Tối ưu hóa mã LDPC trong hệ thống turbo CDMA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN CHÂU TUẤN TỐI ƯU HÓA MÃ LDPC TRONG HỆ THỐNG TURBO CDMA Chuyên ngành: KỸ THUẬT VÔ TUYẾN-ĐIỆN TỬ Mã số ngành: 2.07.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ TIẾN THƯỜNG Cán chấm nhận xét 1: TS.ĐỖ HỒNG TUẤN Cán chấm nhận xét 2: TS.LƯU THANH TRÀ Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 01 năm 2008 LỜI CẢM ƠN Tôi chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Tiến Thường tận tình hướng dẫn, tạo điều thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu khoa học suốt khóa học Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên suốt trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng ghi nhớ Nguyễn Châu Tuấn ABSTRACT Low Density Parity Check (LDPC) codes were first discovered by Gallager in the early 1960’s and have recently rediscovered and gerneralized It has been shown that these codes achive a remarkable performance with iterative decoding that is very close to Shannon limit Code Division Multiple Access (CDMA) is currently a significant interest in the design of high rate wireless networks However, the conventional CDMA systems has the major problem of Multiple Access Interference (MAI) Therefore, many methods were proposed to overcome the limitation Multiuser detection (MUD) has been regarded as an effective technique for combating co-channel interference (CCI) in Time-Division Multiple Access (TDMA) systems and multiple access interference (MAI) in CDMA systems In this thesis, a low complexity iterative receiver structure is implemented for decoding the multiuser information in a LDPC coded synchronous CDMA system in Matlab Such a low complexity SISO multiuser detector is implemented using soft interference cancelation followed by a linear minimum mean square error (MMSE) filtering SISO channel decoder is developed using log-MAP algorithm Another low complexity SISO multiuser detector called soft interference cancellation-matched filter (SIC-MF) multiuser detector that skips the linear MMSE filtering stage is also simulated In the theoretical part, we introduce the concepts of LDPC code, iterative decoding alogorithms for LDPC, CDMA system and Turbo principle In the simulation part, we use Matlab to model a communication system that employs LDPC-coded Turbo CDMA systems Analysis and evaluations of various multiuser detectors are based on their Bit Error Rate (BER) performance TÓM TẮT Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp LDPC (Low density parity check code) Gallager đề xuất từ đầu năm 1960, sau “phát minh lại” tổng quát hóa Mã LDPC chứng minh hiệu suất cao với kỹ thuật giải mã lặp tiệm cận giới hạn Shannon Công nghệ đa truy cập phân chia theo mã CDMA thu hút quan tâm lớn việc thiết kế mạng vô tuyến tốc độ cao Tuy nhiên, chất lượng hệ thống CDMA bị ảnh hưởng đáng kể can nhiễu đa truy cập (MAI-Multiple Access Interference) Vì vậy, nhiều phương pháp đề xuất để hạn chế ảnh hưởng Tách sóng đa truy cập coi kỹ thuật hiệu việc chống lại nhiễu đồng kênh (CCI) hệ thống TDMA nhiễu đa truy cập (MAI) hệ thống CDMA Trong đề tài này, cấu trúc thu lặp lại phức tạp thấp thực cho việc giải mã thông tin đa truy cập hệ thống CDMA đồng