1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Nghiên cứu Ứng dụng mã turbo trong hệ thống thông tin di Động số

111 0 0
Tài liệu được quét OCR, nội dung có thể không chính xác
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu ứng dụng mã Turbo trong hệ thống thông tin di động số
Tác giả Lê Văn Lam
Người hướng dẫn PGS. Hồ Văn Cừu
Trường học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Điện - Điện tử
Thể loại Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản 2003
Thành phố Thành phố Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 111
Dung lượng 11,2 MB

Nội dung

CHUONG DAN NHAP L DAT VANDE Trong qúa trình phát triển của các hệ thống viễn thong , thong tin di động được xem là lĩnh vực có tốc độ phát triển cao.. Tuy nhiên , với tốc độ bit cao như

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG HỆ THÓNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SÓ

Trang 2

Từ ngày /o tháng ¿ năm 2002 đến ngày2/tháng năm 2003

4 Giáo viên hướng dẫn :

Họ và tên : Hb Vin Cos

tabng qua Khoa

TpHeM Ngdipn.ethang ndin doo: ae

4KL 0014263

Trang 3

———-SKsme

SL Cm Ta

Faw het em vin chan Cards tim tn il he, Thiiy, Cs

icmp Suting dai hoo See pham hij Casal di das dil giife dt

cme trong suit nhitng nin thee eta 2 tú 44/2" 24/262 2

whiny kite Ueto 63 ich cho teeing lek sau nary Z2 vin hte biel

im en thiy HB Vim âu Á nguc cli gine cho om de te 2E ete ning và git cl di crn Ute ion tet Lain win ney

Cote dùng sửa dầm ơn gia dế, be ban ta nhiing 244 dể clang vitn dng gi nbiing yp hitn gig bie, te chim tae va dom

ki'y cho mot hhs thin mis om pipe fds:

1.1 AM Aneen ete LLLALELLL LLL LOOLLEDALOLOLOLG OCOEEALOL EES

Trang 4

Cong vit we phat tien King ngreng cia Khuen ho hig teat Viet Nam nit

chung mà npinh Vin thing mii ving hin nay di va dung tip tio horn

đệm, vibe ton he lien hips v6 he git, nang can chal tang he lating Geong bin,

sing ye rete mgpany nhi can cửu mgt st any

Med troogg nbcing yore cde yuan tung cl he thing tong lon Ga dis chinh

điển cứ ah ts boen phigpp dt niiny cae rhb bang din wih be

thong th sf ten dave tom nits he Á} 4x 46 4) 64/2 6ý đã

vie Clue Pharm we ot, hii sail we le hd mang “4 4 2 42

Uanh wd nisin ti at bin cho bat hyy mek Á$ (2g Asy2n hay teas bit thing

Ax nce Det ne phil tiitn vit bao cia nganh Vim Ueing, 2⁄42 ving dang vio

trvny Gon vt tue, Ching lin 06 link, thing lin de ding, auyem hank si, tits bie

Kong tin sẻ mal de lin ott yeu cde nging cing car vb chit being, det tit him

weal sad cing plidé ning cap lan mot lim cao mei Me bing nhiing («ớt đếm

weil hie gan digg tte hit «di sab chink ts ms Fab vii de dah i ing

dlang vio tip thing thing tin de dang tht he that ba mi Vise Nam 26 ttn

thas wbl nga gam diy

De gipp mst phin rhe 8 ca mah vio cong cde dit mit lien be dit

uti, em chon de tue” Nobion ita ing ding mã cáo co (Ái giam cổ

Man non db tei hhiong Wd tein dase nhing sai st wit mong diate we ch bio

eda ode Tiny, Ca vis ue ding pipe btn cla vio bam

ITICIM, thing 08 nim 2008 ,

LV in Lem

Trang 5

CHUONG DAN NHAP

L DAT VANDE

Trong qúa trình phát triển của các hệ thống viễn thong , thong tin di động được xem là lĩnh vực có tốc độ phát triển cao Từ các hệ thống thông tin tương tự đến hệ thông thông tin số Từ thế hệ một (1G) chỉ cung cấp dịch vụ

thoại với chất lượng không cao Sau đó là hệ thống thông tin di động tế bào số thế hệ thứ hai( 2G) với các dịch vụ số liệu mới như bắn tin ngắn SMS ( Short

Messape Service ), truyén số liệu , truy cập InterneL Tuy nhiên , tốc độ của các dịch vụ nãy còn tương đổi thấp 9,6Kbi/s hay mỡ rộng 14,4 Kbi⁄s chưa dap ứng được các địch vụ mới đồi hỏi tốc độ cao Vì vậy mà các mạng thông tin tiên thé giới dân dẫn có xu hướng chuyển sang thế hệ thứ ba (3 G) bằng

phường thức trái phế CDMA , tốc độ từ #84 Kbit /s đến 2Mbi⁄s Vấn đề là khi

tốc đỏ bít tầng thì phái có những sơ đổ mã hóa kênh mới , đám bảo phát hiện lỗi

và xứa lỗi tộc Các loại mã sử dụng trong sơ đồ mã hoá kénh thế hệ hai là mã

Vòng và mã Tịch chập Tuy nhiên , với tốc độ bit cao như trong thế hệ ba (3G)

thì hai loại mã này sẽ không phù hợp ở một số dịch vụ , và mã Turbo được xem

là tỏi ưu trong tình hình hiện tại Vì vậy nghiền cứu các loại mã , đặc biệt là

Turbo la vấn để cấp thiết Chính vì thế tác giả đã chọn để tài : “ Nghiên

Cứu Ứng Dụng Mã Turbo Trong Hệ Thống Thông Tin Di Động Số “ cho luận

văn tốt nghiệp của mình

Chương I :Giới thiệu tổng quan về hệ thống vô tuyến số

Chương 2 : Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động

Chương 3 : Giới thiệu về lý thuyết mã hoá kênh

Chương 4 : Giới thiệu về mã Tích chập

Chương 5 : Nội dung chính của vấn để nghiên cứu đó là mã Turbo

Chương 6 : Nghiên cứu phần ứng dụng của mã Turbo

Chương 7 : Trình bày các vấn để mô phỏng mã Turbo

Trang 6

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Đề tài được thực hiện nhằm hoàn thành nhiệm vụ của một luận văn tốt nghiệp bằng việc áp dụng những kiến thức đã học vào việc tìm hiểu một lĩnh vực mới Mục đích cuối cùng là tìm hiểu về một lĩnh vực rất ' nhạy cảm"

trong hệ thống thông tin di động số đó là vấn để mã hoá và giải mã, là phương thức góp phần vào việc cải tiến tốc độ hệ thống thông tin

Trang 7

CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN

Được sự phân công của bộ môn điện tử , người thực hiện được thầy

hướng dẫn cung cấp và giới thiệu tài liệu , ngoài ra người thực hiện còn thu thập một số tài liệu liên quan đến để tài qua các thầy giáo chuyên môn , qua bạn bè và các tạp chí khoa học , trang Web chuyên ngành dé dam bao tinh cập nhât của tài liệu trước khi tiến hành nghiên cứu để tài này

Khi thực hiện để tài này , người nghiên cứu xác định để tài mang tính chất ly thuyết tổng hợp , nên sử dụng phương pháp tham kháo tài liệu là chủ yêu, do đó đã tốn không íLthời gián cho viée tim hiểu các kiến thức liên

