ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU MÃ TURBO TRONG HỆ THỐNG CDMA ppsx

Điều khiển công suất CDMA 3.Chuyển giao trong CDMA 3.1 .Chuyển giao mềm Soft Handoff 3.2.Chuyển giao mềm hơnSofter Handoff 3.3.Bảo mật cuộc gọi 3.4.Công suất phát thấp 3.5.Bộ mã _ Giải m

LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, em nhận được sự hướng dẫn tận tình của quý Thầy Cô trong khoa Điện _ Điện Tử, Trường Đại Học DL Kỹ Thuật Công Nghệ Những kiến thức mà em đã nhận được mấy năm qua thật đáng quý khi

em bước vào ngưỡng cửa cuộc đời

Hôm nay đây, em đã kết thúc khóa học và hoàn thành quyển luận văn này, em không có gì hơn ngoài việc gởi đến thầy cô lời cám ơn chân thành nhất

Em đặc biệt cảm ơn thầy NGUYỄN HUY HÙNG đã nhiệt tình không ngại khó khăn giúp đỡ em hoàn thành quyển luận văn này

Và lời cảm ơn cuối cùng tôi cũng gởi đến tất cả bạn bè đã cùng tôi học tập và trao đổi nhiều kiến thức bổ ích

Lời nói đầu

Công nghệ viễn thông đang có những bước phát triển tuyệt vời, cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ khác như : điện tử, tin học, quang học… Công nghệ viễn thông đã và đang mang đến cho con người những ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực: kinh tế, văn hóa, giáo dục, y học… các quốc gia đều coi viễn thông _ tin học là một trong những nghành mũi nhọn và đầu tư thích đáng để có dược những thành tựu, những vị trí xứng đáng trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin, làm đòn bẩy để kích thích các ngành kinh tế quốc dân khác

Việt Nam cũng không nằm ngoài quỹ đạo đó, đặc biệt là đầu tư các hệ thống thông tin di dộng nhằm mục đích “liên kết mọi người” có nghĩa là ta có thể liên lạc với bất kỳ ai, ở bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào Ở Việt Nam chúng ta đang sử dụng hệ thống thông tin di động chuẩn GSM (Globle System of Mobile Communication) dựa trên công nghệ TDMA Tuy nhiên vừa qua Công Ty cổ phần Bưu Chính Viễn Thông Sài Gòn (SAIGON Postel) ký hợp đồng với tập đoàn viễn thông SLD Telecom (Hàn Quốc ) xây dựng mạng điện thoại di động áp dụng công nghệ CDMA Điều này mở ra một hướng mới cho sự phát triển ngành viễn thông ở nước ta CDMA là công nghệ mới đang được áp dụng tại Mỹ và một số nước ở Châu Á Như vậy cuộc cạnh tranh giữa TDMA và CDMA sẽ diễn ra và còn kéo dài nếu như các tập đoàn viễn thông lớn không đưa ra một chuẩn thống nhất

Trong đề tài này em chỉ nghiên cứu tổng quan về CDMA và dùng mã Turbo để mô phỏng hệ thống

Với trình độ và thời gian có hạn ,chắc chắn cuốn luận văn này có nhiều thiếu sót, em rất mong sự thông cảm và góp ý của thầy cô và các bạn

CHƯƠNG 2: LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THOẠI DI ĐỘNG

I Giới thiệu khái quát các công nghệ

1.Công nghệ FDMA 2.Công nghệ TDMA 3.Công nghệ CDMA II.Nguồn gốc và sự phát triển CDMA

CHƯƠNG 3:GIỚI THIỆU CHUNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CDMA

I.Giới thiệu chung

II.Các đặc tính

1.Tính đa dạng phân tập

2 Điều khiển công suất CDMA 3.Chuyển giao trong CDMA 3.1 Chuyển giao mềm (Soft Handoff) 3.2.Chuyển giao mềm hơn(Softer Handoff) 3.3.Bảo mật cuộc gọi

3.4.Công suất phát thấp 3.5.Bộ mã _ Giải mã 3.6.Dung lượng 3.7.Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng 3.8.Dung lượng mềm

3.9.Giá trị EB / NO thấp và chống lỗi

CHƯƠNG 4 :ƯU ĐIỂM CÔNG NGHỆ CDMA

I.Chất lượng cao

II.Dung lượng lớn

III.Vùng phủ sóng rộng

IV.Chuyển giao mềm

CHƯƠNG 5 :ỨNG DỤNG CDMA ĐỂ TÍNH DUNG LƯỢNG

CHƯƠNG 6 : NGUYÊN CỨU MÃ TURBO

I.Sự kết nối mã và sự ra đời của mã Turbo

II.Bộ mã hóa tích chập hệ thống đệ quy RSC

1.Mã tích chập hệ thống đệ quy

2 Các bộ mã hóa tích chập đệ quy và không đệ

3.Kết thúc Trellis III.Ngõ vào mềm –Ngõ ra mềm

IV.Quyết định cứng và quyết định mềm

V.Mã hóa mã Turbo

1.Bộ mã hóa 2.Kỹ thuật xóa (funture) 3.Bộ chèn

CHƯƠNG 7:GIẢI MÃ MÃ TURBO

I.Tổng quan về các thuật toán giải mã

II.Giải thuật MAP

III.Nguyên lý của bộ giải mã Viterbi

1.Độ tin cậy của bộ giải mã SOVA 2.Sơ đồ khối

3.Bộ giải mã thành ohần SOVA

CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG MÃ TURBO

I.Các ứng dụng truyền thông đa phương tiện

II.Các đề xuất khi ứng dụng Turbo vào truyền thông

III.Các ứng dụng truyền thông không dây

IV.Cải tiến việc thực hiện giải mã

V.HYBRID ARQ

VI.Hướng phát triển đề tài

PHẦN B : DÙNG MATLAB MÔ PHỎNG MÃ TURBO

CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG

GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

PHỤ LỤC

PHẦN A

TỔNG QUAN VỀ CDMA VÀ NGHIÊN CỨU

MÃTURBO

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DI ĐỘNG TẾ BÀO

I TỔNG QUAN

Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống di động tế bào được chia thành nhiều vùng phục phụ nhỏ gọi là các cell, mỗi cell có một trạm gốc phụ trách và được điều khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì được cuộc gọi một cách liên tục khi di chuyển giữa các cell

Hệ thống điện thoại di động tế bào gồm các trạm gốc (BS) Một vùng phục vụ của một BS gọi là cell và nhiều cell kết hợp lại tạo thành một vùng phục vụ của hệ thống Trong hệ thống thoại di động tế bào thì tần số không cố định ở một kênh nào cả, mà kênh đàm thoại di động được xác định nhờ kênh báo hiệu và máy

di động được đồng bộ về tần số một cách tự động

Vậy các cell kề nhau nên sử dụng tần số khác nhau, còn các cell ở cách xa hơn trong một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số Để cho một máy di động có thể duy trì được cuộc gọi một cách liên tục khi di chuyển giữa các cell, thì tổng đài phải điều khiển các kênh báo hiệu hay kênh lưu lượng theo sự di chuyển của máy di động để cho tần số của máy thích hợp một cách tự động Hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống điện thoại di động tăng lên do các kênh RF giữa các BS kề nhau có thể được định vị một cách có hiệu quả, nhờ tái sử dụng tần số và do đó dung lượng của thuê bao tăng

II CẤU TRÚC HỆ THỐNG

Cấu hình mạng CDMA gồm 4 phần chính :

-Trạm di động (thuê bao di động) MS

-Trạm gốc BS -Tổng đài di động MSC

-Bộ đăng ký định vị thường trú HLRù

Hệ thống điện thoại di động tế bào bao gồm các máy điện thoại di động, trạm gốc (BS) và trung tâm chuyển mạch điện thoại di động (MSC) Các bộ phận này được liên kết nhau qua đường kết nối thoại và số liệu

Máy điện thoại di động gồm: các bộ thu /phát RF, anten và bộ điều khiển Mỗi máy di động dùng một cặp kênh thu phát RF

BS gồm: các bộ thu phát RF để kết nối máy di động với MSC, anten, bộ điều khiển, đầu cuối số liệu và nguồn

MSC gồm: Bộ phận điều khiển, bộ phận kết nối cuộc gọi, các thiết bị ngoại

vi và cung cấp các chức năng thu thập số liệu cước đối với cuộc gọi đã hoàn thành MSC có chức năng xử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp chức năng điều khiển trung tâm cho các hoạt động của BS có hiệu quả và truy nhập của mạng điện thoại công cộng Bộ phận điều khiển của MSC là trái tim của hệ thống tế bào để quản lý, điều khiển và sắp đặt toàn bộ hệ thống

Hình: Cấu hình mạng CDMA

*Chức năng hệ thống CDMA:

1 Chức năng của thuê bao di động MS:

Thuê bao di động MS có chức năng vô tuyến và chức năng xử ly để truy nhập mạng qua giao diện vô tuyến MS cung cấp một giao diện với người sử dụng qua màn hình, bàn phím, đĩa, và giao diện với các thiết bị đầu cuối khác như máy tính cá nhân , máy fax,… Như vậy MS có 3 chức năng chính :