có mã hóa kênh LDPC Matlab Bộ tách sóng đa truy cập SISO thực thông qua triệt can nhiễu mềm lọc MMSE tuyến tính Bộ giải mã kênh SISO thực giải thuật Log-MAP Một cấu trúc tách sóng đa truy cập SISO khác phức tạp gọi triệt can nhiễu mềm-lọc phối hợp thực cách bỏ qua tầng lọc MMSE mơ Phần đầu luận văn trình bày sở lý thuyết mã LDPC, giải thuật giải mã lặp cho mã LDPC, hệ thống CDMA nguyên lý Turbo Phần mô thực nhằm đánh giá chất lượng hệ thống thông qua việc so sánh đồ thị BER MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Bố cục luận văn Chương 2: MÃ HOÁ KÊNH 2.1 Dung lượng kênh truyền .5 2.2 Mã khối tuyến tính 2.2.1 Tổng quan .8 2.2.2 Syndrome phát lỗi .11 2.2.3 Khoảng cách tối thiểu mã khối 12 2.3 Một số khái niệm xác suất 13 2.3.1 Xác suất tiên nghiệm 13 2.3.2 Xác suất hậu nghiệm 13 2.3.3 Phân phối hiệp xác suất 14 2.3.4 Xác suất biên 14 2.3.5 Định lý Bayes .14 2.3.6 Độc lập độc lập có điều kiện 14 2.4 Điều chế mã hóa 14 2.5 Giải mã cực đại khả 17 2.6 Miền nhị phân 18 Chương 3: MÃ KIỂM TRA CHẴN LẺ MẬT ĐỘ THẤP 3.1 Tổng quan 20 3.2 Đồ thị Tanner cho mã khối tuyến tính 25 3.3 Đồ thị thừa số 28 3.4 Mã hoá LDPC 30 Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường 3.4.1 Giải thuật xây dựng ma trận [H] 30 3.4.2 Mã hóa LDPC .31 3.5 Giải mã mã LDPC 31 3.5.1 Giải thuật tổng tích .31 3.5.2 Giải thuật tổng tích cho mã LDPC .37 3.5.3 Giải thuật giải mã cho mã LDPC .39 Thuật toán giải mã Bit-Flipping .40 Giải thuật giải mã lặp dựa hiệu likelihood 41 Giải thuật giải mã lặp dựa tỉ lệ likelihood 43 3.6 Mã Turbo 44 3.7 Kênh truyền vô tuyến 45 Chương 4: TÁCH SÓNG ĐA TRUY CẬP 4.1 Tổng quan 49 4.2 Mơ hình kênh CDMA .50 4.2.1 Mơ hình kênh 50 4.2.2 Mơ hình kênh rời rạc 52 4.2.3 Mơ hình kênh CDMA bị ảnh hưởng tượng fading 53 4.3 Bộ tách sóng thơng thường 55 4.3.1 Bộ tách sóng tối ưu cho kênh có user 55 4.3.2 Bộ tách sóng thơng thường 56 4.4 Các phương pháp tách sóng đa truy cập 58 4.4.1 Bộ tách sóng đa truy cập tối ưu MLSE 59 4.4.2 Bộ tách sóng đa truy cập giải tương quan .61 4.4.3 Bộ tách sóng đa truy cập cực tiểu bình phương trung bình lỗi .62 4.4.4 Bộ tách sóng triệt nhiễu nối tiếp 65 4.4.5 So sánh tách sóng đa truy cập .66 4.5 Bộ tách sóng đa truy cập ứng dụng nguyên lý Turbo .67 4.5.1 Mơ hình hệ thống .68 4.5.2 Cấu trúc tách sóng đa truy cập SISO .71 Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường 4.5.3 Bộ giải mã kênh SISO 75 Chương 5: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 5.1 Mơ hình hệ thống 76 5.1.1 Giải thuật tách sóng đa truy cập 77 5.1.2 Bộ tách sóng đa truy cập SISO .78 5.2 Nội dung mô 80 5.3 Các kết mô .85 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG 6.1 Kết luận .93 6.2 Kết đạt 94 6.3 Hướng phát triển 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống thông tin số Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn giới hạn Shannon Hình 2.3: Định dạng có hệ thống từ mã .9 Hình 2.4: Bộ giải mã tổng quát cho mã khối tuyến tính 12 Hình 2.5: Chịm tín hiệu BPSK, QPSK, 8-PSK .16 Hình 2.6: Hệ thống mã hố qua kênh truyền AWGN .18 Hình 3.1: Ma trận thứ với n=8,j=1 22 Hình 3.2: Ma trận thứ hai với n=8,j=1 .23 Hình 3.3: Ma trận kiểm tra chẵn lẻ H(16,3,2) 23 Hình 3.4: Ma trận H sau đưa dạng hệ thống 24 Hình 3.5: Ma trận sinh G 24 Hình 