TIỂU LUẬN MÔN TRUYỀN THÔNG SỐ CƠ SỞ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 1.1 Hệ thống thông tin số: Yêu cầu thiết kế :Công suất / băng thông / chất lượng can nhiễu, Kinh tế / tính hiệu quả / độ phức tạp, Đánh giá chấ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐIỆN TỰ - VIỄN THÔNG



TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC TIỂU LUẬN MÔN TRUYỀN THÔNG SỐ

CƠ SỞ NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

HỌ VÀ TÊN : BÙI VĂN HẬU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN MÔN HỌC : GV Ths Trương Tấn Quang

TP Hồ Chí Minh – Năm 2021

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 4

1.1 Hệ thống thông tin số: 4

1.2 Tín hiệu và phân tích tính hiệu: 4

1.2.1 Đại lượng đặc trưng trong miền tần số: 4

1.2.2 Băng thông và dải thông: 5

1.3 Tín hiệu ngẫu nhiên( randam signal): 5

1.3.1 Định nghĩa 5

1.3.2 Hàm phân bố tích lũy CDF & mật độ xác suất PDF: 5

1.3.3 Hàm Q và hàm lỗi bù erfc (error funcion complement) 5

Chương 2: SỐ HÓA VÀ ĐỊNH DẠNG 5

2.1 Sơ đồ khối điều chế xung mã PCM: 5

2.1.1 Khối lấy mẫu: 6

2.1.2 Khối lượng tử hóa: 6

2.1.3 Mã hóa: 6

2.2 Đặc điểm của PCM: 7

2.2.1 Ảnh hưởng của nhiễu lên tín hiệu PCM: 7

2.3 Lượng tử hóa và mã hóa không đều: 7

2.4 Mã hóa đường truyền (line code): 7

Chương 3: THÔNG TIN SỐ TRÊN BĂNG CƠ SỞ (BASEBAND) 8

3.1 Can nhiễu liên ký hiệu ISI : 8

3.2 Lọc tạo dạng xung 8

3.3 Bộ cân bằng 9

3.4 Bộ lọc phối hợp 9

3.5 Tỉ lệ lỗi 9

Chương 4: KHÔNG GIAN TÍN HIỆU – BỘ THU TỐI ƯU 9

4.1 Biểu diễn hình học của của tín hiệu 9

4.2 Tách sóng cho kênh truyền AWGN 10

4.3 Bộ thu tương quan: 10

4.4 Xác xuất lỗi 10

Chương 5: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ 11

5.1 Giới thiệu 11

5.2 Tách sóng cho kênh AWGN 11

5.3 Điều chế và tách sóng đồng bộ 11

5.4 Điều chế và tách sóng không đồng bộ(Non-coherent) 11

5.5 Đánh giá chất lượng 12

Chương 6: MÃ HÓA KÊNH 12

6.1 Giới thiệu 12

6.2 Mã khối tuyến tính 12

6.2.1 Định nghĩa 12

6.2.2 Phương pháp mã hóa 12

6.2.3 Phương pháp giải mã 12

6.3 Mã Haming 12

6.4 Mã hóa chập 12

6.4.1 Giới thiệu 12

6.4.2 Sơ đồ mã hóa chập 13

6.4.3 Thuật toán Viterbi 13

6.5 Mã turbo 13

6.5.1 Sự kết nối của mã turbo 13

6.5.2 Giải mã turbo 13

6.5.3 Ưu điểm khuyết điểm 13

6.5.4 Ứng dụng 13

MỤC LỤC Hình 1 1 Sơ đồ khối chức năng 4

Hình 1 2 Sơ đồ khối tổng quát 4

Hình 1 3 Tín hiệu liên tục, rời rạc , lưỡng tử và số 4