San hơn bà tuần đọc tài liệu và thu tháp kiến thức thực tế và dưới sự chỉ

dân của piáo viên hướng dẫn , người thực hiện đã thiết láp được cấu trúc của

để tài,

Tuần thứ tứ đến tuần thứ mười hai, người nghiên cứu đi vào giải quyết

từng vần để đặt ra , trong quá trình tiến hành người thực hiện gặp không ít những trở ngại Song với sự tận tình của thầy hướng dẫn , của bạn bè và sự

nở lực của bản thân, người nghiên cứu đã hoàn thành được yêu câu đặt ra ,

cụ thể là bảy chương như phần dự kiến

Gần hai tuần còn lại sửa chữa và in ấn

Do tuân thủ theo lịch trình mà giáo viên hướng dẫn vạch ra , cộng với sự

nổ lực của bản thân , người thực hiện đã hoàn tất được yêu cầu của để tài về

nội dung , hình thức và thời gian

Trang 8

phân bố tân số trong các hệ thống v6 tuyến,

Tổng quan về các hệ thống vô tuyến

1

2

3

3.1 Xu thể phát triển của thông tin di động

3.3 Xu hưởng phát triển từ các hệ thống thế hệ hai đến thế hệ ba -———- —8

2.2.1 Xu hướng phát triển từ hệ thống CDMA thế hệ hai đến

CDMA 2000 thếhệ ba _————

2.2.2 Xu hướng phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM thế hệ hai đến

Chương 3 : Tổng quan về lý thuyết mã hoá kênh:

3.1 Vị trí và vai trò của mã hoá kênh - 7

3.2 Những vấn để cơ bản của hệ thống truyền tin và mã hoá kênh

3.2.1 Giới hạn Shannon —-

3.2.2 Các loại mã kiểm soát sai ‹

3.2.3 Phân loại FEC

Trang 9

4.2.3 Biểu diễn bằng biểu đồ trạng thái sec 28)

4.1.1 Giải mã Viterbt quyết định mễm và giải mã Viterbi quyết định cứng 31

4.1.2 Thuật toàn Vitec quyết định cứng —

Chư Š ‡ Nghiên cửu mã Turbo ` —— — _—_Ï 5.1 Sự Kết nội mã và sự ra đời của mã Turbo Họ 40

~ 50 51

Trang 10

5.4.3.8 Bộ chèn tối ưu (gần tối ưu)

5.4.3.9 Kết luận

5.4.4 Giải mã mã Turbo

5.4.4.1 Giới thiệu -

5.4.4.2 Log Likehood Ratios

5.4.5 Thuật toán MAP ( Maximum A-Posteriori)

5.4/52 Kết luận về thuật toán MAP —— ÔỐ

54.54 Thuật toàn Log-MAP và Max-Log-MAP ——

Chường 6 : Ứng dụng mã Turbo trong hệ thống thông tin đi đóng SỐ 72

6.1 Ung dụng của mã vòng

6.3 Ung dụng của mã tích chập

6.3 Ứng dụng của mã Turbo —- Chương 7 : Kết quả mô phỏng “ 7.1 Giới thiệu chung về chvong trinh mé phéng 82

7.2 Phan tich dac tinh ma Turbo

7.2.1 Ảnh hưởng của số vòng lặp giải mã -—-

7.2.2 Ảnh hưởng của bộ xoá (Kỹ thuật Puncturing ) -

7.2.3 Ảnh hưởng của bộ giải mã thành phần

7.2.4 Ảnh hưởng của kích thước khung dữ liệu

7.2.5 Ảnh hưởng của bộ mã hoá

7.2.6 Anh hưởng của mức nhiễu -

1.2.7 Ảnh hưởng của thuật toán giải mã —

Trang 11

Ting Quan He (272ng D2 (uyến v2

TONG QUAN VEE

MO HINH KENH THONG TIN

VO TUYEN SO

Trang 1

Trang 12

Thing Guan He Ting Vi Faye Se

1.1 SỰ PHÂN BỐ TÂN SỐ TRONG CÁC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN

Trong các hệ thống vô tuyến ( sử dụng khí quyến làm kênh truyền dẫn ) , nhiễu và các điểu kiện lan truyền phụ thuộc rất nhiều vào tần số truyền dẫn

Theo lý thuyết , bất kỳ kiểu điều chế nào ( Ví dụ : điểu biên , điều tân , điều chế

đơn biên , điều chế dịch pha , khoá dịch tân ) có thể dùng được tại bất kỳ tần số nào Tuy nhiên , để có hệ thống và vì các lý do khác , mỗi quốc gia điều xác định kiểu điều chế dải thông và loại tin tức có thể được truyễn trên băng tần phân định

của mình , Trên nền tắng quốc tế CCITT ( Ủy ban tư vấn Điện thoại điện báo quốc

tế ) và CCIR (Úy bàn tư vấn Vô tuyến quốc tế ) , người ta phân thành các dải sóng

như sau :

tang iin | Ký hưu Đặc tính truyền Ứng dụng tiêu biểu

3 240KHZ | VLE ( Tấn | Sóng mát suy bao thấp | Thóng tin dưới nước

sẽ rất thấp ) | nhưng mức tạp nhiễu khi |

3+ 30MHZ HF ( Tần | Phản xạ tầng điện ly, thay | Vô tuyến nghiệp dư ,

SỐ cao ) đổi theo thời gian trong |thông tỉn quân sự ,

ngày , muà và tần số, tạp | thông tin hàng hải , nhiễu khí quyển thấp tại|hàng không , điện

30+300MHZ | VHE ( Tần | Lan truyển theo tẩm nhìn | Truyền hình VHF ,

số rất cao) | thing (LOS) , tạp nhiễu vũ | phát thanh EM

trụ

0,3 + 3GHZ UHE ( Tần | Lan truyén theo tầm nhìn | Truyền hình UHF ,

số cực cao ) | thẳng , tạp nhiễu vũ trụ radar , thông tin Viba

Trang 13

Ting Quan H3 Ting Vs Gasgin So

3 + 30GHZ SHF (Tần | Suy hao theo lượng mưa | Thông tin vệ tỉnh ,

số siêu cao) | trên 10GHZ_, suy hao khí | thông tin Viba

quyển , hấp thụ hơi nước

\0: 100G1⁄ EHE ( Tân | Lan truyền LOS hấp thụ | Radar, vệ tỉnh

sổ xiêu siêu | hơi nude tai 183GHZ va hấp |

| eae) thụ Oxi tại 60 và ]]9GHZ |

Bảng 1.1 Bắng phân chia các băng tân trong thông tin vô tuyến

12 _ TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN

1.2.1 HE THONG LIEN LAC TE BAO

Trong suét những thập niên 1960 , khái niệm Điện thoại tế bào ( Cellular )

được đưa ra ở Mỹ bằng việc đa dạng hoá các công ty điện thoại liên lạc như ở

Công ty AT &T Năm 1968 AT&T đưa ra khái niệm Điện thoại Cellular tới FCC (

Trang 3

Trang 14

Tig, ua He Thing Ve Fast So

Fideral Communications Commission ) Cellular chia những vùng phục vụ ra thành những vùng nhỏ hơn gọi là các Cell Mỗi Cell được gán cho một phổ vô

tuyến có giá trị Nhiều Cell ở xa nhau có thể được gán cho những phổ giống nhau

làm cho hệ thống này phục vụ được nhiều khách hàng hơn trước Hệ thống

Cellular đưa vào hoạt động đầu tiên ở Tokyo vào năm 1979 bởi Công ty NTT

Châu Âu phát triển dịch vụ này sau năm 1981 với điện thoại di động xuất phát

trước tiên bởi công ty Ericsson , còn ở Mỹ dịch vụ này bắt đầu ở Chicago năm 1983 với hệ thống AMDS ( Advanced Mobile Phone System )

