Xử lý lỗi trong thông tin số

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HUỲNH NGUYỄN BẢO PHƯƠNG XỬ LÝ LỖI TRONG THÔNG TIN SỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Điện tử viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PHƯƠNG XUÂN NHÀN Hà Nội – 2007 Mục lục Mục lục Danh mục hình vẽ Error! Bookmark not defined Danh mục bảng biểu Error! Bookmark not defined Danh sách từ thuật ngữ từ viết tắtError! Bookmark not defined Mở đầu Error! Bookmark not defined Chương 1: Tổng quan hệ thống IP Call CenterError! Bookmark not defined 1.1 Định nghĩa Error! Bookmark not defined 1.2 Yêu cầu chung hệ thống IP Call CenterError! Bookmark not defined 1.3 Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined 1.4 Lợi ích khả ứng dụng IP Call CenterError! Bookmark not defined 1.5 Một số giải pháp hãng giới Error! Bookmark not defined 1.5.1 Giải pháp Ericsson .Error! Bookmark not defined 1.5.2 Giải pháp Avaya Error! Bookmark not defined 1.5.3 Giải pháp IBM CallPath .Error! Bookmark not defined 1.6 Thị trường Việt Nam-nhu cầu, trạng khả ứng dụngError! Bookmark not defin 1.6.1 Nhu cầu Error! Bookmark not defined 1.6.2 Khả ứng dụng mạng Viễn thông Việt NamError! Bookmark not defined 1.7 Mô hình hệ thống IP Call Center điển hình.Error! Bookmark not defined 1.8 Cấu trúc kết nối IP Call Center Error! Bookmark not defined 1.9 Vấn đề an toàn bảo mật Error! Bookmark not defined 1.10 Các chức hệ thống Error! Bookmark not defined 1.10.1 Hỗ trợ khả xử lý gọi đến thông minh:Error! Bookmark not defined 1.10.2 Hỗ trợ nhiều Call Center ảo (VCC) Error! Bookmark not defined 1.10.3 Tính linh hoạt khả điều khiểnError! Bookmark not defined 1.10.4 Hỗ trợ tương tác với IVR (Interactive Voice):Error! Bookmark not defined 1.10.5 Tính bảo mật Error! Bookmark not defined 1.10.6 Thực báo cáo Error! Bookmark not defined 1.10.7 Chức Call Center ảo (VCC)Error! Bookmark not defined Chương 2: Thiết kế tổng thể hệ thống IP Call CenterError! Bookmark not defined 2.1 Mơ hình hố hệ thống Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các tác nhân tham gia vào hệ thống Error! Bookmark not defined 2.1.2 Mơ hình giao tiếp tác nhân với hệ thốngError! Bookmark not defined 2.2 Yêu cầu tính IP Call Center Error! Bookmark not defined 2.2.1 Tính hiệu khả dụng Error! Bookmark not defined 2.2.2 Độ tin cậy .Error! Bookmark not defined 2.2.3 Khả bảo trì, sửa đổi nâng cấp Error! Bookmark not defined 2.2.4 Khả tương thích mơi trường Error! Bookmark not defined 2.2.5 Bản quyền sản phẩm Error! Bookmark not defined 2.2.6 Tính an tồn bảo mật .Error! Bookmark not defined 2.2.7 Đơn giản cho người sử dụng, quản lý, khai thácError! Bookmark not defined 2.3 Mơ hình thiết kế tổng thể Error! Bookmark not defined 2.3.1 Mơ hình dựa SIP base Error! Bookmark not defined 2.3.2 Sử dụng Parlay API sở mạng NGNError! Bookmark not defined 2.4 Các thành phần hệ thống .Error! Bookmark not defined 2.4.1 SIP platform Error! Bookmark not defined 2.4.2 ACD Service(Automatic Call Distribution)Error! Bookmark not defined 2.4.3 IVR Service(Interactive Voice Response)Error! Bookmark not defined 2.4.4 Call Logger Error! Bookmark not defined 2.4.5 Database Server Error! Bookmark not defined 2.4.6 Service Database Error! Bookmark not defined 2.4.7 Customer Server Error! Bookmark not defined 2.4.8 Voice Mail Server Error! Bookmark not defined 2.4.9 Conference Server Error! Bookmark not defined 2.4.10 Agent Desktop (ACD Agent) Error! Bookmark not defined 2.4.11 Supervisor Agent (Supervisor