Tài liệu Ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-200 pdf

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-2000 1.Tính cấp thiết và mục đích của đề tài: X hội đang ở những bã ớc đi đầu tiên của TK-21 với nền kinh tế và tri thức phát triển không ngừng, đời sống của con ngời từng ngày đợc nâng cao. Cho nên, nhu cầu đi lại & thông tin của con ngời cũng ngày càng cao, đặc biệt là thông tin di động sẽ có nhiều đổi thay. Bớc vào kỷ nguyên xã hội thông tin với nền kinh tế mở & hội nhập, số lợng khách hàng có nhu cầu sử dụng thông tin di động phát triển rất nhanh chóng & đa dạng nh: dịch vụ thoại, dữ liệu, số liệu tốc độ cao, các dịch vụ multi-media, vì vậy đòi hỏi các hệ thống truyền thông vô tuyến ngày phải càng hoàn thiện về mặt chất lợng & số lợng dịch vụ. Hiện nay, các hệ thống truyền thông di động mặt đất liên tiếp đạt đợc nhiều thành tựu to lớn. Thành công này đạt đợc là ở chỗ nó khắc phục đợc tình trạng thiếu tần phổ & sử dụng hiệu quả hơn tần phổ với chất lợng dịch vụ cung cấp cho khách hàng ngày càng tốt hơn. Song, khi mà băng tần vô tuyến của các hệ thống thông tin di động hiện tại không đủ đáp ứng yêu cầu sử dụng, ngời ta đ tập trung chú ý nhiều đến các hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã ã (CDMA). Công nghệ CDMA đ đã ợc nghiên cứu & triển khai áp dụng thành công ở rất nhiều nớc trên thế giới. Là sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học nên việc tiếp cận các công nghệ tân tiến trên thế giới đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc CNH-HĐH & xây dựng đất nớc. Chính vì vậy mà đề tài đợc lựa chọn là: ứng dụng m Turbo trong công nghệ CDMA-2000 . Đề tài này đã a ra một cái nhìn tổng quan về một loại m sửa sai có hiệu năng cao m Turbo và ứng dụng của nó trongã ã công nghệ CDMA -2000, đặc biệt là đánh giá trình diễn và mô phỏng m Turbo trong hệ thốngã CDMA-2000 dới tác độngcủa fading. 2. Nội dung khoa học và bố cục của đề tài - Đề tài đợc xây dựng thành cuốn tài liệu phục vụ cho công tác đào tạo & nghiên cứu, đặc biệt còn mang tính khả thi ứng dụng trong mạng viễn thông nh mục tiêu đề tài đ đã a ra.Nội dung của đề tài đ đã ợc trình bày (có tài liệu kèm theo) bao gồm các vấn đề: Abstract:A variety of multi-media communication services will be offered in mobile communication enviroments in the near future . In order to have reliable communications,channel coding is often employed. Turbo code as a powerful coding technique, has been widely studied and used in communication systems. Turbo code decoder algorithm is studied in details in this thesis. The performance of Turbo code used in IS-2000 Code Division Multiple Access (CDMA) reverse or forward link under Additive White Gaussian Noise (AWGN) and slow fading channels is evaluated. The bit error rates (BER) of Turbo code at low signal-to-noise ratio (SNR) are obtained by simulations. Học viện công nghệ BCVT 100 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV Lời nói đầu Ch ơng 1 : Tổng quan về m sửa lỗiã 1.1 Giới thiệu chung 1.2 So sánh giữa các hệ thống m hóaã 1.3 M Turbo trong các hệ thống truyền dẫn.ã Ch ơng 2 : m Turboã 2.1 Mô hình hệ thống m Turboã 2.2 Bộ m hoá Turbo.ã 2.2.1 Bộ m hoá xoắn hệ thống đệ quy-RSCã 2.2.2 Bộ đan xen(Interleaver) 2.2.3 Chích đầu ra(Output Puncturing) 2.3 Thuật toán giải m Turbo ã 2.3.1 Thuật toán giải m Turbo cho kênh AWGNã 2.3.2 Thuật toán giải m Turbo đã ợc chuyển đổi cho kên fading Rayleigh Ch ơng 3 : ứng dụng của m turbo trong cdma-2000ã 3.1 Hệ thống IS-2000 CDMA(CDMA-2000) 3.2 So sánh giữa CDMA-2000&W-CDMA 3.3 Đánh giá trình diễn& các kết quả mô phỏng m Turbo trong CDMA-2000.ã 3.4 Một số ứng dụng của m Turbo trong CDMA-2000.ã Kết luận và Đề suất Tài liệu tham khảo 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài: Để đạt đợc mục đích đề ra, đề tài đ tiến hành phân tích, mô phỏng và đánh giá trình diễnã hiệu năng của m Turbo. