Báo cáo khoa học: "ảnh hưởng của lỗi trong kênh thông tin đến chất l-ợng truyền gói tín hiệu thoại" pdf

ảnh hởng của lỗi trong kênh thông tin đến chất lợng truyền gói tín hiệu thoại TS. trần quốc thịnh Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bi báo giới thiệu phơng pháp sử dụng công cụ toán học để đánh giá ảnh hởng của những sai số trong kênh truyền thông đến chất lợng truyền tín hiệu thoại đợc truyền bằng công nghệ chuyển mạch gói. Xây dựng đợc tham số đánh giá cơ bản v các công thức tính toán tham số đó. Summary: The article introduces a method of evaluating impact of errors in transmission channels on quality of package switching speech transmission by means of mathematical tools. Parameters for basic evaluation and computational formulae are also propsed. i. Đặt vấn đề CT 2 Truyền tín hiệu thoại trong chuyển mạch gói, đặc biệt là mạng INTERNET là một vấn đề thời sự hiện nay trong lĩnh vực viễn thông, đợc nhiều nhà khoa học quan tâm. Do công nghệ chuyển mạch gói là một công nghệ có trễ và không giải quyết tính thời gian thực nên khi truyền thoại bằng công nghệ này sai số sẽ xảy ra lớn hơn so với công nghệ chuyển mạch kênh truyền thống nhng lại có u điểm rất lớn là sử dụng hiệu quả tài nguyên của mạng. Vì vậy, đánh giá chất lợng truyền thoại qua mạng chuyển mạch gói là hớng nghiên cứu mới, đầy hấp dẫn với những chuyên gia nghiên cứu trong lĩnh vực viễn thông. ii. Nội dung Mt C MT Mạng chuyển mạch gói MT: Mang tin C: a ch Khi sử dụng công nghệ chuyển mạch gói để truyền tín hiệu thoại thì do ảnh hởng của các yếu tố dẫn đến có thể gây sai ở phần mang tin và phần địa chỉ. 1. Sai số truyền tín hiệu thoại do lỗi ở phần mang tin Chúng ta xem xét sai số khôi phục tín hiệu thoại do sử dụng ký tự để truyền tín hiệu thoại, sai số gây ra do lỗi ở phần mang tin. Các xung truyền đợc mô tả bằng hệ Vector {} N,1n,Z n = , chất lợng phía thu đợc đặc trng bằng ma trận chuyển tín hiệu: = NN3N2N2N N2232212 N1131211 P PPP P PPP P PPP M (1) ở đây, P là xác suất nhận đợc thông tin mức Z CT 2 ij i trong điều kiện truyền mức Z j . Khi đó lỗi các giá trị xung khác nhau ở phía thu: jii ZZ = (2) Phân bố xác suất của thông tin nhận đợc trong điều kiện truyền mức Z j có dạng: () () [ = = N 1i ịji ijPZ/ ] (3) trong đó: - hàm Delta. () x - bớc lợng tử j. = Z j ; i. = Z j ( ) ( ) [ ] = ijijj ZZPZ/ khi đó: (4) Trung bình (3) theo tất cả các khả năng Z j chúng ta có phân bố xác suất của phân bố sai số khôi phục: () () () [ ] == = N 1i N 1i ijijj ZZPZ (5) i Tìm phơng sai đại lợng ngẫu nhiên đặc trng cho lỗi khi khôi phục tín hiệu có dạng: () == = N 1j N 1i iiji 2 .P. (6) ở đây, là xác suất lỗi gắn với tín hiệu thống kê và đợc xác định: () i i () ( ) + = 1 i i i1i de.t,e (7) Từ đó có: () == + = N 1j N 1i 1 i i i1iji 2 de.t,e.P. (8) Trong đó: - phân bố xác suất lỗi lợng tử tơng ứng với thời điểm t ( i t,e ) i . Trong trờng mã hóa tín hiệu ở dạng nhị phân không d thừa, thành phần ma trận có dạng: ( ) j d n m 0 i d 0 ij P1PP = (9) d CT 2 j - khoảng cách giữa mức Z i và Z j ; m n = log 2 N - số ký tự trong phần thông báo; P - xác suất biến đổi từ mã của bộ mã. o Khi đó sai số bình phơng trung bình gây ra do biến đổi từ mã có dạng: () () ++ = 2 0 1 Z 2 0 2 Z 2 0 2 2 0 2 0 2 22 Pm1N4P.M4P.1NP. 3 1N P. 3 1N (10) 2 Z 1 Z M,m là thời điểm đầu và thứ hai của phân bố mức truyền, khi P 0 nhỏ bỏ qua sai số bậc cao. = 0 P P.m1 P 0 0n ij (11) khi d = 0 i d i = 1 d i > 1 khi đó có: (12) () == = n 1i N 1j i0 i Z 1m 22 P.2 3 14 .P. n m 0 22 = (13) hay đơn giản hơn: 2. Sai số truyền tín hiệu thoại do lỗi phần địa chỉ Các địa chỉ đợc truyền trong kênh liên lạc có thể bị sai dẫn đến mất các xung riêng biệt và xuất hiện các xung giả ở gói tiếp theo. Chúng ta xem xét sai số bình phơng trung bình khôi phục tín hiệu thoại do lỗi phần địa chỉ gây ra: Mất xung Có thể chứng minh rằng sai số do mất xung ở phần địa chỉ có thể biểu diễn bằng phơng trình: ( ) () 2 m mm 2 2 d m P1 P1P + = (14) trong đó, P m là xác suất mất xung ở