I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH Dng Vn Ton M TURBO KHO LUN TT NGHIP I HC H CHNH QUY Ngnh: in T - Vin Thụng H NI 2005 I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH Dng Vn Ton M TURBO KHO LUN TT NGHIP I HC H CHNH QUY Ngnh : in T - Vin Thụng Cỏn b hng dn : GS.TSKH Hunh Hu Tu H NI 2005 LI CM N S au quỏ trỡnh hc v nghiờn cu , em ó hon thnh khúa lun ca mỡnh v Mó Turbo di s hng dn v ch bo tn tỡnh ca GS,TSKH Hunh Hu Tu Vi tỡnh cm trõn trng , em xin chõn thnh cm n GS, TSKH Hunh Hu Tu ó hng dn, ch bo em hon thnh khúa lun Em xin gi li cm n sõu sc ti cỏc thy ,cụ khoa in t - Vin thụng cựng ton th cỏc thy cụ trng i Hc Cụng Ngh ó dy d em bn nm hc va qua S tin b hc v nghiờn cu ca tụi cú s giỳp v ng viờn rt ln ca cỏc bn cựng lp v ngi thõn Tụi xin cm n nhng tỡnh cm quý bỏu ú H ni, ngy 02 thỏng 06 nm 2005 Dng Vn Ton TểM TT B mó húa v gii mó Turbo cho cht lng rt cao Nú cho phộp tin gn gii hn Shannon i n khỏi nim v mó Turbo, ta nghiờn cu ti nhng khỏi nim cú liờn quan l nn tng xõy dng nờn cu trỳc b mó húa v gii mó ú l nhng khỏi nim v mó chp, mó k,v cỏc khỏi nim toỏn hc v xỏc sut, cỏc quỏ trỡnh ngu nhiờn ca mt thng kờ kim tra: Xỏc sut hu nghim, xỏc sut tin nghim , hm mt xỏc sut qua ú dn ti thut toỏn MAP ( Maximum a posteriori ) V c bit l nhng khỏi nim : i s log-hp l ( log-likelihood), thụng tin ngoi lai,.Thụng qua vớ d v mó nhõn chỳng ta thy tỏc dng ca b gii mó SISO Sau cú c nhng khỏi nim c bn ú , chỳng ta tỡm hiu v cu trỳc b mó húa v gii mó lp da trờn thut toỏn MAP vi b gii mó SISO ( Soft Input Soft Output) Cui cựng l chng trỡnh mụ phng vic mó húa v gii mó ca Yufei qua ú thy c cht lng ca mó Turbo Mc lc Trang M u .1 Chng Tng quan v h thụng tin s v gii hn Shannon 1.1 Cu trỳc h thụng tin s 1.2 Gii hn Shannon v cht lng .6 1.3 Túm tt chng 10 Chng Mó k , Mó chp .11 2.1 Gii thiu 11 2.2 Cu trỳc mó chp v gin biu din 11 2.2.1 Cu trỳc mó chp .11 2.2.2 Biu din mó chp .15 2.2.3 Phõn b trng s mó chp 19 2.3 Mó k .22 2.3.1 Cu trỳc v nguyờn lý 22 2.3.2 S mó húa Chng Cỏc khỏi nim v mó Turbo 28 3.1 Cỏc khỏi nim mó Turbo 29 3.1.1 Cỏc hm hp l 29 3.1.2 Trng hp lp hai tớn hiu .30 3.1.3 T s Log-Hp l 31 3.1.4 Nguyờn lý ca gii mó lp Turbo 32 3.2 i s Log-Hp l 33 3.2.1 Mó chn l n hai chiu 35 3.2.2 Mó nhõn .36 3.2.3 Hp l ngoi lai 40 3.2.4 Tớnh toỏn Hp l ngoi lai .41 Chng 4: Cu trỳc mó Turbo v b gii lp 47 4.1 Gii thiu 47 4.2 Cu trỳc b mó húa v gii mó 49 4.3 ng dng ca mó Turbo 53 Kt lun 58 Ph lc - Chng trỡnh mụ phng Matlab .59 Ti liu tham kho DANH MC CC CH VIT TT APP AWGN BER bps BPSK BSC FER ISI LLR MAP MLSE pdf RSC SISO SOVA SER SNR QPSK MPSK QAM TCM VA A posteriori probability Additive white Gaussian