2.1.1 Quá trình mã hóa
Một luồng thông tin đi xuyên qua một mạng truy nhập vô tuyến số như là UTRAN phải trải qua nhiều quá trình mã hóa, được mô tả trong hình 2.1. Thông tin đưa vào hệ thống này phải ở dạng số (dữ liệu) hoặc cũng có thể là thông tin tương tự (thoại). Chức năng mã nguồn là chuyển đổi lưu lượng người sử dụng sang dạng số và mở rộng hơn nữa là nén dữ liệu. Bộ mã hóa nguồn phụ thuộc vào loại thông tin cần mã hóa. Tốc độ được mã hóa bằng cách sử dụng một bộ mã hóa tốc độ (bộ mã đa tốc độ thích nghi AMR, trong UTRAN), truyền hình thì sử dụng bộ mã hóa hình. Bộ mã hóa nguồn cố gắng mã hóa thông tin thành một số lượng bit thấp nhất có thể mà bộ giải mã nguồn ở phía thu có thể xây dựng lại thông tin nguồn nếu không có lỗi nào được tạo ra trong suốt quá trình truyền của nó. Các kỹ thuật nén khác nhau có thể được sử dụng đạt được mục đích mã hóa nguồn. Mã hóa nguồn có thể bỏ đi hầu hết các thông tin dư thừa của người sử dụng. Một dạng khác của phần dư được thêm vào sau luồng dữ liệu để dữ liệu có thể được tái tạo lại ở máy thu mặc dù điều này sẽ làm tổn thất băng thông của kênh vô tuyến.
Bằng cách chèn các bit kiểm tra đã được tính toán trước vào phía sau của luồng dữ liệu của người sử dụng, mã hóa kênh sẽ trở nên đáng tin cậy hơn trong quá trình phát các bit thông tin qua giao diện vô tuyến. Kênh truyền có thể gây ra lỗi cho các
GVHD: Lâm Hồng Thạch 20
bit phát, các lỗi này trước hết phải được phát hiện và sau đó được sửa lại nếu có thể. Nhiệm vụ này khó có thể thực hiện được nếu không thêm vào một số thông tin phụ (các bit kiểm tra) vào luồng dữ liệu. Số lượng bit dữ liệu luôn được tăng lên trong mã hóa kênh. Số lượng các bit này được tăng lên bao nhiêu là tùy thuộc vào từng sơ đồ mã hóa. Bộ điều chế sẽ nhận chuỗi bit từ bộ mã hóa kênh và chuyển đổi luồng đã được mã hóa kênh thành dạng sóng thích hợp với kênh truyền. Trong UTRAN, phương pháp điều chế là QPSK (hoặc 16 QAM) ở hướng xuống và QPSK kênh đôi (HPSK)
Hình 2.1 Quá trình mã hóa trong hệ thống truyền thông số
2.1.2 Nguyên lý mã hóa
Vào nửa cuối thập niên 40 của thế kỷ trước, Claude Shannon đã phát triển một bộ nguyên lý mà ngày nay chúng ta vẫn thường biết đến với tên gọi Định luật Shannon. Vấn đề mà Shannon đã nghiên cứu là số lượng thông tin tối đa có thể truyền qua kênh truyền có nhiễu tác động. Trước đó, nó vẫn được mong đợi là sẽ cao hơn tốc độ dữ liệu
GVHD: Lâm Hồng Thạch 21
và càng cao thì điều tất yếu là phải chấp nhận lỗi truyền. Shannon đã chứng tỏ rằng không nhất thiết phải như vậy, trong một chừng mực nào đó, ta có thể đạt được tỷ lệ lỗi gần bằng 0, có thể đạt tới dung lượng kênh tối đa hoặc bất kỳ tốc độ nào dưới dung lượng kênh.Dung lượng kênh tối đa có thể được xác định từ đẳng thức sau:
C = W log2 (1+S/N)
Trong đó, W là băng thông của kênh truyền, S là công suất của tín hiệu và N là công suất nhiễu.
Định luật này thiết lập tốc độ truyền dữ liệu tuyệt đối có thể đạt tới. Ta có thể dễ dàng nhận ra rằng nếu tăng băng thông hoặc công suất của tín hiệu lên thì có thể tăng dung lượng kênh tối đa lên cao hơn. Cần để ý rằng khi tăng mức nhiễu lên thì ta cũng phải tăng mức tín hiệu lên để vẫn đảm bảo được tốc độ truyền dữ liệu như trước lúc tăng mức nhiễu. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N thường được sử dụng như tỷ số giữa mức năng lượng trên bit (Eb) và mức năng lượng trên Hertz (N0) của nhiễu, tỷ số
Eb/N0.
Nguyên lý này rất quan trọng và cần thiết phải ghi nhớ, đặc biệt trong một hệ thống WCDMA như UTRAN, nơi mà quá trình truyền của những người sử dụng gây nhiễu lẫn nhau.