-Thiết bị đầu cuối: thực hiện các dịch vụ người sử dụng (thoại , fax, truyền số liệu… )

-Đầu cuối di động: để thực hiện ở truyền dẫn giao diện vô tuyến vào mạng

-Thích ứng đầu cuối: MS có vai trò nối thông các thiết bị đầu cuối với khối kết nối di động Khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong môi trường di động,

MS phải có bộ phận thích ứng đầu cuối theo tiêu chuẩn ISDN, còn thiết bị đầu cuối có giao tiếp thì bằng modem

BS

Trạm gốc BSM Bộ quản lý

trạm gốc

ASS Phân hệ chuyển mạch truy nhập

BSC Bộ điều khiển trạm gốc

MX Tổng đài di động CCS Phân hệ điều

khiển trung tâm

HLR Bộ đăng ký định vị thường trú

PSTN Mạng thoại công cộng có chuyển mạch

Anten của MS được nối với một bộ song công cho phép một anten dùng chung cho cả phát và thu, điều hưởng ở kênh vô tuyến nào đó có dải thông 1.25MHz sau đó tín hiệu được chuyển xuống trung tần , được lọc và đưa tới bộ chuyển đổi ADC Tiếp đó, tín hiệu số được đưa tới vi mạch ASIC (Application Specific Integrated Circuit ) Tại đây tín hiệu được điều chế, giải cài xen và được đưa qua bộ giải mã thoại ra loa Quy trình hoàn toàn ngược lại với tín hiệu phát đi

2 Trạm gốc (BS):

BS đóng vai trò giao diện giữa máy di động MS và tổng đài di động MX

BS cung cấp đường truyền của các gói tin BS cũng còn là một đầu cuối cố định của giao diện vô tuyến Giao diện vô tuyến có chức năng điều khiển và đảm bảo phủ sóng cho cell Trạm gốc là trung tâm của cell, nó có nhiệm vụ quản lý và điều khiển tất cả các máy di động MS có mặt trong cell của nó Cấu trúc một

trạm gốc BS đượcbiểu diễn ở hình 2-4, bao gồm 3 khối : phân hệ thu phát trạm

gốc BTS, bộ điều khiển trạm gốc BSC và bộ quản lý trạm gốc BSM

BS có 2 máy quét thu tìm , bám theo tín hiệu mạnh nhất của MS theo thời gian Thực hiện cấp phát máy thu và MODEM cho cuộc gọi chỉ định giám sát trạng thái và chất lượng cuộc gọi đó , đo lường được suy giảm tín hiệu và sai lỗi của nó

v Phân hệ thu phát trạm gốc BTS:

BST được bố trí theo địa lý từng cell, ở xa BSC, nó là trung tâm thu phát vô tuyến của mỗi cell, nó có nhiệm vụ liên lạc vô tuyến với tất cả các máy di động MS có mặt trong cell BTS bao gồm : một hệ thống anten, thiết bị tần số vô tuyến và các phương tiện số để liên lạc với BSC BTS bao gồm RF, CD, GPS, BCP, và BIN

Khối tần số vô tuyến RF có các máy phát, máy thu có nhiệm vụ giữ mức tạp âm thấp khuếch đại, lọc , chuyển đổi tần số xuống (thu) và đổi tần số lên (phát), kết hợp và phân bố đa tần

Khối xử lý số CD là khối xử lý số tín hiệu CDMA như CODEC, MODEM, định thời và phối ghép giữa các dải quạt của BTS

Khối xử lý điều khiển BCP là bộ xử lý điều khiển quét, có nhiệm vụ xử lý điều khiển quản trị chung trên một cell, liên kết khối số, xử lý cuộc gọi, quản lý địa chỉ, vận hành và bảo dưỡng trạm thu phát gốc

Mạng liên kết của BTS được gọi là BIN, nó cung cấp các đường truyền điều khiển và đường truyền lưu lượng tới các khối trong BTS và tới BSC

Đồng hồ hệ thống GPS đảm bảo định thời cho toàn hệ thống

v Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller):

BSC kết hợp chặt chẽ với tổng đài di động MX, có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS, có trách nhiệm cấp phát các kênh ở giao diện vô tuyến, điều khiển công suất và thực hiện chuyển giao mềm cho các MS trong vùng phục vụ của nó Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia nối với MSC Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này BTS cũng có thể kết hợp chung với BSC và một trạm gốc BSC bao gồm CIN, CKD, TSB, và CCP

Manng5 liên kết CIN cung cấp các đường truyền dẫn chung giữa các khối Bộ chuyển mã và chọn TSB mã hoá thoại , phân bố các bộ chọn, đóng và mở gói, điều khiển công suất, thực hiện chuyển giao cứng trong cell

Bộ xử lý điều khiển cuộc gọi CCP cấp phát và quản trị các tài nguyên , thực hiện chuyển giao mềm cùng với điều khiển cuộc gọi

Bộ phân chia đồng hồ CKD đồng bộ định thời từ đồng hồ GPS cho các phần tử trong mạng

v Bộ quản lý trạm gốc BSM:

Bộ quản lý trạm gốc BSM bao gồm 2 khối chính là BSMP( Bộ xử lý trạm gốc) và ALM (Bộ cảnh báo)

BSMP: Bộ xử lý điều hành quản trị trạm gốc, hổ trợ giao diện giữa người khai thác và máy, điều hòa tải theo chương trình, vận hành và bảo dưỡng trạm gốc

ALM: Bộ cảnh báo có nhiệm vụ xử lý và cảnh báo các sai hỏng

v Quá trình phát và thu vô tuyến ở BS:

Các đặc điểm phát và thu CDMA cũng thể hiện đối với BS, vì đó là sự phát và thu giữa chúng với nhau Một số đặc điểm riêng của BS:

- BS thường sử dụng nhiều anten thu phân tập , kèm theo bộ xử lý phân tập

- Trong tín hiệu mà BS thu được không có tín hiệu pilot nên BS thực hiện MODEM kiểu tương can

- Có hai máy thu quét tìm, bám theo tín hiệu mạnh nhất của MS theo thời gian

- Thực hiện cấp phát máy thu và MODEM cho cuộc gọi chỉ định, giám sát trạng thái và chất lượng cuộc gọi đó, đo lường suy giảm tín hiệu và sai lỗi của nó

3.Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC:

Ở hệ thống thông tin di động chức năng chuyển mạch chính được thực hiện bởi MSC (Mobile ServiceSwitching Center), nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các người sử dụng mạng thông tin di động Một mặt MSC giao diện với BSC, mặt khác nó giao diện với mạng ngoài MSC làm nhiệm vụ giao diện với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GMSC: Gate MSC) Việc giao diện với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho các người sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng thích ứng IWF (InterWorking Function – Các chức năng tương tác) Mạng thông tin di động cũng cần giao diện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng Chẳng hạn mạng thông tin di động có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử trong một hay nhiều mạng thông tin di động MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ phận điều khiển trạm gốc (BSC) Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu người (với mật độ thuê bao trung bình)

Để kết nố MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng tông tin di động với các mạng này Các thích ứng được gọi là các chức năng tương tác (IWF: Inter Working Function) IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (Packet Switched Puplic Data Network – mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit Switched Puplic Data Network – mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PStn (Puplic Switched Telephone Network – mạng điện thoại chuyển mạch công cộng) hay ISDN (Intergrated Services Digital Network – mạng số liên kết đa dịch vụ) IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng Ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở

4.Bộ ghi định vị thường trú, HLR

Ngoài MSC mạng thông tin di động bao gồm cả các cơ sở dữ liệu Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữa ở HLR (Home Location Register) không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch và có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC, nhiệm vụ của trung tâm này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép

CHƯƠNG 2 LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THOẠI DI ĐỘNG

Hệ thống thoại di động thương mại đầu tiên sử dụng băng tần 150Mhz tại Saint loui-Mỹ vào năm 1946, với khoảng cách kênh là 60Khz và số lượng kênh là

3, đây là hệ thống bán song công Sau một số cải tiến mà hệ thống IMTSMJ gồm

11 kênh ở băng tần 150Mhz và hệ thống ITMSMK gồm 12 kênh ở băng tần 450Mhz được sử dụng năm 1969 đó là hệ thống song công và một BS có thể phục vụ cho một vùng bán kính rộng tới 80Km

Vào cuối những năm của thế kỷ 20, hệ thống điện thoại di động đã phát triển nhanh chóng Các công nghệ mới cung cấp độ rộng băng theo yêu cầu, hứa hẹn có sự phân phối âm thanh và chất lượng cao, ít bị nhiễu, tối ưu hoá phổ và cung cấp truy cập vô tuyến cho các dịch vụ cao Các công nghệ mới còn đang chuẩn bị cho một hệ thống đa phương tiện với vùng phủ sóng liên tục, dung lượng và hiệu năng cao Ba công nghệ đa truy cập bổ trợ cho nhau là: FDMA, TDMA và CDMA với mục tiêu thực hiện một thế giới hoàn toàn vô tuyến

I GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT CÁC CÔNG NGHỆ

1 CÔNG NGHỆ FDMA

Là hệ thống đa truy cập phân chia theo tần số nghĩa là mỗi người sử dụng một băng hẹp riêng Các kỹ thuật sử dụng công nghệ FDMA là:

• Kỹ thuật AMPS với băng thông 30Khz

• Kỹ thuật TACS với băng thông 25Khz

• Kỹ thuật NAMPS với băng thông 10Khz

Với kỹ thuật TACS dùng băng thông cho mỗi người dùng 25Khz Vậy tổng cộng 8 người dùng 200Khz

Nói cách khác đa truy cập phân chia theo tần số là nhiều khách hàng có thể sử dụng dãy tần đã được gắn cho họ mà không bị trùng nhờ việc phân chia phổ tần

ra nhiều đoạn Ghép kênh phân chia theo tần số là tín hiệu cần được phát tới khách hàng từ máy phát sẽ được phát đi bằng cách phân chia băng tần và máy thu sẽ chọn thông tin thuộc băng tần của nó

2 CÔNG NGHỆ TDMA

Trong TDMA thì 8 người dùng trong 1 kênh 200Khz

Hình 1:FDMA

Độ rộng 1 kênh tần số

Tần số

Thời gian

3 1

1

Hình 2 TDMA

3 CÔNG NGHỆ CDMA

Là hệ thống truy cập phân chia theo mã, nghĩa là nhiều người sử dụng trong cùng một băng rộng nhưng được phân biệt với nhau theo mã Mỗi kênh khi truyền

đi mang một mã riêng và muốn thu được tín hiệu của kênh truyền thì phải biết được mã của kênh đó

Trong CDMA thì N người dùng chung một tần số

II.NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CDMA

1 NGUỒN GỐC:

Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1960 Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 80, CDMA đã được thương mại hóa từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS, phương pháp này được đề xuất trong hệ thống tế bào của Qualcomm -Mỹ năm 1990

2 SỰ PHÁT TRIỂN CDMA

Do công nghệ CDMA khắc phục được nhược điểm của hai công nghệ trước đó Nên mặc dù CDMA mới phát triển gần đây nhưng sự phát triển của nó rất nhanh chóng Ở châu Mỹ La Tinh, trong hai năm qua CDMA đã chiếm hơn 7% thị trường Đặc biệt tại một số nước như Mỹ, Nhật đã đặt cho công nghệ viễn thông CDMA là hệ thống viễn thông thế hệ thứ 3 Ta có bảng thông kê về sự phát triển số thuê bao sử dụng công nghệ CDMA ở một số nước Châu Á

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU CHUNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CDMA

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CDMA

CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi Những người sử dụng nói trên được phân biệt lẫn nhau nhờ sử dụng mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại ở mỗi cell trong toàn mạng, và cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên Một kênh CDMA rộng 1,23Mhz với hai dải biên phòng vệ 0,27Mhz, tổng cộng 1,77Mhz được phân phối cho nhà khai thác CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ cắt ( chip rate) là 1,228 Mhz Dòng dữ liệu gốc được mã hóa và điều chế ở tốc độ cắt Tốc độ này chính là tốc độ mã đầu

ra (mã trải phổ giã ngẫu nhiên PN) của máy phát PN Một chip là phần dữ liệu gốc được mã hóa qua cổng XOR

Để nén phổ trở lại dữ liệu gốc, máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính xác như khi tín hiệu được xử lý ở máy phát Nếu mã PN ở máy thu khác không đồng bộ với mã PN tương ứng ở máy phát, thì tín tức đã truyền không thể được thu nhận và

hiểu được ở máy thu Hình 4a biểu thị quá trình phát và thu theo nguyên lý CDMA

Hình 4b biểu thị phổ trong quá trình phát và thu, trong đó tốc độ cắt ảnh hưởng

đến sự trải rộng phổ tín hiệu gốc Sự trải phổ tin tức đã được phân bố năng lượng tín hiệu vào một dải tần rộng hơn phổ tín hiệu gốc

Tạp âm có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi nén phổ nhiễu từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tương tự như tạp âm Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tần trùng với băng tần của máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất của nhiễu này giảm

xuống Vậy bản chất làm việc theo nguyên tắc trải phổ ở máy phát, nén phổ ở máy thu làm cho ảnh hưởng của nhiễu - tạp âm bị tối thiểu hoá.Từ những điều trình bày trên ta thấy rằng phổ tín hiệu càng trải rộng ở máy phát và tương ứng nén hẹp ở máy thu thì càng lợi về tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N)

* GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN IS-95

IS- 95 là chuẩn tương thích cho máy di động tới trạm gốc trong việc trải phổ băng rộng hai chế độ (dual mode) IS-95 là hệ thống CDMA chuổi trực tiếp, người sử dụng có thể phân biệt dựa vào các mã giả ngẫu nhiên IS- 95 hầu như thực hiện được các yêu cầu về chất lượng của người sử dụng (VPR) do hiệp hội công nghệ viễn thông di động (CTIA) công bố gồm:

• Dể dàng chuyển tiếp và tương thích với hệ thống analog hiện có

• Giá thành vừa phải và có thể dùng ngay với các cell và vô tuyến dual- mode

• Dung lượng tăng đáng kể so với dung lượng hệ thống analog

Máy thu và bộ giải điều chế

B Mã trải phổ PN

ở máy phát

C và D

Dữ liệu đã mã hoáõ

hóa E Mã PN giống hệt

ở máy thu để

nén phổ

F Phục hồi dữ liệu

gốc

Bảng chân lí cổng XOR

A

C

B

D

E

F Bản tin

Chế độ hoạt động dual- mode đạt được bằng cách cho phép các kênh CDMA tồn tại trong trong băng tần AMPS Khi nhà khai thác triển khai hệ thống

CDMA, một số kênh AMPS bị loại bỏ và để thay là phổ RF cần thiết cho CDMA Sau đó, các kênh CDMA được triển khai trong phạm vi phổ RF

II CÁC ĐẶC TÍNH CDMA

1 TÍNH ĐA DẠNG CỦA PHÂN TẬP

Phân tập được sử dụng để hạn chế hiện tượng fading đa đường truyền, đặc biệt trong điều chế CDMA băng rộng vì tín hiệu qua các đường khác nhau được

thu nhận một cách độc lập CDMA dùng các dạng phân tập cũ cũng như mới để ngăn chặn hiện tượng fading đa đường truyền Có 3 loại phân tập: phân tập theo thời gian, tần số và theo khoảng cách Phân tập theo thời gian đạt được nhờ sử

⇒Tín hiệu được nén trở lại phổ gốc, còn nhiễu

bị trải phổ

Nhiễu Tin tức

Máy phát dùng mã PN để trải phổ

Máy thu dùng bản sao mã PN để

T

f 1/T

0

T/L

T

Hình 4b: Phổ trong quá trình phát và thu CDMA

Ghi Chú: T/L: Thời hạn cắt B j ; dải thông nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ Các tần số gốc o,f c ,f o tương ứng với nguồn tin, sóng vô tuyến hay sóng trung tần

dụng việc chèn và sửa sai Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mở rộng khả năng báo hiệu trong băng tần rộng 1,25Mhz và fading liên hợp với tần số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu (200-300)Khz, nó xuất hiện như là một vết chặn trong toàn bộ tín hiệu CDMA Cụ thể, việc chậm trễ giữa các đường truyền liên tục của bộ thu < 0,8µs chỉ gây ra sự suy giảm công suất tín hiệu CDMA Phân tập theo khoảng cách hay theo đường truyền có thể đạt được theo 3 cách:

• Thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển giao mềm) để kết nối máy di động đồng thời với hai hoặc nhiều BS

• Sử dụng môi trường đa đường truyền qua chức năng trải phổ giống như bộ quét thu nhận, tổ hợp các tín hiệu phát với các tín hiệu khác trễ thời gian

• Đặt nhiều anten tại BS

Hình 5: Quá trình phân tập trong CDMA

Dải rộng của phân tập theo đường truyền có thể được cung cấp nhờ đặc tính duy nhất của hệ thống CDMA dãy trực tiếp và mức độ phân tập cao tạo nên, nhưng sử dụng tốt trong môi trường EMI lớn Bộ điều khiển đa đường tách dạng sóng PN nhờ sử dụng bộ tương quan song song

Máy di động sử dụng 3 bộ tương quan, BS sử dụng 4 bộ tương quan Máy thu có bộ tương quan song song gọi là máy thu quét nó xác định tín hiệu thu theo mỗi đường và tổ hợp, giải điều chế tất cả các tín hiệu thu được Fading có thể xuất hiện trong mỗi tín hiệu thu nhưng không có sự tương quan giữa các đường thu Vì vậy tổng các tín hiệu thu được có độ tin cậy cao vì khả năng có fading đồng thời trong các tín hiệu thu được là rất thấp