Sau 1980 hệ thống Cellular thé hệ thứ nhất không được dùng nữa và thay

vào đó là việc dùng Cellular số thế hệ thứ hai Châu Âu dẫn đầu với việc triển

khai GSM ( Global System Mobile ) theo chuẩn của Châu Âu Ở Mỹ AMPS phát

triển hai kỹ thuật mới đó là 2G Analog va 2G Digital Ở 2G Digital phân loại

thành TDMA và CDMA „ Ở chuẩn TDMA , người dùng sử dụng chung tần số nhưng khác nhau về khe thời gián , Trong CDMA chuẩn đấu tiền được biết đến

như là IS 95 và sau de La cdma One,

3⁄3 HỆ THÔNG CHUYỂN MẠCH GÓI

Cùng với thời điểm mà điện thoại Cellular phát triển còn có những thiết bị vô

tuyên và dịch vụ gói : Điện thoai Cordless, Điện thoại vệ tỉnh Trong nam 1970

với sự phát triển của chuẩn POCSAG ( Post Office Code Standardization Advisory

Goup ) thi các mẫu tự Alpha có thể được truyền đi nhưng ở tốc độ rất thấp Ngày

nay các chuẩn tốc độ cao dần được triển khai , nám 1993 hệ thống FLEX của

Molorola bắt đầu phục vụ ở Mỹ còn ở Châu Âu là ERMS (European Radio

Messaging System ) Các hệ thống chuyển mạch gói mới hơn hiện nay như

ReFLEX cho phép người dùng gởi dữ liệu đi theo hai hướng, thậm chí cả Email ;

giao thức InFLEX cho phép truyền cả tiếng nói trên kênh gói

12.3 MẠNG DỮ LIỆU VÔ TUYẾN

Lĩnh vực khác của liên lạc vô tuyến là mạng truyền dữ liệu vô tuyến (Wireless

Data Networds ) sự gia tăng Internet và máy tính xách tay với việc các máy tính

kết nối với nhau mà không cần dùng dây din Mang nay chia ra làm hai loại :

+ Dịch vụ thông điệp diện rộng hoặc mạng vô tuyến cục bộ (WLAN )

+* Dịch vụ Wide_Area Messaging

Với WLAN có các chuẩn công nghiệp như là IEEE 802.11 ở Mỹ trở nên phổ

biến , còn ở Châu Âu thì có chuẩn II PERLAN Cũng có một kỹ thuật mới được

giới thiệu gọi là Bluetooth để cung cấp cho khách hàng một tiện nghỉ đây đủ với

Trang 4

Trang 15

Ting Quan He Thing Vs Juytn Se

giá thành thấp , tầm ngắn , liên lạc trong mạng ở băng tần 2,4MHZ giữa máy tính

cá nhân và thiết bị điện ngày càng được áp dụng phổ biến

1.2.4 TRUYEN HINH SO

Truyén hình ( TV-Television ) là phương pháp tạo lại các hình ảnh đứng yên

hoặc chuyển động bằng các tín hiệu điện tử Các chuẩn TV đang trong trình trạng

phải cải tiến bởi vì đang có một sự thúc đẩy toàn thế giới chấp nhân một chuẩn

truyén hinh sé c6 d6 phan gidi cao 14 HDTV (High Definition Television )

Truyền hinh d phan gidi cao HDTV có độ phân giải bằng ít nhất hai lần độ phân giải c huẩn truyền hình hiện có HIXTV có cỡ ảnh là 16:9 thay vì là cỡ

ảnh 4;3 của các chuẩn hiện có , HIYTV là hệ thống có mã hoá Video số và nén dữ

liệu để giám tốc đồ truyền dẫn dữ liệu toàn bộ , Dùng HIXTV thì tốc độ dữ liệu toàn bộ để xuất có thể lên tới 29,4Mi/š

3 Da truy nhdp phan chia theo ma ( CDMA-Code Division Multiple Access) hay

đa truy nhập trải phổ (SSMA —Spread Spectrum Multiple Access )

4 Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA —Space Diision Multiple Access )

Ngoài ra đa truy nhập phân chia theo thời gian chuyển mạch vệ tỉnh (SS-TDMA ) cũng có thể được sử dụng trong các vệ tỉnh SS-TDMA Ví dụ vệ tỉnh Intelsat VI 1a một vệ tỉnh SS-TDMA

Trang 5

Trang 16

Lig, Quam Mang Thong Fac Di Bong Se

Trang 17

Fug Guan Mong Thong Inc De Fong Se:

2.1 XU THE PHAT TRIEN CUA THONG TIN DI DONG

Qúa trình phát triển của các hệ thống thông tin di động, trên thế giới bắt đầu từ

hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS : Cellular Mobile Telephone System ) va nhắn

tin (Paging System ) để tiến hành một hệ thống chung toàn cầu cho tương lai

Các hệ thống thông tìn di động thế hệ thứ nhất bao gồm :

@ AMPS : Advanced Mobile Phone System: Dich vu dién thoại di động tiên

tiến

@ NAMPS : Narrow AMPS : AMPS bang hep

@ TACS ; Total Access Communication System : HG thống thông tin truy nhập toàn bộ

@ NNTT 450 &900; Nordie Mobile Telephone 450 &900 : Hệ thống điện thoại

dị động Bae Au bang tan 450 MHZ &900MIZ

@ NET: Nippon Telcgraph And Telephone : Hé thong do NTT phát triển

@ ITACS sdapanish PACS

Các hệ thông thông tin di déng số thế hệ hai bao gam :

® PCN: Personal Communication Network : Mạng thông tin di động cá nhân

Cordless Phone : Điện thoại vô tuyến

¢ PDC: Personal Digital Cellular : Hé théng 6 ong c4 nhan

Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ

hai cộng sang thế hệ thứ ba

Ngay những năm đầu của thập niên 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu và

hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ITU_R đang tiến hành các

tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 Ở Châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá hệ thống điện thoại với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System : Hệ thống viễn thông di động

toàn câu ) Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dãy tần 2GHZ Nó sẽ cung cấp rất

nhiễu loại hình dịch vụ như thoại và số liệu thấp hiện nay cho đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao , video và truyền thanh Tốc độ cực đại của người sử dụng sẽ lên

đến 2Abi⁄s,đồng thời người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu hệ thống vô tuyến

thế hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2Mbit/s Hệ thống di động băng

Trang 18

Ting Quan Mang Thong Tin Di Ding Se

réng MBS ( Mobile Broadband System ) có các sóng mang được sử dụng ở các

bước sóng mư và độ rộng băng tần 64GHZ

Thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ

truyền thông đa phương tiện Hộp thư thọai sẽ được thay thế bằng những bưu thiếp điện tử được lổng ghép với hình ảnh và các cuộc gọi thông thường như trước

đây sẽ được thay thế bằng thoại có hình Một số yêu cầu chung đối với thế hệ thông tin di động thế hệ ba bao gôm :

Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện , nghiã là

mạng phải đấm báo được tốc độ bịt của người dùng lên dén 2Mbit/s

Mạng phải có khá năng cung cấp d6 rong bang tan (dung lugng ) theo yéu cau Ngoài rà còn phái đấm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng „ chẳng hạn :

