck   d k , ck    a k , b k  a k = 1  2d k   ±1   b k = 1  2c k   ±1 Channel: I/O (input of Modulator/Ouput of Demodultor) Nhánh Ck=(dk,ck) S0=m=a=00 S2=m=c=01 S3=m=c=11  x k = 1  2d k   n xk  a k 1    y k = 1  2c k   n yk  b k 1 Nhánh Rk=(xk,yk) 00 11 00 Channel: I/O 11 00 10 10 01 10 00 11 11 S1=m=b=10 R k =  x k ,y k  01 01 10 01 Giải mã MAP dựa vào lưới:  Tính số đo (nhánh, trạng thái thuận, trạng thái ngược) biểu diễn lưới  Tính LLR dk định cứng Nguyễn Viết Đảm 151 Cơ sở kỹ thuật TTVTTính số đo nhánh Minh họa giải mã Turbo/MAP:  Tính số đo nhánh biểu diễn lưới giải mã  x k a k,i  y k b k,i (m)   k,i (m)   k,i exp      00 S0=m=a=00 Nhánh Rk=(xk,yk) a k =  2d k  1  ±1   b k =  2c k    ±1 11 00 S1=m=b=10 01 Tính số đo nhánh 11 10 S2=m=c=01 01 S3=m=c=11 10 11 00 01 11 10 1.0 10 L­u ý quy ­íc :  P d k  R 1,N ˆ L(d k )  ln   P d k  R 1,N  a k =  2d k  1  ±1   b k =  2c k    ±1 0,05 00 01 Tồn cặp có giá trị Ck=(dk,ck)  (ak,bk)   k 1 k  k  x k   1,5; 0,5; -0,6 y k   0,8; 0,2; 1,2 γ k,1  γ k,0   0,5; 0,5; 0,5  k,i (m)  P  d k  i,Sk  m, R k     ln  P  d    P  d k k    1 R 1,N    1 R 1,N   dˆ k 1  L(dˆ k )  LLR < dˆ k  Tại k=1, R1 = [x1,y1]= (1,5; 0,8) 11: 1,1 (00)  1,1 (10)  exp 1,5   1   0,8   1   0,5 00 : 1,0 (00)  1,0 (10)  exp 1,5    1   0,8    1  = 0, 05 10 : 1,1 (01)  1,1 (11)  exp 1,5   1   0,8    1  01: 1,0 (01)  1,0 (11)  Nguyễn Viết Đảm exp 1,5    1   0,8   1  = 1,  0, 25 152 Cơ sở kỹ thuật TTVTTính số đo nhánh Minh họa giải mã Turbo/MAP:   k,i (m)  P  d k  i,Sk  m, R k  Tại k=1, R1 = [x1,y1]= (1,5; 0,8)  x k a k,i  y k b k,i (m)   k,i (m)   k,i exp      k 1 k  k  x k   1,5; 0,5; -0,6 y k   0,8; 0,2; 1,2 γ k,1  γ k,0   0,5; 0,5; 0,5 S0=00 k=1 00 0,05 00 11 00 01 11 10 01 1.0 10 0,05 k=2 0,25 k=3 k=4 0,27 11 S1=10 00 11 01 S2=01 10 01 S3=11 10 1,0 0,67 Nguyễn Viết Đảm 0,08 153 Cơ sở kỹ thuật TTVT Summary of the state Metrics and Branch metrics  k 1  b0 (m)   k 1,0  b0  m   j0  k 1  b1 (m)   k 1,1 j 1 k 1  k  m   k (m)  b ( m)  j 1 k,i(m) k Formard State Metrics j0 k  k (m)  P(R1,k 1 | Sk  m)    j0   k (m)   k 1  b0 (m)   k 1,0  b0 (m)    k 1  b1 (m)   k 1,1  b1 (m)  bj(m) trạng thái lùi phía trước tương ứng với đầu vào j k ,1 (m  k 1  f (1, m)  ) k 1 b) Số đo trạng thái ngược:  α k (m)   α k 1 b j (m)  δ k 1, j b j (m)  k 1  f (0, m)  Reverse State Metrics a) Số đo trạng thái thuận:  k,0 (m) Giải thuật MAP: Nhân (cộng miền logarit) số đo trạng thái với số đo nhánh Sau đó, thay so sánh chúng với cộng chúng để tạo thành số đo trạng thái thuận (hoặc ngược) Số đo nhánh:   k,i (m)  P  d k  i,Sk  m, R k          k 1  f (i, m)   P  R k 1,N | d k  i,Sk  