2 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT CDMA

Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất hai chiều (từ BS đến máy di động và ngược lại) để cung cấp cho hệ thống có dung lượng lưu lượng lớn, chất lượng dịch vụ cuộc gọi cao Mục đích của điều khiển công suất phát của máy di động là làm sao cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động trong một vùng phục vụ có thể được thu với độ nhạy trung bình tại bộ thu của BS Khi công suất phát của tất cả các máy di động trong một vùng phục vụ được điều khiển, vậy tổng công suất thu được tại bộ thu của BS trở thành công suất trung bình của nhiều máy di động

Bộ thu CDMA của BS chuyển tín hiệu thu được từ máy di động thành thông tin số băng hẹp Như vậy tín hiệu của máy di động khác còn lại chỉ là tín hiệu tạp âm của băng rộng

Trong hình 6 mạch mở đường điều khiển công suất từ máy di động tới BS là

chức năng hoạt động cơ bản của máy di động Máy di động điều chỉnh công suất phát theo sự biến đổi công suất thu từ BS, đo mức công suất thu được từ BS và điều khiển công suất phát tỷ lệ nghịch với công suất đo được BS cung cấp chức năng cho mạch mở đường để điều khiển công suất bằng cách cung cấp cho máy di động một hằng số định cơ û(calibration constant) Hằng số định cở này liên quan đến yếu tố tải và tạp âm của BS, độ tăng ích anten và bộ khuyếch đại công suất

BS thực hiện chức năng kích cho mạch đóng điều khiển công suất và so sánh tín hiệu thu được từ máy di động liên quan với giá trị ngưỡng biến đổi, điều khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi thời gian 1,25ms đến khi đạt kết quả Ngoài

ra BS còn cung cấp việc điều khiển công suất tới máy di động Mục đích của việc điều khiển này là giảm công suất phát của máy di động khi rỗi, làm fading đa đường thấp và giảm giao thoa đối với các BS khác

Bộ chọn

3 CHUYỂN GIAO TRONG CDMA

Khi một cuộc gọi hoạt động gồm BS, MS và MSC điều khiển các sự giao

tiếp giữa MS và BS để duy trì đường nối vô tuyến Vì thế việc xử lý một BS di

chuyển đến một kênh lưu lượng mới được gọi là chuyển giao Đối với hệ thống

CDMA các đặc tính thông tin trải phổ cho phép nhận sự truyền dẩn di động trong

hai hoặc nhiều BS đồng thời No còn có thể xử lý chuyển giao từ một BS này đến

một BS khác trong cùng một trạm gốc mà không có sự biến dạng tín hiệu hay dữ

liệu truyền

3.1 CHUYỂN GIAO MỀM (SOFT HANDOFF):

Là sự kết nối cuộc gọi được hoàn thành trước khi bỏ kênh cũ

(make-before-break connection), xảy ra khi cả BS ban đầu và BS mới cùng tham gia vào việc

chuyển giao cuộc gọi Mạng MSC kết hợp với tín hiệu nhận được từ cả hai BS để

xử lý sao cho không có ngắt tín hiệu đến thuê bao

Việc chuyển giao cuộc gọi theo trình tự: BS ban đầu → cả hai BS→ BS mới

Chính nhờ lược đồ này làm tối thiểu hoá sự gián đoạn cuộc gọi và làm người sử

Xác định tốc độ

lỗi E b \ N 0 SET

Bộ tách chèn và giải mã

Xử lý số liệu XMIT

Variable XMIT HPA

Giải điều chế số

Mạch điều khiển đóng

Xác định tốc độ lỗi

Giải đều chế số

Bộ tách chèn và giải mã

Số liệu phát

dụng không nhận ra trạng thái chuyển giao mềm Sau khi cuộc gọi được thiết lập thì máy di động tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên cạnh với cell đang sử dụng

Nếu cường độ tín hiệu đạt đến một mức nhất định nào đó tức khi đó máy di động đã chuyển sang vùng phục vụ của BS mới và trạng thái chuyển giao có thể bắt đầu, máy di động chuyển một bản tin điều khiển tới MSC để báo về cường độ tín hiệu và số liệu của BS mới Sau đó MSC thiết lập một đường nối giữa máy di động với BS mới và bắt đầu chuyển giao mềm trong khi vẩn giữ đường kết nối ban đầu BS ban đầu không còn quản lý cuộc gọi nữa khi chỉ khi trạm gốc di động đã được thiết lập trong một cell mới

Xảy ra khi MS đang chuyển giao giữa hai sector trong cùng một BS Điển hình là một BS được thiết kế bởi một anten phát và thu trong sector 600 hoặc 1200, hay hơn nữa là 3600 Khi một MS giao tiếp với 3 BS trong suốt một cuộc gọi chuyển giao mềm và chỉ có một chuyển giao mềm được kết hợp với một cuộc gọi

ở bất kỳ thời gian đặc biệt nào

Máy di động di động thực hiện các bước tương tự như trong chuyển giao mềm Trong chuyển giao mềm hơn trạm gốc tự nó nhận yêu cầu chuyển giao để thêm tín hiệu phát trong một sector mới Kết quả là một đường dẫn song song được cung cấp như trong chuyển giao mềm Máy thu của BS tổng hợp các tín hiệu nhận được qua 2 anten sector và tín hiệu phối hợp của giải điều chế Bước này được thông báo tới MSC hoặc BS cho chuyển giao mềm hơn và không cần tới phần cứng bổ sung

3.3 BẢO MẬT CUỘC GỌI

Hệ thống CDMA có chức năng bảo mật cuộc gọi cao, về cơ bản nó tạo ra xuyên âm Nên việc sử dụng máy thu tìm kiếm và sử dụng bất hợp pháp kênh RF là rất khó Bởi vì tín hiệu CDMA đã được trộn (scrambling) hay nói cách khác là tin tức đã được mã hoá trải trên một khoảng rộng của phổ tần Việc mã hoá kênh thoại số dể dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ mã hoá tiêu chuẩn khác

3.4 CÔNG SUẤT PHÁT THẤP

Khi giảm tỷ số Eb/No (tỷ số tín hiệu/nhiễu) không những làm tăng dung lượng hệ thống mà còn làm giảm công suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và giao thoa, nghĩa là giảm công suất phát yêu cầu đối với máy di động, từ đó giảm được giá thành và cho phép hoạt động trong vùng lớn hơn với công suất thấp

Ngoài ra khi giảm công suất phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và giảm được số lượng BS yêu cầu so với các hệ thống khác

Một ưu điểm lớn trong điều khiển công suất CDMA là giảm được công suất phát trung bình, vì công suất yêu cầu chỉ phát đi khi có điều khiển công suất và công suất phát chỉ tăng khi có fading Ngoài ra còn có thuận lợi về môi trường

truyền dẫn Trong các hệ thống băng hẹp thì công suất phát cao luôn được yêu cầu để khắc phục fading theo thời gian

3.5.BỘ MÃ- GIẢI MÃ THOẠI VÀ TỐC ĐỘ SỐ LIỆU BIẾN ĐỔI

CDMA dùng bộ mã hoá tốc độ biến đổi thay cho bộ mã hóa tốc độ cố định như được dùng trong D-AMPS và GSM Tốc độ được thay đổi theo thuật toán động, nó được quyết định qua việc sử dụng các mã thích hợp Các ngưỡng này thay đổi tùy theo mức nhiễu nền mà nó sẽ kích các tốc độ mã hoá cao hơn Kết quả là triệt nhiễu nền và truyền thoại tốt ngay cả trong môi trường nhiễu Bộ mã hóa sử dụng cơ cấu dò tìm thoại Tiêu biểu, đàm thoại bán song công hai chiều, song công, chu kỳ làm việc của cuộc thoại là khoảng 50%, nghĩa là người đàm thoại chỉ 50% thời gian CDMA thuận lợi bởi việc giảm tốc độ truyền dẫn khi không có kênh đàm thoại Trong CDMA, sử dụng việc dò tìm thoại sẽ làm giảm nhiễu giữa các cell, còn trong D-AMPS và GSM sử dụng dò tìm thoại sẽ làm giảm công suất phát của máy di động ở mức trung bình

Bộ mã- giải mã thoại của hệ thống CDMA được thiết kế với tốc độ biến đổi 8Kb/s hoạt động với dòng dữ liệu 9,6Kpbs chuẩn Dịch vụ thoại hai chiều của tốc độ số liệu biến đổi cung cấp thông tin thoại sử dụng thuật toán mã - giải mã thoại tốc độ số liệu biến đổi động giữa BS và máy di động Ở phía phát của bộ mã - giải mã lấy mẩu tín hiệu thoại để tạo ra các gói tín hiệu thoại được mã hóa để truyền tới bộ mã - giải mã thoại phía thu Ở phía thu sẽ giải mã các gói tín hiệu thoại thu được thành các mẩu tín hiệu thoại

Bộ mã - giải mã thoại biến đổi sử dụng ngưỡng tương thích để chọn tốc độ số liệu Ngưỡng được điều khiển theo chế độ của tạp âm nền và tốc độ số liệu sẽ chuyển đổi thành tốc độ cao khi có tín hiệu thoại vào Do đó, tạp âm nền bị triệt đi để tạo ra sự truyền dẫn thoại chất lượng cao trong môi trường tạp âm