3.6: Graph với đỉnh 10 cạnh 26 Hình 3.7: Biểu đồ phân đôi .26 Hình 3.8: Đồ thị Tanner mã khối tuyến tính (7,3) .27 Hình 3.9: Mơ hình biểu đồ cho chuỗi Markov trạng thái 28 Hình 3.10: Mơ truyền tín hiệu chuỗi Markov trạng thái 29 Hình 3.11: Ma trận kiểm tra chẵn lẻ (16,24) 31 Hình 3.12: Sơ đồ khối mã hoá Turbo .44 Hình 3.13: Sơ đồ khối giải mã Turbo .44 Hình 3.14: Hiệu ứng đa đường 46 Hình 4.1: Kỹ thuật CDMA .49 Hình 4.2: Cấu trúc phát thu DS-CDMA 50 Hình 4.3: Mơ hình hệ thống CDMA rời rạc 52 Hình 4.4: Dãy lọc phối hợp 53 Hình 4.5: Cấu trúc tách sóng thơng thường 56 Hình 4.6: Mơ hình tín hiệu băng gốc hệ thống thơng tin di động CDMA .58 Hình 4.7: Cấu trúc tổng quát Multiuser Detection 58 Hình 4.8: Cấu trúc tách sóng đa truy cập 59 Hình 4.9: Phân loại tách sóng đa truy cập 59 Hình 4.10: Cấu trúc tách sóng đa truy cập tối ưu MLSE 60 Hình 4.11: Cấu trúc tách sóng đa truy cập giải tương quan 62 Hình 4.12: Cấu trúc tách sóng đa truy cập MMSE .63 Hình 4.13: Cấu trúc tách sóng đa truy cập triệt nhiễu nối tiếp user 66 Hình 4.14: Cấu trúc máy thu đa truy cập thông thường 68 Hình 4.15: Cấu trúc máy thu đa truy cập ứng dụng nguyên lý Turbo 68 Hình 4.16: Mơ hình hệ thống DS-CDMA có mã hố kênh 69 Hình 4.17: Cấu trúc tách sóng đa truy cập SISO 71 Hình 5.1: Hệ thống Turbo CDMA có mã hố kênh LDPC 76 Hình 5.2: Sơ đồ khối mơ hệ thống 81 Hình 5.3: Lưu đồ giải thuật tạo ma trận H ma trận G 82 Hình 5.4: Lưu đồ giải thuật giải mã mã LDPC 83 Hình 5.5: So sánh BER tách sóng đa truy cập 85 Hình 5.6: So sánh BER tách sóng thơng thường tách sóng tối ưu 85 Hình 5.7: BER theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh AWGN) .86 Hình 5.8: BER theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh fading) .87 Hình 5.9: BER theo số lần lặp giải mã kênh (kênh AWGN) 87 Hình 5.10: BER theo số lần lặp giải mã kênh (kênh fading) 88 Hình 5.11: BER theo kích thước frame liệu (kênh AWGN) .89 Hình 5.12: BER theo kích thước frame liệu (kênh fading) 89 Hình 5.13: BER theo user theo số lần lặp giải mã kênh (kênh AWGN) 90 Hình 5.14: BER theo user theo số lần lặp giải mã kênh (kênh fading) 90 Hình 5.15: So sánh BER tách sóng Turbo MUD mã hố LDPC Turbo 91 Hình 5.16: Đánh giá chất lượng Turbo MUD truyền file ảnh 91 Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Tên biến Giải thích sff0 Xác suất hậu nghiệm p(r1|-1) lưu tương ứng với phần tử -1 ma trận H để dễ thực phép nhân ma trận sff1 Xác suất hậu nghiệm p(r1|1) lưu tương ứng với phần tử ma trận H để dễ thực phép nhân ma trận sq0 Các tin từ nút từ mã đến nút kiểm tra ứng với bit phát sq1 Các tin từ nút từ mã đến nút kiểm tra ứng với bit phát sdq Hiệu Likelihood sPdq Ma trận mà phần tử tích phần tử khác hàng ma trận sdq, trừ phần tử sdqij, dùng để tính r0, r1 sr0 Bản tin từ nút kiểm tra đến nút từ mã ứng với bit phát sr1 Bản tin từ nút kiểm tra đến nút từ mã ứng với bit phát Bảng 5.1: Giải thích biến giải thuật giải mã mã LDPC Chương 5: Kết mô 84 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường 5.3 Các kết mô 5.3.1 Hệ thống DS-CDMA mã hố kênh Đánh giá máy thu đa truy cập không ứng dụng nguyên lý Turbo: 10 CONV Detector DEC Detector MMSE Detector SIC detector -1 BER 10 -2 10 -3 10 10 Eb/No(dB) Hình 5.5: So sánh BER theo tỷ số Eb/No tách sóng đa