Desktop)Error! Bookmark not defined 2.4.12 Hệ thống quản lý gọi – Call Management SystemError! Bookmark not defined 2.4.13 Web Server .Error! Bookmark not defined 2.4.14 Email Server .Error! Bookmark not defined 2.4.15 SMS Server Error! Bookmark not defined 2.4.16 VCC Error! Bookmark not defined 2.5 Phương án triển khai IP Call Center Error! Bookmark not defined 2.5.1 Triển khai theo đơn vị Error! Bookmark not defined 2.5.2 Triển khai theo vùng Error! Bookmark not defined 2.5.3 Ví dụ hoạt động hệ thống Error! Bookmark not defined Chương 3: Thiết kế chi tiết thực module hệ thốngError! Bookmark not d 3.1 IP-IP gateway .Error! Bookmark not defined 3.1.1 Yêu cầu Error! Bookmark not defined 3.1.2 Mơ hình Error! Bookmark not defined 3.2 Media server Error! Bookmark not defined 3.2.1 Yêu cầu mặt cắt giao diện Error! Bookmark not defined 3.2.2 Yêu cầu khả xử lý media Error! Bookmark not defined 3.2.3 Yêu cầu tính mở hệ thống .Error! Bookmark not defined 3.2.4 Yêu cầu dung lượng hệ thống Error! Bookmark not defined 3.3 IP Call Center Error! Bookmark not defined 3.3.1 Yêu cầu Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mơ hình Error! Bookmark not defined 3.4 ACD service .Error! Bookmark not defined 3.4.1 Yêu cầu Error! Bookmark not defined 3.4.2 Mơ hình Error! Bookmark not defined 3.4.3 Tổ chức liệu Error! Bookmark not defined 3.5 VCC .Error! Bookmark not defined 3.6 ACD agent Error! Bookmark not defined 3.6.1 Yêu cầu Error! Bookmark not defined 3.6.2 Cấu trúc liệu trạng thái ACD agentError! Bookmark not defined 3.7 Suppervisor agent Error! Bookmark not defined 3.8 Các vấn đề độ ổn định, chất lượng hiệu hệ thốngError! Bookmark not defin 3.8.1 Độ ổn định hệ thống Error! Bookmark not defined 3.8.2 Chất lượng dịch vụ .Error! Bookmark not defined 3.8.3 Hiệu hệ thống Error! Bookmark not defined Chương 4: Đánh giá kết đạt Error! Bookmark not defined 4.1 Tóm tắt kết đạt Error! Bookmark not defined 4.2 Những vấn đề tồn Error! Bookmark not defined 4.3 Khuyến nghị hướng phát triển Error! Bookmark not defined 4.4 Các dịch vụ gia tăng cung cấp tảng Call CenterError! Bookmark not define 4.5 Thử nghiệm Error! Bookmark not defined Chương 5: Kết luận .Error! Bookmark not defined Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined Tóm tắt luận văn Error! Bookmark not defined -1- Chơng giới thiệu Môi trờng nhiễu hệ thống gây lỗi tin đà truyền Các thuộc tính lỗi phụ thuộc vào đặc tính kênh hệ thống Các lỗi không đếm đợc đợc phân thành loại: ã Lỗi ngẫu nhiên: bít lỗi phụ thuộc lẫn Nhiễu cộng tính điển hình gây lỗi ngẫu nhiên Lỗi ngẫu nhiên xuất kênh bít riêng biệt tin đà truyền bị làm sai lạc nhiễu Chúng đợc biểu nh bít sai lạc riêng biệt tin Lỗi ngẫu nhiên tạo nhiễu nhiệt kênh liên lạc ã Lỗi cụm: bít lỗi xuất liên tiếp lúc nh nhóm Những sai sót phơng tiện hệ thống lu trữ số gây nên lỗi cụm Lỗi cụm đợc biểu nh dÃy bít sai lạc sát tín hiệu Chúng đợc gây pha-đinh kênh liên lạc, hay phơng tiện lớn hay sai sót máy móc Lỗi cụm khó sửa vài loại mà Tuy nhiên mà khối(đặc biệt mà Reed-Solomon) xử lý nhiễu cụm cách hiệu Khả sửa lỗi cụm mà khối phụ thuộc vào số lợng lỗi tín hiệu Phần đan xen dùng để mở rộng khả sửa lỗi mà ReedSolomon ã Lỗi xung: khối liệu lớn đầy đủ lỗi Sấm chớp hay h hỏng hệ thống quan trọng gây lỗi xung Lỗi xung gây nên tai họa h hỏng hệ thống liên lạc Chúng có lẽ nhận sửa lỗi trớc(FEC) Nói chung, hệ thống mà hoá thất bại việc tạo lại tin với diện lỗi tai họa Tuy nhiên, số mà phát có mặt lỗi tai họa cách khảo sát tin thu đợc Điều