noise Bit error rate bits per second Binary phase shift keying Binary symmetric channel Frame error rate Inter-symbol interference Log-likelihood ratios Maximum a posteriori Maximum likelihood squence estimation probability density function Recursive systematic convolutional Soft input, soft output Soft output Viterbi algorithm Symbol error rate Signal-to-noise ratio Quaternary phase shift keying M-ary phase shift keying Quadrature amplitude modulation Trellis coded modulation Viterbi algorithm Xỏc sut hu nghim Nhiu cng trng chun T s li bớt Bớt trờn giõy Khúa dch pha nh phõn Kờnh i xng nh phõn T s li khung Xuyờn nhiu gia cỏc ký hiu T s log-hp l Thut toỏn cc i hu nghim Chui hp l ti a Hm mt xỏc sut Mó chp h thng hi quy Li vo mm-Li mm Thut toỏn Viterbi li mm T l li ký hiu T s tớn trờn Khúa dch pha bn mc Khúa dich pha a mc iu ch QAM iu ch mó li Thut toỏn Viterbi M U Sau 50 nm k t Shannon a lý thuyt thụng tin s, ln u tiờn cỏc nh nghiờn cu v mó hoỏ mi tỡm c mt phng phỏp mó hoỏ tip cn c gn ti dung lng ca kờnh Gaussian, ú chớnh l phỏt hin mó Turbo vo nm 1993 Vic kt hp gia mó hoỏ vi ghộp xen phớa phỏt v gii mó lp phớa thu ó cho nhng kt qu bt ng Cỏc kt qu mụ phng cho thy mó Turbo cho phộp truyn tin gn cn Shannon khong vi phn mi dB Tuy nhiờn, c s lý thuyt cho mó Turbo cha c hon thin Vỡ vy vic tỡm hiu v mó Turbo cú ý ngha khoa hc cao Vỡ vy, tụi chn ti Mó Turbo nhm tỡm hiu v ỏnh giỏ cht lng ca nú h thng vin thụng ngy CHNG 1: TNG QUAN V H THễNG TIN S V GII HN SHANNON 1.1 CU TRC H THNG THễNG TIN S Vo cui th k 20 v u th k 21 ó i nhiu loi h thng thụng tin s, chỳng khỏc v gii phỏp x lý tớn hiu s nhm thc hin vic truyn cỏc tớn hiu s mt cỏch cú hiu qu v phng din chim dng bng tn cng nh cụng sut tớn hiu Mt nhng gii phỏp ú l dựng k thut mó hoỏ kim soỏt li (Error Control Encoding) Mc tiờu chớnh ca b mó kim soỏt li h thng thụng tin s l lm cho tin cy ca truyn tin t cc i phm vi b rng buc v rng bng tn, cụng sut tớn hiu v phc ca mch in h thng lm rừ vai trũ ca vic mó hoỏ kim soỏt li, ta a mụ hỡnh h thng thụng tin s tng quỏt sau: Ngun Mó Mó iu tin ngun kờnh ch Kờnh Nhn Gii Gii Gii tin mó ngun mó kờnh iu ch Tp nhiu Hỡnh 1.1: Mụ hỡnh tng quỏt h thng thụng tin s Trong ú, ngun tin l ni to cỏc bn tin cha ng nhng thụng tin cn phỏt i, cỏc bn tin ny cú th l cỏc t, cỏc ký hiu mó v.v u ca ngun tin l chui cỏc ký hiu c bin i t bng ch cỏi no ú, thụng thng l cỏc ký hiu nh phõn u ca ngun tin cú nhiu thụng tin d nờn b mó ngun c thit k chui u ca ngun tin tr thnh chui cỏc ch s nh phõn cú d tha cc tiu Nu b mó ngun to rb bit/giõy thỡ rb c gi l tc d liu Kờnh truyn l nguyờn nhõn ch yu gõy li cho tớn hiu thu, nờn b mó kờnh (gii mó kờnh) thc