zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 4 - Nguyễn Viết Đảm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:202

Báo xấu

6
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến" Chương 4: Mã hóa kênh kiểm soát lỗi trong hệ thống thông tin vô tuyến số, cung cấp cho người học những kiến thức như nguyên tắc mã hóa kiểm soát lỗi; Mã khối tuyến tính; Mã xoắn; Mã Turbo; Diễn giải mã hóa/giải mã -mã xoắn và mã turbo. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 4 - Nguyễn Viết Đảm

Cơ sở kỹ thuật TTVT BÀI GIẢNG KHOA VIỄN THÔNG 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN Chương 4 MÃ HÓA KÊNH KIỂM SOÁT LỖI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN SỐ Nguyen Viet Dam Faculty of Telecommunications I Posts and Telecommunications Institute of Technologies Address: PTIT- Km10-Nguyen Trai Street, HaDong, HaNoi Office : (0)84-(0)4-8549352, (0)84-(0)34- 515484 Mob: 0912699394 HàNguyễn 01-2017 nội Viết Đảm 1
GIỚI THIỆU MÔN HỌCsở kỹ thuật TTVT CHƯƠNG TRÌNH Cơ – PHÂN BỔ  Tên học phần: Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến FUNDAMENTALS OF WIRELESS COMMUNICATION  Tổng lượng kiến thức/Số tín chỉ: 45 tiết / 03 tín chỉ  Phân bổ chương trình:  Lý thuyết: 32 tiết  Tiểu luận/Bài tập: 08 tiết  Thực hành: 04 tiết  Tự học: 01 tiết  Đánh giá  Chuyên cần: 10 %  Thí nghiệm/Thực hành: 10 %  Bài tập/Tiểu luận: 10 %  Kiểm tra giữa kỳ: 10 %  Thi kết thúc (Thi tự luận): Nguyễn Viết Đảm % 60 2
Cơ sở kỹ thuật TTVT NỘI DUNG Chương 1. Giới thiệu chung Chương 2. Các dạng tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến Chương 3. Không gian tín hiệu và điều chế Chương 4. Mã hóa kênh kiểm soát lỗi trong hệ thống trong hệ thống thông tin vô tuyến số. Chương 5. Xử lý kênh vật lý và mã hóa kiểm soát lỗi trong các hệ thống thông tin di động. Chương 6. Thiết bị vi ba số Chương 7. Quy hoạch tần số và cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số. Chương 8. Phân tích đường truyền vô tuyến số Chương 9. Các thách thức truyền dẫn tốc độ cao trong các hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng Chương 10. Kỹ thuật đa anten Chương 11. Lập biểu và thích ứng đường truyền Nguyễn Viết Đảm 3
4.1. Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT 1 2 Information Channel Encoder Modulator source m  (m1 , m 2 ,..., mi ,...) C  (C1 , C 2 ,..., Ci ,...) Channel Input sequence Codeword sequence 4 3 Information Channel Decoder Demodulator sink m  (m1 , m2 ,..., mi ,...) ˆ ˆ ˆ ˆ V  (V1 , V2 ,..., Vi ,...) received sequence Sơ đồ khối hệ thống truyền thông số cơ bản với mã hóa kênh Nguyễn Viết Đảm 4
