ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-20001.Tính cấp thiết và mục đích của đề tài: Xã hội đang ở những bớc đi đầu tiên của TK-21 với nền kinh tế và tri thức phát triển không ngừng,
Trang 1ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-2000
1.Tính cấp thiết và mục đích của đề tài:
Xã hội đang ở những bớc đi đầu tiên của TK-21 với nền kinh tế và tri thức phát triển không
ngừng, đời sống của con ngời từng ngày đợc nâng cao Cho nên, nhu cầu đi lại & thông tin của con
ngời cũng ngày càng cao, đặc biệt là thông tin di động sẽ có nhiều đổi thay Bớc vào kỷ nguyên xã
hội thông tin với nền kinh tế mở & hội nhập, số lợng khách hàng có nhu cầu sử dụng thông tin di
động phát triển rất nhanh chóng & đa dạng nh: dịch vụ thoại, dữ liệu, số liệu tốc độ cao, các dịch vụ
multi-media, vì vậy đòi hỏi các hệ thống truyền thông vô tuyến ngày phải càng hoàn thiện về mặt
chất lợng & số lợng dịch vụ Hiện nay, các hệ thống truyền thông di động mặt đất liên tiếp đạt đợc
nhiều thành tựu to lớn Thành công này đạt đợc là ở chỗ nó khắc phục đợc tình trạng thiếu tần phổ
& sử dụng hiệu quả hơn tần phổ với chất lợng dịch vụ cung cấp cho khách hàng ngày càng tốt hơn
Song, khi mà băng tần vô tuyến của các hệ thống thông tin di động hiện tại không đủ đáp ứng yêu
cầu sử dụng, ngời ta đã tập trung chú ý nhiều đến các hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã
(CDMA) Công nghệ CDMA đã đợc nghiên cứu & triển khai áp dụng thành công ở rất nhiều nớc
trên thế giới Là sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học nên việc tiếp cận các công nghệ tân tiến
trên thế giới đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc CNH-HĐH & xây dựng đất nớc Chính vì vậy
mà đề tài đợc lựa chọn là: “ ứng dụng mã Turbo trong công nghệ CDMA-2000 ” Đề tài này đ a ra
một cái nhìn tổng quan về một loại mã sửa sai có hiệu năng cao mã Turbo và ứng dụng của nó
trong công nghệ CDMA -2000, đặc biệt là đánh giá trình diễn và mô phỏng mã Turbo trong hệ
thống CDMA-2000 dới tác độngcủa fading
2 Nội dung khoa học và bố cục của đề tài
- Đề tài đợc xây dựng thành cuốn tài liệu phục vụ cho công tác đào tạo & nghiên cứu, đặc
biệt còn mang tính khả thi ứng dụng trong mạng viễn thông nh mục tiêu đề tài đã đa ra.Nội dung
của đề tài đã đợc trình bày (có tài liệu kèm theo) bao gồm các vấn đề:
Abstract:A variety of multi-media communication services will be offered in mobile communication
enviroments in the near future In order to have reliable communications,channel coding is often
employed Turbo code as a powerful coding technique, has been widely studied and used in
communication systems Turbo code decoder algorithm is studied in details in this thesis The
performance of Turbo code used in IS-2000 Code Division Multiple Access (CDMA) reverse or
forward link under Additive White Gaussian Noise (AWGN) and slow fading channels is evaluated
The bit error rates (BER) of Turbo code at low signal-to-noise ratio (SNR) are obtained by
simulations
Lời nói đầu
Ch
ơng 1 : Tổng quan về mã sửa lỗi
1.1 Giới thiệu chung
1.2 So sánh giữa các hệ thống mã hóa
1.3 Mã Turbo trong các hệ thống truyền dẫn
Ch
ơng 2 : mã Turbo
2.1 Mô hình hệ thống mã Turbo
2.2 Bộ mã hoá Turbo
2.2.1 Bộ mã hoá xoắn hệ thống đệ quy-RSC 2.2.2 Bộ đan xen(Interleaver)
2.2.3 Chích đầu ra(Output Puncturing)
Học viện công nghệ BCVT 100
Trang 22.3 Thuật toán giải mã Turbo
2.3.1 Thuật toán giải mã Turbo cho kênh AWGN 2.3.2 Thuật toán giải mã Turbo đợc chuyển đổi cho kên fading Rayleigh
Ch
ơng 3 : ứng dụng của mã turbo trong cdma-2000
3.1 Hệ thống IS-2000 CDMA(CDMA-2000)
3.2 So sánh giữa CDMA-2000&W-CDMA
3.3 Đánh giá trình diễn& các kết quả mô phỏng mã Turbo trong CDMA-2000
3.4 Một số ứng dụng của mã Turbo trong CDMA-2000
Kết luận và Đề suất
Tài liệu tham khảo
3 Phơng pháp nghiên cứu của đề tài:
Để đạt đợc mục đích đề ra, đề tài đã tiến hành phân tích, mô phỏng và đánh giá trình diễn