truy cập: thơng thường, giải tương quan, tối ưu triệt nhiễu nối tiếp Hình 5.6: So sánh BER theo Eb/No tách sóng đa truy cập thơng thường tách sóng đa truy cập tối ưu Chương 5: Kết mô 85 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Nhận xét: Kết mô cho thấy BER tách sóng thơng thường (CONV) lớn, Điều phù hợp lỗi xảy chủ yếu can nhiễu MAI tách sóng thơng thường khơng có khả triệt can nhiễu MAI Khi tỷ số SNR tăng lên, đường BER phương pháp gần nằm ngang, tức BER không giảm nhiều SNR tăng Đường BER tách sóng đa truy cập khác nằm đường BER tách sóng thơng thường chúng giảm đáng kể SNR tăng Khi SNR nhỏ, đường BER tách sóng thơng thường tách sóng đa truy cập (giải tương quan ,tối ưu,triệt nhiễu nối tiếp) gần Khi SNR tăng, đường BER tách sóng đa truy cập gần xa đường BER tách sóng thơng thường Phương pháp MMSE ln tốt phương pháp khác Điều giải thích sau: thuật toán MMSE, mục tiêu đặt cực tiểu hố lỗi trung bình bình phương, có nhiễu nền, tức xem nhiễu tham số việc giải toán cực tiểu lỗi Trong đó, phương pháp tương quan lại triệt hồn tồn nhiễu MAI mà khơng quan tâm đến nhiễu Nếu hệ thống khơng có nhiễu hai phương pháp cho BER tương đương 5.3.2 Hệ thống DS-CDMA có mã hố kênh BER theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh AWGN, số user=3, kích thước frame liệu=10.000 bits, số lần lặp khối giải mã kênh LDPC=1): 10 IterTurbo:1 IterTurbo:2 IterTurbo:3 -1 BER 10 -2 10 -3 10 -4 10 0.5 1.5 2.5 3.5 Eb/N0[dB] Hình 5.7: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh AWGN) Chương 5: Kết mô 86 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường BER theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh Fading, số user=6, kích thước frame liệu=10.000 bits, số lần lặp khối giải mã kênh LDPC=1): Hình 5.8: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo số lần lặp nguyên lý Turbo (kênh Fading) BER theo số lần lặp giải mã kênh (kênh AWGN, số user=3, kích thước frame liệu=10.000 bits, số lần lặp nguyên lý turbo=1, mã hóa LDPC): 10 IterDecoder:1 IterDecoder:3 IterDecoder:5 -1 BER 10 -2 10 -3 10 -4 10 0.5 1.5 2.5 3.5 SNR(dB) Hình 5.9: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo số lần lặp giải mã kênh (kênh AWGN) Chương 5: Kết mô 87 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường BER theo số lần lặp giải mã kênh (kênh Fading, số user=6, kích thước frame liệu=10.000 bits, số lần lặp nguyên lý turbo=1, mã hóa LDPC): Hình 5.10: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo số lần lặp giải mã kênh (kênh Fading) Nhận xét: Khi số lần lặp nguyên lý turbo tăng, xác suất lỗi bit giảm, chất lượng hệ thống tăng Khi SNR>3, đường BER tách sóng đa truy cập Turbo giảm nhanh Khi số lần lặp giải mã kênh LDPC tăng, xác suất lỗi bit giảm Khi SNR>1, đường BER tách sóng Turbo MUD giảm nhanh Bộ tách sóng Turbo MUD cho chất lượng tốt hẳn tách sóng khơng ứng dụng ngun lý Turbo Eb/No>3dB thực lần lặp Tại lần lặp đầu tiên, thông tin từ ngõ khối tách sóng đa truy cập SISO giải mã kênh SISO độc lập thống kê với Sau số lần lặp định, thông tin trở nên tương quan Do vậy, cải thiện chất lượng thơng qua lặp vịng giảm Khi tỷ số SNR lớn, ảnh hưởng nhiễu MAI loại bỏ hồn tồn cách dùng máy thu Turbo MUD thông qua thủ tục lặp vịng Lúc này, chất lượng máy thu tiệm cận