3.6 DUNG LƯỢNG

Việc tái sử dụng tần số trong hệ thống tế bào tạo ra một mức độ giao thoa nhất định để mở rộng dung lượng hệ thống một cách có điều khiển Do CDMA có đặc tính gạt giao thoa một các cơ bản nên nó có thể thực hiện điều khiển giao thoa có hiệu quả hơn trong hệ thống FDMA và TDMA Trong hệ thống CDMA một băng tần rộng được xử dụng chung bởi tất cả các BS

Hiệu quả tái sử dụng tần số trong CDMA được xác định bởi tỷ số tín hiệu/ nhiễu tạo ra không chỉ từ tất cả các người sử dụng trong vùng phục vụ Giao thoa trong CDMA và TDMA tuân theo luật số lượng nhỏ và tỷ lệ thời gian không đạt chất lượng tín hiệu dự định được xác định trong trường hợp xấu

Các tham số chính xác định dung lượng của hệ thống CDMA gồm độ lợi xử lý, tỉ số Eb/Nc, chu kỳ công suất thoại, hiệu quả tái sử dụng tần số và số lượng búp sóng của anten BS Khi có nhiều kênh thoại được cung cấp trong hệ thống CDMA

trong cùng một tỷ lệ cuộc gọi bị chặn và hiệu quả trung kế cũng tăng lên thì càng nhiều dịch vụ thuê bao được cung cấp trên một kênh

3.7 TÁI SỬ DỤNG TẦN SỐ VÀ VÙNG PHỦ SÓNG

Tất cả các BS đều tái sử dung kênh băng rộng trong hệ thống CDMA Giao thoa tổng ở tín hiệu máy di động thu được từ BS, giao thoa tạo ra trong các máy di động của cùng một BS và giao thoa tạo ra trong các máy di động của BS bên cạnh Giao thoa tổng từ tất cả các máy di động bên cạnh bằng 1/2 của giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng BS Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BS không định hướng khoảng 65%, đó chính là giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng một BS với giao thoa từ tất cả các BS Trong trường hợp anten của

BS là không định hướng thì giao thoa trung bình giảm xuống 1/3 vì mỗi anten kiểm soát nhỏ hơn 1/3 số lượng máy di động trong BS Do đó dung lượng cung cấp bởi toàn bộ hệ thống tăng xấp xỉ 3 lần

3.8 DUNG LƯỢNG MỀM

Hệ thống CDMA có mối liên quan linh hoạt giữa số người sử dụng và loại dịch vụ Trong hệ thống Analog và TDMA thì số cuộc gọi được ấn định đối với đường truyền luân phiên hoặc sự tắt cuộc gọi xảy ra trong trường hợp tác nghẽn kênh trong trạng thái chuyển giao Nhưng trong hệ thống CDMA cuộc gọi được thỏa mãn nhờ việc tăng tỷ lệ lổi bit cho tới khi cuộc gọi khác hoàn thành Hệ thống CDMA còn sử dụng lớp dịch vụ để cung cấp dịch vụ chất lượng cao phụ thuộc vào giá thành dịch vụ và ấn định công suất (dung lượng) nhiều cho các người sử dụng dịch vụ lớp cao Có thể cung cấp thứ tự ưu tiên cao hơn đối với dịch vụ chuyển giao của người sử dụng lớp dịch vụ cao so với người sử dụng thông thường

3.9 GIÁ TRỊ E B /N 0 THẤP VÀ CHỐNG LỖI

Eb/N0 là tỷ số của năng lượng trên mỗi bit đối với mật độ phổ công suất tạp âm, đó là giá trị tiêu chuẩn để so sánh hiệu suất của phương pháp điều chế và mã hóa số

Khái niệm Eb/N0 tương tự như tỷ số sóng mang/tạp âm của phương pháp FM analog Độ rộng kênh bị giới hạn trong hệ thống điều chế số băng tần hẹp, chỉ các mã sửa sai có hiệu suất và dộ dư thấp là được phép sử dụng sao cho giá trị Eb/N0

cao hơn giá trị mà CDMA yêu cầu Mã sửa sai được sử dụng trong hệ thống CDMA cùng với giải điều chế hiệu suất cao, có thể tăng dung lượng và giảm công suất yêu cầu đối với máy phát nhờ giảm Eb/N0

CHƯƠNG 4

ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ CDMA

I CHẤT LƯỢNG CAO

• Với kỹ thuật chuyển giao mềm cùng một lúc thuê bao có thể liên lạc với nhiều trạm gốc cho cùng một cuộc gọi, từ đó hệ thống cũng như thuê bao di động sẽ lựa chọn được tín hiệu tốt nhất, do đó chất lượng cuộc gọi các vùng biên của trạm gốc được đảm bảo Nhờ có chuyển giao mềm hạn chế được sự rớt mạch thoại khi chuyển giao cuộc gọi Quá trình chuyển giao sẽ xảy ra mà thuê bao không nhận biết được

• Các bộ thu đa đường góp phần đáng kể trong việc tăng cường cường độ và triệt tiêu pha đinh Đối với các công nghệ khác, vấn đề đa đường truyền có tác hại rất lớn đến chất lượng thoại dữ liệu của hệ thống Nhưng công nghệ CDMA thì lại sử dụng đa đường truyền để hệ thống hoạt động tốt hơn nhằm mục đích nâng cao chất lượng thoại/dữ liệu

II DUNG LƯỢNG LỚN

Hiệu quả phổ AMPS trong hệ thống di động được quyết định bởi hiệu quả phổ điều chế Băng thông của kênh AMPS là 30Khz Nó sử dụng điều chế FM, điều chế một cuộc gọi trên phổ 30 Khz Vì tính đơn giản, tốc độ thông tin của cuộc gọi được xem như nhau trong hệ thống AMPS, GSM và CDMA Kênh CDMA với độ rộng băng tần 1.25 Mhz, sẽ có khoảng chừng 42 kênh AMPS (1.25 Mhz/30 Khz) Vì nhiễu nên cùng tần số AMPS không được sử dụng ở lại mỗi cell Sử dụng lại tần số ở AMPS là 7/21; tử số được dùng nếu như tất cả cell là omni cell và hai kênh trong sector 1200 Điều này dẫn đến việc tăng dung lượng hai cuộc gọi trên một sector

Trong hệ thống GSM độ rộng kênh là 200Khz và hổ trợ 8 cuộc gọi Băng tần 1,25Mhz có 6.25 kênh Việc sử dụng lại tần số trong GSM có độ lợi dung lượng từ 3 đến 9 Qua các tiến trình như với AMPS, số người sử dụng /sector đối với GSM là 5,6; khoảng 2,8 lần dung lượng của AMPS

Số người sử dụng trong một sector của hệ thống CDMA tương đương với số người sử dụng trên một kênh CDMA 1.25 Mhz là 20 người Trong CDMA, nhiều nổ lực đặc biệt được thực hiện để ngăn chặn hiệu quả của nhiễu do cùng kênh trong các sector của cùng một cell và trong các cell lân cận Điều này nghĩa là sử dụng lại tần số đối với CDMA là 1/3 so với 7/21 của AMPS và D-AMPS, và 3/9 đối với GSM

Như vậy độ lợi của CDMA so với AMPS là gần 10 lần Đây là độ lợi dung lượng trong hệ thống CDMA Việc sử dụng lại cùng sóng mang CDMA trong mỗi sector và mỗi cell trong hệ thống nghĩa là không đòi hỏi một kế hoạch về tần số như được thực hiện trong các hệ thống di động băng hẹp trước đây

Công nghệ CDMA không sử dụng các tần số và khe thời gian để xác định thuê bao, mà dùng các mã để phân biệt, mặc dù các thuê bao này dùng cùng một tần số tại cùng một thời điểm ở các trạm gốc khác nhau, tức là hệ số sử dụng lại tần số N=1 và như vậy sẽ làm tăng dung lượng hệ thống

Thông thường vấn đề nhiễu ảnh hưởng rất lớn đến dung lượng của hệ thống, do đó muốn tăng dung lượng phải giảm nhiễu xuống Công nghệ CDMA đã giải quyết vấn đề này nhờ kỹ thuật điều khiển công suất và kỹ thuật mã hóa thoại tốc độ thay đổi Việc điều khiển công suất tạo ra mức công suất phát của các thuê bao sao cho đạt cùng mức công suất thu được tại trạm gốc, điều khiển công suất làm giảm can nhiễu, do đó sẽ tăng dung lượng của hệ thống

Quá tải mềm (soft overload): cho phép trường hợp số lượng khách hàng có thể tăng đột biến ở một nơi nào đó mà vẫn không ảnh hưởng nhiều lắm đến chất lượng thoại

Ta có bảng dung lượng của một trạm gốc trong các hệ thống với các giả thiết:

• 10Mhz/ 10Mhz (Tx/Rx)