Poe dé bit caw ở đường xuống và tốc độ bịt thấp ở đường lén và ngược lại

hĩa la đảm bảo các kết

nổi chuyến mạch cho thoạt , dịch vụ Vidco và các dịch vụ số liệu

Many pai cũng cấp thời giản truyền dẫn như yếu cầu, n

Máng phải có Khả nàng sử dụng toan cấu , nghĩa là phải bao gồm thông tỉn vệ

tỉnh

WARC.92 ( The World Administrative Radio Conference Held In 1992 ) da

dành các bang tin 1885-2025MHZ va 2110- 2200MHZ cho IMT-2000 Hién nay Chau Âu và các quốc gia sử dụng GSM cùng với Nhật đang phát triển W-CDMA ( Wide band Code Division Multiple Access : Da truy cập phan chia theo mã băng tộng_ CDMA băng rộng ) , còn Mỹ thì tập trung phát triển thế hệ hai (IS-95 ) và

mở rộng chuẩn này dén IS-2000

22 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN TỪ CÁC HỆ THỐNG THẾ HỆ HAI ĐẾN THE HE BA

Liên minh viễn thông quốc tế - Bộ phận vô tuyến (ITU-R ) đã xây dựng các tiêu

chuẩn cho IMT ~2000 ( International Mobile Telecommunication 2000 : Viễn thông

di động quốc tế 2000 ) Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đảm bảo sự liên tục của thế hệ thứ hai (2G) vào những năm 2000 Thông tin di động thế hệ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 sẽ được đưa vào phục vụ từ năm 2001 Các dịch vụ mà 3 sẽ cung cấp bao gồm : Thoại , Số liệu tốc độ thấp và cao , Da phương tiện , Video

Trang 19

Fig Guam Mong Ting Tox Di Bing So

Dịch vụ âm | Dịch vụ âm thanh chất lượng cao ( 16-64Kbit/s )

Dịch vụ | thanh Dịch vụ tuyên thanh AM ( 32-64Kbit/s )

viễn | Dịch vụ truyền thanh I'M (64-384 Kbit/s )

thong, Dịch vụ số: Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình ( 64-144Kbi/s )s

liệu Í Địch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144Kbit/s-2Mbit/s )

| Dich vy xố liệu tốc độ cao (z2Mbi⁄4 )

Dich vụ đã Dịch vụ video (744 Kbi⁄s )

phường tiện —, Dịch vụ dnh dong ( 384 kbit/s ~ 2Mbit/s )

| Dịch vụ ánh động thời gian thuc ( 2 2Mbit/s )

Dịch vụ|Dịch vu Website đa phương tiện thời gian thực

Internet đa |(>2Mbi⁄s)

tăng trên cơ sở khai thác mạng hiện có và triển khai các công nghệ tương lai Cùng

với Internet , Intranet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày

càng quan trọng Một trong các hoạt động này là xây dựng các văn phòng vô tuyến

để kết nối các cán bộ đi động trong công sở và các xí nghiệp của họ Ngoài ra , tiểm năng to lớn đối với các công nghệ mới cung cấp tin tức và các thông tin khác trực tiếp cho các thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra nguồn lợi nhuận cho các nhà khai thác

Trang 20

Fug Quan Mang Thong Fc De Ding 2

Mac di céc mang cdma One (IS-95) khéng phải là các mạng dau tién cung

cấp truy nhập số liệu , nhưng đây là các mạng thiết kế duy nhất để cho phép truyền

số liệu Khả năng truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn trong cdma One cho phép

quyết định lượng thông tin cân phát , vì thế cho phép sử dụng tiểm năng mạng theo

nhu cầu

Nghiên cứu bổ sung truyền số liệu vào mạng CDMA 2000 sẽ cho phép nhà khai thác mạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn , các phương tiện vô tuyến ,

cơ sở hạ tẳng và các máy cẩm tay có sấn bằng cách nâng cấp phần mễm cho chức

ning tướng tác Nắng cấp lên IS-95B cho phép tăng tốc kênh để cung cấp tốc độ

xổ liệu 6# J15ÑPi⁄4 và đồng thời cải thiện chuyển giao mễm và chuyển giao cứng

ắn xuất đã công bố các khả náng số liệu gói , số liệu kênh và Fax số trên các thiết bị cầm tay cdma Ône ,

giữa các tân số Các nhà

Mat tong cde muc teu quan Wong eda ITU IMT 2000 Ja tao ra cdc tiéu chuẩn

để hổ ở một băng tấn trên toàn cầu nhằm hổ trợ các dịch vụ cao [MT 2000 sẽ sử

đụng các đầu cuối Kích cỡ nhỏ , mở rộng nhiều môi trường khai thác và triển khai

cầu trúc cho phép mở rộng công nghệ mới Ngoài ra các hệ thống 3Ø hứa hẹn đem

lại các dịch vụ về tuyến có mức chất lượng hửu tuyến đồng thời với tốc độ và dung

lương cẩn thiết để hổ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao Các dịch vụ

trên cơ xổ định vị, đạo hàng , hổ trợ cấp báo , các dịch vụ tiền tiến khác cũng được

hồ trợ

Sự phát triển của hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô

n ( WLL ) đối với PSTN và truy nhập mạng số liệu công cộng đồng thời dam bảo điều khiển tiện lợi hơn các ứng dụng và các tiểm năng mạng Nó cũng sẽ

chuyển mạch toàn cầu , di động dịch vụ tính cước và truy nhập toàn câu Thậm chí

có thể hy vọng công nghệ 3G cho phép kết nối với mạng thông tin vệ tỉnh một cách

liên tục

Một trong các yêu cầu kỹ thuật của CDMA 2000 là tương thích với hệ thống cũ cdma One về : Các dịch vụ thọai , các bộ mã hoá thoại , cấu trúc báo hiệu và các khả năng mật

Quá trình phát triển của CDMA 2000 chia làm hai giai đoạn : Giai đoạn một của

CDMA 2000 ( hay 1xR77) ( RTT: Radio Transmission Technology ) sẽ sử dụng

băng tân 7.25//Z và truyền số liệu đỉnh 144 Kbit/s cho céc tng dung cố định hay

di động Giai đoạn hai CDMA 2000 (3xRTT7 ) sẽ sử dụng băng tân /.25MHZ va

cung cấp tốc độ sé ligu 144Kbit/s cho ứng dụng di động và 2Mbit/s cho các ứng

dụng cố định Giai đoạn hai sẽ đưa ra các khả năng phương tiện tiên tiến và đặt

nên móng cho dịch vụ thoại 3G phổ biến , các bộ mã hoá thoại nhy VoIP ( thoai

Trang 10

Trang 21

55, Gam Mang Thong Fis Di: Dong So

trén nén IP ) Vì các tiêu chuẩn Ix#77 và 3xRT7 phần lớn sử dụng chung các

phần tử vô tuyến băng gốc nên nhà khai thác có thể tiến đến công nghệ 3G đầy đủ

bằng cách thực hién 1xR7TT CDMA giai đoạn hai sẽ bao gồm các mô tả chỉ tiết

về các giao thức báo hiệu , quản lý số liệu và yêu cầu mở rộng tân số vô tuyến

trong tương lai

Cùng với sự ra đời của CDMA giai đoạn một , các dịch vụ số liệu cũng sẽ được cải thiện Giai đoạn một sẽ hình thành cơ cấu MAC ( Medium Access Control :

Điều khiển uy nhập môi trường, ) và định nghiã giao thức kết nối vô tuyến (RLP :