đến chất lượng đơn user Chương 5: Kết mô 88 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Đường BER theo kích thước frame liệu (kênh AWGN, mã hoá LDPC, số user=6, số lần lặp nguyên lý Turbo=1) Hình 5.11: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo kích thước liệu (kênh AWGN) Đường BER theo kích thước frame liệu (kênh fading, mã hoá LDPC, số user=6, số lần lặp nguyên lý Turbo=1) Hình 5.12: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD theo kích thước liệu (kênh fading) Nhận xét: Khi kích thước frame liệu tăng lên BER giảm, chất lượng hệ thống tăng lên thời gian tách sóng tăng lên Chương 5: Kết mơ 89 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Đường BER theo số user (kênh AWGN, kích thước frame liệu=3000 bits, SNR=1.5dB, số lần lặp nguyên lý Turbo=1): Hình 5.13: BER theo user tách sóng TurboMUD theo số lần lặp giải mã kênh (kênh AWGN) Đường BER theo số user (kênh fading, kích thước frame liệu=3000 bits, SNR=1.5dB, số lần lặp nguyên lý Turbo=1): Hình 5.14: BER theo user tách sóng TurboMUD theo số lần lặp giải mã kênh (kênh Fading) Chương 5: Kết mô 90 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường So sánh BER hệ thống mã hóa LDPC mã Turbo (số user=3, số lần lặp giải mã kênh=1, kích thước frame liệu=10.000 bits, số lần lặp turbo=1): 10 Ma LDPC Ma Turbo -1 BER 10 -2 10 -3 10 0.5 1.5 2.5 3.5 SNR(dB) Hình 5.15: Đánh giá chất lượng tách sóng TurboMUD hệ thống mã hoá kênh LDPC mã hoá kênh Turbo Nhận xét: Khi SNR2, đường BER mã LDPC nằm thấp đường BER mã Turbo giảm nhanh Chất lượng tách sóng đa truy cập dùng mã hố kênh LDPC tốt dùng mã Turbo đặc biệt SNR lớn 10 Đánh giá chất lượng truyền file ảnh Dữ liệu user quan tâm đọc qua file ảnh, liệu user khác tạo ngẫu nhiên Chương 5: Kết mô 91 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Mã LDPC, IterTurbo=1, BER=0.0071004 Mã LDPC, IterTurbo=1, BER=0.010805 Hình 5.16: Đánh giá chất lượng máy thu TurboMUD truyền file ảnh Nhận xét: o Chất lượng ảnh thu phản ánh chất lượng hệ thống sử dụng tách sóng thơng thường tách sóng đa truy cập Rõ ràng, ảnh thu sử dụng tách sóng đa truy cập cho chất lượng tốt nhiều, rõ nét, giống ảnh gốc so với tách sóng thông thường Chương 5: Kết mô 92 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG 6.1 Kết luận Trên sở nghiên cứu lý thuyết phân tích kết mơ phỏng, rút số kết luận sau : - - - - - Tất vấn đề lý thuyết mã hoá kênh, giải mã kênh truyền, hệ thống thơng tin DS-CDMA, tách sóng đa truy cập thơng thường, tách sóng đa truy cập ứng dụng ngun lý Turbo trình bày đọng từ chương đến chương Các phương pháp tách sóng đa truy cập khác giới thiệu mô Tất kết mô tách sóng đa truy cập phù hợp với lý thuyết Các đồ thị biểu diễn tỷ lệ lỗi bit theo tham số khác nhau: đồ thị BER theo tỷ số SNR nhằm đánh giá khả cải thiện chất lượng hệ thống, đồ thị BER theo số user nhằm đánh giá khả nâng cao dung lượng hệ thống, chứng tỏ việc sử dụng tách sóng đa truy cập cho phép cải tiến chất lượng dung lượng hệ thống CDMA môi trường nhiễu Gaussian Fading đa đường Chất lượng tách sóng đa truy cập ứng dụng nguyên lý Turbo tập trung mơ đánh giá nhiều khía cạnh khác Bộ tách sóng TurboMUD cho chất lượng tốt nhiều so với tách sóng thơng thường Eb/No>3 thực nhiều vòng lặp Tại lần lặp đầu