• Trạm gốc có 3 sector

• Dung lượng của GSM với các hệ số sử dụng lại tần số N=4, N=3

• Hệ số sử dụng lại tần số của CDMA là N=1

(N=3) (N=4) (8Kbps) (13Kbbs) Băng thông kênh

Số kênh lưu thoại/ sector 45 30 15 176 112 Số thuê bao/ trạm gốc 3956 2480 1064 17361 10750

Bảng dung lượng của một trạm gốc trong các hệ thống

III VÙNG PHỦ SÓNG RỘNG

Công nghệ CDMA cung cấp vùng phủ sóng rộng hơn hẳn GSM mặc dù sử dụng máy đầu cuối có công suất phát thấp hơn, do đó hệ thống CDMA chỉ cần số lượng các trạm gốc ít hơn từ 2 đến 2,5 lần so với hệ thống GSM có cùng vùng phủ sóng, cho nên giảm chi phí thiết lập mạng Khi mạng đã được thiết lập thì có sự quan hệ qua lại giữa dung lượng và vùng phủ sóng sẽ tự động giảm, và ngược lại khi số lượng thuê bao giảm thì vùng phủ sóng sẽ tăng

Ta có bảng quỹ đạo đường truyền từ thuê bao đến trạm gốc

GSM AMP

S

CDMA (8Khz)

CDM (13Khz) Công suất phát của máy di động (ERP) -

Bán kính phủ sóng

miles

5,6 4,9 8,6 7,5

IV.CHUYỂN GIAO MỀM

Kỹ thuật TDMA băng hẹp dùng phương thức chuyển giao “bắt tay cứng”, nghĩa là chuyển giao kết thúc trước khi một kênh kế tiếp ở một BTS mới được chọn khi MS chuẩn bị tiếp cận xâm nhập vào vùng quản lý của BTS đó Trong CDMA băng rộng dùng phương thức “bắt tay mềm”, khi trạm di động ở giữa vùng

vị trí 2 cell, hệ thống có thể đưa ra tín hiệu mạnh ở mỗi kênh phát hay thu của 2 cell nhằm cho ra tín hiệu tốt nhất Tín hiệu thu được tốt nhất của MS hay BTS được xác định bởi bộ mã hóa “từng lúc từng lúc” cơ bản và rồi thì giải mã theo tiêu chuẩn PCM Việc thực hiện này khi mức tín hiệu thu được của MS từ 2 BTS chênh lệch nhau 6dB thì điều kiện chuyển giao bắt đầu

Khi cuộc gọi trong điều kiện bắt tay mềm, trạm di động nhận biết và ghi nhận hai hay nhiều hơn vị trí cell và chuyển mã so sánh chất lượng của khung dữ liệu từ hai vị trí cell được nhận trên “từng khung từng khung” cơ bản

Bắt tay mềm góp phần cho tiếng nói có chất lượng cao, bởi sự chuẩn bị kết nối trước (make before break) Kỹ thuật CDMA làm việc theo phương thức khi MS đã kết nối chắc chắn với 1 BTS mới thì BTS gốc (BTS trước và đang quản lý MS) mới thực hiện chuyển giao việc xử lý và quản lý MS cho BTS mới

Trong những cell CDMA để hoạt động có kết quả thì cell có thể thành nhiều dạng để đạt được tín hiệu tốt nhất

Trong những cell TDMA, khi cell A trùng lắp lên cell B thì MS ngừng hoạt động ở cell A (bắt tay cứng) Còn trong CDMA, cell A và B cùng gởi đến MS vì thế sự tiếp nhận thông tin hoàn hảo về chất lượng

Sự trao đổi này cho phép cuộc gọi tuần tự trên cùng một khoảng không gian của 3 vị trí cell Sự trao đổi này tránh sự phản hồi của những cuộc gọi đi và về

giữa các cell, sẽ tránh được tiếng vang ngắn của tiếng nói có thể thiết lập ở đầu nghe Sự trao đổi trong CDMA không tạo ra các “hold” trong lời nói

Một số ưu điểm của chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn của hệ thống CDMA gồm một chuyển giao mềm dẻo, sự chính xác các bit số liệu, tỷ lệ mất cuộc gọi nhỏ, chất lượng cuộc gọi cao ở vùng giới hạn và giảm quá tải hệ thống chuyển mạch

* Ngoài bốn ưu điểm đã trình bày, công nghệ CDMA còn có các ưu điểm khác như: Tính đa phân tập; Bảo mật cuộc gọi; Công suất phát thấp Đã được trình bày trong phần đặc tính CDMA

Bên cạnh đó còn có các ưu điểm khác như: Khả năng phân bổ tần số; Tính tương thích với AMPS; Sử dụng bộ thu RAKE XEM PHỤ LỤC 6

KẾT LUẬN

Do có những ưu điểm trên, công nghệ CDMA đang được phát triển rộng rãi trên toàn thế giới Ngày càng có nhiều nhà sản xuất ứng dụng công nghệ này trong sản xuất thiết bị, và số người sử dụng công nghệ này ngày càng tăng Điều này chứng tỏ xu hướng ngày nay sử dụng nhiều công nghệ CDMA

Mặt khác, nước ta với địa hình đồi núi và sông ngòi nhiều không thích hợp cho SSsử dụng các hệ thống có dây Công nghệ CDMA là một hệ thống vô tuyến

có nhiều lợi điểm, rất thích hợp với địa hình Việt Nam Do đó ta chọn công nghệ

này

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG DS-CDMA ĐỂ TÍNH DUNG LƯỢNG

Trong hệ thống CDMA, kênh băng tần rộng có thể được dùng trong mỗi tế bào kề nhau, vì thế K gần đạt đến 1 và được định nghĩa theo phương trình

CI

EI

RB

EIPG

Với Eb: năng lượng /bit

I0: giao thoa /Hz(I0 >> N0 , N0 là nhiễu nhiệt / Hz)

Rb: Tốc độ thông tin B: dãy thông /kênh

PG: độ lợi xử lý :PG=10log(B/Rb) Trong DS-CDMA, khi PG >1, thì C luôn nhỏ hơn I theo phương trình (5.3) ngay cả nếu chỉ có thuê bao hoạt động Độ lợi sử lý được dùng để khắc phục I và xác định số kênh lưu lượng có thể tạo nên

Từ hai giá trị đã cho (Eb/I0 và Rb/B) ta có thể tìm được C/I từ phương trình (5.3) Ta cũng có:

CI

N I

CI+ →Giả thiết rằng trong hệ thống DS-CDMA, B= 1,23 Mhz, Rb=9,6Kbps Khi đó PG=1,23Mhz/9,6Kbps hay 21dB

Trong hệ thống này, chất lượng thoại được chấp nhận với tỷ số sai khung (FER)=10-2, tương ứng với Eb/I0= 7dB Biết giá trị PG, Eb/I0, C/I từ phương trình (4.3) xác định được:

cell mình cell kế cell gần cell xa

+ Trường hợp cell đơn αi = 0 với i ≠1 từ (5) ta có:

m1= + =CI 1 251 1 26 1, + = , (kênh lưu lượng / cell) +Trường hợp cell đồng nhất: Tất cả các cell có cùng công suất và cùng số kênh lưu lượng

Chúng ta có thể thay mi = m và αi =α vào phương trình (5.4) hoặc (5.5) Tính được m:

26,1 = m[3 + 3 × 24+ 6 × 2,6334] ⇒ m= 7,85 kênh lưu lượng/cell

CHƯƠNG 6

NGUYÊN CỨU MÃ TURBO

I SỰ KẾT NỐI MÃ VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA MÃ TURBO

Mã Turbo là sự kết nối gồm hai hay nhiều bộ mã riêng biệt để tạo ra một mã tốt hơn và đương nhiên cũng lớn hơn Mô hình ghép nối mã đầu tiên được Forney nghiên cứu để tạo ra một loại mã có xác suất lỗi giảm theo hàm mũ tại tốc độ nhỏ hơn dung lượng kênh trong khi độ phức tạp chỉ tăng theo hàm đại số Mô hình này bao gồm sự kết nối nối tiếp một bộ mã trong và một bộ mã ngoài Forney đã sử dụng một bộ mã khối ngắn hoặc một bộ mã tích chập với giải thuật giải mã Viterbi xác suất lớn nhất làm bộ mã trong và một bộ mã Reed-Solomon dài không nhị phân tốc độ cao với thuật toán giải mã sửa lỗi đại số làm bộ mã ngoài Nhiều cách kết nối khác nhau cũng đã được nghiên cứu như Tanner đã giới thiệu một cách tạo ra một mã sửa sai dài từ các mã ngắn dựa vào đồ thị phân đôi (bipartite graphs) và giải mã lặp

Mục đích lúc đầu chỉ là nghiên cứu một lý thuyết mới nhưng sau này mô hình ghép nối mã đã trở thành tiêu chuẩn cho các ứng dụng cần độ lợi mã lớn như các ứng dụng trong thông tin vũ trụ

Có hai kiểu kết nối cơ bản là kết nối nối tiếp và kết nối song song Ngoài ra còn có một mô hình kết nối hỗn hợp, tức là vừa ghép nối tiếp vừa ghép song song Hình 4.1 trình bày sơ đồ kết nối nối tiếp

