Nghiên cứu phương pháp mã hóa kênh nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu trong quá trình truyền tin

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP MÃ HÓA KÊNH NHẰM NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU TRONG Q TRÌNH TRUYỀN TIN
Quan Lực Vinh*

Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh (HUTECH)
GVHD: ThS. Trần Duy Cường

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu mơ phỏng mã hóa kênh giúp ta hiểu rõ hơn về mã hóa và giải mã thơng tin. Nó giúp chúng
ta mã hóa nguồn tin ở phía phát và đồng thời qua bên phía thu giải mã và sửa sai các bit để ta thu được nguồn
tin đúng như khi truyền. Mục đích của mã hóa kênh truyền là nhằm tăng dung lượng kênh truyền bằng cách
cộng thêm vào tín hiệu những dữ liệu dư thừa được thiết kế một cách cẩn thận trước khi truyền trên kênh truyền.
Từ khóa: mã hóa kênh, dung lượng kênh, giải mã kênh, sửa sai, truyền tin.
1. GIỚI THIỆU
1.1. Mã vịng
1.1.1.

Mơ tả

Mã vịng (Cycle Codes) là một họ mã có ứng dụng đăc biệt rộng rãi trong thơng tin. Mã có tên gọi là Cycle vì
do có đặc tính dịch vịng của một từ mã.
Ngồi ra mã vịng cịn được gọi một lớp con quan trọng của mã tuyến tính vì có thể tìm được nhiều phương
pháp giải mã và mạch mã hóa, tính syndrome (hội chứng) có thể thực hiện đễ dàng nhờ bộ ghi dịch có hồi tiếp
(feedback connection).
1.1.2.

Định nghĩa:

Một mã tuyến tính C(n,k) được coi là mã vịng nếu mỗi lần dịch vịng một từ mã của C thì kết quả cũng là
một vector của C.

141


NƠI PHÁT

NƠI THU

Mã hóa kênh truyền

Phát hiện sai và sữa sai

Mã vịng, mã khối tuyến tính, mã Hamming,…

▪

Tìm đa thức kiểm tra H(x).

Cho mã vòng C(n,k)

▪

𝑥 𝑛 + 1 = ℎ(𝑥). 𝑔(𝑥) ℎ𝑎𝑦 ℎ(𝑥) =

▪

Tìm H(x)= 𝑥 𝑘 . ℎ(𝑥 −1 )

▪

Tìm H(n-k,n) khơng chính tắc

▪

̃(𝑛 − 𝑘, 𝑛) chính tắc
Tìm 𝐻

▪

̃ 𝑇 ; với r là vector
Tính Syndrome: 𝑆 = 𝑟. 𝐻

Phần thêm vào để kiểm tra

𝑥 𝑛 +1
𝑔(𝑥)

Phần mang tin

<-----------------------Độ từ mã n---------------------->
▪

Đa thức sinh (ĐTS): g(x) = ?

𝑔(𝑥) = 1 + 𝑔1 𝑥 + 𝑔2 𝑥 2 + … + 𝑔𝑛−𝑘−1 𝑥 𝑛−𝑘−1 +𝑔𝑛−𝑘 𝑥 𝑛−𝑘
thu
Sao cho: 𝑥 𝑛 + 1 = 𝑔(𝑥). ℎ(𝑥)
▪

Nguồn tin u: mã hóa nguồn

▪

Tìm ma trận G(k,n) theo ĐTS g(x).

▪

ứng và chọn Coset Leader (e) theo Syndrome
▪

2

𝑔(𝑥) = 1 + 𝑔1 𝑥 + 𝑔2 𝑥 + … + 𝑔𝑛−𝑘−1 𝑥

▪

Tìm 𝐺̃ (𝑘, 𝑛) chính tắc

▪

Mã hóa kênh: 𝒕 = 𝒖. 𝐺̃ (𝑘, 𝑛)

𝑛−𝑘−1

̃𝑇 => Coset Leader (error) tương
Lập bảng: 𝐻

+𝑔𝑛−𝑘 𝑥

𝑛−𝑘

142

Sữa sai: 𝑡 = 𝑟 ⨁𝑒


2. MƠ HÌNH

2.1 Sơ đồ tổng qt
Hình 1: Hệ thống truyền tin số rời rac

2.2 Sơ đồ giải thuật phía phát:

2.3 Sơ đồ giải thuật phía thu:

143


2.4 Sơ đồ giải thuật tính Syndrome:

2.5 Kết quả mơ phỏng:
gx = x^3 + x^2 + 1

Hmat =

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

Gmat =

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

144


Decode = 1

S= 0

0

0

1

0

0

1

0

0

Decode2 = 1

S2 = 0

0

1

>> Mô phỏng có nhiễu

Hình 5: Kết quả mơ phỏng mã vịng C (7,4) AWGN

3. KẾT LUẬN
Qua các sơ đồ trên và kết quả mơ phỏng, ta thấy được lợi ích của việc mã hóa kênh khi truyền tín hiệu đi xa.
Trong hình 5 ta có hai đường tín hiệu: đường màu xanh là tín hiệu khơng được mã hóa và đường màu đỏ là tín
hiệu được mã hóa. Qua kết quả mơ phỏng ta xét tại một điểm Eb/N0 = 5 dB thì ta thấy được rằng tính hiệu
truyền đi khi được mã hóa sẽ ít lỗi hơn tín hiệu truyền khơng được mã hóa. Đồng thời tốc độ bit lỗi (BER) ở
đường truyền được mã hóa cũng sẽ ít bit lỗi hơn đường truyền khơng được mã hóa.
145


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lý thuyết thông tin, Ths. Trần Duy Cường, Trường Đại học Công nghệ TP.HCM.
[2] Gallager, Robert G. Low-Density Parity-Check Codes, Cambridge, MA, MIT Press, 1963
[3] Richardson, T.J.; Kudekar, S. Design of low-density parity check codes for 5G new radio. IEEE Commun.
Mag. 2018, 56, 28–34.

146