hữu ích thiết kế hệ thống tin khôi phục đợc báo giải mà -2- Nếu số liệu đầu hệ thống thông tin số bị lỗi khắc phơc nhê mét hai kü tht sau: • PhÝa thu yêu cầu lặp lại tự động (ARQ) sau phát lỗi (Hình 1.1) Sự khôi phục cách truyền lại chuyện bình thờng hệ thống thông tin mà Tuy nhiên truyền lại bị gián đoạn, tuỳ theo khoảng cách lớn (nhỏ) kỹ thuật trở nên không hiệu Và có trờng hợp khác việc phát lại không thể, ví dụ ngời ta xét tài liệu bị sai lạc mà không dự phòng(sao lu) ã Bên thu sửa lỗi cách tìm từ mà có giá trị gần với tin nhận nhất, giả định gần giống nhất, lỗi sai lạc giống nhiều với số khác Kỹ thuật đợc gọi sửa lỗi (FEC) trực tiếp (Hình 1.2) Bên phát Lỗi Bên thu Bản tin Phát lỗi Yêu cầu truyềnlại Bản tin truyền lại ứng dụng Hình 1.1: Khôi phục-lỗi cách phát truyền lại Trong hệ thống ARQ, lỗi đợc phát nhờ vào bít d thêm vào khối số liệu phát Số bít d thêm vào vừa đủ cho bên thu phát lỗi không sửa đợc lỗi Trong hệ thống FEC, bít d đợc thêm vào khối số liệu phát để bên thu phát lỗi mà sửa đợc lỗi Việc lựa chọn kỹ thuật ARQ vµ FEC t thc vµo øng dơng thĨ ARQ thờng đợc dùng hệ thống thông tin máy tính, thực ARQ không đắt thờng có kênh song công để bên thu phát lại cho bên phát ACK số liệu nhận NAK số liệu nhận sai FEC thờng đợc sử dụng kênh đơn công, việc trả lời ACK/NAK thực đợc FEC thích hợp với hệ thống có độ trễ truyền dẫn lớn sử dụng ARQ -3- tốc độ số liệu có ích nhỏ (vì số bít d thêm vào lớn): bên phát thời gian dài đợi ACK/NAK Lỗi Bên phát Bên thu Bản tin Phát lỗi Sửa lỗi ứng dụng Hình 1.2: Sửa lỗi (FEC) trực tiếp Việc xử lý lỗi bao gồm hai trình: phát lỗi sửa lỗi Phát lỗi đợc dùng mạng liên lạc nh : mạng không dây, mạng internet đâu truyền lại đợc xác suất lỗi bít tơng đối thấp Sửa lỗi đợc dùng phơng tiện lu trữ (ram, disk ) hay nơi việc truyền lại không thuận tiện không thể: ã Mà phát lỗi Việc xác định sơ đồ phát lỗi dựa hai nhân tố: tỷ lệ lỗi bít (BER) kênh kiểu lỗi (lỗi đơn ngẫu nhiên hay lỗi cụm) Hiện có nhiều hai loại mà phát lỗi đợc sử dụng rộng rÃi là: mà kiểm tra chẵn lẻ (parity) kiểm tra độ d vòng (CRC) ẻ Mà parity Đợc ứng dụng rộng rÃi việc kiểm soát lỗi Việc phát lỗi nhờ vào bít kiểm tra (bít parity) đợc thêm vào liệu vỡ nú ch dựng bÝt để kiểm tra có số tổng phí thấp nhất, đồng thời, cho phép phục hồi bÝt bị thất lạc người ta biết vị trí bÝt bị thất lạc nằm đâu ẻ Mà CRC Là mà dùng phát lỗi cụm khối liệu dựa sở sử dụng mà đa thức Một tập bít kiểm tra đợc tính toán cho khung dựa vào nội dung khung, sau đợc gắn thêm vào đuôi khung để truyền Bên thu thực -4- tính toán tơng tự bên phát để phát lỗi Số bít kiểm tra thờng đợc chọn 12, 16, 32 bít Các bít kiĨm tra gäi lµ d·y kiĨm tra khung FCS hay kiểm tra độ d vòng CRC ã Mà sửa lỗi Hay đợc gọi mà hoá kênh Mà hoá kênh nhằm cải tiến kỹ thuật truyền tin, cho phép tín hiệu phát có khả chống lại ảnh hởng nhiễu Mà hoá kênh làm giảm lỗi bít (Pc) giảm tỷ số lợng bít mật độ nhiễu yêu cầu đầu thu Có loại mà sửa lỗi chủ yếu là: mà khối mà chập ẻ Mà khối Mà khối tuyến tính đợc mô tả số nguyên n, k đa thức sinh hay ma trận sinh Tham số k bít liệu tin nguồn, tham số n tổng số bít từ mà đầu cđa bé m· ho¸ TÝnh chÊt cđa m· khèi tun tính với từ mà đợc xác định từ tin nguồn Tỷ số k/n đợc gọi tốc độ mà Mà khối bao gồm mà Hamming, mà Golay, mà kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC) ẻ Mà chập Mà chập đợc mô tả tham số n, k K, k/n tơng đơng với tốc độ mà (thông tin bít đợc mà hoá) mà khối, nhiên n không đợc định nghĩa nh mà khối hay độ dài từ mà Tham số K đợc định