hin thờm vo cỏc bit kim tra vo chui thụng tin nhm gim ti thiu cỏc li xut hin trờn ng truyn B mó kờnh n nh bn tin k ch s u vo thnh bn tin mi n ch s u di hn gi l t mó Mt b kim soỏt li c gi l tt nú to cỏc t mó cú khong cỏch sai khỏc (khong cỏch Hamming ln) Mi b mó c mụ t bng t s R = k/n < c gi l tc mó, ú tc d liu u b mó kờnh l rc = rb/R bit/giõy Nh vy, b mó kờnh lm gim tc truyn d liu v lm tng rng bng tn trờn kờnh tớn hiu u b mó kờnh phự hp vi kờnh truyn, b iu ch thc hin sp xp cỏc chui s u b mó kờnh thnh chui dng súng tng t (cỏc ký hiu) phự hp vi c tớnh kờnh truyn tng tc truyn, mi ký hiu (symbol) cú th mang nhiu bớt thụng tin nh cỏc h thng iu ch nhiu mc (QPSK, MPSK, QAM, TCM ) Mt b iu ch M mc thc hin sp xp n ch s nh phõn u b mó kờnh thnh mt M cỏc dng súng cú th, ú M = 2n Quỏ trỡnh iu ch cú th c thc hin bng cỏch bin i giỏ tr biờn , pha hoc tn s ca dng súng hỡnh sin cũn c gi l ti tin Chu k dng súng u b iu ch l T giõy v rS = 1/T c gi l tc ký hiu rng bng tn tớn hiu cc tiu l rS HZ v c biu din nh sau: rS = rb HZ nR (1.1) Kờnh l phng tin c s dng truyn ti tin Vớ d, kờnh hu tuyn in, kờnh vụ tuyn in, kờnh si quang Hai nh hng quan trng nht ca kờnh l nhiu v rng bng tn Ngoi ra, kờnh thụng tin di ng cũn b hn ch bi truyn lan a ng, cỏp si quang cũn b tỏn sc tớn hiu Tu theo yờu cu u vo b gii mó kờnh, b gii iu ch to chui nh phõn hay lng t B gii mó kờnh thc hin ỏnh giỏ bn tin thu c, vi mc tiờu lm gim ti thiu nh hng nhiu trờn kờnh, quỏ trỡnh gii mó c da trờn nguyờn tc mó hoỏ v c tớnh ca kờnh Sau ú, b gii mó ngun bin i chui u vo thnh chui u v phõn phi ti ni nhn tin Nu b gii iu ch lm vic vi quyt nh cng thỡ u ca nú l chui nh phõn v gii mó c gi l gii mó quyt nh cng n gin quỏ trỡnh nghiờn cu v mó kờnh, ta cú th kt hp b iu ch, kờnh v b gii iu ch thnh s kờnh kt hp sau: Mó Turbo cú cht lng kim soỏt li khong vi phn mi dB tớnh t gii hn Shannon S tng lờn mt cỏch t ngt v cht lng c da trờn khỏm phỏ v b sung cỏc kt qu ca Golay m ụng ta ó a ln u tiờn t nm 1950 Ngay sau ú , cht lng ó c tng lờn khong 2dB nh vo kt qu vic iu khin mó Turbo Thnh tu to ln ú c khuyn ngh ng dng vo h thng thụng tin vụ tuyn in m ũi hi v rng bng tn ngy cng tng nhu cu B mó B mó Kờnh Kt hp dch v truyn s liu B gii mó Lp B gii mó Nh vy, Mó Turbo cú hai phn quan trng ú l, mó xon kt ni song song v gii mó lp 4.2 CU TRC B M HểA V GII M Mó Turbo cú cu trỳc gm ớt nht hai mó RSC c kt ni song song kt hp vi b xỏo trn v thut toỏn gii mó SISO: B mó S Xỏo trn B mó B mó chp h thng (RSC 2) S C1 Lc b v ghộp kờnh D liu B mó chp h thng (RSC 1) C2 Chui mó R = 1/3; ( S P1 P2 S P1 P2 S ) R = 1/2; ( S P1 S P2 S P1 S P2 ) Hỡnh 4.5 S mỏ húa mó Turbo Nh vy, chui d liu h thng u vo S