Bài thuyết trình phương pháp mô phỏng một hệ thống thông tin số mã chập trên kênh AWGN

Sở Khoa Học Và Công Nghệ Hà Nội

LOGO

Phương pháp mô phỏng một hệ
thống thông tin số
Mã chập trên kênh AWGN
Lê Hồng Phúc

SĐT

: 0973975007
Viện Điện tử - Viễn thông


Nội dung
Mô hình Hệ thống thông tin số
Tổng quan về mã kênh
Khái niệm và cấu trúc bộ mã chập
Thuật toán giải mã Viterbi
Chương tình mô phỏng và kết quả

LOGO

Viện Điện tử - Viễn thông


Mô hình hệ thống thông tin số


Mô hình cơ bản

LOGO

www.themegallery.com


Mô tả chi tiết mô hình


Nguồn tin là nơi tạo ra các bản tin chứa đựng những thông tin cần phát đi, các bản tin này có thể là
các bit, các ký hiệu mã v.v... Đầu ra của nguồn tin là chuỗi các ký hiệu, thông thường là các ký hiệu
nhị phân.



Kênh truyền là nguyên nhân chủ yếu gây ra lỗi cho tín hiệu thu, nên bộ mã kênh (giải mã kênh) thực
hiện thêm vào các bit kiểm tra vào chuỗi thông tin nhằm giảm tối thiểu các ảnh hưởng của nhiễu trên
đường truyền lên tín hiệu

LOGO

www.themegallery.com


Mô tả chi tiết mô hình


Để tín hiệu đầu ra bộ mã kênh phù hợp với kênh truyền, bộ điều chế thực hiện sắp xếp các chuỗi số
đầu ra bộ mã kênh thành chuỗi dạng sóng tương tự (các ký hiệu) phù hợp với đặc tính kênh truyền.



Để tăng tốc độ truyền, mỗi ký hiệu (symbol) có thể mang nhiều bit thông tin như các hệ thống điều
chế nhiều mức (QPSK, MPSK, QAM...).

LOGO

www.themegallery.com


Mô tả chi tiết mô hình

Kênh truyền nhiễu Gaussian
Tạp âm Gaussian mà ta nói đến là tạp âm
nhiệt (thermal noise), là dòng điện không
mong muốn gây ra trong mạch điện dưới tác
động của chuyển động nhiệt của các hạt
mang điện trong mạch điện (các điện tử).

LOGO

www.themegallery.com


Mô tả chi tiết mô hình

Trong băng tín hiệu W thì mật phổ công suất
tạp âm gần như là hằng số, làm gần đúng là
hằng số No hay No/2 tùy trường hợp xét.
Điều này gợi ý liên hệ tới phổ ánh sáng

trắng (là tổng của mọi sóng điện từ ánh
sáng với mọi bước sóng - hay tần số - khác
nhau) là hằng số theo trục bước sóng lamda
hay trục tần số. Tính chất phổ như vậy gọi là
phổ TRẮNG, nên có cái chữ W (WHITE)
LOGO

www.themegallery.com


Mã hóa kênh


Mã hóa kênh là việc đưa thêm các bit dư vào tín hiệu số theo một quy luật nào đó, qui luật này
thường xác định cấu trúc bộ mã, nhằm giúp cho bên thu có thể phát hiện và giải mã thu lại tín hiệu,
thậm chí bên thu có thể sửa được cả lỗi xảy ra trên kênh truyền khi bộ mã có cấu trúc tốt



Hệ thống thông tin không dây ngày nay, người ta hay sử dụng một loại mã có thể phát hiện và khắc
phục lỗi một cách tự động :mã điều khiển lỗi (ECC), hay chính xác hơn là FEC

LOGO

www.themegallery.com


Phân loại Mã kênh

LOGO

www.themegallery.com


Mã kênh sẽ giới thiệu

Block Code  Linear Code 
Cyclic Code
Trellis Code  Linear Code 
Convolution Code

LOGO

www.themegallery.com


Phân biệt mã khối và mã
trellis


Mã hóa khối là mã hóa không nhớ.Tức là khi ta cho một chuỗi dữ liệu K bit, thì ngõ ra của bộ mã hóa
khối là một khối dữ liệu n bit duy nhất.



Mã hóa chập(mã trellis) không kết nối các khối bit riêng vào trong một khối từ mã, thay vào đó nó sẽ
chấp nhận một chuỗi bit liên tục và taọ thành một chuỗi ngõ ra. Hiệu quả hay tốc độ dữ liệu của mã
hóa chập được đánh giá bằng tỉ lệ của số bit ngõ vào k, và số bit ngõ ra n.

LOGO

www.themegallery.com


Mã khối tuyến tính


Từ dữ liệu và từ mã: Chia bản tin thành các khối(block), mỗi khối gồm k bit, được gọi là từ dữ liệu
(datawword)



Thêm r bit dư vào mỗi khối để tạo thành khối gồm n bit được gọi là từ mã(codeword), với n = k + m

LOGO

www.themegallery.com


Số học modulo (phép cộng
modulo)


Phép toán XOR : 2 bit giống nhau khi thực hiện XOR sẽ cho kết quả là 0, 2 bít khác nhau sẽ cho kết quả là 1

LOGO

www.themegallery.com

Khoảng cách Hamming

LOGO

www.themegallery.com


Khoảng cách Hamming tối
thiểu

LOGO

www.themegallery.com


Khoảng cách Hamming tối
thiểu để phát hiện lỗi

LOGO

www.themegallery.com


Khoảng cách Hamming tối
thiểu để sửa lỗi

LOGO

www.themegallery.com

Mã khối tuyến tính

LOGO

www.themegallery.com


Mã Hamming

LOGO

www.themegallery.com


Ví dụ về mã Hamming

LOGO

www.themegallery.com


Cấu trúc bộ mã Hamming

LOGO

www.themegallery.com


Quy tắc giải mã sửa lỗi bên

thu

LOGO

www.themegallery.com


Quy tắc giải mã sửa lỗi bên
thu

LOGO

www.themegallery.com


Khái niệm bộ mã chập
 Mã chập được tạo ra bằng cách cho chuỗi thông tin truyền
qua hệ thống các thanh ghi dịch tuyến tính có số trạng thái
hữu hạn, và được tổng hợp bởi các bộ XOR để tính toán
trạng thái đầu ra.
 Một bộ mã chập thường được biểu diễn là (n, k, m)
 Trong đó :
 n là số bit ở đầu ra tương ứng với k bit đi vào bộ mã
 k là số bít đi vào bộ mã trong mỗi chu kì mã
 m là số trạng thái nhớ lớn nhất của bộ mã, tương ứng
với số thanh ghi dịch của bộ mã. Ngoài ra ta còn có K =
m +1 tương ứng với chiều dài của bộ mã.
LOGO

Viện Điện tử - Viễn thông

Ví dụ minh họa cấu trúc bộ mã chập
(2,1,2)
Bộ mã

Tính toán đầu ra
 Hai đa thức sinh của bộ
mã lần lượt là chuỗi g1=
[1 1 1] và g2 =[ 1 0 1]
 Đầu vào là x, tốc độ mã
hóa là ½ sẽ cho ta 2 đầu
ra là c(1) và c(2).
 Giả sử chuỗi đầu vào là
m = {1, 1, 0, 0, 1, 0, 1}

LOGO

www.themegallery.com