nghĩa độ dài ràng buộc, số tầng ghi dịch m· ho¸ Mét tÝnh chÊt quan träng cđa m· chËp phân biệt với mà khối lập mà có nhớ, từ mà n bít phát từ thủ tục lập mà không hàm K bít đầu vào mà hàm K-1 nhóm k bít trớc 1.1 M phát lỗi 1.1.1 Mà Parity Mã parity hay m· chẵn lẻ sÏ thêm bÝt vào liệu, bÝt cho thêm cho biết số lượng bÝt có giá trị đoạn liệu nằm trước sè ch½n hay -5- sè lỴ Nếu bÝt bị thay đổi trình truyền liệu, giá trị chẵn lẻ thơng điệp thay đổi phát lỗi (Chú ý bÝt bị thay đổi lại bÝt kiểm tra) Theo quy ước chung, bÝt kiểm tra có giá trị số lượng bÝt có giá trị liệu số lẻ, giá trị bÝt kiểm tra số lượng bÝt có giá trị liệu số chẵn Nói cách khác, đoạn liệu bÝt kiểm tra gộp lại với nhau, số lượng bÝt có giá trị ln ln số chẵn Việc kiểm tra dùng mã chẵn lẻ việc khơng chắn cho lắm, số bÝt bị thay đổi số chẵn (2, 4, - hai, bốn sáu bit bị hốn vị) mã khơng phát lỗi Hơn nữa, mã chẵn lẻ bÝt bÝt bị lỗi, kể phát có lỗi xảy Tồn liệu nhận phải bỏ đi, phải truyền lại từ đầu Trên kªnh trun bị nhiễu, việc truyền nhận thành cơng nhiều thời gian, nhiều cũn khụng truyn c na Bít chẵn lẻ bit liệu 0000000 1010001 1101001 1111111 Byte có bit chẵn lẻ Quy luật số Quy luật số lẻ chẵn 00000000 00000001 10100011 10100010 11010010 11010011 11111111 11111110 Bit chẵn lẻ bÝt dùng để báo hiệu số lượng bÝt có giá trị mét nhóm bÝt cho trước sè ch½n sè lỴ BÝt chẵn lẻ sử dụng mà dùng để phát lỗi n gin nht Cú hai loại mã chẵn lẻ: bÝt chẵn lẻ dùng quy luật số chẵn (even parity bit) bÝt ch½n lẻ dùng quy luật số lẻ (odd parity bit) BÝt chẵn lẻ dùng quy luật số chẵn có giá trị số lượng bÝt 1, nhóm bÝt cho trước, số lẻ (và cộng thêm bÝt chẵn lẻ vào, tổng số lượng bÝt có giá trị số -104- X©y dùng u u + v mối quan hệ với kü tht Kü tht kÕt nèi m· b»ng chia sỴ thời gian cộng trực tiếp cho phơng thức xây dựng thú vị Phơng pháp xây dựng u u + v , đợc định nghĩa nh sau: dựa mà C1 C2 chiều dài n=n1=n2, xây dựng u u + v cho mét m· C C1 C1 + C víi ma trËn sinh ⎛ G G1 ⎞ ⎟⎟ G = ⎜⎜ G2 (6.15) Các thông số C (2n, k1+k2, d) Khoảng cách ngắn C d = min{2d1, d2} đợc chứng minh cách thích vectơ x vµ y , ωt (x + y ) ≤ ωt (x ) t (y ) Xây dựng X Đây tổng quát xây dựng u u + v LÊy Ci ký hiÖu mét m· (ni, ki, di) khèi tun tÝnh, víi i=1, 2, Gi¶ sư C3 mà C2, n3= n2, T T T k3 ≤ k2 vµ d3 ≥ d2 giả sử kích thớc C1 k1 = k2 - k3 LÊy (G , G ) G3 ma trận sinh tơng ứng C2 C3 mà C3 C2 m· Cx víi ma trËn sinh ⎛G G2 ⎞ ⎟⎟ G x = ⎜⎜ ⎝ G3 ⎠ (6.17) lµ mét m· (n1+n2, k1+k2, dx) khèi tun tÝnh víi dx = min{d3, d1+d2} VÝ dơ 6.8: LÊy C1 lµ mà (3,2,2)kiểm tra chẵn lẻ đơn SPC C2 mà (4,3,2) SPC có mà C3 (4,1,4) ®ã: ⎛ 1⎞ ⎟⎟, G1 = ⎜⎜ ⎝ 1⎠ ⎛ 0 1⎞ ⎟ ⎛G2 ⎞ ⎜ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜ 1⎟ ⎝ G ⎠ ⎜ 1 1⎟ G3 = (1 1 1) Xây dùng X t¹o mét m· C x = c1 c + c víi ma trËn sinh -105- ⎛ 1 0 1⎞ ⎜ ⎟ G = ⎜ 1 1⎟ ⎜ 0 1 1⎟ ⎝ ⎠ mà (7,3,4) dÃy chiều dài tối đa, đợc thiết lập từ mà Hamming (7,4,3) cách sàng lọc mét ký hiƯu b¶n tin nh− vÝ dơ 6.5 Xây dựng X3 Đây mở rộng ý tởng sử dụng coset tiêu biểu cho mà mà Đây phơng thức kết nối m· l¹i víi nhau, mét sè chóng cã cấp phân chia coset thành mà Lấy C3 lµ m· (n1, k3, d3) khèi tuyÕn tÝnh, k3 = k2+a23=k1+a12+a23 C3 tập hợp 2a23 coset th¸o rêi cđa m· (n1,k2,d2) khèi tun tÝnh, C2 , với k2 = k1+a12 C2 tập hợp 2a12 coset th¸o rêi cđa m· (n1,k1,d1) khèi tun tÝnh, C1 Vậy từ mà C3 đợc viết lại x i + y i + v i , víi v i ∈ C1 Trong ®ã x i coset đại diện C2 C3 y i coset đại diện C1 C2 LÊy C4 vµ C5 lµ m· (n4, a23, d4) (n5, a12, d5) khối tuyến tính tơng ứng Mà (n1+n4+n5, k3, dx3) khối tuyến