c a trc tip ti b mó chp RSC1 to cỏc bit kim tra C1 v a qua b xỏo trn ti RSC2 to C2 Cỏc bớt h thng v kim tra C1,C2 c a ti b lc b v ghộp kờnh loi b bt cỏc bớt kim tra tng tc mó húa Nu ta loi b xen k C1 v C2 ta c tc mó tng cng l 1/2 , cũn khụng loi b thỡ tc tng cng l 1/3 Tớn hiu u b mó húa c iu ch v truyn qua kờnh nh hỡnh 4.1 Hỡnh 4.2 l vớ d v s mó RSC , ú chui u vo c a ti u gi l chui bớt h thng S trng thỏi v s li ca vớ d hỡnh 4.2 c biu din hỡnh 4.3: Hi tip H thng u vo ,u Kim tra ,c Hỡnh 4.2 Mó RSC ` 1/0 [u/c] 11 11 0/1 0/1 1/0 10 01 0/0 1/1 (a) [un,cn] 00 01 10 11 00 1/1 00 10 0/0 01 n-1 n (b) Hỡnh 4.3 S trng thỏi(a) v s li ca mó chp (b) Ti b gi mó , b tỏch kờnh s tỏch cỏc bớt h thng v kim tra tng ng vi cỏc b gii mó SISO B SISO l thit b gii mó vi li vo mm , li mm, ú u vo l tin cy kờnh ( Lc(x)) , thụng tin tin nghim ( L(d)) u gm thụng tin hu nghim L( d ), thụng tin h thng d ( Le( d ) cũn gi l thụng tinh ngoi lai ( extrinsic information ) Vn ny chỳng ta ó xột chng Do u phỏt s dng b xỏo trn ( xem chng 2) , nờn b gii mó cú cỏc b xỏo trn ging ht u phỏt v cỏc b gii xỏo trn tng ng B gii mó dựng thut gii mó lp nờn thụng tin d c s dng lm thụng tin tin nghim cho b gii mó SISO ( RSC1) khỏc nõng cao cht lng gii mó ngi ta tng s ln lp n , s ln lp cú th c quy nh trc hoc t ng dng theo nhiu bin phỏp ỏnh giỏ Do vy b gii mó lp cú cu trỳc nh sau : ~ bk bk c~1k Kờnh C1k RSC S/P RSC C2k P/S c~2 k Chui bit h thng thu ~ c bk Chuỗi bít kiểm tra mã thứ thu đợc c~1k c~1k B gii xỏo trn Đầu từ giải mã thứ B gii mó B xỏo trn u ngoi t b gii mó B gii mó B xỏo trn c~2 k B gii xỏo trn Chuỗi bít kiểm tra mã thứ thu đợc c~2 k Hỡnh 4.4 S gii mó lp Nh vy , chui mó ti u ca b ghộp kờnh s c a ti b phõn kờnh thụng qua kờnh truyn Do ú, ti li ca b phõn kờnh cha bit h thng , hai chui bớt kim tra ( bớt c mó húa) v cỏc chui bit ny s b li nh hng ca kờnh truyn Gi s chui bớt h thng u vo l bk, hai chui bit mó húa l C1k v C2k Chui bit h thng v kim tra thu c qua kờnh truyn tng ng l ~ ~ ~ bk , C1k , C k ~ ~ Theo hỡnh 4.4 thớ u tiờn cho chui bớt h thng bk v C1k qua b gii mó ~ ~ ~ hi ú ta s thu c chui bớt , gi s l bk C hai chui bk , bk cho qua b xỏo ~ trn v sau ú kt hp vi chui C2 k a ti li vo ca b gii mó 2, nh th li ~ ca b gii mó s l chui b k thu c chui thụng tin h thng ban u cn phi ~ cho chui b k qua b gii xỏo trn Thc s trờn thỡ cỏc b gii mó chớnh l b gii mó SISO õy thụng tin ngoi lai dc a vo b gii mó to nờn quỏ trỡnh lp.Quỏ trỡnh lp cho n no m xỏc sut li bớt ca chui h thng l cc tiu iu ny tng ng vi vic lp cho n khụi phc c chui u vo V hỡnh 4.5 l kt qu ca quỏ trỡnh mụ phng b mó húa v gii mó lp : Moi lien he BER va SNR 10 -1 10 ) R E B( g o L -2 