Radio Link Protocol ) cho số liệu gói để hố trợ tốc độ số liệu gói ít nhất là

IddKbu/x

“Trong lình vực dịch vụ và báo hiệu „ giải đoạn hai CDMA 2000 sẽ mang đến cấu

trúc báo hiệu 3G CDMA với điều khiển truy nhập kết nối LAC ( LAC : Link Acveas Control) va cấu trúc báo hiệu lớp cao Cấu trúc này sẽ đảm bảo tính riêng

tự, nhận thự và chức nàng mật mã , Cấu trúc và thiết bị mạng biện có của nhà

nh chuyển đổi này mạng được xây dựng

trên cấu trúc mổ trên tiền bằng các Modul mà nhà khái thác 6 thé nang cấp phần

mềm cho mạng và các trạm gốc để hổ trợ giao thức số liệu của 1xRTT

Khái thắc xế ảnh hướng đến quá t

thỏa thuận mới đây giữa hai tập đoàn Qualcom và Ericsson để xuất ra ba chế độ

CDMA lựa chọn và phát triển dẫn dẫn của một tiều chuẩn toàn cẩu , tiêu chuẩn này sẽ tương thích với cả ANSI -41 và GMS MAP, Vì thuế bao đòi hỏi sự tiện lợi

và công suất vô tuyến lớn hơn , việc chuyển sang công nghệ mới cho phép các nhà khai thác hổ trợ các khả năng cao hơn , giảm giá thành mạng và tăng lợi nhuận

Hình 2.1 cho thấy lộ trình phát triển của cdma One

Hình 2.1 Xu hướng phát triển từ cảma One dén CDMA 2000

2.2.2 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN TỪ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM THẾ HỆ HAI ĐẾN W-CDMA THẾ HỆ BA

Trang 11

Trang 22

và chuyển mạch gói ( Packet Switched )

SS) General Packet Radio Service : Dich vụ vô tuyến gói chung

Các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh đảm báo :

@ Dịch vụ bắn tỉn ngắn (SMS)

@ Fax bang tiếng cho tốc độ 14,4Kbi1⁄4

Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đầm bảo :

@ Chứa cả chế độ dich vụ kênh

® Dịch vụ Internet, Email,

® Cổng vào cho mạng số liệu gói

® IWF/PDSN có thể đặt tại MSC hay BSC độc lập

Để thực hiện kết nối vào mang IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng,

dụng vô tuyến (WAP : Wireless Appplication Protocol )

Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu

chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD và dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS

Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA được cho

ởhình 2.3

Trang 12

Trang 23

Gp Guan Mong Thong Fin De Dong Sh

Hình 2.3 Sơ đô khối mạng thông tin W-CDMA

Các ký hiệu :

NB (Node B): Nút B

Rnc ( Radio Network Controller ) : Bộ điều khiển mạng vô tuyến

GGSN (Gateway GPRS Support Node ) : Nut hổ trợ GPRS cổng

SGSN (Serving GPRS Support Node ) : Nút hổ trợ GPRS phục vụ

PDN ( Public Data Network) : Mạng số liệu công cộng

MT ( Mobile Terminal ) : Đầu cuối di động

TE ( Terminal Equipment ) : Thiết bị đầu cuối

RNC ( Radio Network Controller ) : Bộ điều khiển vô tuyến

PSTN (Public Switched Telephone Network ): Téng dai chuyển mạch công

cộng

IWF ( Interworking Function ) : Chức năng kết nối mạng

GPRS : General Packet Radio Service : Dịch vụ vô tuyến gói chung

Trang 24

2.27 Mi How 44

Chutong ‹ TONG QUAN

VE LY THUYET

MA HOA KENH

Trang 25

G Thuyet Mi Hoa Hien,

3.1 VỊ TRÍ VÀ VAI TRÒ CỦA MÃ HOÁ KÊNH

Mã hoá kênh là quá trình xử lý tín hiệu số , được thực hiện sau nguồn tin số và

trước điều chế Một trong các nhiệm vụ của mã hoá kênh là để kiểm soát lỗi Mã

hoá kênh để kiểm soát lỗi là quá trình xử lý tín hiệu số để đảm bảo truyền dẫn số tin cậy ở kênh thực tế Vị trí của mã hoá kênh thể hiện qua sơ đồ khối như sau :

Hình 3.L.Su độ khỏi tổng quát một hệ thống tháng tin số

Nhiệm vụ của nhà thiết kế hệ thống truyền dẫn số là cung cấp một hệ thống kinh tế để uyền thông tin từ nơi phát đến nơi nhận ở tốc độ và mức độ tín cậy mà

người xử dụng chấp nhận Hai thông số quan trọng mà nhà thiết kế có trong tay khi

này là : Thàng số ứn hiệu được phát và độ rong bang tấn kénh truyền dẫn Hai thong sở này cùng mật độ phổ công suất của tạp âm thu được xác định tỷ số giữa nàng lượng một bit tín hiệu và mật độ công suất tạp ám £J⁄M„ Tỉ số này xác định đơn vị tỷ số bịt lỗi BER đối với một sơ đổ điều chế cho trước Các nhà thiết kế

thường đặt ra một giới hạn giá trị mã mà ta có thể phân bổ cho Eð⁄Wạ Trong thực

tế tuỳ theo hoàn cảnh nào mà ta phải sử dụng một sơ đổ điều chế , mà với sơ đổ này không thé dam bảo chất lượng số liệu Đối với tỷ số Eb/Nụ cố định , cách duy

nhất để đạt được chất lượng số liệu quy định là sử dụng mã hoá kênh

32 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TIN VÀ MÃ HOÁ KÊNH

Trong hệ thống truyền tin ta có thể phân ra làm hai nhóm chính đó là truyền tin rời rạc và truyền tin liên tục Quá trình truyền tin có các vấn để cơ bản sau :

1 Hiệu suất truyền tin : Là tốc độ truyền tin của hệ thống Đó là lượng thông tin

mà hệ thống cho phép truyền đi trong một khoảng thời gian

2 Độ chính xác truyền tin : Nói cách khác đó là khả năng chống nhiễu của hệ thống

3 Độ đo ( Metric ) : Là một đại lượng để ta xác định độ lớn của lượng thông tin

4 Mô hình kênh và thông lượng kênh :

Trang 26

= M6 hinh kénh ; Trong mô hình một hệ thống truyén thong , ta thấy rằng bộ

phát có khối đầu vào và khối mã hoá kênh Chức năng của khối mã hóa kênh là

thêm vào một số thông tin phụ ( còn gọi là thông tin điều khiển ) để phía thu sử dụng dùng khắc phục các ảnh hưởng của kênh truyền Quá trình mã hoá lấy từng

khối k bit thông tin và chuyển thành khối duy nhất ø bịt gọi là từ mã Lượng thông

tin dư thừa trong trong quá trình mã hoá được đo bằng tỉ số ø⁄ và k2 được gọi là tốc độ mã ,

Ở đầu thu của hệ thống truyền thông , bộ giải điểu chế xử lý các ảnh hưởng

trên kênh tru à chuyển tín hiệu nhận được thành một số hay một vécto BG

xác định sẽ quyết đính bịt thông tỉn tương ứng là 2 hay 7 Khi đó ta nói rằng bộ

xác định đã thực hjin một quyết định cứng Nếu xét trên quan điểm lượng tử thì

bộ xác định sẽ lượng tứ số liệu nhận được thành @>2 mức Nếu tín hiệu là M mức

và Ø-Äf1á nói rầng bộ xác định đã thực hiện một quyết định mềm Đầu ra bộ xác định đưa vào dấu vào của bộ giái mã kênh „ dựa vào thóng tin dư thừa để khắc

phục ánh hưởng trên kênh

X: Là ngõ vào ngẫu nhiên rời rạc của kênh

N: Là biến ngẫu nhiên Gauss có giá trị trung bình là khóng và phương sai on Dung lượng kênh của một kênh AWGN được định nghĩa là lượng thông tin qua

lại lớn nhất giữa X và Z biểu diễn bằng công thức :