Hình 1 4 Băng thông , dải thông 5

Hình 2 1 Sơ đồ khối PCM 5

Hình 2 2 Lấy mẫu 6

Hình 2 3 Lượng tử hóa 6

Hình 2 4 Mã hóa 6

Hình 2 5 Băng thông tín hiệu PCM 7

Hình 2 6 Đồ thị lượng tử hóa không đều 7

Hình 2 7 Các dạng mã hóa đường truyền 7

Hình 2 8 Băng thông 7

Hình 3 1 Nhiễu ISI 8

Hình 3 2 Kênh Nyquist lý tưởng 8

Hình 3 3 Kênh Nyquist thực tế 8

Hình 3 4 sơ đồ bộ cân bằng ép về không 9

Hình 4 1 Sơ đồ điều chế và giải điều chế 9

Hình 4 2 Bộ tách sóng , giải điều chế , Bộ giải mã , quyết định 10

Hình 5 1 Điều chế khóa dịch biên ASK 11

Hình 5 2 Sơ đồ tách sóng nhịn phân DPSK 12

Hình 6 1 Sơ đồ mã hóa chập 13

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 1.1 Hệ thống thông tin số:

Yêu cầu thiết kế :Công suất / băng thông / chất lượng (can nhiễu), Kinh tế / tính hiệu quả / độ

phức tạp, Đánh giá chất lượng: analog->S/N; Digital-> Pe, BER

Mô hình kênh truyền: Kênh nhiễu cộng(AWGN), Kênh lọc tuyến tính, Kênh lọc khả biến tuyến

tính

1.2 Tín hiệu và phân tích tính hiệu:

Khái niệm tín hiệu: biểu diễn vật lý của thông tin, biến thiên theo thời gian, không gian hay các

biến độc lập khác

Phân loại tín hiệu :

• Tín hiệu đơn kênh hay đa kênh: được tạo ra từ nhiều nguồn tin khác nhau

• Tín hiệu một chiều và M chiều: tín hiệu là hàm theo một biến đơn và hàm theo M biến

• Tín hiệu thực hay phức

• Tín hiệu tuần hoàn: lặp lại theo một chu kì nào đó

• Tín hiệu không tuân hoàn: không có sự lặp lại

1.2.1 Đại lượng đặc trưng trong miền tần số:

Mật độ phổ:

Mật độ phổ năng lượng ESD: 𝐺(𝑓) = |𝑆(𝑓)|2(𝐽/

𝐻𝑍)

Mật độ phổ công suất PSD: (thông dụng)

Biểu diễn năng lượng trong miền tần số

Hình 1 1 Sơ đồ khối chức năng

Hình 1 2 Sơ đồ khối tổng quát

Hình 1 3 Tín hiệu liên tục, rời rạc , lưỡng tử và số

𝑃(𝑓) = 𝐹𝑇{𝑅(𝜏)} = 𝐹𝑇 { 𝑙𝑖𝑚

𝑇→∞

1

𝑇∫ 𝑠2 ∗(𝑡)𝑠(𝑡 +

−𝑇2 𝜏) dt} (𝑊

𝐻𝑍)

- 𝑃(𝑓) = ∑∞ |𝐴𝑛|

𝑛=−∞ 2𝛿(𝑓 − 𝑛𝑓0) 1.2.2 Băng thông và dải thông:

(a) Băng thông nửa công suất (b) Băng thông tương đương (c) Null-to-null bandwidth (d) Băng thông công suất (e) Băng thông PSD (f) Băng thông tuyết đối

1.3 Tín hiệu ngẫu nhiên( randam signal):

1.3.1 Định nghĩa

Không biết chắc về sự biến thiên và giá trị của tín hiệu trước khi nó xuất hiện

1.3.2 Hàm phân bố tích lũy CDF & mật độ xác suất PDF:

Xác suất/khả năng xảy ra ở các biến ngẫu nhiên khác nhau

❖ CDF là tích lũy xác suất xảy ra từ giá trị nhỏ nhất (-∞) đến giá trị đang xét

❖ Hàm mật độ xác suất PDF: 𝑓𝑘(𝑥, 𝑡𝑘) =𝜕𝐹𝑘(𝑥,𝑡𝑘)