10 lap lap -3 10 lap lap lap -4 10 -1 -0.5 0.5 SNRdB 1.5 Hỡnh 4.5 Kt qu mụ phng bng Matlab 4.3 NG DNG M TURBO Theo ti liu ca NASA v thụng tin v tr thỡ mó Turbo c ng dng cỏc b phỏt ỏp y ban t v h thng d liu v tr (CCSDS) ó khuyn ngh s dng cỏc mó vi cỏc b mó Turbo 16 trng thỏi, tc 1/2 , 1/3 ,1/4 , v 1/6 Theo khuyn ngh ca CDMA 2000 h thng thụng tin di ng t bo th h th ba 3G CDMA bng rng thỡ mó Turbo c s dng cho c hai hng i v v, vi mó Turbo trng thỏi tc 1/2, v 1/3 v mó chp kt ni tip trng thỏi tc 1/3 Trong h thng thụng tin di ngINMARSAT a phng tin thỡ mó Turbo c s dng h thng iu ch 16-QAM, tc 64kb/s.Cũn dch v s thỡ hin ang nghiờn c ng dng KT LUN : Nh vy, Mó turbo l b mó cú cht lng tt nht so vi cỏc b mó ó bit t trc ti vi phc ca b mó húa cng nh b gii mó chp nhn c.Cỏc kt qu mụ phng u cho thy cht lng ca b mó ny tin gn gii hn Shannon khung d liu phỏt khỏ ln.Khi khung d liu nh cht lng ca nú tt hn rt nhiu so vi cỏc b mó húa khỏc Lun vi ti Mó Turbo nờu c vai trũ ca mó kờnh h thụng tin s, lý thuyt ca Shannon v cỏc b mó thng c s dng nõng cao cht lng ca h thng nh mó chp, mó k Cỏc chng cng ó phõn tớch c cu trỳc v nguyờn lý ca mó Turbo thụng qua quỏ trỡnh mó húa v gii mó lp.Phõn tớch c thut toỏn SISO thng c s dng s gii mó lp ( gii mó Turbo) V cui cựng l chng trỡnh mụ phng bng Matlab ca Yufei cho kt qu di dng File Txt v ó c chuyn thnh th biu din ca t s Eb0/B0 vo B qua ú ỏnh giỏ cht lng ca mó Turbo PH LC Chng trỡnh mụ phng bng matlab b mó húa v gii mó Turbo ca Yufei clear all % hin th thụng bỏo di dng File txt diary turbo_logmap.txt % Chn thut toỏn gii mó dec_alg = input(' Please enter the decoding algorithm (0:Log-MAP, 1:SOVA) default '); if isempty(dec_alg) dec_alg = 0; end % Kớch thc khung L_total = input(' Please enter the frame size (= info + tail, default: 400) '); if isempty(L_total) L_total = 400; % Cỏc bớt thụng tin v bớt uụi end %B to mó g = input(' Hóy nhp b to mó : ( default: g = [1 1; 1 ] ) if isempty(g) g = [ 1 1; 1 ]; end %g = [1 1; 1 1]; %g = [1 1 1; 0 1]; '); [n,K] = size(g); m = K - 1; nstates = 2^m; %puncture = 0, puncturing into rate 1/2; %puncture = 1, no puncturing puncture = input('Hóy chn punctured / unpunctured (0/1): default if isempty(puncture) puncture = 0; end % Tc mó rate = 1/(2+puncture); '); % Biờn Fading; a=1 kờnh AWGN a = 1; % S ln lp niter = input(' Nhp s ln lp cho mi khung Mc nh l '); if isempty(niter) niter = 5; end %S lng khung li tớnh cho vic dng ferrlim = input(' Nhp s lng khung li kt thỳc Mc nh l 15 if isempty(ferrlim) ferrlim = 15; end EbN0db = input(' Hóy nhp t s Eb/N0 dB : Mc nh [2.0] '); if isempty(EbN0db) EbN0db = [2.0]; end fprintf('\n\n \n'); if dec_alg == fprintf(' === Log-MAP decoder === \n'); else fprintf(' === SOVA decoder === \n'); end fprintf(' Kớch thc khung = %6d\n',L_total); fprintf(' B to mó: \n'); for i = 1:n for j = 1:K fprintf( '%6d', g(i,j)); end fprintf('\n'); end if puncture==0 fprintf(' Punctured, Tc mó = 1/2 \n'); else fprintf(' Unpunctured, Tc mó = 1/3 \n'); end fprintf(' S ln lp = %6d\n', niter); fprintf(' Kt thỳc khung li = %6d\n', ferrlim); fprintf(' Eb / N0 (dB) = '); for i = 1:length(EbN0db) fprintf('%10.2f',EbN0db(i)); end '); fprintf('\n \n\n'); fprintf('+ + + + Xin hóy i to kt qu + + + +\n'); for nEN = 1:length(EbN0db) en = 10^(EbN0db(nEN)/10); % Chuyn Eb/N0 t dB sang s thụng thng L_c = 4*a*en*rate; % Giỏ tr tin cy ca kờnh sigma = 1/sqrt(2*rate*en); % lch chun ca nhiu AWGN % Xúa vic m li bit v li khung errs(nEN,1:niter) = zeros(1,niter); nferr(nEN,1:niter) = zeros(1,niter); nframe = 0; % Xúa vic m khung ó phỏt while nferr(nEN, niter)0 nferr(nEN,iter) = nferr(nEN,iter)+1; end end %iter % S lng tng cng cỏc bớt li cho tt c quỏ trỡnh lp errs(nEN,1:niter) = errs(nEN,1:niter) + err(1:niter); if rem(nframe,3)==0 | nferr(nEN, niter)==ferrlim % T l li bớt ber(nEN,1:niter) = errs(nEN,1:niter)/nframe/(L_total-m); % T l li khung fer(nEN,1:niter) = nferr(nEN,1:niter)/nframe; %Hin th kờt qu fprintf('************** Eb/N0 = %5.2f db **************\n', EbN0db(nEN)); fprintf('Frame size = %d, rate 1/%d \n', L_total, 2+puncture); fprintf('%d Khung phỏt, %d Khung li.\n', nframe, nferr(nEN, niter)); fprintf('T l li bớt (Lp t cho ti %d):\n', niter); for i=1:niter fprintf('%8.4e ', ber(nEN,i)); end fprintf('\n'); fprintf('T l li khung (Lp t cho ti %d):\n', niter); for i=1:niter fprintf('%8.4e ', fer(nEN,i)); end fprintf('\n'); fprintf('***********************************************\n\n'); % Lu li kt qu save turbo_sys_demo EbN0db ber fer end end end %while %nEN diary off %Chng trỡnh chuyn t File txt sang dng th clear all SNRdB=-1:0.5:2; L1=[1.6918e-001 1.4188e-001 1.1636e-001 8.8204e-002 6.0383e-002 4.0226e-002 2.1772e-002]; L2=[1.6315e-001 1.3534e-001 1.0160e-001 6.3608e-002 3.1529e-002 1.3906e-002 3.8956e-003]; L3=[1.6399e-001 1.3467e-001 9.6577e-002 5.3954e-002 2.0587e-002 7.6621e-003 1.6597e-003]; L4=[1.6332e-001 1.3518e-001 9.3122e-002 4.9590e-002 1.9047e-002 5.1714e-003 1.1295e-003]; L5=[1.6298e-001 1.3534e-001 9.3907e-002 4.7342e-002 1.8074e-002 3.4330e-003 9.1233e-004]; hold on semilogy(SNRdB,L1,'y-s'); semilogy(SNRdB,L2,'b-^'); semilogy(SNRdB,L3,'k-o'); semilogy(SNRdB,L4,'r-+'); semilogy(SNRdB,L5,'m-v'); title('Moi lien he BER va SNR'); xlabel('SNRdB'); ylabel('Log(BER)'); Ti liu tham kho [1] Alister Burr, Modulation and Coding for