m    k 1  m    P R k 1,N | Sk 1  f  i, m    k (m)    k 1  f ( j, m)    k, j  m  j0  k (m)   k 1  f (0, m)   k,0 (m)   k 1  f (1, m)   k,1 (m) f(j,m) trạng thái cho trước u vo j v trng thỏi m Khởi đầu: x k a k,i  y k b k,i (m)   k,i (m)   k,i exp   (m  0)    (m  0)    (m  0)    Trình bày số đo trạng thái thuận k(m) số đo trạng thái ngược k(m) lưới Khëi ®Çu: 1 (m  0)  L  M 1 L  M 1 Nguyễn Viết Đảm 154 Cơ sở kỹ thuật TTVT số đo trạng thái thuận Minh họa giải mã Turbo/MAP: Tính S0=00 k=1 00 =1,0 0,05 Formard State Metrics k=2 0,25 k=4 0,27 =0,01 =0,05 =0,05 11 k=3 =3,75 00 S1=10 =5 =5,0 =0 =0,11 =0,05 11 01 S2=01 10 =0 =0 =0 =15,01 =1,25 01 S3=11 =0 Khởi đầu: (m 0)  1 (m  0)   T¹i k = 1: α1 (m  00) 10 1,0 0,67 =0 =0 =5,0 0,08 =0,45 bj(m) trạng  k (m)  P(R1,k 1 | Sk  m) thái lùi phía trước     α k (m)   α k 1  b j (m)   δ k 1, j  b j (m)    k 1 b0 (m)   k 1,0  b0 (m)    k 1  b1 (m)    k 1,1  b1 (m)  tương ứng   j0  state of RSC  với đầu vào j  T¹i k = :   1, vµ α1 (m  10)  α1 (01)  α1 (11)   (00)   0, 05   1,    0, 25      0, 05  (10)   5,   1,   1,      5,  (01)   (11) 0 Nguyễn Viết Đảm 155 Cơ sở kỹ thuật TTVTsố đo trạng thái ngược Minh họa giải mã Turbo/MAP: Tính  k (m)    k, j  m    k 1  f ( j, m)    k,0 (m)   k 1  f (0, m)    k,1 (m)   k 1  f (1, m)  j0 k=1 00 S0=00 =3,75 k=2 0,25 0,05 =0,07 11 k=3 f(j,m) trạng thái cho trước đầu vào j trạng thái m Reverse State Metrics 0,27 k=4 =1,0 C =0,27 00 S1=10 =5,56 =0,75 11 =0 =0 01 S2=01 10 =3,0 =0,1 =0,77 =0 01 S3=11 =1,14 10 1,0  T¹i k = β (00)  1, vµ β (10)  β (01)  β (11)  0,67 =1,11 =0 0,08  T¹i k = 3 (00)   0, 27   1,    0,91     0, 27 (10) (11) =0 Khởi đầu: L M 1 (m  0)  L  M 1 (m  0)   0, 00 3 (01)   3,   1,    0, 08      3, 00 Nguyễn Viết Đảm 156 Cơ sở kỹ thuật Tính số đo trạng thái thuận/ngược vàTTVT biểu diễn lưới giải mã S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 Formard State Metrics Reverse State Metrics k=2 0,25 0,05 k=3 =0,27 =3,75 =1,0 =0 =0,11 =0 =1,25 =3,0 =15,01 =0 =0,05 =0,05 =0,07 =0,07 11 k=4 0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 01 S2=01 =0 10 =0 =0,1 01 S3=11 =0 =1,14 Khởi đầu: (m 0) 1 (m  0)  10 =0 =1,11 1,0  k (m)  P(R1,k 1 | Sk  m)    α k (m)   α k 1 b j (m)  δ k 1, j b j (m) j0 =0,45 =0 0,08     k 1  f (i, m)   P R k 1,N | d k  i,Sk  m        =5,0 =0 0,67 bj(m) trạng thái lùi phía trước tương ứng với đầu vào j    P R k 1,N | Sk 1  f  i, m  Khởi đầu: L M (m 0) L  M 1 (m  0)    k (m)    k 1  f ( j, m)    k, j  m  j0 Nguyễn Viết Đảm f(j,m) trạng thái cho trước đầu vào j trạng thái m 157 Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP     P d k =1,Sk =m R1,N  P(d k =1 R1,N )     ln  m L(dˆ k )  ln   P(d k =0 R1,N )    P d k =0,Sk =m R1,N   m S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75 0,05       m   m   f (1, m)    k   k,1   k 1  dˆ k 1  m    L(dˆ k )    ln   <  LLR dˆ k 0    k  m    k,0  m    k 1  f (0, m)     m  k=2 0,25 =0,05 =0,07 11 k=3 k=4 0,27 =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 =0 =0,77 10 =0 01 S3=11 =1,14 10 Khởi đầu: (m 0) 1 (m  0)  =1,25 =3,0 =0 =0,1 1,0   L dˆ  6,98  dˆ k  =0 =1,11 0,67 =5,0 =0 =15,01 =0 0,08 =0,45 =0 Khởi đầu: L M (m 0)  L  M 1 (m  0)   P(d1 =1 R1,3 )   (1, 0)  (5, 0)  (0, 75)   3, 75  ˆ L dk    ln  ln  6,98  dˆ k        P(d1 =0 R1,3 )  05)  (0, 07)   0, 0035   (1, 0)  (0, 158   Nguyễn Viết Đảm   Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP     P d k =1,Sk =m R1,N  P(d k =1 R1,N )     ln  m L(dˆ k )  ln   P(d k =0 R1,N )    P d k =0,Sk =m R1,N   m S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75 0,05       m   m   f (1, m)    k   k,1   k 1  dˆ k 1  m    L(dˆ k )    ln   <  LLR dˆ k 0    k  m    k,0  m    k 1  f (0, m)     m  k=2 0,25 =0,05 =0,07 11 k=3 0,27 k=4 =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 S3=11 10 =0 =0,77 =0 =1,14 Khởi đầu: (m 0)  1 (m  0)  =1,25 =3,0 =0 =0,1 =15,01 =0 01 10 1,0 =0 =1,11 0,67   L dˆ    dˆ =5,0 =0 0,08 =0,45 =0 Khởi đầu: L  M 1 (m  0)  L  M 1 (m  0)   P(d =1 R1,3 )    0, 05 1,     5, 1,      ˆ L d2    ln    dˆ k    ln      P(d =0 R1,3 )  0, 27Viết   Đảm  5,  0, 25  3,    3, 75    0, 05  0, 25 Nguyễn 159     Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP     P d k =1,Sk =m R1,N  P(d k =1 R1,N )     ln  m L(dˆ k )  ln   P(d k =0 R1,N )    P d k =0,Sk =m R1,N   m S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75 0,05 k=2       m   m   f (1, m)        k  k,1 k 1 dˆ k 1  m   ˆ  L(d k )    ln   <  LLR dˆ k 0    k  m    k,0  m    k 1  f (0, m)     m  0,25 =0,05 =0,07 11 k=3 0,27 k=4 =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 10 =0 =0,77 =0 =0,1 =1,25 =3,0 =15,01 =0 0,08 =5,0 =0 L dˆ    dˆ  3 =0,45 =0 01 S3=11 =0 =1,14 Khởi đầu: (m 0)  1 (m  0)  10 1,0 =0 =1,11 0,67 Khởi đầu: L M 1 (m  0)  L  M 1 (m  0)   P(d =1 R1,3 )    0, 01 0,91    0, 05  0,91   1, 25  0, 08     5,  0, 08      L dˆ    log     dˆ    ln     P(d =0 R1,3 )  27    Đảm 1, 25  3, 1,    5,  3,     3, 75  160   0, 01 0, 27 1,    0, 05  0, Nguyễn Viết     Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP     P d k =1,Sk =m R1,N  P(d k =1 R1,N )     ln  m L(dˆ k )  ln   P(d k =0 R1,N )    P d k =0,Sk =m R1,N   m S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75 0,05       m   