𝜕𝑥

❖ PDF là sự biến thiên (phân bố) của xác suất xảy ra ở các giá trị của cá biến ngẫu nhiên khác nhau

❖ Hàm PDF của phân bố Gauss: 𝑓(𝑥) = 1

𝜎√2𝜋𝑒𝑥𝑝 [−(𝑥−𝜇)2

2𝜎 2 ]

❖ Hàm CDF của phân bố Gauss: 𝐹(𝑥) =1

2(1 + 𝑒𝑟𝑓𝑥−𝜇

𝜎√2)

1.3.3 Hàm Q và hàm lỗi bù erfc (error funcion complement)

𝐹(𝜇) = 𝑄(𝑧−𝜇

2er𝑓𝑐(𝑧−𝜇

√2𝜎)

Chương 2: SỐ HÓA VÀ ĐỊNH DẠNG 2.1 Sơ đồ khối điều chế xung mã PCM:

Biểu diễn công suất trong miền tần số

Xác suất biến x lớn hơn a, a≥ 0

Hình 1 4 Băng thông , dải thông

Hình 2 1 Sơ đồ khối PCM

2.1.1 Khối lấy mẫu:

Định lý lấy mẫu Shannon đưa ra giới dưới của tần số đó là 𝑓𝑠 ≥ 2𝑓𝑚 hoặc 𝜔𝑠 ≥ 𝜔𝑚 trong đó 𝑓𝑠

là tần số của tín hiệu PAM và 𝑓𝑚 là tần số cực đại của phổ tín hiệu tương tự

2.1.2 Khối lượng tử hóa:

Tích lũy nhiễu khi truyền xa tín hiệu , giải quyết chúng bằng cách thực hiện lượng tử hóa

−𝑆

2 ≤ 𝑒 ≤ 𝑆

2

Hàm mật độ xác suất sẽ là: 𝑓(𝑒) = {

1

𝑆 − 𝑆/2 ≤ 𝑒 ≤ 𝑆/2

0, 𝑒 ≠ Công suất trung bình: 𝑃𝑞 = 𝑒−2= ∫ 𝑒2𝑓(𝑒)𝑑𝑒 =𝑆2

12

𝑆/2

2.1.3 Mã hóa:

Gọi n là số bits cần thiết để mã hóa mỗi từ mã PCM : log2𝑀 ≤ 𝑛 ≤ log2𝑀 + 1

Hình 2 2 Lấy mẫu

Hình 2 3 Lượng tử hóa

Hình 2 4 Mã hóa

2.2 Đặc điểm của PCM:

Băng thông: 𝐵𝑃𝐶𝑀 ≥ 𝑛𝐵(𝑎), 𝐵𝑃𝐶𝑀 ≥ 2𝑛𝐵 (𝑏) suy ra băng thông tín hiệu PCM lớn hơn băng thông của tín hiệu tương tự tương ứng , đây là khuyết điểm của hệ thống truyền tin sử dụng PCM

2.2.1 Ảnh hưởng của nhiễu lên tín hiệu PCM:

Nhiễu lượng tử hóa gây bởi lượng tử hóa M mức ở bên mã hóa PCM

Lỗi bit gây bởi bởi nhiễu kênh truyền(AWGN)

2.3 Lượng tử hóa và mã hóa không đều:

2.4 Mã hóa đường truyền (line code):

Gồm AMI, Manchester, HDB-3, CMI

Băng thông:

Hình 2 5 Băng thông tín hiệu PCM

Hình 2 6 Đồ thị lượng tử hóa không đều

Hình 2 7 Các dạng mã hóa đường truyền

Hình 2 8 Băng thông

Chương 3: THÔNG TIN SỐ TRÊN BĂNG CƠ SỞ (BASEBAND)