ma trận đã biết (1) dễ dàng tính xác suất mất xung: () () = = N 1j 1ijm .P1P (15) trong trờng hợp mã hóa nhị phân với (11) ta tìm đợc: ( ) 0d d m 0m P.mP11P = (16) ở đây, m là số ký tự phần địa chỉ. d Xung giả Đánh giá sai số do xuất hiện các xung giả, thời điểm xuất hiện của nó trùng với thời điểm xuất hiện các luồng tổng ở trên cửa ra của hệ thống truyền. Khoảng cách giữa các xung giả có phân bố: () () ( ) 1l i la i la i l P1PP = (17) ở đây, là xác suất xuất hiện khoảng thời gian lT () i l P T- độ dài thông báo CT 2 Với P la nhỏ luồng xung giả có thể coi là Poatxong . Kết quả xác suất xuất hiện k xung giả trong thông báo (i) trong khoảng thời gian t đợc tính: i la P/T () () () ( ) () t. i i k i l i tk e. !k t. P = (18) () ( ) T P i la i l = - cờng độ luồng xung giả. Phơng sai của sai số khôi phục tín hiệu thoại do địa chỉ giả gây ra đợc tính: ( ) () i i l i l 22 dg .2 + = (19) trong đó, - cờng độ luồng thông tin i. i Lúc này ma trận đợc tính: = a a ll a 3l a 12 a 1l a l2 a 23 a 22 a 21 a l1 a 13 a 12 a 11 P PPP P PPP P PPP M (20) ở đây, l là số luồng của kênh. Thông tin về các thành phần của ma trận và cờng độ luồng xung của tất cả các kênh cho phép xác định cờng độ luồng xung giả ở kênh i: () = = l ij ij a jij i l P. (21) Quan hệ (19)-(21) cho phép đánh giá sai số khôi phục tín hiệu trong trờng hợp mã hóa nhị và bỏ qua sai số bậc cao, khi cờng độ của các luồng kênh nh nhau: ( ) 0d i l P.m. = i có 0d 2 0d 0d 22 dg P.m.2 1P.m P.m .2 + = khi đó có: (22) : xác suất nhận sai ký tự P 0 3. Đánh giá sai số tác động trong kênh liên lạc Tơng ứng với những trình bày ở trên, sai số tổng trong kênh thông tin khi truyền tín hiệu thoại: ( ) ( ) ( ) ( ) tttt dg d mnk + + = (23) Theo giả thiết các thành phần trên không phụ thuộc lẫn nhau. Phơng sai của chúng đặc trng cho sai số đợc đánh giá nh sau: 2 dg 2 d m 22 k ++= (24) Từ đó ta có kết quả sau: 2 2 dg 2 d m 2 2 2 k 2 k ++ = = (25) Sử dụng quan hệ (13), (14), (19), (22) có thể nhận đợc một số trờng hợp: CT 2 Trờng hợp mã hóa địa chỉ không d thừa ở phần địa chỉ v phần tin: () () ( ) () i i l i l 2 d0 d0d0 2 1 n m 0 2 2 2 k .2 m.P1 m.P1.m.P . 3 4 .P. + + + + = (26) Trờng hợp mã hóa không d thừa phần tin v địa chỉ (mã hóa kiểm tra chẵn lẻ) () () + + = 2 d0 d0d n m 0 2 2 k m.P1 m.P1.m 3 14 .P. (27) ở phía thu có kiểm tra địa chỉ v phần tin, kiểm tra chẵn lẻ cả phần tin v địa chỉ: () c0 2 c0 c0c 0 2 2 k m.P. m.P1 )m.P1.(m .P. + = (28) Trong đó, m = m + m c d n + 2 - Trị số trong bậc của thông báo III. KT LUN Các phơng trình nhận đợc ở trên cho phép đánh giá sai số truyền tín hiệu thoại qua kênh thông tin sử dụng công nghệ chuyển mạch gói. Với bất kỳ phơng pháp mã hóa địa chỉ và các kiểu mã đợc sử dụng trong việc mã hóa nguồn tin cần truyền. Đây là công cụ toán học hữu ích giúp cho công việc tính toán ảnh hởng sai số của các yếu tố công nghệ đến chất lợng truyền tín hiệu thoại khi sử dụng máy tính, trợ giúp đắc lực cho việc thiết kế các hệ thống truyền thoại. Tài liệu tham khảo [1]. Raquo MockBa. Cơ sở lý thuyết truyền tin, 1991-321. [2]. Raquo. Phơng pháp gia công và truyền số tín hiệu thoại, 1999-316. [3]. Raquo. H thng truyn s liu, 2001-412. [4]. Raquo. Mô hình nguồn lỗi trong kênh truyền tin số, 1998-360. [5]. Raquo, Internet-Telephone, 2000- 236. [6]. Raquo, Điện thoại gói, 2001- 324. [7]. Raquo, Mạng chuyển mạch gói, 1999- 216. [8]. Raquo MockBa. Hệ thống truyền số tín hiệu thoại, 2003-345 CT 2 . hởng của lỗi trong kênh thông tin đến chất lợng truyền gói tín hiệu thoại TS. trần quốc thịnh Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bi báo giới thiệu. ảnh hởng của những sai số trong kênh truyền thông đến chất lợng truyền tín hiệu thoại đợc truyền bằng công nghệ chuyển mạch gói. Xây dựng đợc tham số đánh giá cơ bản v các công thức tính toán. số truyền tín hiệu thoại do lỗi ở phần mang tin Chúng ta xem xét sai số khôi phục tín hiệu thoại do sử dụng ký tự để truyền tín hiệu thoại, sai số gây ra do lỗi ở phần mang tin. Các xung truyền