TRUYỀN DẪN SỐ TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
2.6.1 Các phương pháp điều khiển lỗ
Điều khiển lỗi nhằm mục đích là làm giảm tỷ lệ lỗi trong một hệ thống khi tỷ lệ này lớn quá mức cho phép. Nhìn chung có năm phương pháp điều khiển lỗi. Giải pháp đầu tiên và dễ thấy nhất là tăng công suất phát, nhưng không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được. Qua phân tích ở phần trên, nếu bộ khuếch đại càng tăng công suất thì sẽ càng có nguy cơ bị méo phi tuyến, dẫn đến tín hiệu suy giảm càng trầm trọng.
Giải pháp thứ hai, rất hiệu quả trong việc chống lại lỗi chùm gây bởi fading, là sử dụng phân tập (diversity). Có ba kiểu phân tập chính là phân tập không gian, phân tập tần số và phân tập thời gian. Giải pháp này sử dụng trong hệ thống viba số.
Giải pháp thứ ba là truyền song công, hay còn gọi là kiểm tra echo (echo checking). Khi bộ phát phát tin đến bộ thu, tin được phát ngược về bộ phát trên một kênh hồi tiếp riêng. Nếu tin phát ngược về khác với tin phát đi thì biết là có lỗi. Phương pháp này có khuyết điểm là yêu cầu băng thông gấp đôi so với truyền trên một hướng nên không chấp nhận khi cần tận dụng phổ.
Phương pháp thứ tư để đối phó với BER cao là yêu cầu lặp lại tự động ARQ
(Automatic Repeat reQuest). Trong hệ thống ARQ, mã phát hiện lỗi (error detecting code) được sử dụng đề bên thu kiểm tra lỗi trong khối số liệu thu và trả lời cho bên phát trên một kênh hồi tiếp. ARQ phù hợp với các hệ thống thông tin máy tính, vì ở đó có sẵn kênh song công để bên thu có thể phát lại cho bên phát bản tin ACK/NAK. Tuy nhiên, trong các đường truyền dài với tốc độ cao, điển hình như thông tin vệ tinh thì rất khó thực hiện ARQ.
Phương pháp thứ năm để giảm BER là thực hiện mã hóa sửa lỗi không phản hồi
FECC (Forward Error Correction Coding). Trong lịch sử, việc chấp nhận sử dụng rộng rãi FECC có chậm hơn so với các phương pháp khác, bởi vì độ phức tạp và giá cả của nó cao hơn. Ngày nay, độ phức tạp đã giảm xuống nhờ vào sự gia tăng các chip mã hóa/giải mã VLSI. FECC lợi dụng sự khác nhau giữa tốc độ truyền dẫn và thông lượng kênh để giảm xác suất lỗi Pb. Việc giảm xác suất lỗi bị trả giá bằng việc tăng thời gian trễ truyền dẫn, do tăng độ dư cho đủ để mã có thể phát hiện và sửa được lỗi và do mất thời gian kiểm tra khối số liệu thu để sửa lỗi. Tuy nhiên, lợi ích của FECC có được thường nhiều hơn khuyết điểm về độ trễ lớn.
2.6.2 Mã khối
Trong mã khối, dữ liệu thông tin, thường là các bit tin được phân đoạn vào trong các khối k bit thông tin, k là độ dài khối. Mỗi khối thông tin biểu diễn một trong M= 2k tin khác nhau. Bộ mã hoá biến đổi mối khối thông tin vào khối có n bit (n>k) bằng cách này thêm n-k bit dư theo một quy luật xác định. Khối n bit ra khỏi bộ mã hoá tạo thành một từ mã trong tập M=2k từ mã. Các từ mã được đưa vào bộ điều chế tạo ra tập hữu hạn các dạng sóng để phát triển kênh. Mã hóa khối là loại mã không nhớ (memoryless), mỗi từ mã n bit chỉ phụ thuộc vào khối k bit thông tin đi vào bộ mã hoá.
Tỷ số của bit thông tin trên toàn bộ bit trong từ mã là tốc độ mã (code rate R): R = k/n
Nếu Rb là tốc độ bit thông tin đầu vào bộ mã hoá, tóc độ bit mã hoá sẽ là:
k nRb R
Rb Rc
Mã hóa sửa lỗi được thực hiện bằng mã hoá khối (n,k). Số từ mã có thể được phát đi là M=2k nhỏ hơn nhiều so với 2n tổ hợp có thể trên đầu ra của kênh. Tính duy nhất của n-k bit dư cộng vào khối k bit thông tin cho phép bộ giải mã nhận dạng k bit tin tức tương ứng.
Mã BCH nhị phân (binary BCH code) là một loại mã vòng được Hocquenghem tìm ra năm 1959, sau đó được Bose và Chaudhuri tìm ra một cách độc lập vào năm 1960. Mã BCH có thể sửa được t lỗi trong từ mã dài n bit, với n = 2m – 1, n- k ≤mt; dmin ≥ 2t+1 . Ví dụ mã BCH (15, 7) có thể sửa sai tối đa 2 lỗi.
Mã RS được Reed và Solomon giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960. Theo lý thuyết mã, có thể xem mã RS là mã BCH không nhị phân. Mã RS được tổ chức theo ký tự. Mã RS tạo thành n ký tự, mỗi ký tự dài m bit, m tùy thuộc vào ứng
dụng cụ thể, ví dụ m = 8 thì mỗi ký tự chính là một byte. Mã RS hoạt động trên ký tự nhiều bit chứ không phải trên từng bit như các mã vòng khác. Một đặc điểm quan trọng của mã RS là khả năng sửa lỗi chùm. Mã RS có thể sửa sai t lỗi, với t = (n-k)/2. Ở đây n và k là số ký tự mã hóa và số ký tự mang tin chứ không phải số bit. Ví dụ mã RS (31, 15) có 15 ký tự vào, mỗi ký tự 5 bit, tức là 75 bit tin và 31 ký tự mã hóa, mỗi ký tự 5 bit. Mã này có thể sửa được 8 lỗi bit độc lập hoặc 4 lỗi chùm dài không quá 5 bit.
2.6.3 Mã chập
Trong mã chập, dữ liệu thông tin được cho qua bộ ghi dịch M bậc và có thể dịch k bit mỗi lần. Với mỗi M bit thông tin được lưu trong bộ ghi dịch, có n mạch logic làm việc trên bộ ghi dịch để sinh ra n bit mã hoá ở đầu ra bộ mã hoá. Do đó tốc độ mã R=k/n. Vì bit thông tin được giữ trong bộ ghi dịch cho M/k lần dịch, nó sẽ ảnh hưởng giá trị của nM/k bit mã hoá. Do đó, bộ mã chập là thiết bị có nhớ (memory) Mã chập thuộc dạng mã sửa lỗi hướng truyền (FEC), được sử dụng trong cả hai hệ thống vệ tinh thương mại và quân sự vì dễ dàng áp dụng thuật toán giải mã quyết định mềm và có khả năng cung cấp tăng ích mã hoá cao.
Mã chập có ba tham số đặc trưng: độ dài từ mã n, số bit dữ liệu k, và độ dài ràng buộc K.