3.1 Can nhiễu liên ký hiệu ISI :

Nhiệm vụ bộ lọc phát và lọc thu: giảm thiểu hiệu ứng nhiễu AWGN và ISI

Giảm thiểu ảnh hưởng ISI: kỹ thuật tạo dạng xung, bộ cân bằng

3.2 Lọc tạo dạng xung

Để thỏa mãn điều kiện ISI = 0 (lt) thì hàm p(t) có dạng hình chữ nhật

- Kênh Nyquist thực tế: Mở rộng độ rộng kênh: từ 𝑊 =𝑅𝑏

2 đến giữa W và 2W để tạo nên dạng xung thực tế hơn trong miền thời gian

- Dạng tín hiệu thực tế sang dạng hàm phổ cosine tăng:

Hình 3 1 Nhiễu ISI

Hình 3 2 Kênh Nyquist lý tưởng

Hình 3 3 Kênh Nyquist thực tế

3.3 Bộ cân bằng

Bộ cân băng ép về không

- Có 2N+1 trọng số 𝑊𝑘chưa biết, tại thời điểm lấy mẫu 𝑡 = 𝑛𝑇𝑏+ 𝑝0(𝑡) phải thỏa 2N+1 điều kiện ISI = 0: 𝑝0(𝑛𝑇𝑏) = ∑ 𝑊𝑘𝑝(𝑛 − 𝑘)𝑇𝑏 = { 1 𝑛 = 0

− 𝑛 = ±1, ±2, … , ±𝑁

𝑁

3.4 Bộ lọc phối hợp

- AWGN: 𝐸{𝑛2(𝑡)} = ∫−∞∞ 𝑆𝑁(𝑓)𝑑𝑓=𝑁0

2 ∫−∞∞ |𝐻(𝑓)2|𝑑𝑓

- Tìm đáp ứng bộ lọc H(f) để cực đại tỉ số h :

𝐻𝑜𝑝𝑡(𝑓) = 𝑘𝐺∗(𝑓)𝑒−𝑗2𝜋𝑓𝑇∀ 𝑘 3.5 Tỉ lệ lỗi

Hàm lỗi bù: 𝑒𝑟𝑓𝑐(𝑢) = 2

√𝜋∫ exp(−𝑧𝑢∞ 2) 𝑑𝑧 Xét mã dạng cức NRZ, sau kênh truyền ảnh hưởng bởi nhiễu AWGN:

𝑥(𝑡) = {+𝐴 + 𝑤(𝑡), 𝑏𝑖𝑡 1

−𝐴 + 𝑤(𝑡), 𝑏𝑖𝑡 0, 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇 Xác suất lỗi trung bình hay lỗi bit BER: 𝐵𝐸𝑅 = 𝑃𝑒 = 𝑝(0)𝑥𝑃𝑒0+ 𝑝(1)𝑥𝑃𝑒1

𝐵ER = 𝑃𝑒 = 1

2er𝑓𝑐(√𝐸𝑏

𝑁0)

Chương 4: KHÔNG GIAN TÍN HIỆU – BỘ THU TỐI ƯU 4.1 Biểu diễn hình học của của tín hiệu

Sơ đồ điều chế và giải điều chế :

Quy trình trực giao hóa Gram – Schmidt

Hình 3 4 sơ đồ bộ cân bằng ép về không

Hình 4 1 Sơ đồ điều chế và giải điều chế

Giản đồ chòm sao (constellation): tập các vectơ tín hiệu phát đi, hay các điểm trong không gian tín hiệu của bản tin

- Tổng hợp tín hiệu: 𝑠𝑖(𝑡) = ∑𝑁𝑗=1𝑠ij𝛹𝑗(𝑡)𝑖 = 1, , 𝑀 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇

- Phân tách tín hiệu: 𝑠𝑖𝑗 = ∫ 𝑠0𝑇 𝑖(𝑡)𝛹𝑗(𝑡)𝑑𝑡 𝑖 = 1, 𝑀, 𝑗 = 1, 𝑁, 𝑁 ≤ 𝑀

4.2 Tách sóng cho kênh truyền AWGN

➢ Nhiệm vụ: cho vecto tín hiệu ngẫu nhiên quan sát 𝑧 = (𝑧1, , 𝑧𝑁) tại ngõ ra bộ giải điều chế Thực hiện một phép ánh xạ z → 𝑚̂ là ước lượng của 𝑚𝑖 sao cho việc quyết định có xác suất trung bình lỗi là nhỏ nhất, Mô hình kênh AWGN: 𝑧 = 𝑠𝑗+ 𝑛

➢ Hàm PDF có điều kiện cho mỗi lần truyền𝑚𝑖gọi là hàm khả năng/hợp lí(Likelihood

function), Dùng công thức Bayes, qui tắc MAP phát biểu lại:

𝑠𝑒𝑡 ∶ 𝑚̂ = 𝑚𝑖 nếu: 𝑝𝑘𝑓𝑧 (𝑧|𝑚𝑘)

𝑓 𝑧 (𝑧) , là cực đại cho tất cả k = i

➢ Quy tắc quyết định cực đại khả năng(maximum likelihood - ML): trong trường hợp mẫu số

là độc lập với tín hiệu phát và xác suất trước là như nhau, quy tắc MAP được đơn giản thành: 𝑠𝑒𝑡 𝑚̂ = 𝑚𝑖 nếu: 𝑙𝑛[ 𝑓𝑧(𝑧|𝑚𝑘)], là tối đa cho tất cả k = I, Qui tắc ML là tìm điểm tín hiệu gần, đơn giản với điểm vecto quan sát nhất

4.3 Bộ thu tương quan:

Bộ thu tối ưu gồm 2 phần

Sự tương đương bộ thu tương quan và bộ thu phối hợp:

Từ (a) và (b) suy ra: 𝒛(𝑻) = 𝒛(𝑻)′

4.4 Xác xuất lỗi

- Xác xuất quyết định sai

- Xác xuất quyết định đúng

- Xác suất lỗi trung bình: 𝑃𝐸(𝑀) = ∑𝑀𝑖=1𝑃𝑟( 𝑚̂ ≠ 𝑚𝑖)𝑃(𝑚𝑖)

Hình 4 2 Bộ tách sóng , giải điều chế , Bộ giải mã , quyết định

Biên hợp của xác suất lỗi (Union bound): 𝑷𝑬 ≤ 𝟏

𝑴∑ ∑ 𝑷𝟐(𝒔𝒌, 𝒔𝒊) ≤ (𝑴 − 𝟏)𝑸(

𝒅𝒎𝒊𝒏 𝟐

√ 𝑵𝟎 𝟐

𝑴 𝒌=𝟏 𝒌≠𝒊

𝑴

Chương 5: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ 5.1 Giới thiệu

Điều chế băng thông dải (bandpass modulation):

Định nghĩa: điều chế là đưa tín hiệu lên sóng mang truyền đi xa

- Sóng mang: 𝑠(𝑡) = 𝐴(𝑡) 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐 𝑡 + 𝛷(𝑡)) = √2𝐸

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐𝑡 + 𝛷(𝑡))

- Tín hiệu bandpass: 𝑠𝑖(𝑡) = 𝑔𝑇(𝑡)√2𝐸

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐 𝑡 + (𝑖 − 1)𝛥𝜔𝑡 + 𝛷𝑖(𝑡)) 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇

5.2 Tách sóng cho kênh AWGN

Bộ thu tương quan(Correlation Receiver):

Bước 1(Giải điều chế): tối ưu hóa quá trình biến đổi từ dạng sóng sang biến ngẫu nhiên Bước 2(Quyết định): tối ưu hóa tiêu chuẩn quyết định

5.3 Điều chế và tách sóng đồng bộ

Điều chế khóa dịch biên ASK(Amplitude shift Keying): 2 mạch dao động , 2 dạng sóng:0, 1, đồng bộ giữa phát và thu có dao động cùng tần số và pha :𝑠𝑖= √2𝐸𝑖

