Bài giảng Kỹ thuật thông tin số: Chương 5 - Mã hóa kênh

Nội dung của chương này sẽ trình bày tổng quan về điểu khiển lỗi áp dụng trong hệ thống thông tin số bao gồm giới thiệu về các phương pháp điều khiển lỗi, phân loại các mã điều khiển lỗi. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thông tin số: Chương 5 - Mã hóa kênh - Chæång V - Chæång 5 Maî hoïa kãnh Theo quan âiãøm cuía ngaình thäng tin, taìi nguyãn thäng tin chuí yãúu laì cäng suáút, thåìi gian vaì bàng thäng cuía tên hiãûu. Âäúi våïi mäüt mäi træåìng thäng tin cho træåïc, ba taìi nguyãn naìy coï thãø máu thuáùn láùn nhau. Viãûc cán âäúi caïc máu thuáùn naìy tuìy vaìo tæìng træåìng håüp cuû thãø. Tuy nhiãn, nhçn chung thç ta coï thãø âaût âæåüc täúc âäü truyãön säúî liãûu cao nháút trong mäüt bàng thäng nhoí nháút trong khi giæî cho cháút læåüng truyãön dáùn åí mæïc cháúp nháûn âæåüc. Trong thäng tin säú thç cháút læåüng truyãön dáùn coï liãn quan máût thiãút våïi xaïc suáút läùi bit Pb taûi âáöu thu. Âënh lyï vãö thäng læåüng kãnh cuía Shannon- Hartley: C = B log 2 (1 + S / N) (bit/s) âaî chè ra giåïi haûn lyï thuyãút cuía täúc âäü truyãön säú liãûu tæì bäü phaït coï cäng suáút cho træåïc, qua mäüt kãnh våïi bàng thäng cho træåïc, hoaût âäüng trong mäi træåìng coï nhiãùu âaî biãút. Tuy nhiãn, âãø thæûc hiãûn âæåüc giåïi haûn lyï thuyãút naìy, ta phaíi tçm âæåüc mäüt phæång phaïp maî hoïa phuì håüp (theo Shannon thç phæång phaïp naìy coï täön taûi). Trong thæûc tãú, yãu cáöu cuía viãûc thiãút kãú laì phaíi thæûc hiãûn âæåüc mäüt täúc âäü truyãön säú liãûu yãu cáöu (thæåìng âæåüc xaïc âënh båíi dëch vuû cung cáúp) trong mäüt bàng thäng haûn chãú cuía mäüt kãnh truyãön sàôn coï vaì mäüt cäng suáút haûn chãú tuìy æïng duûng cuû thãø. Hån næîa, coìn phaíi âaût âæåüc täúc âäü naìy våïi mäüt tyí säú BER (Bit Error Rate) vaì thåìi gian trãù cháúp nháûn âæåüc. Nãúu mäüt tuyãún truyãön dáùn PCM khäng âaût âæåüc tyí säú BER yãu cáöu våïi caïc raìng buäüc naìy thç cáön phaíi sæí duûng caïc phæång phaïp maî hoïa âiãöu khiãøn läùi (error control coding). Maî hoïa âiãöu khiãøn läùi, coìn âæåüc goüi laì maî hoïa kãnh (channel encoding) âæåüc sæí duûng âãø phaït hiãûn vaì sæía caïc kyï tæû hay caïc bit thu bë läùi. Maî hoïa phaït hiãûn läùi (error detection coding) âæåüc sæí duûng nhæ laì bæåïc âáöu tiãn cuía quaï trçnh sæía läùi bàòng caïch kêch cho âáöu cuäúi thu phaït ra tên hiãûu yãu cáöu làûp laûi tæû âäüng ARQ (Automatic Repeat reQuest), truyãön theo hæåïng ngæåüc laûi vãö cho âáöu cuäúi phaït. Nãúu quaï trçnh truyãön laûi