Vì thế để C cực đại thì #(Z) cũng phải cực đại Một phân bố Gauss với phương sai

đ cho entropy vi sai lớn nhất Do đó nếu muốn #7(Z) cực đại thì Z phải là biến

ngẫu nhiên phân bố Gauss có giá trị trung bình là 0 và phương sai là oz

Vì nhiễu là biến Gauss nên phương sai Z là tổng phương sai của từng thành phần

đầu vào và nhiễu

Trang 27

2 Thayst Ms Hoe Hoo

trong d6 o’y phuthude vao logi didu chế vag’y 1a phuong sai nhiéu Gauss c6 gid

trj trung binh la Ny/2

Néu phuiing sai o’y bằng với năng lượng trung bình ký hiệu Bs thi ta có :

Nhanhon phát biểu rằng để việc truyền đạt độ tủn cậy với xác suất lỗi thấp như

mụng muốn thì tốc độ mã phải nhỏ hơn dung lượng kénh ( r <C ) Ngược lại không

thể có xác xuất lỗi tiến tới 0 nếu r > C Ngoài ra Shannon còn chỉ ra rằng dòng bit

nổi giữa mà hoá nguồn và mã hoá kênh phải không phụ thuộc vào ban chất của nguồn và của kênh truyền,

23⁄2 CÁC LOẠI MÃ KIỂM SOÁT SAI

Để kiểm soát được thông tin sai khi truyền và đắm bảo cho thông tin nhận được

đạt độ chính xác như mong muốn có hai cách :

Cách thứ nhất : Phát hiện sai và truyền lại ( Feedback Error Control ) Ở cách này , có một số bi dư được thêm vào chuỗi bử truyền để phát hiện sai ( Error

Detection ) B6 phận phát hiện sai tại máy phát hoặc máy thu sẽ sử dụng các bit

dư này để kiểm tra sự sai biệt giữa chuỗi bi: nhận và chuỗi bít phát Nếu phát hiện

có sai thì sẽ truyền lại cho đến khi không còn thấy sai nữa

Một số phương pháp thuộc cách này có thể kế là : Phương pháp Echoing , phương pháp Repeat , phương pháp kiểm tra chấn lẻ ( Parity ) , phương pháp kiểm tra tổng khối BSC ( Block Sum Check 1a

Một số phương pháp có thể đứng độc lập , còn lại một số khác do tính tiện

lợi hơn sẽ được áp dụng vào cấp độ kiểm soát lỗi cao hơn đó là kiểm soát luồng ( flow côniWöT ) Kỹ thuật này còn gọi là sửa lỗi bằng cách yêu câu lặp lại tự động

Cách thứ hai : Sửa lỗi hướng tới FEC ( Forward Error Control ) Ở cách này có

nhiều kỹ thuật được áp dụng để đảm bảo phía thu đủ khả năng nhận chuỗi bịt tới và

Trang 17

Trang 28

Ls Thuyet Mi Hoa 44

sửa tất cả các lỗi sai nếu có Vì phải sửa sai nên các bit đư ( bi: parity ) sẽ nhiều

Bến và có tính chất khác hơn so với Feedback Error Control và vì không có chuỗi

gốc so sánh nên chấp nhận các lỗi sai nếu không sửa hết

Sự lựa chọn giữa việc dùng kỹ thuật ARQ hay FEC còn tuỳ thuộc vào ứng dụng

cụ thể ARQ thường được dùng trong các hệ thống thông tin máy tính còn FEC thường được dùng trong các hệ thống có độ trễ truyền lớn

3.2.3 PHÂN LOẠI FEC

EEC xử dụng các chuỗi có cấu trúc để mã hoá chuỗi thông tỉn vào trước khi truyền đi Kỹ thuầt này có nhiều loại mã khác nhau sử(ung,cho các mục đích khác

nhau - Có những đặc điểm khác nhau nền ta có thể phân loại ra thành các mã như

sau!

` Mã khất (Block Code )

Mã vòng (Cyelie Code )

` Ma tich chap ( Convolution Code )

* Mã Turho ( Turbo Code )

° Ma TCM (Trellis Coded Modulation )

JAMA RHOL,

trong Mã khối , một chuỗi thong tin nhị phân được chia thành những khối thông

tin có chiều dài cố định , mỗi khối thông tin được gọi là ⁄ gồm k bịt Như vậy nếu

ta dùng bịt nhị phân 0 và 1 để biểu diễn thì ta có tới 2 ” khối thóng tín khác nhau

Bộ mã hoá tuỳ theo quy luật nhất định mà nó chuyển đổi mỗi khối thông tin ngõ

Vào œ thành chuỗi nhị phân có chiễu dài ø với n > k Chuỗi nhị phân có chiều dài

n này được gọi là một từ mã của khối thông tin và cũng được gọi là chiều

của bộ dữ liệu

(n-tuple ) trong trường GEF(2) Tức là một mã khối nhị phân là tuyến

tính nếu và chỉ nếu tổng modulo-2 của hai từ mã cũng là một từ mã |

Từ mã như vậy gồm hai thành phần : Phan tin tức và phần

kiểm tra Phân tin gồm bit mang tin tức không đổi và phần kiểm tra bao gồm n-k bit kiểm tra chấn

lể ( parity bit ) 1a tổng tuyến tính của những bit thông tin

Mã khối tuyến tính với

cấu trúc như thế này được xem là mã khối hệ thống tuyến tính

Các thông số quan trọng của mã khối bao gồm :

Trang 29

"Khoảng cách cực tiểu : Thông số này xác định khả năng phát hiện và sửa lỗi

ngẫu nhiên của một mã Gọi w và w là hai khối n-tuple , khoảng cách Hamming giữa w và w được ký hiệu là d(v,w) được xác định là số vị trí khác nhau của chúng

Ví dụ ; Khoảng cách Hamming giữa v = 100011 và 101101 là 3, chúng khác

nhàu ở vị trí thứ bài, thứ tự, thứ năm

Cho mã khối tuyến tính C, ta có thể tính khoáng cách Hamming của hai từ mã

khác nhau bất kỳ - Khoáng cách cực tiểu của C ký hiệu là dyin được định nghĩa như

NAS

han® Mintddvy www e Cove wy

Khoảng cách cực tiểu của mã khối tuyến tinh bang vdi trong số cực tiểu của

Sra Pro Pay ot PriakA

khi đó ma trận kiểm tra parity có đạng như sau :

10 « 0 7m Pro oo Peto

G ye?” = ° :

0001 Pa Pinta Ph-lekt

khi nhận được chuỗi r từ kênh truyền , bộ giải mã tính

( n-k ) tuple như sau :

s =re HĨ = [So.S¡ ;euẩngÏÏ

Trang 30

% Thuyit Ma Hoa Henk

Goi la sydtome của r.s =0 nếu và chỉ nếu r là từ ma va s #0 khi z khơng là từ mã

vl thế, khi s =0 chúng ta biết r khơng là từ mã, như thế cĩ nghĩa là đã xuất hiện

lỗi Khi s = 0 máy thu nhận được đúng r từ mã được phat

Cũng cĩ thể cĩ lỗi trong một số vectơ lỗi nào đĩ nhưng khơng phát hiện được _ (

r chứa lỗi nhưng s=re H” =0 ) Điều này xảy ra khi mẫu lỗi e đồng nhất với từ mã

khơng bằng khơng Trong trường hợp này r là tổng của hai từ mã cũng là một từ

mã nên s=r*e H” = (0 Mẫu lỗi của trường hợp này gọi là mẫu lỗi khơng thể phát

hiện được Khi đĩ 2 *_ 1 từ mã khơng bằng 0 thì sẽ cĩ 2 *_J lỗi khơng phát hiện

được Khi một mẫu lỗi khơng phát hiện được xuất biện sẽ tạo ra lỗi giải mã ở bộ

phần giải mà

Syndrrome Wa sự kết hợp tuyến tính đơn gián của các số lỗi , chúng cung cấp

thơng tín về lỗi và vì thế cĩ thể sử dụng chúng vào việc sửa lỗi

Khi một vectdv được truyền quá kênh truyền cĩ nhiều „ một mẫu lỗi của ] lỗi ở vec, thụ z mà khác vevtd tuyền vở Í vị trí fđ(v, r) =fJ- Nếu khoảng cách cực