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐𝑡 + 𝜑)

Điều chế khóa dịch pha nhị phân BPSK:𝑠𝑖(𝑡) = √2𝐸𝑏

𝑇𝑏 𝑐𝑜𝑠( 2𝜋𝑓 𝑐 𝑡) → 𝑏𝑖𝑡1,0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇 Điều chế khóa dịch pha M-PSK: 𝑠𝑖(𝑡) = √2𝐸𝑠

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐 𝑡 −2𝜋𝑖

𝑀 ),0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇 Điều chế biên độ cầu phương M-QAM:𝑠𝑖(𝑡) = √2𝐸𝑖

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑐𝑡 + 𝜑𝑖) Điều chế khóa dịch tần M-FSK:𝑠𝑖(𝑡) = √2𝐸

𝑇 𝑐𝑜𝑠( 𝜔𝑖𝑡 + 𝜑),0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇, 𝑖 = 1, , 𝑀

5.4 Điều chế và tách sóng không đồng bộ(Non-coherent)

Đặc điểm: không cần xác định pha của t/h thu , hệ thống đơn giản , chất lượng kém , xác suất lỗi

tăng

Mã hóa DPSK(Differential PSK): là dạng điều chế mà thông tin được mã hóa theo sự chênh

lệch về pha giữa hai bit kế cận

Dạng sóng tín hiệu phát: 𝑆𝑖 = √2𝐸

𝑇 𝐶𝑂𝑆[𝜔0𝑡 + 𝜃𝑖(𝑡)] 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇 , 𝑖 = 1, … … , 𝑀 Dạng sóng tín hiệu thu: 𝑆𝑖 = √2𝐸

𝑇 𝐶𝑂𝑆[𝜔0𝑡 + 𝜃𝑖(𝑡) + 𝑎] + 𝑛(𝑡)

Sơ đồ tách sóng nhị phân DPSK:

Hình 5 1 Điều chế khóa dịch biên ASK

5.5 Đánh giá chất lượng

Xác xuất lỗi ký hiệu 𝑃𝐸 , xác suất lỗi bit 𝑃𝐵

Số bit/ ký hiệu: 𝑘 = log2𝑀

Đối với tín hiệu M-FSK: 𝑃𝐵

𝑃 𝐴 =2𝑘−1

𝑀−1 lim𝑃𝐵

𝑃𝐴= 1

2 , đối với M-PSK, M-PAM, M-QAM: 𝑃𝐵≈ 𝑃𝐸

𝑘 𝑣ớ𝑖 𝑃𝐸 ≪ 1 , PSK thông dụng : tiết kiệm băng thông ít lỗi

Chương 6: MÃ HÓA KÊNH 6.1 Giới thiệu

Các phương pháp mã hóa kiểm soát lỗi

- ARQ: phát hiện lỗi và tự động yêu cầu truyền lại

- FECC: phát hiện lỗi và sửa lỗi

6.2 Mã khối tuyến tính

6.2.1 Định nghĩa

- Dữ liệu nhị phân được chia thành từng khối k bit

- Bộ mã hóa khối sẽ ánh xạ khối k bit tin thành khối n bit mã

- Tập hợp 2^k từ mã khác nhau có chiều dài n tạo bộ mã khối (n,k)

6.2.2 Phương pháp mã hóa

Quy luật tạo từ mã: 𝑡[1 x n]= 𝑢[1 x k ]𝐺[k x n]

Trong đó G là ma trận sinh có cấu trúc: 𝐺[k x n]= [𝑃𝑘×𝑚|𝐼𝑘×𝑘]

6.2.3 Phương pháp giải mã

- Thuật toán giải mã Syndrome: 𝑠 = 𝑟𝐻𝑇= (𝑠0𝑠1 𝑠𝑚−1)

