- Các kênh truyền tải chung:
2. Mã hóa và đan xen 1 Mã vòng
2.1. Mã vòng
Mã khối là bộ mã hóa chia dòng thông tin thành những khối tin (message) có k bit. Mỗi tin được biểu diễn bằng một khối k thành phần nhị phân u = (u1,u2,..,uk),
u được gọi là vecto thông tin. Có tổng cộng 2k vecto thông tin khác nhau. Bộ mã
hóa sẽ chuyển vecto thông tin u thành một bộ n thành phần v = (v1,v2,...,vn) được
hợp 2k từ mã có chiều dài n được gọi là một mã khối (n,k). Tỉ số R = k/n được gọi là tỉ số mã, R chính là số bit thông tin đưa vào bộ giải mã trên số bit được truyền. Do n bit chỉ phụ thuộc vào k bit thông tin vào, bộ giải mã không cần nhớ và có thể được thực hiện bằng mạch logic tổ hợp. Mã vòng là một tập con của mã khối tuyến tính.
Mã vòng là phương pháp mã hóa cho phép kiểm t độ dư vòng (CRC – Cyclic Redundance Check) và chỉ thị chất lượng khung ở các khung bản tin đã phát. Mã vòng là một tập con của mã khối tuyến tính.
Mã hóa mã vòng (n,k) dạng hệ thống gồm ba bước :
Bước 1: Nhân đa thức thông tin u(x) với xn-k.
Bước 2: Chia xn-k.u(x) cho đa thức sinh g(x), ta được phần dư b(x).
Bước 3: Kết hợp phần dư với tích trên ta được đa thức từ mã c(x) = b(x) + xn-k
Tất cả ba bước này được thực hiện bằng mạch chia với thanh ghi dịch (n-k) tầng có hàm hồi tiếp tương ứng với đa thức sinh g(x).
Trong hệ thống W-CDMA, các đa thức sinh có thể được sử dụng là: gCRC24(x) = x24 + x23 + x6 + x5 + x + 1
gCRC16(x) = x16 + x12 + x5 + 1
gCRC12(x) = x12 + x11 + x3 + x2 + x +1 gCRC8(x) = x8 + x7 + x4 + x3 + x + 1
2.2. Mã xoắn
Mã xoắn (Convolutional Code) (n,k,m) cũng có n đầu , k đầu vào như mã khối (n,k) nhưng n đầu của mã xoắn phụ thuộc không chỉ vào k đầu vào tại thời gian đó mà còn phụ thuộc vào m khối bản tin trước đó. Mã xoắn được xác định bằng các thông số sau:
- Tỷ lệ mã: r = k/n - Độ dài hữu hạn k
Mã xoắn (n,k,m) được xây dựng bởi mạch dãy. Mạch này dùng thanh ghi dịch m bit làm bộ nhớ, các đầu của các phần tử nhớ được cộng với nhau theo quy luật
nhất định để tạo nên chuỗi mã, sau đó các chuỗi này được ghép xen với nhau để tạo nên chuỗi mã đầu .
Đường truyền xuống (trạm gốc tới máy di động) trong W-CDMA sử dụng mã xoắn tỷ lệ 1/2 (một bit đầu vào cho hai bit đầu ) và độ dài giới hạn k = 9.
Hình 16 Mã hóa xoắn sử dụng ở đường truyền xuống trong hệ thống W-CDMA
Ban đầu tất cả các thanh ghi có giá trị là 0. Khi các bit bản tin mi được đưa vào
từ bên trái, các bit được rẽ nhánh ở các tầng khác nhau và được cộng lại ở bộ cộng modul hai. Giá trị của tổng là giá trị đầu của bộ mã hóa xoắn. Vì đây là bộ mã hóa xoắn tỷ lệ 1/2 nên hai bit được tạo đối với mỗi chu kỳ xung nhịp. Một chuyển mạch đảo trạng thái sẽ thay đổi trạng thái trên cả hai điểm đầu đối với mỗi chu kỳ xung nhịp đầu vào, do đó tốc độ đầu gấp hai lần tốc độ đầu vào. Đa thức sinh cho hai bit đầu :
g’(x) = x8 + x7 + x5 + x3 + x2 + x +1 g”(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1
Hệ thống W-CDMA sử dụng một hệ thống mã hóa xoắn khác trên đường truyền lên (máy di động tới trạm gốc). Vì máy di động có một công suất phát hạn chế nên đôi khi đường truyền lên có thể là đường truyền bị giới hạn. Do vậy một mã xoắn hiệu suất cao hơn có tỷ lệ 1/3 và độ dài giới hạn k = 9 được sử dụng. Trong trường hợp này, ba bit được tạo đối với mỗi bit đầu vào và tốc độ đầu gấp ba lần tốc độ đầu vào.
Hình 17 Mã hóa xoắn sử dụng ở đường truyền lên
trong hệ thống W-CDMA
Đa thức sinh cho ba bit đầu :
g’(x) = x8 + x7 + x6 + x5 + x3 + x2 + 1 g”(x) = x8 + x7 + x4 + x3 + x + 1 g”’(x) = x8 + x5 + x2 + x + 1
2.3. Mã Turbo
Mã hóa Turbo chỉ được sử dụng trong các hệ thống thông tin di động thế hệ ba khi hoạt động ở tốc độ bit cao với yêu cầu tỉ số lỗi bit BER nằm trong khoảng
10-3 đến 10-6. Bộ mã hóa turbo thực chất là bộ mã xoắn móc nối song song
PCCC (Pallel Concatenated Convolutional Code) với các bộ mã hóa thành phần 8 trạng thái được sử dụng, nó gồm hai bộ mã hão xoắn theo phương pháp đệ quy RSC1, RSC2 và một bộ đan xen Turbo bên trong bộ mã hóa Turbo.
2.4. Đan xen trong W-CDMA
Đan xen được thực hiện trên nguyên tắc là luồng kí hiệu phát được viết vào một ma trận nhớ gồm các hàng và các cột theo trình tự phát. Sau đó được đọc từ ma trận này theo các địa chỉ được xác định bởi một quy định nào đó để đảm bảo việc hoán vị vị trí các ký tự.