tính Cx3 đợc định nghĩa C x3 {x i + yi + v ω z :x i + yi + v ∈ C3 , ω ∈ C , z ∈ C5 } có khoảng cách tối thiểu dX3 = min{d1, d2+d4, d3+d5} Ma trËn sinh cđa Cx3 lµ G x3 ( ®ã: (G1 ), G 1T , G T2 ) T ⎛ G1 ⎜ = ⎜G2 ⎜G ⎝ ( G4 vµ G1T G T2 G 3T ⎞ ⎟ ⎟ G ⎟⎠ ) T ma trận sinh tơng ứng C1, C2, C3 Ví dụ 6.9: Lấy C1, C2 C3 tơng øng lµ m· BCH më réng (64,30,14), (64,36,12) vµ (64,39,10) vµ lÊy C4 vµ C5 lµ m· SPC (7,6,2) vµ mà chiều dài cực đại (7,3,4) Xây dựng X3 tạo mét m· (78,39,14) M· nµy cã tû lƯ m· lín h¬n (nhiỊu h¬n bit) so víi m· (7,35,14) đợc làm ngắn, đợc thiết lập từ việc mở rộng m· BCH (128,85,14) 6.2.3 TÝch cđa m· -106- Trong phÇn phơng thức quan trọng việc kết nối mà đợc biết nh tích Phơng thức đơn giản để kết nối mà kết nối nối tiếp Nghĩa đầu mà hoá thứ nối với đầu vào mà hoá thứ tiếp tục Điều đợc minh họa với mà hoá hình 6-1 Đây phơng thức đơn giản hình thành mà tích Dù đơn giản nhng phơng pháp tích trực tiếp lại cung cấp mà chất lợng tốt Mà chập cã tû lƯ m· rÊt thÊp cã thĨ x©y dùng cách lấy tích mà chập nhị phân mà lặp khối Ví dụ 6.10: Xét mà hoá chập chuẩn tốc độ-1/2 nhớ-6 với ma trận sinh(171,133) khoảng cách tối thiểu df = 10, kết nối thành chuỗi với việc chia sẻ thời gian mà lặp lại (2,1,2) (3,1,2) đợc đặt tên |(2,1,2)|(2,1,2)| |(3,1,3)|(3,1,3)| Nói cách khác bit mà hoá đợc lặp lại lần, điều tạo mà tốc độ-1/4 nhớ-6 m· tèc ®é-1/6 bé nhí-6 víi ma trËn sinh (171,171,133,133) (171,171,171,133,133) df = 20, df = 30, tơng øng Bé m· ho¸ tÝch u0 Bé m· ho¸ C1 v0 = u1 Bộ mà hoá C2 Hình 6-1 Sơ ®å khèi cđa viƯc m· hãa m· tÝch KiĨm tra ngang KiĨm tra däc KiĨm tra chiỊu H×nh 6-2 Tõ m· cđa m· tÝch chiỊu v1 -107- Tuy nhiên, ngoại trừ trờng hợp mà hoá mà mà hoá thứ chia sẻ thời gian mà lặp Những câu hỏi quan trọng, quan sát kết nối nối tiếp mà hoá làm đầu mà thứ đa vào đầu vào mà thứ 2? Lấy C1 ký hiệu cho mà bên C2 mà bên Hoặc G1 G2 hai mà khối hay mà chập Nếu G1 G2 ma trận sinh mà thành phần ma trận sinh mà tích tích Kronecker, G = G1G2 Vào năm 1954, Elias đợc giới thiệu mà tích hay lặp lại ý tởng nh sau: giả sử hai C1 C2 mà hệ thống Các từ mà mà bên C1 đợc xếp theo hàng mảng hình chữ nhËt víi n1 cét, mét cét trªn ký hiƯu m· từ mà Sau k2 hàng đợc điền đầy, n2 - k2 hàng lại đợc điền đầy với ký hiệu d đợc tạo ra, sở cột-theo-cột, mà bên C2 Kết mảng hình chữ nhật n2ìn1 từ mà mà tÝch C p C1 ⊗ C2 H×nh 6-2 chØ cÊu tróc cđa tõ m· cđa m· tÝch 2-chiều k2 tin chiều dài k1 Khối đan xen Π Bé m· ho¸ C1 Bé m· ho¸ C2 k2 tõ m· chiỊu dµi n1 n2 tõ m· chiỊu dµi n1 n1 từ mà chiều dài k2 Hình 6-3 Mà hãa m· tÝch chiỊu b»ng kh©u tÝch ph©n j=0 j=1 j=2 j=3 j =4 i=0 i=1 H×nh 6-4 Mét khối đan xen ì Mảng từ mà đợc truyền sở cột theo cột Mà tích 2-chiều Elias đợc giải thích rõ việc kết nối nối tiếp mà hoá với nhau, với phần đan xen Nó đợc trình bày Hình 6-3 Một phần đan xen công cụ xếp lại thứ tự dÃy ký hiệu vài cách xác định một-một Đối với tích mà khối tuyến tính, phơng án đợc biết nh phần đan xen khối Phần đan xen mô tả phép ánh xạ mb(i,j) -108- phần tử ai,j mảng k2ì n1, tạo thành cách đặt k2 tõ m· cđa C1 vµo hµng cđa nã vµ phần tử u mb (i , j ) vectơ th«ng tin u = (u u u n,n ) Phép ánh xạ một-một gây khối đan xen m1ì m2 đợc biễu diễn nh phép hoán vị : i a ( i ) , thi hành tập hợp số nguyên modulo m1m2 Viết mảng dới dạng véctơ 1-chiỊu, u , bëi chia sỴ-thêi gian cđa (theo thø tự) hàng tới hàng thứ-m1 mảng, u = (u u1 u m1m2 ) đầu phần đan xen khối đợc đọc, qua , lµ uπ (u π(0) u π(1) u π(m1m −1) ) (6.18) ®ã: ⎡ i ⎤ π(i) = m (i mod m1 ) + ⎢ ⎥ ⎣ m1 ⎦ (6.19) VÝ dơ 