4.1. Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT M· ho¸ kªnh vµ ®iÒu chÕ riªng biÖt Nguồn tin Bộ mã hóa Kênh truyền Bộ giải Bộ giải mã Bộ điều chế Người dùng dạng số kênh dẫn điều chế kênh Tạp âm M· ho¸ kªnh vµ ®iÒu chÕ kÕt hîp Nguồn tin Bộ Bộ mã hóa Kênh truyền Bộ giải Bộ giải dạng số điều chế + kênh dẫn điều chế + mã kênh Người dùng Tạp âm Sơ đồ khối hệ thống truyền thông số Số liệu m(t) Bộ mã hóa Các từ mã Đến máy Bộ điều chế Rb bps kênh R bps phát R=1/T Tb Rb=1/Tb T Sơ đồ khối của máy phát sử dụng mã hóa kênh Nguyễn Viết Đảm 5
4.1. Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT  Chức năng: Xử lý tín hiệu số để đạt mức độ tin cậy bằng cách bổ xung có hệ thống các ký hiệu dư vào luồng tin phát nhằm phát hiện lỗi và sửa lỗi.  Vị trí: Sau nguồn tin và trước điều chế sóng mang.  Lưu ý: Hai tham số thiết kế hệ thống truyền dẫn số: Tham số tín hiệu phát và độ rộng băng tần của kênh truyền dẫn. Hai tham số này cùng với mật độ phổ công suất tạp âm thu xác định Eb/N0.  Do BER là một hàm đơn trị của Eb/N0, nên khi cố định Eb/N0 có thể cải thiện chất lượng BER bằng cách mã hoá kênh kiểm soát lỗi.  Dùng mã hoá kênh kiểm soát lỗi để dung hoà giữa BER và Eb/N0 dB (giảm công suất phát, giảm giá thành phần cứng như sử dụng anten kích thước nhỏ, tái sử dụng tần số....).  Tham số tỉ lệ mã r =Rb/Rc đánh giá lượng bit dư bổ sung phục vụ cho việc phát hiện và sửa lỗi của mã => luồng bit ra bộ lập mã có tốc độ bít R cao hơn tốc độ bit đầu vào Rb, tăng độ rộng băng tần  giảm hiệu quả sử dụng phổ tần. Nguyễn Viết Đảm 6
4.1. Mở đầu Cơ sở kỹ thuật TTVT PB Cơ chế phát hiện và sửa lỗi  Phát lại bản tin bị lỗi: Phía thu phát hiện Coded bản tin bị lỗi, sau đó yêu cầu phía phát phát lại bản tin bị lỗi => cần có kênh hồi tiếp. A  Phát hiện và sửa lỗi ở phía thu. F Mục đích của mã hoá kênh kiểm soát lỗi C B  Xác định đoạn số liệu thu bị mắc lỗi.  Giảm thiểu xác suất không phát hiện được D lỗi. E Uncoded  Giảm thiểu BER, SER tại một giá trị Eb/N0 tiền định. E / N (dB)  Tại BER cho trước giảm được Eb/N0, lượng b 0 giảm này được gọi là độ lợi của mã hóa kênh tại xác suất lỗi. Coding gain: For a given bit-error probability,  Lưu ý các tham số: the reduction in the Eb/N0 that can be  Hiệu năng sửa lỗi và độ rộng băng tần realized through the use of code:  Công suất và độ rộng băng tần E  E   Tốc độ số liệu và độ rộng băng tần G [dB]   b  [dB]   b  [dB]  Dung lượng và độ rộng băng tần  N 0 u  N 0 c Nguyễn Viết Đảm 7
4.2. Nguyên tắc mã hóa kiểm soát thuật TTVT Cơ sở kỹ lỗi  Kh¼ n¨ng ph¸t hiÖn lçi (t Detec lçi): d m  t Detec  1  t Detec  d m  1  Kh¼ n¨ng söa lçi (tCorr lçi): d m  2tCorr  1 dm  1  tCorr  2 d H : Kho¶ng c¸ch Hamming lµ sè vÞ trÝ kh¸c nhau cña hai tõ m· cã cïng ®é dµi d m : kho¶ng c¸ch Hamming cùc tiÓu gi÷a c¸c tõ m· cã thÓ cã trong tËp m · Nguyễn Viết Đảm 8
4.2. Nguyên tắc mã hóa kiểm soát thuật TTVT Cơ sở kỹ lỗi Trọng lượng Hamming của vectơ C, ký hiệu w(C), là số phần tử khác không trong C. Khoảng cách Hamming giữa hai vectơ C và V, là số phần tử khác nhau giữa chúng. d(C, V )  w (C  V ) Khoảng cách Hamming cực tiểu của mã khối d min  min d(Ci , C j )  min(Ci ) i j i Nguyễn Viết Đảm 9