tiểu của một mã khỏi C là đu, thì bất kỳ hai vecto mã kh nhau của C khác nhau

íLnhất đ2„ vị tí Đơi với loại mã này , khơng cĩ mẫu lỗi của d„„-/ lỗi hoặt ít hơn

cĩ thể thay đối veetơ mã này thành mã khác Vì thế bất kỳ mấu lỗi cúa đ„„-l lỗi hoặt tt hơn trong vectơ thu r khơng phải là từ mã trong € Khi bộ thu phát hiện

veetở thu được khơng phải là từ mã của C, khi đĩ lỗi được phát hiện Do đĩ , một

mà khối với khoảng cách cực tiểu đ„ụy cĩ khả năng phát hiện tất cả các mẫu lỗi của dạ„-L lỖi hoặt ít hơn lun

Tuy nhiên , nĩ khơng thể phát hiện được các mẫu lỗi của đ„„ lỗi bởi vì tổn tại tối thiểu một cặp vectơ mã khác nhau ở đ„ụ vị trí và cĩ một mẫu lỗi của đực lỗi làm thay đổi một từ mã này sang một mã khác Tương tự cho mẫu lỗi làm sai đi

lỗi Vì lí do này chúng ta nĩi rằng khả năng phát hiện ngẫu nhiên của mã

khối với khoảng cách cực tiểu đ„ợp lầ đan 2 -

Mặc dù một mã khối với khoảng cách cực tiểu d„¡; hồn tịan phát hiện tất cả

mẫu của d„„ =1 lỗi hoặc ít hơn nĩ cũng cĩ thể phát hiện phần

lớn các mẫu lỗi

hộy nhiễu hơn Thật vậy một mã khối tuyến tính n-k cĩ khả năng

phát hiện

#'_2* mẫu lỗi cĩ chiều 1 Điều này cĩ thể chỉ ra như sau :

# ‘ 6 " _ ¡ mẫu lỗi đồng nhất với 2 "— 1 từ

Ti rong SỐ 2" — ¡ lỗi cĩ thể khác khơng , CĨ 2 »_ ¡ lỗi này xuất hiện , nĩ làm thay đổi từ mã được 1 v

mã khác khơng Nếu bất cứ 2 ° —

truyền y ian mã khác w Vì thế w sẽ được nhận và Syndrome của nĩ

bằng 0

ờy ii ma là từ mã được truyền và xây ra việc

Trong trường hợp này , bộ giải mã chấp nhận w ae 2

giải lập sai eae ,eĩ2”— l mẫu lỗi khơng thể phát

hiện được Nếu một mẫu

lỗi khơng đồng nhất với từ mã khác 0 wveetd thu được 7 sẽ khơng phải là một từ mã

Trang 20

Trang 31

Gp Thuyét Ma Hoa 4

va Syndrome sẽ khác không , trong trường hợp này, lỗi được phát hiện Có chính

xác2 " -2 mẫu lỗi không đồng nhất với từ mã của một mã tuyến tính (z,k) 2 "2

mẫu lỗi này là những mẫu lỗi có thể phát hiện được Khi ø lớn , 2” —1 một cách

tổng quát nhỏ hơn 2 ” nhiều lần Vì thế , chỉ một phân nhỏ những mẫu lỗi qua bộ giải mã mà không được phát hiện Nếu một mã khối C có khoảng cách cực tiểu đ„ạ„ được sử dụng để sữa lỗi ngẫu nhiên ta cần biết bao nhiêu lỗi mà có thể sửa Khoảng cách cực tiểu d„„ có thế chẵn hoặc lẻ Gọi £ là số nguyên dương sao cho :

21+ 1 Sdiyin SQt+2

thì mã C có khá nàng sửa tất cá các mẫu lỗi của £ lỗi hoặc ít hơn

32.32 MÃ VỀ

Mã Vòng là tập con của lớp mã khối tuyến tính và thỏa mãn tính chất dịch vòng

nhí sau Ý Nếu € = leap eye s+ Cy cÿ là một từ mã thuộc bộ mã vòng thì

Heyy ce) eo €y of whan duve bing cach dịch vòng các phân tử của C cũng là một từ

mã , Nhữ vậy mọi sự dịch vòng của € đều là từ mã Chúng tá xét một số đặc điểm

của mã này

Đi với mã Vòng thì mỗi từ mã C = [ony 6, €;e¿j tương ứng với một đa thức

Cip) co bie Khong tia 2 -/ và được định nghĩa là :

Clip) = cup"! + Crap"? + FOI + C0-

Đối với mã nhị phân thì mổi hệ số nhận một trong bai giá trị 0 và 1

Trang 32

Đa thức dư Cíp) biểu diễn một từ mã thuộc bộ mã vòng , đa thức Ó(p) là đa

thức thương

Ta có thể tạo ra mã vòng nhờ đa thức sinh g(p) bậc n-k Đa thức sinh của mã

vòng ( n,k ) là một thừa số khi khai triển (p" + 1) và có dạng như sau :

g(p) =p”*+ guxap" + + ype

Ta định nghiã đa thức mang tín X(p) là :

Nip) = cr Pel + tap? + ap + Xe

Trong d0 [vi re Xt Xo J thể hiện k bit thong tin Tích của X(p) g(p) là một đa

thức có bậc không quá ø -ƒ và có thể biểu diễn cho một từ mã

Trang 33

Gy Thayst Mi How 2⁄44

Bảng 3.1 Mã vòng (7, 4) với đa thức sinh g,(p) =p + pri

Bộ mã hoá mã vòng có thể thực hiện bằng thanh ghí dịch có phản hồi sử dụng đa

thức sinh hoặc đa thức kiểm tra parity , ta chỉ xét đa thức sinh như sau :

Việc tạo ra mã vòng gồm ba bước

“ _ Nhân đa thức tương ứng bản tin X(p) với p"*,

» _ Chia cho đa thức ø(7) -

" Cộng thêm đa thức dư

Quá trình chia được thực biện bằng thanh ghi dịch có n-k nhịp phẩn hổi

Đầu tiên thanh ghi dịch chứa toàn số liệu 0 Dịch các hệ số của đa thức bị chia

P"#X(p) theo từng nhịp vào thanh ghi từng bit một Sau k lần dịch

, ký hiệu đầu tiên

của thương khác 0 hiện ra ở đầu ra Với mỗi hệ số của thương , ta

phải trừ đi đa

thức g(p ) nhân với hệ số này

Trang 23

Trang 34

Gp Thuyet Mi Hota Hinhs

Một mã khối tuyên nh được xét Ở các phân trước đác trưng bởi hai số nguyên n

va A và một ma trận hay đã thức tạo mã Mã tích chập thay còn gọi là mã xoắn )

được tình bày bởi bà số nguyên m k, K, ưong đó r=/n cũng được gọi là tỉ lệ hay tốc độ mà „ Tuy nhiên ä không xác định độ dài từ mã trong trường hợp mã khối Số nguyen Ñ được gọi là độ dài hạn chế, nó thể hiện số lẫn dịch cực đại của một nhóm

1 bit bắn tỉn mà trong đó nhóm k bít này vấn còn gáy ảnh hưởng ở đầu ra bộ lập mã