6.10: LÊy C1 vµ C2 mà SPC khối tuyến tính (5,4,2) (3,2,2), tơng ứng Điều tạo mà tích(15,8,4) với phần đan xen khối biểu diễn nh Hình 6-4 Phép hoán vị đợc cho i (i) = 5(i mod 2) + vectơ u = (u u u u u q ) đợc ánh xạ vào u = ( ( u u )( u1 u )L ( u u ) ) = ( u0 u1 L u4 ) Điều đợc mô Hình 6.5 -109- (a) 9 (b) H×nh 6.5: (a) Tõ m· C1: hàng (b) Véctơ tơng đơng u hoán vÞ cđa nã u π j=0 j=1 j=2 j=3 i=0 j=4 12 i=1 10 13 i=2 11 14 H×nh 6.6: Phép ánh xạ mb(i,j) khối đan xen 3ì5 Vect¬ u i = (u i u i +5 ), i < tạo nên vectơ thông tin mà C đợc mà hoá C1 Theo truyền thống, từ mà đợc đợc biễu diễn nh m¶ng chiỊu v = (a l,0 a1,0 a 2,0 a 0,1 a l,1 L a 2,4 ) ®ã: hàng (a l,0 a l,1 a l,4 ) C1 với l = 0, 1, 2, cét (a 0,l a 1,l a 2,l ) ∈ C víi l = 0, 1, nh− h×nh 58 Phơng pháp ký hiệu 1-chiều cho véctơ v = ( ( u ,v ) ( u1 ,v1 ) ( u ,v ) ) ®ã: ( u i ,vi ) ∈ C2 VÝ dô 6.11: C1 C2 mà nhị phân SPC (3,2,2) Cp mà (9,4,4) Mặc dù mà có bít thừa so với mà Hamming mở rộng(hoặc mà RM (1,3)) Nó sửa lỗi dễ dàng cách kiểm tra parity toàn cột hàng nhận đợc Truyền từ mà toàn không kênh BSC giả sử từ mà nhận đợc -110- 0 r = ⎜1 0⎟ ⎜ 0 0⎟ ⎠ ⎝ j=0 j=1 j=2 j=3 j=4 12 i=0 i=1 10 13 i=2 11 14 Hình 6.7: Phép ánh xạ vòng mc với n1=5 n2=3 Nhắc lại syndrome mà SPC (n, n-1, 2) nhị phân đơn giản lµ tỉng cđa n bit Hµng thø vµ cét thø sÏ cã syndrome kh¸c 0, nã chØ có mặt số lẻ lỗi Hơn nữa, cột hàng khác có syndrome 0, nã kÕt luËn c¸ch chÝnh x¸c r»ng mét lỗi đơn phải xuất bit hàng thứ hai (hay bit thứ hai cột đầu tiên.) Giải mà kết thúc bổ sung bít vào vị trí lỗi Lấy Ci mà (ni, ki, di) khèi tuyÕn tÝnh, i= 1,2 VËy tÝch Cp= C1⊗C2 lµ mét m· (n1n2, k1k2, dp) khèi tuyÕn tÝnh, ë dp=d1d2 Hơn nữa, Cp sửa tất lỗi cụm có chiều dài đến b=max{n1t2, n2t1}, ti=[(di-1)/2], víi i = 1,2 Tham sè b gäi lµ xác xuất sửa lỗi cụm Ví dụ 6.12: Lấy C1 vµ C2 lµ hai m· (7,4,3) Hamming VËy Cp lµ mà (49,16,9) có khả sửa đến lỗi ngẫu nhiên cụm đến lỗi Nếu mà thành phần vòng, mà tích vòng Đúng hơn, lấy Ci mà (ni, ki, di) vòng với đa thøc sinh gi ( x), i = 1, Vậy mà Cp=C1C2 vòng thỏa mÃn điều kiƯn sau: ChiỊu dµi cđa m· Ci lµ sè nguyên tố, nghĩa an1+bn2=1, với số nguyên a,b Phép ánh xạ vòng mc(i,j) mà quan hệ với phần tử ai,,j mảng hình chữ nhật Hình 6.2 víi mét hƯ sè v m c (i, j) cđa mét m· ®a thøc -111- v(x) = v o + v1 + + v n1n −1x n1n −1 ∈ C p , lµ m c (i, j) = [(j − i).bn1 + i] mod n1n (6.20) với mc(i,j)=0,1, ,n1n2-1 Khi điều kiện thỏa mÃn, đa thức sinh mà vòng Cp đợc cho g(x) = GCD(g1 (x bn )g (x an1 ), x n1n + 1) v0,0 v0,1 v1,0 v1,1 v1,n1-1 vn2-1 vn2-1,1 vn2-1,n1-1 (6.20) v0,n1-1 H×nh 6.8 Tõ m· cđa mét m· chen khèi bËc I = n2 VÝ dô 6-13: Mét vÝ dô phép ánh xạ vòng với n1=5, n2=3 đợc Hình 6.7 trờng hợp này, (-1)5+(2)3=1 a = -1 b = Do đó, phép ánh xạ đợc cho m c (i, j) = (6j − 5i) mod 15 KiÓm tra: NÕu i=1 j=2 m c (1,2) = (12 5) mod 15 = NÕu i=2, j=1 th× m c (2,1) = (6 − 10) mod 15 = −4 mod 15 = 11 Phép ánh xạ mc(i,j) thứ tự mà số mảng đợc phát Điều tơng tự nh thứ tự cét theo cét cđa phÇn chen khèi cđa mét m· tích thông thờng Phép ánh xạ mô tả (6.20) đợc đề cập nh phần chen vòng Một loại khác phần chen vào đợc thảo luận phần 6.2.4 Mà chèn khối Một trờng hợp đặc biệt mà tích có đợc mà hóa thứ hai mà (n2,n2,1) bình thờng Trong trờng hợp từ mà C1 đợc xếp vào hàng mảng chữ nhật n2 ì n1 truyền theo cột, mà tích thông thờng Giá trị n2 đợc biết nh bậc chen vào hay độ sâu chen vào Kết mà chèn (n ) khối, từ trở kí hiệu C1 , đợc giải mà sử dụng thuật toán giải mà -112- tơng tự C1, sau tập hợp lại từ thu đợc, cột theo