tiên, thông tin từ ngõ khối tách sóng đa truy cập SISO khối giải mã kênh SISO độc lập thống kê với Sau số lần lặp định, thông tin ngày trở nên tương quan Do vậy, cải thiện chất lượng thơng qua lặp vịng giảm Bộ tách sóng TurboMUD mã hố kênh LDPC cho chất lượng tốt tách sóng TurboMUD mã hoá kênh Turbo Độ phức tạp máy thu xét góc độ thời gian thực thi chương trình cho bảng sau: Chương 6: Kết luận định hướng 93 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường Bộ tách sóng Mã hố kênh Số lần lặp giải mã kênh Số lần lặp nguyên lý turbo Thời gian thực thi (s) CONV Không không không 0.09 CONV LDPC MMSE không không không 0.1 MMSE LDPC không 189.421 MMSE LDPC không 235.543 TurboMUD LDPC 1 345.523 TurboMUD LDPC 514.231 TurboMUD Turbo 1 218.312 228.300 Bảng 6.1: Thời gian thực thi tách sóng (CPU Core dua 1.6GHz, 1GB Ram, user, 10.000 bits) 6.2 Kết đạt Luận văn khảo sát, đánh giá chất lượng tách sóng mơi trường có tính thực tế cho hệ thống CDMA môi trường nhiễu Gaussian môi trường fading - - - Cả hai loại mã hoá kênh sử dụng để mô mã LDPC mã Turbo, nhằm đánh giá, so sánh chất lượng tách sóng sử dụng hai loại mã Kết mô không dừng lại việc đánh giá khả nâng cao chất lượng thông qua đồ thị BER theo tỷ số SNR, khả nâng cao dung lượng hệ thống thông qua đồ thị BER theo số user trường hợp user có cơng suất nhau; việc mơ xét trường hợp user có cơng suất khơng việc điều khiển công suất hệ thống CDMA khơng hồn hảo Luận văn cịn số hạn chế định: mô cho hệ thống DSCDMA đồng bộ, bỏ qua vấn đề ước lượng tham số máy thu Chương 6: Kết luận định hướng 94 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường 6.3 Hướng phát triển - - - - Nghiên cứu mơ tách sóng đa truy cập cho hệ thống CDMA bất đồng Điều cần thiết xuất phát từ yêu cầu thực tế tuyến đường lên (uplink) hệ thống CDMA Nghiên cứu mô phương pháp Turbo MUD cho hệ thống MCCDMA nhằm khai thác ưu điểm hệ thống dùng đa sóng mang so với hệ thống dùng đơn sóng mang Thực phương pháp tách sóng đa truy cập chip DSP FPGA để nghiên cứu triển khai giải thuật, khảo sát thời gian đáp ứng thực…Qua đó, đề giải pháp nhằm nâng cao hiệu suất tính tốn, u cầu phần cứng thực hiện, việc giảm độ trễ …sao cho đạt yêu cầu tính tốn thời gian thực ứng dụng CDMA Mã LDPC đề tài nghiên cứu rộng rãi trường đại học trung tâm nghiên cứu giới Các mã LDPC bất quy tắc mã LDPC có phần tử ma trận kiểm tra chẳn lẽ thuộc GF(q) với q>2 chứng minh có đặc tính vượt trội so với mã LDPC có quy tắc Chương 6: Kết luận định hướng 95 HVTH: KS.Nguyễn Châu Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Robert G.Gallager, ”Low Density Parity Check Codes”, M.I.T Press, Cambridge, Massachusetts, 1963 [2] M.C.Davey and D.J.C Mackay, “Low Density Parity Check Codes over GF(q)”, IEEE Communication Letters, Vol 2, June 1998 [3] R.M.Tanner,” A Recursive approach to low density codess”, IEEE Transaction on Information theory, Vol 27, Sep 1981 [4] A.Jamalipour, T.Wada and T.Yamazato, “A Tutorial on Multiple access technologies for Beyond 3G Mobile Networks”, IEEE Communications Magazine, Feb 2005 [5] J.Hagenauer, ”The Turbo principle in Mobile communications”, International Symposium on Information theory and its Application, Oct 2002 [6] S.Das, E.Erkip, J.Cavallaro and B.Aazhang, ”Low Density