hiệu năng của mã Turbo Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc tổng quát cho hệ thống CDMA-2000 sử
dụng mã Turbo trong khối mã hoá dữ liệu cho các kênh FCH & SCH, đa ra các tham số kênh nh
công suất phát, tốc độ bít, fading AWGN, fading Rayleigh để khảo sát và đánh giá hệ thống
Cụ thể chọn mã xoắn -RSC (Recusive Symatic Convolution code) để làm bộ mã hoá thành phần
cho mã Turbo-(PCCC:Paralell Concatenated Convolution Code).Sơ đồ bộ mã hoá Turbo nh sau:
k
3
2
'
'
k
k
c c
3 2 1
k k k
c c c
E n c o e r 1
E n c o e r 2
I n t e r l e v e r
P u c t u r e
&
p a r a l e l t o
s e r i a l
Hìmh2.3aBộmãhoáTurbo
Sơ đồ chi tiết nh sau:
Học viện công nghệ BCVT 101
Interleaver
X
’
2
1 D D
+ +
+
+
Y 0
’
d
n 1
n
o Y
1
’
Con trol
Constituent Encoder 2
(Nturbo +6)/R Code Symbol s (Output )
Symbol Puncture And repetition
Constituent Encoder 1
+ +
+
+
X Y 0
d
n 1
n
o Y
1
Cont rol
2
1
D
1 D 3D
2 3
3 2 1
1 ) (
D D D D D D G
2 3 3 1
1 ) (
D D D D D G
1 ) (D
G
Trang 3) ' , , ' , ' (
k
p k
s k
k
x
Exchange extrinsic inform ation
) , , ,
k
p k
s k
q i
A A x
x
x x
x x x
x x
p i k p i k
p q k
p k
p k p q k
p k
s k k
, , 2 ), , ( ' ,
) ' , , ' , ' , , , , (
, ,
, ,
3 , 2 , ,
2 , 1
q i
c c
c c
c c c c c
i k
i k
q k k
k
q k k k k
, , 1 ), 1 , 1 ( ' ,
) ' , , ' , ' , , , , (1 2 2 3
u~
u k
u k (0,1)
M em oryless channel
D ecoder1
AW G N
N (0,N 0 /2)
D ecoder 2
M ake
decision
H ìn h 2.1 Sơ đồ khối của m ô h ìn h h ệ th ốn g m ã Turbo
Đối với hệ thống CDMA-2000 thì khối điều chế (Modulator) là trộn sóng mang và trải phổ vô tuyến,
ở phía thu có quá trình ngợc lại
I /Q mapping
Modulation
symbols
Channel bits Add CRC
bits,etc encoder Turbo
Symbol repetition
Block interleaver
Hình3.3 Một phần của cấu trúc kênh bổ sung và kênh cơ
bản cho tuyến lên
Symbol puncture
Kết quả trình
diễn thu đợc
nh sau:
Học viện công nghệ BCVT 102
Trang 44 Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:
a Đề tài cung cấp các thuật toán & chơng trình mô phỏng nh: C3-Simulink, các hàm run.scrip
Matlab-Simulink giúp cho các học viên thấy đợc trực quan trình diễn và hiệu năng của mã Turbo
b Mã Turbo có tầm quan trọng là chúng có khả năng thông tin tin cậy với các hiệu suất năng lợng
ở gần với giới hạn về mặt lý thuyết dự đoán bởi Claude Shannon Các đờng cong BER&Pe rất gần
với đờng cong xác suất lỗi của Shannon Do vậy mã Turbo rất phù hợp cho hệ thống có tốc độ bit
cao & năng lợng thấp nh: các hệ thống CDMA, các ứng dụng trong không gian sâu Mã Turbo đã
đợc đề nghị cho các ứng dụng năng lợng thấp nh thông tin vệ tinh và không gian,cũng nh cho các
ứng dụng để giảm can nhiễu,truyền dẫn trên các kênh pha đinh thí dụ nh các dịch vụ thông tin cá
nhân và thông tin tế bào thế hệ thứ ba ect Phát triển công nghệ để đáp ứng nhu cầu mới của điện
thoại di động là cách tốt nhất để cải thiện chất lợng dịch vụ, đó là khả năng phát, thu đợc video,
E-mail, truy cập vô tuyến vào Internet, số liệu băng rộng và âm thoại chất lợng cao,cũng nh phát triển
cơ sở hạ tầng để trợ giúp cho việc tăng tốc độ truyền dẫn số liệu, linh hoạt bên cạnh các hệ thống
thông tin hữu tuyến nh cáp quang Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng mã Turbo là 1 kỹ thuật mã
hóa sửa lỗi có hiệu suất
Tuy nhiên, có nhiều nhân tố cần phải đợc xem xét khi thiết kế mã Turbo cần phải bổ xung nh:
-Sự cân bằng giữa các yếu tố để đạt đợc 1 sự kết hợp tốt nhất giữa BER &số lợng các
Iteration.V/dụ: Nhiều Iteration sẽ nhận đợc BER thấp nhng trễ giải mã hóa cũng sẽ lớn hơn
-ảnh hởng của kích thớc Frame lên BER cũng cần đợc xem xét Mặc dầu mã Turbo với kích thớc
Frame lớn hơn sẽ nhận đợc trình diễn tốt hơn, nhng trễ đầu ra cũng sẽ lớn
-Tốc độ mã hóa là một nhân tố khác cần đợc xem xét Tốc độ mã hóa cao hơn cần độ rộng băng
lớn hơn …ect
Vì vậy có thể triển khai các hệ thống di động trên cơ sở công nghệ CDMA-2000 sử dụng mã Turbo
ở Việt Nam thay cho các hệ thống CDMA-IS95 hiện tại đang đợc sử dụng trên mạng do các u điểm
của CDMA-2000 đã đề cập trong đề tài
Học viện công nghệ BCVT 103