cột, giải mà hàng theo hàng Hình 6.8 sơ đồ từ mà mà chen vào, (vi,0, vi,1 vi,n0) ∈ C1, víi 0≤ i < n2 (n ) Nếu xác xuất sửa lỗi C1 t1 =(d1-1)/2, C1 có sửa lỗi cụm lỗi đơn có chiều dài đến b=t1.n2 Điều mô Hình 6.9 Nhắc lại thứ truyền dÉn lµ cét theo cét NÕu mét cơm xt hiƯn, không làm ảnh hởng nhiều b1 vị trí hàng, đợc sửa C1 Chiều dài tối đa cụm lỗi nh n2 lần b1 Hơn nữa, mà C1 sẵn sàng sửa (hay phát hiện) cụm lỗi đơn có chiều dài đến d1, C1( n2 ) sửa hay phát cụm lỗi đơn có chiều dài đến b1n2 Nếu C1 mà vòng từ (6.21) C1( n2 ) mà vòng với đa thức sinh g1 ( x n ) Điều áp dụng tốt cho mà vòng rút gọn Hình 6.9 Một cụm lỗi sửa từ mà chèn khối ChÌn mét m· (n, k) vßng rót gän tíi bËc l tạo mà (nl, kl) rút gọn mà khả sửa lỗi cụm gấp l lần khả mà gốc Cuối cùng, lu ý khả sửa lỗi mà tích, tp=(d1d2-1)/2, đạt đợc áp dụng phơng pháp giải mà đợc thiết kế cẩn thận Hầu hết phơng pháp giải mà mà tích sử dụng phơng pháp giải mà 2giai đoạn Trong giai đoạn đầu, giải mà đại số chỉ-lỗi cho hàng mà C1 đợc sử dụng Vậy khối lợng tin cậy đợc gán vào kí hiệu giải mÃ, dựa vào số lỗi đợc sửa Càng nhiều lỗi đợc sửa độ tin cậy mà ớc lợng tơng ứng v1 C1 giảm xuống -113- Trong giai đoạn thứ hai, giải mà đại số lỗi-và-erasure cho cột mà C2 đợc sử dụng, với tăng hiển nhiên số erasure vị trí tin cậy (những vị trí mà khối lợng tin cậy nhỏ nhất), điều kiện đủ số lỗi đà sửa đợc thỏa mÃn Giai đoạn giải mà thứ hai thờng đợc thùc hiƯn víi tht to¸n GMD 6.2.4 M· kÕt nèi Năm 1966, Forney giới thiệu phơng pháp thông minh để kết hợp hai mà gọi phép kết nối Mô hình đợc mô tả Hình 6.10 Mà kết nối dựa mà RS bên mà chËp bªn hiƯn cã (tr−íc xt hiƯn m· Turbo vµ LDPC) cã lÏ lµ sù lùa chän phỉ biến sơ đồ ECC cho thông tin số Tổng quát, mà bên kí hiệu C1 mà (n, k, d) khối tuyến tính không nhị phân GF(2k) từ mà C1 đợc lu nhớ chèn Các byte đầu đợc đọc từ phần chèn sau xuyên qua giải m· víi mét m· bªn trong, C2 M· bªn C2 mà khối mà chập Khi xÐt lµ m· khèi vµ C2 lµ mét m· (n, k, d) khối tuyến tíC:\WINDOWS\hinhem.scrnh nhị phân, cấu trúc mà hóa đợc Hình 6-10 Lấy C=C1*C2 kí hiệu mà kết nối với C1 mà bên C2 mà bên Vậy C mà (Nn, Kk, Dd) khối tuyến tính nhị phân Mục đích phần đan xen mà bên mà bên trong: đầu tiên, dùng để chuyển đổi byte kích thớc k thành vectơ chiều (số bit thông tin) nh mà bên trong, dù nhị phân hay không nhị phân, m· (n,k’,d) khèi tuyÕn tÝnh hay mét m· chËp tèc độ k/n, k k Trong cách khác, nh đà thảo luận phần trớc, phần chen vào cho phép phá vỡ cụm lỗi Điều hữu ích xét sơ đồ kết nối với mà chập bên trong, giải mà Viterbi có khuynh hớng tạo cụm lỗi K tin chiều dài k bít Bộ mà hoá bên Bộ mà hoá bên ∏ C1(N,K,D) GF(2k) byte C2(n,k,d) GF(2) k bÝt H×nh 6.10 Mét bé m· hãa cđa mét m· kÕt nèi N tõ m· chiỊu dµi n bÝt -114- Mét u điểm quan trọng mà kết nối mà tích trình giải mà dựa vào giải mà mà thành phần điều dẫn đến giảm bớt độ phức tạp so với giải mà với mà toàn Ví dụ 6.14: Lấy C1 mà (7,5,3) RS với số 0{1,}, thành phần nguyên thủy GF(23) vµ α3+α+1=0 LÊy C2 lµ m· d·y chiỊu dµi tối đa (7,3,4) Vậy C=C1*C2 mà (49,15,12) khối tuyến tính nhị phân Mà có bit thông tin mà (49,21,12) rút gọn có đợc từ mà (64,36,12) BCH mở rộng Tuy nhiên giải mà đơn giản 4 4 LÊy v(x) = (x + α )g(x) = α + x + α x + αx + α x + x lµ tõ m· m· RS (7,5,3), ë ®ã g (x) = x + α x + α H×nh 6.11 Mét m· m· kÕt nèi C1*C2 víi C1 m· RS (7,5,3) trªn GF(23) C2 mà (7,3,4) nhị phân vòng Các phần tử GF(23) đợc biểu diễn nh vectơ bit Một mảng 3ì7 mà cột vectơ nhị phân tợng trng cho hệ số đa thức mà v ( x) có đợc Vậy giải mà