m   f (1, m)        k  k,1 k 1 dˆ k 1  m   ˆ  L(d k )    ln   <  LLR dˆ k 0    k  m    k,0  m    k 1  f (0, m)     m  k=2 0,25 =0,05 =0,07 11 k=3 0,27 k=4 =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 10 =0 =0,77 =1,25 =3,0 =0 =0,1 =15,01 =0 01 S3=11 =0 =1,14 Khởi đầu: (m 0) 1 (m  0)  10 1,0    L dˆ  6,98  dˆ k  =0 =1,11 0,67    L dˆ    dˆ  Nguyễn Viết Đảm =5,0 =0 0,08    L dˆ   d =0,45 =0 Khởi đầu: L  M 1 (m  0)  L  M 1 (m  0)  161 Cơ sở kỹgiải thuật TTVT Minh họa giải thuật mã Turbo: MAP dk  1 0 d k = 1 0 d k  1 0 D0 D1 k 1 k  k  x k   1,5; 0,5; -0,6 yk   0,8; 0,2; 1,2 γ k,1  γ k,0   0,5; 0,5; 0,5  x k =  2d k  1  n xk  a k 1  R k =  x k ,y k  =   y k =  2c k  1  n yk  b k 1  Channel L­u ý quy ­íc : + S0=00 S1=10 k=1 00 =1,0 =3,75 Gi¶i thuËt MAP trªn l­íi ck  1 1 k=2 0,05    L(dˆ )  <   k=3 0,25 dˆ k 1 k LLR dˆ k  k=4 0,27 =0,05 =0,07 11    P d k  R1,N L(dˆ k )  ln   P d k  R1,N  =3,75 =1,0 =0,01 =0,27 00 =0 =5,56 =5,0 =0,75 11 =0,11 =0 =0,05 =0 01 S2=01 10 =0 =0,77 =1,25 =3,0 =0 =0,1 =15,01 =0 01 S3=11 =0 =1,14 Khởi đầu: 1 (m  0)  1 (m  0)  10 1,0  3, 75  ˆ L(dˆ )=ln    6,98  d1  0, 0035   =0 =1,11 0,67   ˆ L(dˆ )=ln      d  3, 75   Nguyễn Viết Đảm =5,0 =0 0,08   ˆ L(dˆ )=ln      d3  3, 75 =0,45 =0 Khởi đầu: L M (m  0)  162 L  M 1 (m  0)  Cơ sở kỹ thuật TTVT Final Remarks  The turbo-principle is more general than merely its application to the decoding of turbo codes  The “Turbo Principle” can be described as:  “Never discard information prematurely that may be useful in making a decision until all decisions related to that information have been completed.” Andrew Viterbi  “It is a capital mistake to theorize before you have all the evidence It biases the judgment” Sir Arthur Conan Doyle  The key component on the decoding side is the SISO module which is a general decoding block (SoftInput SoftOutput)  Can be used to improve the interface in systems that employ multiple trellis-based algorithms  Turbo Decoding is similar to ICA, because it tries to separate signals (Noise and Useful Transmitted Signal)  Only one data stream is received: redundancy is introduced in the transmitter, in a controlled manner, to allow signal separation at the receiver  Extension to multiple data streams is possible  Some channel models, specially multipath channels, can be regarded as a form of Source Encoder which leads to: ➔ Turbo Channel Equalization  EXIT charts are powerful tools to analyze convergenve of “Turbo Codes”  Many open topics, for example:  Turbo Decoding and ICA together in a mixed approach  Turbo Decoding and EM algorithms  Turbo Channel