wireless Communications, Prentice Hall ,2001 [2] C.Richard Johnson et al., Telecommunication Breakdown, Prentice Hall, 2004 [3] John B Anderson, Digital Transmission Engineering, Prentice Hall, 1999 [4] Sergio Benedetto and Ezio Biglieri, Principles of Digital Transmission with wireless amplication, Kluwer, 1999 [5] Sklar, Digital Communication edition, Mc Graw-Hill, 2001 [6] Yufei, Matlab code for experiment on turbo codes ( updated June 07,1999) [7] Nguyn Trng Thỏi , Nghiờn cu nh hng ca b ghộp xen ti cht lng mó Turbo, Lun Vn Thc S K Thut, Hc vin khoa hc k thut quõn s, B Quc phũng, 2003 [...]... ra bộ mã Turbo có cấu trúc gồm hai bộ mã chập kết nối song song thông qua ghép xen và năm 1996 Benedetto đưa ra sơ đồ mã gồm hai mã chập liên kết nối tiếp Các bộ mã này đều sử dụng thuật toán giải mã lặp và có chất lượng tiến tới giới hạn Shannon Mã kênh Mã dạng sóng Mã chuỗi có cấu trúc Mã khối Mã đối cực Mã chập Mã trực giao Mã liên kết Mã lưới Mã tín hiệu đa mức Hình 1.3: Sơ đồ phân loại mã kênh... giải mã đầu tiên, lối ra của nó được đưa tới bộ giải mã tiếp theo và cứ như vậy cho tới bộ giải mã đầu tiên (outermost) ở đây ta xét trường hợp mã kể hai mức, cấu trúc của nó chỉ chứa hai bộ má hoá, kênh truyền và hai bộ giải mã Sơ đồ cấu trúc như sau: Lối vào Mã hoá 1 Mã hoá 2 Kênh Giải mã 1 Gải mã 1 Hình 3.0 Sơ đồ khối của mã kề hai mức Giả sử bộ mã hoá 1 là mã khối ( n0,k0), và bộ mã hoá 2 là mã khối... Mã hoá 2 k2 Giai mã 2 n1 Giải mã 1 Xáo trộn (π ) Hình 3.1 Mã kề với bộ xáo trôn nối tiếp u k Bít Mã khối C1 (n1, k) x1 Xáo trộn N=mk k Bít Mã khối C2 (n2, k) x2 Hình 3.2 Sơ đồ mã kề song song Ở sơ đồ hình 3.1- mã kề nối tiếp thì bộ mã hoá 1 là mã RS ( Reed – Solonon) còn bộ mã hoá 2 là mã chập TacCũng có thể dùng các bộ mã khối để thay thế các bộ mã hoá trên Còn ở sơ đồ hình 3.2 – mã kề song song thỉ... Trong mã dạng sóng bao gồm: mã đối cực (Antipodal), mã trực giao (Orthogonal), mã lưới (Trellis) và mã tín hiệu đa mức (M-ary) Trong mã chuỗi có cấu trúc bao gồm: mã khối (block), mã chập (convolutional) và mã kề (concatenated) Mã khối là bộ mã không nhớ (chuỗi bit được ở đầu ra của bộ mã chỉ phụ thuộc vào bản tin đầu vào hiện hành mà không phụ thuộc một vài quá bản tin trước đó) Trái ngược với mã khối... cần thiết Khái niệm mã kề được giải thích trong hình 2.9, hai hay nhiều bộ mã hóa được sắp xếp thành các tầng dựa trên nguyên tắc rất đơn giản: lối ra của bộ mã hoá đầu tiên ( outermost) được đưa tới lối vào của bộ mã hoá thứ hai, và cứ như vậy Dữ liệu vào Dữ liệu ra Mã hoá 1 Mã hoá 2 Mã hoá n Kênh truyền Giải mã 1 Hình 2.9 Giải mã 2 Giải mã n Nguyên lý của mã hoá kề Trong bộ giải mã , má cuối