đa thức sinh C2 đợc áp dụng cho cột để tạo hàng mảng từ mà Để rõ ràng, dạng hệ thống ma trận sinh C2 đợc sử dụng, mà đạt đợc sau trao đổi cột thứ thứ cđa G vÝ dơ 6.8 ⎛ 0 1 1⎞ ⎟ ⎜ G ′ = ⎜ 0 1 1⎟ ⎜ 0 1 1⎟ ⎠ ⎝ H×nh 6.11 bảng mảng từ mà tơng ứng với v C1 -115- 6.2.5 Mà kết nối suy rộng (GC) Đây dòng mà sửa lỗi mà sửa lỗi ngẫu nhiên lỗi cụm ngẫu nhiên M· GC suy réng néi dơng cđa Forney vỊ m· kÕt nèi b»ng c¸ch giíi thiƯu hƯ thèng m· mà bên C1 vài mà bên ngoài, 1mà cho bậc chia Trớc định nghĩa m·, mét sè kÝ hiƯu cÇn biÕt Mét m· (n, k, d) khối tuyến tính C đợc gọi phân tích đợc tơng ứng với mà phụ (n, ki, di) khèi tuyÕn tÝnh Ci cña nã, 1≤ i ≤ M, nÕu tháa m·n ®iỊu kiƯn sau: (Sum) C=C1+C2+ Cm; (D) Víi v i ∈ C i , ≤ i ≤ M, v1 + v + + v M = nÕu vµ chØ nÕu v1 = v = v M = Víi 1≤ i ≤M, lÊy CIi lµ mét m· (nI,kIi) khèi tuyến tính GF(q) (DI) với u i ∈ C Ii víi 1≤i≤M, u1 + u + + u M = , nÕu vµ chØ nÕu u i = víi 1≤i≤M LÊy δi : kí hiệu khoảng cách Hamming tối thiểu tổng trực tiÕp m· CIi + CIi +1 + + CIi+M GF( q k Ii LÊy C0i lµ mét m· (n0, k0i, d0i) khối tuyến tính * ) lÊy C i = C 0i * C Ii Mà kết nối suy rộng C đợc định nghĩa nh tæng trùc tiÕp C C1* + C*2 + + C*M (6.22) Vậy điều kiện (D) C theo sau từ điều kiện (DI) Khoảng cách Hamming tối thiểu d C đợc giới hạn dới d Si d 0i 1iM (6.23) Khi với (cấp đơn giản) m· kÕt nèi, mét −u ®iĨm chÝnh cđa m· GC giải mà nhiều giai đoạn đến khoảng cách đợc cho vế phải (6.23) Một sù x©y dùng LÊy mét m· (nI, k1, d1) khèi tuyến tính C1 GF(q) đợc chia thành chuỗi M mà phụ (ni, ki, di) Ci, i=2, 3, , M+1, v× vËy -116- C1 ⊃ C ⊃ ⊃ C M+1 ë ®ã, ®Ĩ cho tiƯn, C M +1 = {0 } vµ d M +1 ∆ ∞ LÊy CIi=[Ci/Ci+1] kÝ hiƯu mét m· phơ (nI, kIi, δi) khèi tun tÝnh cđa Ci mµ nã lµ mét tËp hợp coset tiêu biểu Ci+1 Ci, chiều kIi=ki-ki+1 khoảng cách Hamming tối thiểu i di C1 có coset hỗn hợp sau: C1 = C I1 + C I2 + + C IM (6.25) LÊy C0i kÝ hiÖu mét m· (n0,k0i,d0i) khèi tuyến tính C0i GF( q k ), Ii kIi=dim(Ci/Ci+1)=ki-ki+1, i=1, 2, , M VËy tæng trùc tiÕp cña m· kÕt nèi C1 = C 01 * C I1 + C 02 * C I2 + + C 0M * C IM lµ mét m· khèi tuyÕn tính (n0nI, k, d) với chiều khoảng cách Hamming tối thiểu tơng ứng u 02 u 0M k Ii k i ∑ i =1 vµ d ≥ {S i d 0i } (6.26) 1≤ i ≤ M C01 C11 C1/C2 C02 C12 C2/C3 u 01 M k = C0M C1M CM + + v H×nh 6.12 CÊu tróc bé m· hãa cđa mét m· kÕt nèi suy réng víi M cÊp chia L−u ý: dÊu = x¶y (6.26) CIi ,1≤ I ≤ M, chøa tõ m· toµn sè Khi chän mà toàn phần Lu ý rằng, nói chung số chiều coset tiêu biểu khác biệt, mà bên đợc chọn mà RS hay mà RS rút gọn Mà RM nhị phân ứng cử viên tốt cho mà bên trong, chúng cã thc tÝnh m· phơ sau: RM (r,m)1 Vậy recursion đạt đợc Tõ (6.27) nã chØ r»ng RM(r+1,m+1) lµ m· GC với mà bên mà (2,2,1) chia thành coset mà (2,1,2) lặp, mà bên RM(r,m) RM(r+1,m) tơng ứng Một mà hóa cho RM(r+1,m+1) đợc Hình 6-13 Cấu tróc recursive cđa m· RM thn lỵi thiÕt kÕ tính toán giai đoạn mềm cho mà RM mà dựa phép lặp đơn mà kiểm tra chẵn lẻ ... tốc độ số liệu có ích nhỏ (vì số bít d thêm vào lớn): bên phát thời gian dài đợi ACK/NAK Lỗi Bên phát Bên thu Bản tin Phát lỗi Sửa lỗi ứng dụng Hình 1.2: Sửa lỗi (FEC) trực tiếp Việc xử lý lỗi bao... li hn 1.2 M sửa lỗi Toàn mà sửa lỗi dựa nguyên lý : Phần d đợc đa vào thông tin để sửa lỗi xuất trình lu trữ hay truyền dẫn Trong dạng bản, ký tự d đợc thêm vào ký hiệu thông tin chứa dÃy mÃ... thu Bản tin Phát lỗi Yêu cầu truyềnlại Bản tin truyền lại ứng dụng Hình 1.1: Khôi phục -lỗi cách phát truyền lại Trong hệ thống ARQ, lỗi đợc phát nhờ vào bít d thêm vào khối số liệu phát Số bít