Kỹ thuật mã hóa và ghép kênh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN VIỄN THÔNG 000 TP.HCM – NĂM 2011 GV : LÊ VĂN HÙNG Môn hc CÔ SÔÛ VIEÃN THOÂNG CÔ SÔÛ VIEÃN THOÂNG Khoa CNDT-BM Vin Thông 2/112 Bài ging môn C S Vin Thông Chương 1: Tín hiệu và phổ Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự Chương 3: Điều chế và giải điều chế số Chương 4: Mã hóa kênh truyền Chương 5: Đồng bộ kênh truyền Chương 6: Ghép kênh và đa truy cập Chương 7: Kĩ thuật trải phổ Chương 8: Mã hóa nguồn Chương 9: Kỹ thuật mã hóa và giải mã dữ liệu Chương 10: Khảo sát kênh truyền Fading 45 tiết lý thuyết Nôi dung môn học Nôi dung môn học Khoa CNDT-BM Vin Thông 3/112 Bài ging môn C S Vin Thông • Chương 4. Mã hóa kênh truyền  4.1 Mã ki ể m tra ch ẵ n l ẻ (Parity Check Codes)  4.2 Mã kh ố i tuy ế n tính (Linear Block Codes)  4.2.1 Mã hamming  4.2.2 Mã BCH (SVt ự h ọ c)  4.3 Mã vòng (Circle Codes)  4.4 Mã ch ậ p (mã xo ắ n) – Convolutional Codes  4.4.1 Đồ th ị trellis  4.4.2 Thu ậ t toán gi ả i mã Viterbi  4.5 Mã Reed-Solomon (SVt ự h ọ c)  4.6 Mã Turbo (SVt ự h ọ c) Nôi dung môn học(tt) Khoa CNDT-BM Vin Thông 4/112 Bài ging môn C S Vin Thông Digital Communication System Information Source Source Encoder Channel Encoder Modulator Channel Demodu- lator Channel Decoder Source Decoder Data Sink r b r c r s JPEG, MPEG, etc. RS code, Turbo code, QPSK, QAM, BPSK, etc. Chương 4: Mã hóa kênh truyền Khoa CNDT-BM Vin Thông 5/112 Bài ging môn C S Vin Thông • Thao tác biến đổi tín hiệu hoặc thông tin nhằm cải thiện hiệu suất truyền tin cho phép truyền tín hiệu tốt hơn, chịu được các tác động kênh chẳng hạn như sự can nhiễu (interference), nhiễu Gausse trắng (AWGN) và suy hao (fading) gọi là mã hóa kênh Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) Định nghĩa Khoa CNDT-BM Vin Thông 6/112 Bài ging môn C S Vin Thông Mã hóa kênh gồm 2 loại Mã dạng sóng Biến đổi dạng sóng thành dạng sóng “tốt hơn” có khả năng chịu đựng kênh truyền nhiễu và nâng cao hiệu quả khôi phục thông tin Mã chuỗi bít Biến đổi chuỗi bít thành chuỗi bít “tốt hơn” bằng cách thêm các bít thừa không mang thông tin, các bít này dùng để phát hiện và sửa lỗi đầu thu vì thế nâng cao hiệu quả của kênh truyền tin Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) Khoa CNDT-BM Vin Thông 7/112 Bài ging môn C S Vin Thông LNA DC Dem Dmx SDeCDe ForDeE Inf Sink Receiver Side TA PA UC Mod Mux SEn CEn ForEnc Transmitter Side Inf Source other sources other destinations RA AWGN Fading Interference Mã hóa kênh Gii mã kênh: phát hin li và sa li Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) Vị trí Khoa CNDT-BM Vin Thông 8/112 Bài ging môn C S Vin Thông Error Multiple-bit BurstSingle-bit Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) Lỗi bít Khoa CNDT-BM Vin Thông 9/112 Bài ging môn C S Vin Thông Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) Lỗi bít Khoa CNDT-BM Vin Thông 10/112 Bài ging môn C S Vin Thông Điều khiển lỗi  Môi trường truyền dẫn bị nhiễu (điện, từ, …) → dữ liệu nhận có lỗi  2 cách khắc phục khi phát hiện có lỗi  Forward error control: thông tin sửa sai được thêm vào các ký tự hoặc các frame truyền đi, để bên nhận có thể phát hiện khi nào có lỗi và lỗi nằm ở đâu để sửa (có khả năng sửa lỗi)  Feedback (backward) error control: thông tin sửa sai được thêm vào các ký tự hoặc các frame truyền đi chỉ đủ để phát hiện khi nào có lỗi (không có khả năng sửa lỗi). Cơ chế yêu cầu truyền lại ký tự/frame sai được dùng trong trường hợp này  Phân loại lỗi Single-bit error – nhiễu trắng Burst error: chuỗi các bit liên tiếp bị lỗi – nhiễu xung, suy hao (khi truyền vô tuyến) Chương 4: Mã hóa kênh truyền(tt) [...]... Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Block Code message Khoa CNDT-BM Vi n Thông codeword 27/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Parity Check Codes là m t trư ng h p c a Block Code Bit thêm vào là bit 0 hay 1 tùy theo Parity ch n hay l Khoa CNDT-BM Vi n Thông 28/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy... ng và nhân modulo 2 Khoa CNDT-BM Vi n Thông 21/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Trư ng (Field) F ư c g i là trư ng n u: F hình thành nên t p giao hoán dư i tác c a phép c ng ng F-{0} hình thành nên t p giao hoán dư i tác ng c a phép nhân Khoa CNDT-BM Vi n Thông 22/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã. .. Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) M i quan h gi a các hàm theo phân b ,m t quan Hàm m t ph công su t Khoa CNDT-BM Vi n Thông F và tương Hàm tương quan 14/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Xác su t nh n giá tr là z khi truy n s1 Khoa CNDT-BM Vi n Thông Xác su t nh n giá tr là z khi truy n s2 15/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Các... là s thành ph n khác không c aU Kho ng Hamming cách gi a 2 vec tơ U và V là s y u t khác nhau gi a 2 vec tơ Khoa CNDT-BM Vi n Thông 24/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Quá trình phát hi n sai Khoa CNDT-BM Vi n Thông 25/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Block Codes(n,k) (n,k) Block Codes – message : k-bit... Khoa CNDT-BM Vi n Thông 16/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Tính xác su t l i khi truy n tín hi u s BPSK QPSK Khoa CNDT-BM Vi n Thông 17/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) So sánh BPSK và QPSK Khoa CNDT-BM Vi n Thông 18/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Xác su t l i=xác xu t thu bit 0 khi truy n bit 1 BPSK... 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Không gian vec tơ V là t p các vec tơ và F là trư ng cơ s – V t o thành m t không gian vec tơ trên F n u – tính giao hoán T p cơ s {(1000),(0100),(0010),(0001)} T p m r ng {(1000),(0110),(1100),(1001)} ⊂ V4 Khoa CNDT-BM Vi n Thông 23/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Tr ng s Hamming (Hamming... S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Xác su t có J l i trong n bit truy n i  n j P ( j , n) =   p (1 − p)n − j  j n / 2, n le ( n − 1)/ 2, nchan Pn det = ∑ j =1  n n!  =  j  j !( n − j )! n  2j n− j   p (1 − p ) 2j Xác su t không phát hi n l i Khoa CNDT-BM Vi n Thông 20/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Các nh...Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Cách truy n Simplex Half-duplex Full-duplex Khoa CNDT-BM Vi n Thông 11/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Half-duplex Full-duplex Khoa CNDT-BM Vi n Thông 12/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chương 4: Mã hóa kênh truy n(tt) Nh c l i: hàm phân b xác su t theo biên c a nhi u AWGN... ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n 4.1 Mã ki m tra ch n l (tt) c i m Parity Ch dò ư c l i sai m t s l bit, không dò ư c l i sai m t s ch n bit Không s a ư c l i Hi u su t truy n thông tin kém, do s bit thêm vào dò tìm l i chi m t l l n so v i d li u truy n i Khoa CNDT-BM Vi n Thông 30/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông Chư
ng 4: Mã hóa kênh truy n 4.1 Mã ki m tra ch n l (tt) • Block... S Vi n Thông 4.1 Mã ki m tra ch n l (tt) Ví d : Xác su t truy n 1 bit l i là 10-3 Xác su t kh ng phát hi n l i là xãy ra 2 l i hay 4 l i Khoa CNDT-BM Vi n Thông 32/112 Bài gi ng môn C
S Vi n Thông 4.1 Mã ki m tra ch n l (tt) Ví d Tính xác su t l i không mã hóa và mã hóa khi truy n BPSK Gausse noise Pr/No=43,776 R=4800bit/s Lo i code (n,k)=(15,11) Gi i pu = Q( 2 Eb / N 0 ) Không mã hóa Khoa CNDT-BM . số Chương 4: Mã hóa kênh truyền Chương 5: Đồng bộ kênh truyền Chương 6: Ghép kênh và đa truy cập Chương 7: Kĩ thuật trải phổ Chương 8: Mã hóa nguồn Chương 9: Kỹ thuật mã hóa và giải mã dữ liệu Chương. (khi truyền vô tuyến) Chương 4: Mã hóa kênh truyền( tt) Khoa CNDT-BM Vin Thông 11/112 Bài ging môn C S Vin Thông Simplex Half-duplex Full-duplex Chương 4: Mã hóa kênh truyền( tt) Cách truyền Khoa. Side Inf Source other sources other destinations RA AWGN Fading Interference Mã hóa kênh Gii mã kênh: phát hin li và sa li Chương 4: Mã hóa kênh truyền( tt) Vị trí Khoa CNDT-BM Vin Thông 8/112 Bài ging môn