cùng (... từ mã của bộ mã hóa 1 là mốt số nguyên lần so với từ dữ liệu của bộ mã hoá 2 Ký hiệu Rc0 , Ric là tốc độ má hoá của mã 1 và mã 2, khi đó tốc độ toàn bộ của mã kề là Rc = k0 k n = 0 0 = Rc0 Rci mni n0 mni (1.44) Như vậy tốc độ toàn bộ của mã kề bằng tích tốc độ của hai mã cấu thành Lợi ích chủ yếu của các mã kề là chúng bổ sung cách thức giải mã từng giai đoạn làm mất đi tính phức tạp của việc giải mã. .. 2dB, đó là sự ra đời của mã Turbo Mã Turbo với thuật toán giải mã lặp (iterative) hầu như đã khai thác được khe hở về giới hạn giữa dung lượng và chất lượng mã Chúng có thể đạt được Eb/N0 = 0,7 dB tại BER =10-5 và η = 0,5 bit/giây/Hz CHƯƠNG 2: MÃ CHẬP , MÃ KỀ 2.1 GIỚI THIỆU: Với mã khối , chuỗi thông tin được chia đoạn trong từng khối và được mã hoá độc lập với dạng của chuỗi mã như là một dãy kế tiếp... bày về vai trò mã kênh trong hệ thông tin số, giới hạn Shannon và phân tích về hai loại mã có chất lượng cao trong hệ thống viến thông : mã chập và mã kề là cơ sở để nghiên cứu tiếp về mã Turbo CHƯƠNG 3 : CÁC KHÁI NIỆM VỀ MÃ TURBO Giản đồ mã kể lần đầu tiên được đề xuất bời Forney như là phương pháp để nâng cao mã hoá bằng cách kết hợp 2 hay nhiều khối đơn giản liên hệ với nhau hay các mã thành phần... ngược với mã khối là mã chập, đây là bộ mã có nhớ (chuỗi bit nhận được ở đầu ra của bộ mã không chỉ phụ thuộc vào bản tin đầu vào hiện hành mà còn phụ thuộc vào một vài bản tin trước đó) Mã liên kết là sự kết hợp của hai bộ mã vòng trong và vòng ngoài được phân biệt bởi bộ ghép xen (xáo trộn) Năm 1967, Forney đưa ra sơ đồ mã hoá gồm mã vòng trong là mã chập và mã vòng ngoài là mã khối Reed-Solomon... giải mã là quyết định cứng , chúng không thể thực hiện giải mã quyết định mềm Do đó, việc giải mã toàn bộ không thể có hợp lệ tối đa ( maximum likelihood) Thứ hai, lỗi giải mảtong bộ mã hoá trong co xu hướng tăng sự xuất hiện lỗi, mà bộ mã ngoài không thể khắc phục Để tránh ít nhất là hai vấn đề trên, người ta đưa rasơ đồ mã hoá và giải mã như sau : 2.3.2: SƠ ĐỒ MÃ HÓA n1 Mã hoá 1 Xáo trộn (π ) k2 Mã ... hai mã chập liên kết nối tiếp Các mã sử dụng thuật toán giải mã lặp có chất lượng tiến tới giới hạn Shannon Mã kênh Mã dạng sóng Mã chuỗi có cấu trúc Mã khối Mã đối cực Mã chập Mã trực giao Mã. .. giản: lối mã hoá ( outermost) đưa tới lối vào mã hoá thứ hai, Dữ liệu vào Dữ liệu Mã hoá Mã hoá Mã hoá n Kênh truyền Giải mã Hình 2.9 Giải mã Giải mã n Nguyên lý mã hoá kề Trong giải mã , má cuối... Bít Mã khối C2 (n2, k) x2 Hình 3.2 Sơ đồ mã kề song song Ở sơ đồ hình 3.1- mã kề nối tiếp mã hoá mã RS ( Reed – Solonon) mã hoá mã chập TacCũng dùng mã khối để thay mã hoá Còn sơ đồ hình 3.2 – mã