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc tổng quát cho hệ thống CDMA-2000 sửã dụng m Turbo trong khối m hoá dữ liệu cho các kênh FCH & SCH, đã ã a ra các tham số kênh nh công suất phát, tốc độ bít, fading AWGN, fading Rayleigh để khảo sát và đánh giá hệ thống. Cụ thể chọn m xoắn -RSC (Recusive Symatic Convolution code) để làm bộ m hoá thành phầnã ã cho m Turbo-(PCCC:Paralell Concatenated Convolution Code).Sơ đồ bộ m hoá Turbo nhã ã sau: Học viện công nghệ BCVT 101 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV k u' 3 2 ' ' k k c c 3 2 1 k k k c c c Encoder1 Encoder2 Interleaver Puncture & parallel to serial u k Hìmh 2.3a B ộ mã hoá Turbo Sơ đồ chi tiết nh sau: Học viện công nghệ BCVT 102 Interleaver X 2 1 D 1 D D + + + + Y 0 d n 1 n o Y 1 Con trol Constituent Encoder 2 (Nturbo +6)/R Code Symbol s (Output ) Symbol Puncture And repetition Constituent Encoder 1 + + + + X Y 0 d n 1 n o Y 1 Cont rol 2 1 D 1 D D 3 ++ +++ ++ ++ = 32 32 32 3 1 1 , 1 1 ,1)( DD DDD DD DD DG ++ +++ = 32 32 1 1 )( DD DDD DG ++ ++ = 32 3 1 1 )( DD DD DG [] 1)( = DG Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV )',,','(' ,,2,1 pq k p k s kk yyyy = k x Exchange extrinsic information ),,,( ,,2,1 pq k p k s kk yyyy = qiAAxx xxxxxxx pi k pi k pq k p k p k pq k p k s kk ,,2),,(', )',,',',,,,( ,, ,,3,2,,2,1 = = qicc ccccccc i k i k q kkk q kkkk ,,1),1,1(', )',,',',,,,( 3221 = = u ~ u k Source Encoder Modulator u k (0,1) Memoryless channel Decoder1 AWGN N(0,N 0 /2) Decoder 2 Make decision Hình 2.1 Sơ đồ khối của mô hình hệ thống mã Turbo Đối với hệ thống CDMA-2000 thì khối điều chế (Modulator) là trộn sóng mang và trải phổ vô tuyến, ở phía thu có quá trình ngợc lại. I /Q mapping Modulation symbols Channel bits Add CRC bits,etc. Turbo encoder Symbol repetition Block interleaver Hình 3.3 Một phần của cấu trúc kênh bổ sung và kênh cơ bản cho tuyến lên Symbol puncture Kết quả trình diễn thu đợc nh sau: Học viện công nghệ BCVT 103 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV 4. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: a. Đề tài cung cấp các thuật toán & chơng trình mô phỏng nh: C3-Simulink, các hàm run.scrip Matlab-Simulink giúp cho các học viên thấy đợc trực quan trình diễn và hiệu năng của m Turbo.ã b. M Turbo có tầm quan trọng là chúng có khả năng thông tin tin cậy với các hiệu suất năng lã ợng ở gần với giới hạn về mặt lý thuyết dự đoán bởi Claude Shannon. Các đờng cong BER&Pe rất gần với đờng cong xác suất lỗi của Shannon. Do vậy m Turbo rất phù hợp cho hệ thống có tốc độ bit caoã & năng lợng thấp nh: các hệ thống CDMA, các ứng dụng trong không gian sâu M Turbo đ đã ã ợc đề nghị cho các ứng dụng năng lợng thấp nh thông tin vệ tinh và không gian,cũng nh cho các ứng dụng để giảm can nhiễu,truyền dẫn trên các kênh pha đinh thí dụ nh các dịch vụ thông tin cá nhân và thông tin tế bào thế hệ thứ ba ect Phát triển công nghệ để đáp ứng nhu cầu mới của điện thoại di động là cách tốt nhất để cải thiện chất lợng dịch vụ, đó là khả năng phát, thu đợc video, E-mail, truy cập vô tuyến vào Internet, số liệu băng rộng và âm thoại chất lợng cao,cũng nh phát triển cơ sở hạ tầng để trợ giúp cho việc tăng tốc độ truyền dẫn số liệu, linh hoạt bên cạnh các hệ thống thông tin hữu tuyến nh cáp quang. Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng m Turbo là 1 kỹ thuật m hóa sửaã ã lỗi có hiệu suất. Tuy nhiên, có nhiều nhân tố cần phải đợc xem xét khi thiết kế m Turbo cần phải bổ xung nhã : -Sự cân bằng giữa các yếu tố để đạt đợc 1 sự kết hợp tốt nhất giữa BER &số lợng các Iteration.V/dụ: Nhiều Iteration sẽ nhận đợc BER thấp nhng trễ giải m hóa cũng sẽ lớn hơn.ã -ảnh hởng của kích thớc Frame lên BER cũng cần đợc xem xét. Mặc dầu m Turbo với kích thã ớc Frame lớn hơn sẽ nhận đợc trình diễn tốt hơn, nhng trễ đầu ra cũng sẽ lớn -Tốc độ m hóa là một nhân tố khác cần đã ợc xem xét. Tốc độ m hóa cao hơn cần độ rộng băngã lớn hơn ect. Học viện công nghệ BCVT 104 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV Vì vậy có thể triển khai các hệ thống di động trên cơ sở công nghệ CDMA-2000 sử dụng m Turboã ở Việt Nam thay cho các hệ thống CDMA-IS95 hiện tại đang đợc sử dụng trên mạng do các u điểm của CDMA-2000 đ đề cập trong đề tài. ã Học viện công nghệ BCVT 105 . Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-2000 1.Tính cấp thiết và mục đích của đề tài: X hội đang ở những. là: ứng dụng m Turbo trong công nghệ CDMA-2000 . Đề tài này đã a ra một cái nhìn tổng quan về một loại m sửa sai có hiệu năng cao m Turbo và ứng dụng của