𝑠 = 0 → 𝑒 = 0

𝑠 ≠ 0 → 𝑒 = 1

6.3 Mã Haming

- Dưới dạng cấu trúc hệ thống: 𝐻𝑚,𝑛 = [𝐼𝑚,𝑚/Q𝑚,𝑘], Ma trận Q gồm 𝑘 = 2𝑚− 𝑚 − 1cột, mỗi cột là vecto m chiều có trọng số ≥ 2

6.4 Mã hóa chập

6.4.1 Giới thiệu

Mã chập là loại mã giúp sửa lỗi thuộc họ mã lưới (Trellis)

Cấu trúc mã hóa: phép chập giữa đa thức sinh và thông tin được mã hóa

Hình 5 2 Sơ đồ tách sóng nhịn phân DPSK

6.4.2 Sơ đồ mã hóa chập

- Mã chập có 3 tham số (n,k,K) hoặc

(k.n,K)

- r = k/n là tốc độ mã hóa

- n số bit từ mã ra

- k là số bit thường được mã hóa ở

ngõ vào , r/k tốc độ mã hóa

- K là chiều dài giới hạn/ràng

buộc/quy định

- K = M + 1, M: số ô nhớ

6.4.3 Thuật toán Viterbi

Thuật toán Viterbi bộ giải mã lân cận gần nhất

Chọn đường có khoảng cách Hamming(metric – số đo) ngắn nhất giữa chuỗi bit truyền với các đường trên giản đồ lưới

Mỗi nút sẽ đi vào từ 2 nút, đường nào có khoảng cách Hamming nhỏ, gọi là đường sống(surrival path )sẽ được giữ lại và bỏ đường kia

- Quyết định cứng: Bộ giải điều chế ra quyết định bit 0 hay 1

- Quyết định mềm: Bộ giải điều chế không quyết định giá trị mẫu nhận được mà đưa vào bộ giải

mã với thuật toán ML sẽ cho ra quyết định chính xác hơn SOVA dựa vào Độ tin cậy

(reliability)= Xác suất hợp lý (likelihood)

6.5 Mã turbo

Là một loại mã hóa sửa sai rất mạnh trong công nghệ truyền thông hiện đại, mã Turbo là họ của

mã chập, là sự kết nối song song các bộ mã chập cùng với các bộ ghép xen , giải mã Turbo sử dụng kỹ thuật lặp dựa trên thuật toán MAP hoặc SOVA với bộ giải mã SISO có thể đạt BER rất thấp ở SNR rất gần với giới hạn Shannon

6.5.1 Sự kết nối của mã turbo

Mã turbo gồm hai hay nhiều bộ mã hóa thành phân riêng biệt , kết nối với nhau : kết nối nối tiếp

và kết nối song song , với tốc độ mã hóa 𝑅𝑛𝑡 = 𝑘1𝑘2/𝑛1𝑛2 , xác xuất lỗi giảm theo hàm mũ với tốc độ nhỏ hơn dung lượng kênh , bộ giải mã phức tạp tăng theo hàm đại số, chúng ta phải thêm các bộ ghép xen ở giữa các bộ mã hóa thành phần để cải tiến khả năng sửa sai

6.5.2 Giải mã turbo

Quá trình giải mã được lặp đi lặp lại , BER đạt giá trị tới hạn shannon nhưng độ phức tạp chỉ tăng tuyến tính , sơ đồ giải mã kết nối nối tiếp có khả năng chia sẻ thông tin mềm giữa các bộ mã Hai bộ giải mã điển hình là giải mã lặp và giải mã SISO với hai thuật kinh điển là MAP , SOVA

6.5.3 Ưu điểm khuyết điểm

Tăng tốc độ d/liệu không tăng c/suất truyền, giảm công suất , thích hợp môi trường thay đổi , giải

mã phức tạp và độ trễ cao , giới hạn thời gian thực

6.5.4 Ứng dụng

Hệ thống lưu trữ dữ liệu, htt cố định, ht vệ tinh, ths DVB, TTDĐ 3G/4G/5G và không dây

Hình 6 1 Sơ đồ mã hóa chập