Tài liệu Ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-200 pdf

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-2000
1.Tính cấp thiết và mục đích của đề tài:
X hội đang ở những bã ớc 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 đ tập trung chú ý nhiều đến các hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã ã
(CDMA). Công nghệ CDMA đ đã ợc 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 m Turbo trong công nghệ CDMA-2000 . Đề tài này đã a ra một
cái nhìn tổng quan về một loại m sửa sai có hiệu năng cao m Turbo và ứng dụng của nó trongã ã
công nghệ CDMA -2000, đặc biệt là đánh giá trình diễn và mô phỏng m Turbo trong hệ thốngã
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 đ đã a ra.Nội dung
của đề tài đ đã ợc 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.
Học viện công nghệ BCVT
100
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
Lời nói đầu
Ch ơng 1 : Tổng quan về m sửa lỗiã
1.1 Giới thiệu chung
1.2 So sánh giữa các hệ thống m hóaã
1.3 M Turbo trong các hệ thống truyền dẫn.ã
Ch ơng 2 : m Turboã
2.1 Mô hình hệ thống m Turboã
2.2 Bộ m hoá Turbo.ã
2.2.1 Bộ m hoá xoắn hệ thống đệ quy-RSCã
2.2.2 Bộ đan xen(Interleaver)
2.2.3 Chích đầu ra(Output Puncturing)
2.3 Thuật toán giải m Turbo ã
2.3.1 Thuật toán giải m Turbo cho kênh AWGNã
2.3.2 Thuật toán giải m Turbo đã ợc chuyển đổi cho kên
fading Rayleigh
Ch ơng 3 : ứng dụng của m turbo trong cdma-2000ã
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 m Turbo trong CDMA-2000.ã
3.4 Một số ứng dụng của m Turbo trong CDMA-2000.ã
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 đ tiến hành phân tích, mô phỏng và đánh giá trình diễnã
hiệu năng của m Turbo. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc tổng quát cho hệ thống CDMA-2000 sửã

dụng m Turbo trong khối m hoá dữ liệu cho các kênh FCH & SCH, đã ã a 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 m xoắn -RSC (Recusive Symatic Convolution code) để làm bộ m hoá thành phầnã ã
cho m Turbo-(PCCC:Paralell Concatenated Convolution Code).Sơ đồ bộ m hoá Turbo nhã ã sau:
Học viện công nghệ BCVT
101
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
k
u'
3
2
'
'
k
k
c
c
3
2
1
k
k
k
c
c
c
Encoder1
Encoder2
Interleaver
Puncture

&
parallel to
serial
u
k
Hìmh
2.3a B
ộ mã hoá Turbo
Sơ đồ chi tiết nh sau:
Học viện công nghệ BCVT
102
Interleaver
X

2
1
D
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 D
3






++
+++
++
++
=
32
32
32
3
1
1

,
1
1
,1)(
DD
DDD
DD
DD
DG






++
+++
=
32
32
1
1
)(
DD
DDD
DG

++
++
=
32
3
1
1
)(
DD
DD
DG
[]
1)( =
DG
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
)',,','('
,,2,1 pq
k
p
k
s
kk
yyyy
=
k
x
Exchange extrinsic
information

),,,(
,,2,1 pq
k
p
k
s
kk
yyyy
=
qiAAxx
xxxxxxx
pi
k
pi
k
pq
k
p
k
p
k
pq
k
p
k
s
kk
,,2),,(',
)',,',',,,,(
,,

,,3,2,,2,1


=
=
qicc
ccccccc
i
k
i
k
q
kkk
q
kkkk
,,1),1,1(',
)',,',',,,,(
3221


=
=
u
~
u
k
Source
Encoder
Modulator
u

k

(0,1)
Memoryless
channel
Decoder1
AWGN
N(0,N
0
/2)
Decoder
2
Make
decision
Hình
2.1
Sơ đồ khối của mô hình hệ thống mã
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.
Turbo

encoder
Symbol
repetition
Block
interleaver
Hình
3.3
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
103
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
4. 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 m Turbo.ã
b. M Turbo có tầm quan trọng là chúng có khả năng thông tin tin cậy với các hiệu suất năng lã ợng 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 m Turbo rất phù hợp cho hệ thống có tốc độ bit caoã
& năng lợng thấp nh: các hệ thống CDMA, các ứng dụng trong không gian sâu M Turbo đ đã ã ợc
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 m Turbo là 1 kỹ thuật m hóa sửaã ã
lỗi có hiệu suất.
Tuy nhiên, có nhiều nhân tố cần phải đợc xem xét khi thiết kế m Turbo cần phải bổ xung nhã :
-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 m hóa cũng sẽ lớn hơn.ã
-ảnh hởng của kích thớc Frame lên BER cũng cần đợc xem xét. Mặc dầu m Turbo với kích thã ớc
Frame lớn hơn sẽ nhận đợc trình diễn tốt hơn, nhng trễ đầu ra cũng sẽ lớn
-Tốc độ m hóa là một nhân tố khác cần đã ợc xem xét. Tốc độ m hóa cao hơn cần độ rộng băngã
lớn hơn ect.
Học viện công nghệ BCVT
104
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
Vì vậy có thể triển khai các hệ thống di động trên cơ sở công nghệ CDMA-2000 sử dụng m Turboã
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 đ đề cập trong đề tài. ã
Học viện công nghệ BCVT
105