Iterative Multiuser Detection and Decoding for real time applications”, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol 4, July 2005 [7] David J.C.Mackay, “Information Theory”, Cambridge University Press, 2003 [8] Martin Bossert, “Channel Coding for telecommunications”, ISBN 0-471-982776, John Wiley & Sons, 1999 [9] S.Haykin, “Communications System”, 4th Edition, John Willey & Sons, 2001 [10] K.L.Lo, ”Layered space time structures with low density parity check and convolutional codes”, Master thesis, University of Sydney, 2001 [11] Christian B.Schlegel & Lan C.Perez, “Trellis and Turbo Coding”, John Wiley & Sons, 2004 [12] S.Verdu, “Multiuser Detection”, Cambridge University Press, 1998 [13] X.Wang, H.V.Poor, “Turbo Multiiser Detection for Turbo coded CDMA”, IEEE Wireless Communications and Networking Conference, New Orleans, Oct 1999 [14] H.V.Poor, S.Verdu, “Probability of Error in MMSE Multiuser detection”, IEEE Transaction on Information Theory, Vol 43, May 1997 [15] C.Berrou, A.Glavieux, “Near Shannon Limit Error Correcting Coding and Decoding: Turbo Codes”, ICC, May 1993 [16] Frank R.Kschischang, “Factor graphs and the sum Product Algorithm” IEEE Transactions on Information Theory, Vol 47, Feb 2001 [17] Stephen B.Wicker, “Fundemental of Codes, Graphs and Iterative decoding”, Kluwer Academic Publisher, ISBN 0-306047794-7, 2002 [18] Andrew Mark Guidi, “Turbo and LDPC Coding for AWGN and Space time Channel”, Thesis of Doctor of Philosophy, University of South Australia, June 2006 [19] Jose M.F.Moura, Jin Lu and Haotian Xhang, “Structured Low Density Parity Check Codes”, IEEE Signal Processing Magazine, Vol 21, Jan 2004 [20] Robert J.McEliece, “Turbo decoding as an Instance of Pearl’s Belief Alogorithm”, IEEE, 13th, Aug 1997 [21] www.mathtools.net LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN CHÂU TUẤN Ngày sinh: 09/04/1978 Lý lịch: - Nơi sinh: D11/311, Trịnh Quang Nghị, Huyện Bình Chánh, Tp.Hồ Chí Minh - Thường trú: D11/311, Trịnh Quang Nghị, Huyện Bình Chánh, Tp.Hồ Chí Minh - Dân tộc: Kinh Tơn giáo: Khơng - Điện thoại: 0908.363.121 Email: tuanchau9478@yahoo.com Q trình đào tạo: - 1993-1996: Trường Phổ thông Trung học Chuyên Lê Hồng Phong Tp.Hồ Chí Minh - 1996-2001: Đại Học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Tp.HCM Khoa Điện-Điện Tử - Chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông - 2005-2007: Đại Học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Tp.HCM, Cao học ngành Kỹ thuật Vô tuyến - Điện tử Q trình cơng tác - 2001- 2006: Cơng tác Bưu điện Tp.Hồ Chí Minh - 2006 – nay: Công tác Trung tâm Thông tin Di động khu vực II – Công ty Thông tin Di động (VMS-MobiFone) ... thuật tốn mã hóa, giải mã có hiệu suất cao hệ thống thơng tin Một số loại mã hiệu suất mạnh sử dụng mã xoắn, mã TCM (kết hợp mã hóa điều chế), mã LDPC, mã Turbo mã SPC (Space-Time Codes -mã hóa khơng... Trong hệ thống mã hóa nhị phân, với tốc độ mã R < , tốc độ liệu R / T = RW bị giảm yếu tố R so với hệ thống khơng mã hóa Do để trì tốc độ hệ thống khơng mã hóa hệ thống cần mở rộng băng thông hệ số... 28 3.4 Mã hoá LDPC 30 Mã LDPC hệ thống Turbo CDMA THD: PGS.TS Lê Tiến Thường 3.4.1 Giải thuật xây dựng ma trận [H] 30 3.4.2 Mã hóa LDPC .31 3.5 Giải mã mã LDPC