Hình 4.1 : Mã kết nối nối tiếp

Bộ mã hoá 1 được gọi là bộ mã ngoài, còn bộ mã hoá 2 được gọi là bộ mã trong Đối với mã kết nối nối tiếp, tốc độ mã hoá tổng cộng bằng tích của hai tốc độ mã riêng biệt :

Hình 4.2 trình bày sơ đồ mã kết nối song song

Hình 4.2 : Mã kết nối song song

Đối với mã kết nối song song, tốc độ mã hoá tổng cộng là :

2 1

2 1

n n

k k

r tot =

n n

k

r tot

+

=

Trên đây là các mô hình kết nối song song và nối tiếp kết nối đúng theo nghĩa đen Tuy nhiên còn phải sử dụng thêm các bộ chèn giữa các bộ mã hoá nhằm cải tiến khả năng sửa sai

Mô hình của Forney đưa ra là mô hình kết nối nối tiếp bộ mã hóa tích chập với mã Reed-Solomon Đến năm 1993, Claude Berrou, Alain Glavieux và Punja Thitimajshima đã cùng viết tác phẩm “Near Shannon limit error correcting coding and decoding : Turbo Codes” đánh dấu một bước tiến vượt bậc trong việc nghiên cứu mã sửa sai Loại mã mà họ giới thiệu, được gọi là mã Turbo, thực chất là sự

kết nối song song các bộ mã tích chập đặc biệt cùng với các bộ chèn

Cấu hình này gọi là “Kết nối song song các mã tích chập” (Parallel Concatenated convolutional code -PCCC) Đã có kết nối song song thì cũng có dạng “Kết nối nối tiếp các mã tích chập” (Serial Concatenated convolutional code -SCCC) và dạng hỗn hợp là “Kết nối hỗn hợp các bộ mã tích chập” (Hybrid Concatenated convolutional code -PCCC)

II.BỘ MÃ HOÁ TÍCH CHẬP HỆ THỐNG ĐỆ QUY RSC

1 MÃ TÍCH CHẬP HỆ THỐNG ĐỆ QUY

Bộ mã tích chập truyền thống đã được đề cập ở chương trước Nhưng trong bộ mã TC thì lại sử dụng một bộ mã tích chập đặc biệt : mã tích chập hệ thống đệ quy (Recursive Systematic Convolutional - RSC)

Tính hệ thống có nghĩa là đầu vào của bộ mã hoá cũng là một phần của ngõ ra

Vì thế, một bit trong n bit ngõ ra của một vòng lặp mã hoá đơn là 1 bit trong thông

điệp đi vào bộ mã hoá

Tính đệ quy có nghĩa là có hồi tiếp từ ngõ ra bộ mã hoá về ngõ vào Các bộ mã hoá tích chập truyền thống không có hồi tiếp nên có thể được coi như một bộ lọc FIR Còn các bộ RSC nhờ hồi tiếp nên có thể coi như bộ lọc IIR

Mã tích chập hệ thống đệ quy được lấy từ bộ mã hoá tích chập thông thường bằng cách hồi tiếp một trong những ngõ ra mã hoá thành ngõ vào của nó

Một bộ mã hoá tích chập thông thường được biểu diễn qua các chuỗi g1 = (111)

và g2 = (101) và có thể được viết là G = [g1, g2] Bộ mã hoá RSC tương ứng bộ mã

hoá tích chập thông thường đó được biễu diễn là G = [1, g2/g1], trong đó ngõ ra đầu

tiên (biễu diễn bởi g1) được hồi tiếp về ngõ vào Theo biểu diễn trên, g1 là ngõ ra

hệ thống, g2 là ngõ ra feedforward, và g1 hồi tiếp về ngõ vào của bộ mã hoá RSC

Hình 4.3 : Bộ mã hóa tích chập có r = 1/2 và K = 3

Hình 4.4 : Bộ mã hóa RSC lấy từ hình 3.3 với r = 1/2 và K = 3

2.CÁC BỘ MÃ HOÁ TÍCH CHẬP ĐỆ QUY VÀ KHÔNG ĐỆ QUY :

Để kiểm tra xem một bộ mã hoá tích chập đệ quy hay không ra xét ví dụ sau

Hình 4.5 trình bày một bộ mã tích chập không đệ quy đơn giản có ma trận sinh g1 =

(11) và g2 = (10)

Hình 4.5 : Bộ mã tích chập không đệ quy r = 1/2 và K = 3

với chuỗi ngõ vào và ngõ ra

Hình 4.6 trình bày một bộ mã hoá tích chập đệ quy tương đương của hình có G = [1, g2/g1]

Hình 4.6 : Bộ mã hóa tích chập đệ quy r = 1/2 và K = 2 của hình 4.5

cùng với chuỗi ngõ vào và ngõ ra

Từ hai hình trên ta nhận thấy đối với cùng một chuỗi ngõ vào, bộ mã hoá không đệ quy cho từ mã ngõ ra có trọng số 3 và bộ mã hóa đệ quy cho ra từ mã có trọng số 5 Vậy, một bộ mã hoá tích chập đệ quy có khuynh hướng cho ra các từ mã có trọng số tăng so với bộ mã hoá không đệ quy Điều này có nghĩa là bộ mã tích chập đệ quy cho ra ít từ mã có trọng số thấp và cũng dẫn đến việc thực hiện sửa sai tốt hơn

Đối với mã Turbo, mục đích chính của việc thực hiện các bộ mã hoá RSC là tận dụng bản chất đệ quy của các bộ mã hoá và tận dụng sự kiện bộ mã hoá là hệ thống

Hình 4.7 trình bày biểu đồ trạng thái của bộ mã không đệ quy

Hình 4.7 : Biểu đồ trạng thái của bộ mã hóa không đệ quy trong hình 4.5

Hình 4.8 trình bày biểu đồ trạng thái của bộ mã đệ quy

Hình 4.8 : Biểu đồ trạng thái của bộ mã đệ quy trong hình 4.6

Ta thấy biểu đồ trạng thái của chúng là tương tự nhau Hàm truyền cho cả hai bộ mã hoá giống hệt nhau cùng là :

Trong đó bỏ qua N và J Hơn nữa chúng có cùng khoảng cách tự do tối thiểu và

có thể được mô tả bằng cùng cấu trúc trellis Vì vậy các mã có cùng xác suất lỗi sự kiện đầu tiên, tuy nhiên hai mã này có các mức độ lỗi bit (BER) khác nhau Điều này do BER phụ thuộc vào sự tương ứng ngõ vào - ngõ ra của bộ mã hoá BER của mã tích chập hệ thống đệ quy thì thấp hơn BER của mã tích chập không đệ quy tương ứng với cùng tỉ số tín hiệu trên nhiễu thấp

3 KẾT THÚC TRELLIS

Đối với bộ mã tích chập thông thường, trellis được kết thúc bằng m = K - 1

các bit zero thêm vào sau chuỗi ngõ vào Các bit thêm vào này lái bộ mã tích chập thông thường đến trạng thái tất cả zero (là trạng thái kết thúc trellis) Tuy nhiên cách này không thể áp dụng cho bộ mã hoá RSC do có quá trình hồi tiếp Các bit thêm vào để kết thúc cho bộ mã hoá RSC phụ thuộc vào trạng thái của bộ mã hoá và rất khó dự đoán Hơn nữa, ngay cả khi tìm được các bit kết thúc cho một trong các bộ mã hóa thành phần thì bộ mã hoá thành phần khác có thể không được lái đến trạng thái tất cả zero với cùng các bit kết thúc do có sự hiện diện của bộ chèn giữa các bộ mã hoá thành phần Hình 4.9 minh hoạ một cách đơn giản để giải quyết vấn đề này

Hình 4.9 : Cách thức kết thúc trellis ở bộ mã RSC

D

D D T

−

=

1)(

3

Để mã hóa chuỗi ngõ vào, khoá chuyển bật đến vị trí A, để kết thúc trellis thì khoá chuyển bật đến vị trí B

III NGÕ VÀO MỀM - NGÕ RA MỀM (SISO)

Khối ngõ vào mềm - ngõ ra mềm (Soft input - soft output module) là thành phần quan trọng nhất của bộ giải mã TC nói riêng và các bộ giải mã mềm nói chung Đây chỉ là phần giới thiệu tổng quan

IV QUYẾT ĐỊNH CỨNG VÀ QUYẾT ĐỊNH MỀM

Chuỗi tin sau khi truyền qua kênh truyền và được giải điều chế (demodulate) thì sẽ được đưa đến bộ giải mã Tín hiệu tại ngõ ra của bộ giải điều chế và ngõ vào của bộ giải mã sẽ quyết định quá trình giải mã là “cứng” hay

bộ giải mã sẽ không có một thông tin nào về “độ chính xác” của quyết định từ bộ

giải điều chế Việc này sẽ làm cho chất lượng của việc giải mã không chỉ phụ thuộc vào bộ giải mã mà còn phụ thuộc vào bộ giải điều chế và chất lượng không cao Tuy nhiên quyết định cứng dễ dàng hơn cho việc giải mã