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Khái niệm  Khối bản tin (độ dài k bit): Luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng nhau  Từ mã (độ dài n bit): Các bit ở đầu ra của bộ lập mã tương ứng với mỗi bản tin đầu vào  Các bit kiểm tra (độ dài (n-k) bits ): Các bit được bổ xung vào các khối bản tin theo một thuật toán nhất định, thuật toán tuỳ vào loại mã được dùng.  Mã khối được gọi là tuyến tính nếu kết hợp tuyến tính của hai từ mã bất kỳ cũng là một từ mã thuộc mã đó. Trường hợp nhị phân tổng của hai từ mã bất kỳ cũng là một từ mã. Các thông số đặc trưng  Độ dài khối bản tin k.  Độ dài từ mã n.  Khoảng cách Hamming cực tiểu.  Tỉ lệ mã r=k/n Nguyễn Viết Đảm 10
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT B¶n tin C¸c bÝt kiÓm tra B¶n tin (k bit) (n-k) bit (k) bit Bé m· hãa kªnh (n,k) k bit b¶n tin TØ lÖ m· r = k/n Tõ m· n bit Tóm tắt: Bộ mã hóa khối tuyến tính thực hiện ánh xạ chuỗi k bit đầu vào thành chuỗi n bit đầu ra có các đặc điểm:  Từ mã đầu ra bộ lập mã C chỉ phụ thuộc vào chuỗi bit đầu vào m hiện thời và ma trận tạo mã G (hay đa thức tạo mã g(x)) mà không phụ thuộc vào chuỗi đầu vào trước đó.  Các từ mã tạo thành không gian con k chiều trong không gian n chiều (n,k).  Các mã khối tuyến tính được mô tả dưới dạng ma trận tạo mã G có kích thước kn, mỗi từ mã đầu ra C được viết ở dạng. C1 n m1 k .Gk n sè cét cña ma trËn m ph¶i b»ng sè hµng cña ma trËn G T T C1 n m1 k Gk n Cn 1 Gn k mk 1 Nguyễn Viết Đảm 11
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Híng truyÒn  c1n   c 0 , c1 ,..., cn 1 1n  b0 , b1 ,.., bn  k 1 , m0 , m1 ,..., mk 1  m1k  Pk ( n  k ) I k k     n-k  bÝt kiÎm tra ch¾n lÎ k bit b¶n tin G kn n bit dÇu ra bé m· ho¸     G P : Ik  H  I n  k P T    k ( n  k ) k k  k n    kÝch thíc (n-k)k   n  k n  Mèi quan hÖ gi÷a G vµ H th«ng qua P P T     T I n  k : PT  ...   HG    I k   G.H T  0    C.HT  mG.H T GHT 0  I nk P  P I k  T T  0 (1) C ¸c hµng cña H trùc giao  PT  PT  víi c¸c hµng cña G 0   (2) C ¸c hµng trong H vµ G ®éc lËp tuyÕn tÝnh Ma trận tạo mã G và Ma trận kiểm tra chẵn lẻ H Nguyễn Viết Đảm 12
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT  Syndrome và phát hiện lỗi Vect¬ thu: y = c+e c   c0 , c1 ,..., cn 1  e   e0 , e1 ,..., en 1  1, y bÞ lçi ë vÞ trÝ thø i ei   ; i=1,2,...,n 0, y kh«ng bÞ lçi ë vÞ trÝ thø i Syndrome : S  y.HT  e.HT  C.HT  e.HT 0 Syndrome chØ phô thuéc vµo mÉu lçi e , kh«ng phô thuéc vµo tõ m· c Nguyễn Viết Đảm 13
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Syndrome và phát hiện lỗi m Channel C Modulation Data source Format encoding channel Data sink Format ˆ m Channel y Demodulation decoding Detection y  Ce y  ( y1 , y2 ,...., yn ) tõ m· thu hay vector thu e  (e1 , e2 ,...., en ) mÉu lçi hay vect¬ lçi Kiểm tra Syndrome: S là syndrome của y, tương ứng với mẫu lỗi e. S  yHT  eHT Nguyễn Viết Đảm 14