Equalization and ICA/EM, and many more Nguyễn Viết Đảm 163 Cơ sở kỹ thuật TTVT Some Literature References [1] Bernard Sklar, “A Primer On Turbo Code Concepts”, in IEEE Communications Magazine, December 1997 [2] Benedetto, Divsalar, Montorsi, Pollara, “A SoftInput SoftOutput Maximum A Posteriori (MAP) Module to Decode Parallel and Serial Concatenated Codes”, TDA Progress Report, November 1996 [3] Joachim Hagenauer, Peter Hoeher, “A Viterbi Algorithm with Soft-Decision Outputs and its Applications”, IEEE, 1989 [4] Stephan ten Brink, “Convergence Behavior of Iteratively Decoded Parallel Concatenated Codes”, IEEE Transactions on Communications, October 2001 [5] Claude Berrou, Alain Glavieux, Punya Thitimajshima, “Near Shannon Limit Error Correcting Coding and Decoding: TurboCodes”, IEEE 1993 Bahl, Cocke, Jelinek, Raviv, “Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate”, IEEE Transactions on Information Theory, March 1974 [6] M Tüchler, Joachim Hagenauer, “EXIT charts of irregular codes”, Conference on Information Sciences and Systems, Princeton University, March 2002 [7] Dayani Adionel Guimaraes, “Descodificacao de Codigo de Producto de Paridade Simples”, INATEL, June 2002 [8] Volker Kühn, “Kanalcodierung II”, Universität Bremen [9] W J Gross, P G Gulak, “Simplified MAP algorithm suitable for implementation of turbo codes”, Electronic Letters, August 1998, vol 34 [10] Joachim Hagenauer, Patrick Robertson, Lutz Papke, “Iterative (“Turbo”) Decoding of Systematic Convolutional Codes with the MAP and SOVA algorithms”, ITG Conference, October 1994 [11] Joachim Hagenauer, Elke Offer, Lutz Papke, “Iterative Decoding of Binary Block and Convolutional Codes”, IEEE Transactions on Information Theory, March 1996 [12] Patrick Robertson, Emmanuelle Villebrun, Peter Hoeher, “A Comparison of Optimal and SubOptimal MAP Decoding Algorithms Operating in the Log Domain”, IEEE 1995 Nguyễn Viết Đảm 164 ... sequence Sơ đồ khối hệ thống truyền thơng số với mã hóa kênh Nguyễn Viết Đảm 4. 1 Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT Mà hoá kênh điều chế riêng biệt Ngun tin dạng số Bộ mã hóa kênh Bộ điều chế Kênh truyền dẫn... bit mã hóa kênh có quan hệ Ec= RcEb Nguyễn Viết Đảm 27 4. 3 Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT PB 8PSK QPSK Eb / N0 [dB] Nguyễn Viết Đảm 28 4. 3 Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Bài tập... -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 Eb/N0, dB Nguyễn Viết Đảm 10 11 12 31 Cơ sở kỹ thuật TTVT 4. 4 Mà XOẮN Nguyễn Viết Đảm 32 4. 4 Mã xoắn Cơ sở kỹ thuật TTVT  Mã xoắn khác với mã khối  Mã hóa tồn