Nếu bộ giải điều chế k hông tự quyết định xem giá trị lấy mẫu nhận được là bit 0 hay bit 1 mà đưa thẳng cho bộ giải mã để bộ giải mã có đầy đủ thông tin về bit sau khi đã qua kênh truyền thì với cấu trúc phù hợp bộ giải mã sẽ cho các quyết định chính xác hơn, tức là chất lượng cao hơn Bộ giải mã sẽ tính toán các giá trị để xét độ tin cậy của từng giá trị và cuối cùng mới quyết định Điều này làm giảm khả năng có thể xảy ra lỗi và độ lợi mã tổng cộng có thể tăng tới 2.5 dB so với giải mã cứng đối với các môi trường có SNR thấp Tuy nhiên, để đạt được độ lợi mã này thì bộ giải mã mềm sẽ có độ phức tạp cao hơn rất nhiều so với bộ giải mã cứng Với khả năng tính toán của các chip vi xử lý hay các chip DSP cùng với khối lượng bộ nhớ ngày nay thì sự phức tạp của giải mã mềm không còn là vấn đề lớn

Vì thế xu hướng hiện nay trên thế giới là sử dụng bộ giải mã mềm, thậm chí có thể giải mã lại cho các loại mã khối và mã tích chập truyền thống bằng phương pháp giải mã mềm

V.Mã hoá mã Turbo PCCC :

1.BỘ MÃ HÓA

Mã PCCC là sự kết nối song song của hai hay nhiều mã RSC Thông thường người ta sử dụng tối thiểu hai bộ mã hoá tích chập Sơ đồ khối của mã PCCC tổng

quát được trình bày như trong hình sau :

Hình 4.10 : Bộ mã hóa PCCC tổng quát

Hình trên mô tả cấu trúc bộ mã hoá kết nối song song tổng quát Mỗi bộ mã hoá RSCi được gọi là các bộ mã thành phần (constituent code) Các bộ mã thành phần có thể khác nhau, có tốc độ mã khác nhau nhưng có cùng cỡ khối bit ngõ vào là k

Các chuỗi mã hoá ngõ ra bao gồm một chuỗi hệ thống (tức là chuỗi bit vào), các chuỗi mã hoá của bộ mã hoá thứ nhất và các chuỗi mã hoá của một số bộ mã hoá khác nếu có Tuy nhiên ở các bộ mã hoá thứ hai trở đi, chuỗi bit nhận vào để mã hoá trước hết phải qua một bộ chèn Tác dụng của bộ chèn sẽ được xét trong phần sau Tất cả các chuỗi mã hoá ngõ ra sẽ được hợp lại thành một chuỗi bit duy nhất n bit trước khi truyền

Tốc độ mã hoá (code rate) của bộ mã hóa PCCC là :

Mỗi bit thông tin ngõ vào sẽ trở thành một phần của từ mã ngõ ra (tính hệ

thống) và sẽ được kèm theo bằng 1/r - 1 bit (tạm gọi là bit parity) để sửa lỗi nếu

có

Nếu r càng nhỏ tức là số bit parity đi kèm sẽ lớn và dẫn đến khả năng sửa lỗi

cao hơn rất nhiều tuy nhiên tốc độ truyền giảm đi, số bit truyền nhiều hơn có nghĩa là băng thông lớn hơn và độ trễ tăng lên Theo khuyến cáo của các tổ chức định

chuẩn thì giá trị r chỉ nên tối thiểu là 1/6

n k

r =

Trong quá trình hợp các chuỗi mã hoá thành một chuỗi mã hoá duy nhất ta có

thể dùng một kỹ thuật khá mới mẻ đó là kỹ thuật xoá (punture) Kỹ thuật này sẽ

được trình bày ở phần kế tiếp

Một mã Turbo tiêu biểu là loại được kết nối theo kiểu PCCC Trong chương này

ta tìm hiểu chi tiết bộ mã hoá này Sơ đồ khối của chúng được biễu diễn trong hình hình 4.11

Hình 4.11 : Mã PCCC tốc độ 1/3 gồm 2 bộ mã hóa chập hệ thống đệ quy

Bộ mã hoá Turbo cơ bản được thiết kế bằng cách kết nối song song (PCCC) hai

bộ mã hoá hệ thống đệ quy tích chập (RSC - Recursive systematic convolutional) lại với nhau Một bộ mã hoá RSC có tốc độ mã hoá tiêu biểu là r = 1/2, hai bộ mã

hoá thành phần được phân cách nhau bởi một bộ chèn (interleaving) Chỉ có một trong ba đầu ra của hai bộ RSC trên là đầu ra của hệ thống, đầu ra của hệ thống có được bằng cách thay đổi thứ tự vị trí của các bit đầu vào

Hình 3.11 biểu diễn một bộ mã hoá Turbo có tốc độ mã hoá là r = 1/3 đầu ra của

bộ mã hoá RSC là đầu ra chuỗi hệ thống c1 và đầu ra chuỗi tích chập đệ quy

(Recursive Convolutional) c2, còn bộ mã hoá RSC thứ hai loại bỏ bớt đầu ra hệ

thống chỉ còn lại đầu ra chuỗi tích chập c2 Sơ đồ khối mã PCCC này thường được sử dụng nhất và sẽ được dùng để làm ví dụ mô tả các đặc tính của mã PCCC cũng như cho chương trình mô phỏng

2.KỸ THUẬT XOÁ (PUNTURE)

Kỹ thuật xoá (punture) là kỹ thuật dùng để tăng tốc độ mã của một bộ mã hoá mà không làm thay đổi cấu trúc của bộ mã hoá Như đã trình bày ở trên, tốc độ mã càng thấp thì chất lượng càng cao nhưng băng thông tăng Khi băng thông bị giới hạn thì ta cần tốc độ mã cao hơn Ví dụ bộ mã tốc độ 1/3 ở trên có thể trở thành bộ mã hoá tốc độ 1/2 bằng cách thay vì 1 bit ngõ vào sẽ có tương ứng 3 bit ngõ ra mã hoá thì ta sẽ làm cho ngõ ra mã hoá chỉ còn 2 bit Thực chất của kỹ thuật

punture là “xoá bớt” có quy luật một số bit trong chuỗi mã hoá ngõ ra làm giảm n dẫn đến r tăng lên

Ví dụ : Bộ mã hoá trong hình 4.11, nếu chuỗi hệ thống c1 vẫn giữ n guyên và các

chuỗi c2 và c3 sẽ được lấy xen kẽ (các bit lẻ của chuỗi c2 và các bit chẵn của chuỗi

c3) thì bộ mã sẽ có tốc độ 1/2

Khi bộ giải mã nhận được chuỗi bit đến thì nó sẽ thêm vào chuỗi này các bit 0 tại những chỗ đã bị xoá bớt Như vậy có thể làm sai lệch bit parity nên giảm chất lượng

3 BỘ CHÈN

Đối với mã TC, có thể có một hay nhiều bộ chèn được sử dụng giữa các bộ mã hoá thành phần Bộ chèn được sử dụng tại bộ mã hoá để cung cấp tính ngẫu nhiên cho các chuỗi ngõ vào Nó hoán vị tất cả các chuỗi ngõ vào “xấu” (các chuỗi này cho ra các từ mã có trọng số thấp) thành chuỗi mà được mã hoá cho ra có các từ mã có trọng số cao hay ngược lại để đảm bảo rằng với một chuỗi ngõ vào thì ngõ ra của một bộ mã hoá sẽ cho từ mã trọng số cao còn bộ kia sẽ cho ra từ mã trọng số thấp Đây là việc làm tăng khoảng cách tự do tối thiểu

Bộ chèn không những được sử dụng tại bộ mã hoá mà nó cùng với các bộ giải

chèn (deinterleaving) có trong bộ giải mã đóng một vai trò rất quan trọng Một bộ

chèn tốt sẽ làm cho các ngõ vào của bộ giải mã SISO ít tương quan với nhau tức là mức độ hội tụ của thuật toán giải mã lặp tăng lên, đồng nghĩa với việc giải mã chính xác hơn

Ví dụ bộ chèn được sử dụng để tăng trọng số của các từ mã như trong hình 4.12

Hình 4.12 : Bộ chèn làm tăng trọng số mã của bộ mã hóa RSC2

khi so sánh với bộ mã hóa RSC1

Từ hình trên, đối với bộ mã hoá RSC1 thì chuỗi ngõ vào x cho ra chuỗi mã tích chập đệ quy có trọng số thấp c2 Để tránh bộ mã hoá RSC2 cho ra chuỗi ngõ ra đệ

quy khác cũng có trọng số thấp, bộ chèn hoán vị chuỗi ngõ vào x thành một chuỗi mới với hi vọng cho ra chuỗi mã tích chập đệ quy có trọng số cao c 3 Vì vậy, trọng số mã của mã PCCC là vừa phải, nó được kết hợp từ từ mã trọng số thấp của bộ mã hóa 1 và từ mã trọng số cao của bộ mã hoá 2 Hình 4.13 là một ví dụ minh họa