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT  Tính chất của Syndrome  Thuộc tính 1: Syndrome chỉ phụ thuộc vào mẫu lỗi e chứ không phụ thuộc vào từ mã được phát c.  Thuộc tính 2: Tất cả các mẫu lỗi khác nhau nhiều nhất một từ mã đều có cùng Syndrome.  Thuộc tính 3: Syndrome S là tổng các cột của ma trận H tương ứng với nơi xẩy ra lỗi.  Thuộc tính 4: Bằng cách giải mã Syndronme, một mã khối tuyến tính (n,k) có thể sửa được t n n n! 2 nk    ; trong ®ã   i 0  i   i   n  i !i ! Nguyễn Viết Đảm 15
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Giải mã sửa lỗi zero codeword C1 C2 C 2k Tất cả các mẫu lỗi khác nhau e2 e 2  C2 e 2  C 2k coset nhiều nhất một từ mã đều có cùng Syndrome coset leaders e 2nk e 2nk  C 2 e 2nk  C 2k Coset ei e Ci , i 0, 2 k 1 Mỗi phần tử của Coset đều có cùng Syndrome Nguyễn Viết Đảm 16
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT Giải mã sửa lỗi 1. TÝnh Syndrome cña y: T S = yH ˆ 2. T×m coset leader (mÉu lçi) e = ei t¬ng øng víi T S = yH ˆ ˆ 3. TÝnh C = y+e vµ t¬ng øng víi m Lu ý: ˆ C  y  e  (C  e)  e  C  (e  e) ˆ ˆ ˆ ˆ NÕu e=e , th× söa ®îc lçi NÕu e  e , th× kh«ng söa ®îc lçi ˆ Nguyễn Viết Đảm 17
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT  Minh họa họ mã Hamming  Xét một họ mã được gọi là mã Hamming có các thông số: ®é dµi tõ m·: n  2m  1 Sè bÝt th«ng tin: k   2  m 1 m Sè bit kiÓm tra ch½n lÎ: n-k  m 3  Xét mã Hamming (7,4) n=7, k=4, m=3   1 1 0:1 0 0 0     1 0 0:1 0 1 1  0 1 1:0 1 0 0   G ; H  0 1 0:1 1 1 0  1 1 1:0 0 1 0 0 0 1:0 1 1 1    1 0 1:0 0 0 1      I nk P T   P Ik  Nguyễn Viết Đảm 18
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT kho¶ng c¸ch Hamming gi÷a hai tõ m· lµ sè phÇn tö kh¸c nhau gi÷a chóng d(C, V )  w (C  V )  kho¶ng c¸ch Hamming cùc tiÓu cña m· d min  min d(Ci , C j )  min w (Ci ) i j Minh họa họ mã Hamming (7,4) i Nguyễn Viết Đảm 19
4.3. Mã khối tuyến tính Cơ sở kỹ thuật TTVT  Minh họa họ mã Hamming  Quan hệ giữa dmin và H Do c là một từ mã thuộc mã  Xét mã Hamming (7,4), tồn tại 16 từ mã thuộc mã đều làm S=cHT=0 cho trong đó có Bẩy từ mã có trọng lượng = 3 Bẩy từ mã có trọng lượng = 4 Một từ mã có trọng lượng = 7 Một từ mã có trọng lượng = 0  dmin =3  Mối quan hệ giữa dmin và H là: dmin là số cột nhỏ nhất của ma trận kiểm tra chẵn lẻ H mà khi cộng chúng với nhau bằng 0. T   1 0 0:1 0 1 1    S = C .HT   0 1 1 0 1 0 0  0 1 0:1 1 1 0  tõ m· cã träng lîng = 3 17  0 0 1:0 1 1 1     I nk PT  Lo¹i bá c¸c cét cña H t¬ng øng víi c¸c vÞ trÝ cã bit =0 cña C => tæng c¸c cét thø 2 thø 3 vµ thø 5 cña H lµ: 0  0  0  0  1   0   1   0   Syndrome  0 0 0            0  1  1   0          Nguyễn Viết Đảm 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.