„ Đặc tinh quan trong của mã tích chập là bộ lập mã của chúng có nhớ Quá trình tao n bit dau ra không chi phụ thuộc vao & bit đầu vào mà còn phụ thudc vao K-/

bit dau vao trước đó

Mã tích chập là cơ sở để nghiên cứu mã Turbo nên mã tích chập sẽ được

nghiên cứu kỹ ở chương kế tiếp ( chương IV)

3.2.3.4 MÃ TURBO

Đây là phần nghiên cứu chính của luận văn và được trình bày chỉ tiết

ở chương V

3.2.3.5 MÃ HOÁ ĐIỀU CHẾ KET HOP TCM

TCM ( Trellis Coded Modulation ) là phương thức điều chế và mã hoá kết hợp

nhằm cải thiện độ tin cậy của hệ thống truyền dẫn số mà không cần thiết phải tăng

công suất phát và độ rộng băng thông cần thiết Ở các đường truyền công

suất hạn

chế thì đòi hỏi chất lượng hệ thống tốt hơn với công suất nhỏ nhất

Một trong những giải pháp là sử dụng mã sửa lỗi , giải pháp này làm tăng hiệu năng

chống lỗi

bằng cách thêm vào các bit bổ xung cho chuỗi ký tự truyền Quá trình này đòi hỏi

bộ điều chế làm việc ở tốc độ cao hơn và đòi hồi băng thông phải lớn

hơn Ở các

đường truyền mà băng thông hạn chế có thể tăng hiệu quả sử dụng tần số bằng

Trang 35

Ly Thayet Mi Hite Klenk,

cách sử dụng so dé diéu chế bậc cao ( 8 — PSK thay vì 4 -PSK chẳng hạn) Phương pháp mã hoá lưới kết hợp việc lựa chọn sơ đồ điều chế tốc độ cao dũng với

mã xoắn ở phiá thu sẽ giải điều chế và giải mã để cho thông tỉn như yêu cầu

Trang 25

Trang 36

A Chung @

MÃ TÍCH CHAP

Trang 26

Trang 37

Mi Fick Cg

4.1 CAU TRUC BO MA TiCH CHAP

ee an

= tính có hữu hạn trạng thái Tổng quát , thanh ghi dịch gồm có K nhịp

TE ea va og : hàm đại số tuyến tính Giả sử số liệu là ahi phar í

á theo từng nhịp , mổi nhịp k bit, đ ik bit

nner, ip k bit , dau ra tương ứng với k bit đầu vào

Một mã tích chập đưa các bịt kiểm tra vào chùm bit dữ liệu thông qua việc sử dụng các thanh ghi dịch D như hình 4.1 :

Mã tích chập được tạo ra bằng cách cho day thông tin qua một thanh ghi ef)

Hình 4.1 Vì dụ bộ mã tích chập với 2 chuỗi ngõ vào XI 1) , X12) -

Người ta định nghĩa tốc độ mã như sau :

r=k/n

k: Cũng còn được gọi là số bit thông tin ngõ vào song SOnÿ

-

n: Cũng còn gọi là số bit được mã hoá ngõ ra song song tại một thời điểm

Chiều dài bắt buộc K đối với mã tích chập được định nghĩa

K = m+l

Trong đó m là số ô lớn nhất trong bất cứ thanh ghỉ dịch nào

Đối với mã tích chập trong hình 4.1 tốc độ mã hoá r=2/3 „ kích cỡ

Trang 38

Hộ mã hoá có thể được biểu diễn bằng các cách sau :

s®— Hiểu diễn bằng mã trận sinh,

®— Hiểu diễn bằng biểu đồ cây,

Điều điền bằng biểu đồ trạng thái

Biểu diễn bằng biểu đổ Trellis

4.2.1 BIỂU DIỄN BẰNG MA TRẬN SINH

Ma trận sinh thể hiện sự kết nối phần cứng của các d4u nối các thanh ghi dịch

với nhau vào bộ cộng modulo-2 Vectơ ma trận sinh biểu hiện vị trí của các

đầu

nối cho một ngõ ra “1” là có kết nối và “0” là không kết nối

Ví Dụ : Vectơ ma trận sinh của bộ mã hóa như trong hình 4.2 là

g¡ = [111],

ga = [101], trong đó số 1 và 2 là số ngõ ra tương ứng

42.2 BIỂU DIỄN BẰNG BIỂU ĐỒ CÂY

Biểu diễn bằng biểu đồ cây chỉ ra rất cả thông tin có thể và các chuỗi được mã hoá cho bộ mã tích chập Hình 4.3 trình bày biểu đô cây cho

bộ mã hoá trong hình

ở bối A ¡ gian bit ngõ vào

T Am tiểu độ cy các — liên nét biểu diễn bịt 0 và các đường đứt nét biểu

diễn bit 1 ( do ta tự qui ước trước để khi xem hình cho dễ

hiểu ) Các bịt được mã hoá ngõ ra tương ứng được trình bày trên các nhánh của cây

Một chuỗi thông tin ngõ vào định nghĩa như là một đường đặc biệt xuyên qua

biểu đổ cây từ trái sang phải

Trang 39

Ma Fick Grey

Hình 4.3 Bid diễn biểu đỗ cây của bộ mã hoá trong hình 4.2

Vi Dus Chuỗi thông tỉn ngõ vào là x = [1011] thì chuỗi được mã hoá ngõ ra là

e=[11,10/00/011 ( Qui ước bít vào 1 đi đường hướng xuống , và 0 đi đường hướng

lên)

42.3 BIẾU ĐIỄN BẰNG BIỂU ĐỒ TRANG THAT

Biểu đồ t biểu diễn thông tin trạng thái của mã tích chập Thông tin

ii của bộ mã tích chập được 1ưuátửÈào các thanh ghi dịch Hình 4.4 biểu

đồ trạng thái của mã tích chập như trong hình 4.2

Trong sơ đô trạng thái , thông tin trang thái của bộ mã tích chập được đưa ra

trong vòng tròn Mỗi bit thông tin ngõ vào mới gây ra sự chuyển tiếp từ trạng thái

này đến trạng thái khác Thông tin đường giữa các trạng thái như x/c biểu diễn

thông tin ngõ vào x và bit được mã hoá e Thông thường , bắt đầu quá trình mã hoá

Ví dụ ; Chuỗi thông tin vào X = [1011] ( bắt

đầu từ trạng thái tất cả zero ) đến chuỗi chuyển tiếp trạng thái s = [10,01,10,11] và cho ra

chuỗi được mã hoá ngõ ra

Trang 29

Trang 40

¢ = [11,10,00,01] es } Hình Hình 4.5 biểu diễn các đường trong sơ đổ trạng thái đối với ví iểu di Š

Hình 4.5 Các đường quá dộ trạng thái cho chuỗi tháng tin ngõ vào [1011]

4.2.4 HIỂU ĐIỀN BẰNG TRELLIS

Biểu đổ Trellis cơ bắn là vẽ lại sơ đổ trạng thái Nó biểu điễn tất cả sự chuyển tiếp trang thái có thể tại mối bước thời gian Thóng thưởng có chú thích kèm theo biểu độ Trellis để biểu diễn các sự chuyển tiếp trạng thái và ngõ ra tương, ứng các

anh xa bit ngd rae Việc mô tổ nầy rất hữu ích cho quá trình giải mã các mã tích chập được thảo luận ở phần sau Hình 4.6 trình bay biểu đổ Trellis của bộ mã hoá trong hình 4.2

Hình 4.6 Trellis của bộ mã hoá trong hinh 4.2 cho 4 khoảng thai

gian bit ngõ vào

Ngày đăng: 19/11/2024, 11:51

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w