thaình cäng thç coi nhæ laì âaî sæía âæåüc läùi. Nãúu kyî thuáût ARQ khäng thêch håüp, chàóng haûn nhæ khi trãù truyãön dáùn quaï låïn thç seî sæí duûng kyî thuáût maî hoïa sæía läùi khäng phaín häöi FECC (Forward Error Correction Coding). Caí maî phaït hiãûn läùi vaì maî sæía läùi âãöu âæa thãm âäü dæ vaìo dæî liãûu phaït, trong âoï âäü dæ thãm vaìo trong maî sæía läùi nhiãöu hån trong maî phaït hiãûn läùi. Lyï do laì âäúi våïi maî sæía läùi, âäü dæ thãm vaìo phaíi âuí cho bãn thu khäng chè phaït hiãûn âæåüc läùi maì coìn sæía âæåüc läùi, khäng cáön phaíi truyãön laûi. Pháön âáöu cuía chæång naìy seî trçnh baìy täøng quan vãö âiãöu khiãøn läùi aïp duûng trong hãû thäúng thäng tin säú, bao gäöm giåïi thiãûu vãö caïc phæång phaïp âiãöu khiãøn läùi, phán loaûi caïc maî âiãöu khiãøn läùi. Pháön sau cuía chæång táûp trung vaìo caïc loaûi maî âiãöu khiãøn läùi, bao gäöm hai loaûi chênh laì maî khäúi (block code) vaì maî cháûp (convolutional code). - 105 - - Chæång V - Pháön maî khäúi seî nãu mäüt loaûi maî khäúi âån giaín nháút laì maî kiãøm tra chàôn leí parity. Pháön maî khäúi tuyãún tênh (linear block code) seî táûp trung trçnh baìy vãö maî voìng (cyclic code) vaì mäüt loaûi maî voìng âån giaín laì maî Hamming. Pháön maî cháûp åí cuäúi chæång seî trçnh baìy phæång phaïp duìng så âäö cáy (tree diagram), så âäö læåïi (trellis diagram) vaì så âäö traûng thaïi (state diagram) âãø minh hoüa cho quaï trçnh maî hoïa maî cháûp. Pháön giaíi maî maî cháûp trçnh baìy thuáût toaïn Viterbi duìng så âäö læåïi. Caïc näüi dung vãö maî hoïa âæåüc trçnh baìy åí âáy theo quan âiãøm laì daình cho ngæåìi âaî nàõm âæåüc lyï thuyãút maî hoïa, chè nãu thuáût toaïn maî hoïa vaì giaíi maî, âæa ra vê duû minh hoüa, chæï khäng nãu cå såí toaïn hoüc. 5.1 Täøng quan vãö âiãöu khiãøn läùi 5.1.1 Caïc phæång phaïp âiãöu khiãøn läùi Âaûi læåüng âo läùi thäng thæåìng laì tyí lãû läùi bit BER (Bit Error Rate) hay xaïc suáút läùi bit (Pb). Pb âån giaín laì xaïc suáút mäüt bit nhë phán báút kyì truyãön âi bë läùi. BER laì tyí säú läùi trung bçnh, âæåüc tênh laì têch cuía Pb vaì Rb, åí âáy Rb laì täúc âäü bit trong kãnh. Pb âiãøn hçnh trong mäüt hãû thäúng PCM tuyãún tênh laì 10 -7, trong hãû thäúng PCM neïn phi tuyãún laì 10 -5, trong hãû thäúng ADPCM laì 10 -4. Âiãöu khiãøn läùi nhàòm muûc âêch laì laìm giaím tyí lãû läùi trong mäüt hãû thäúng khi tyí lãû naìy låïn quaï mæïc cho pheïp. Nhçn chung coï nàm phæång phaïp âiãöu khiãøn läùi. Giaíi phaïp âáöu tiãn vaì dãù tháúy nháút laì tàng cäng suáút phaït, nhæng khäng phaíi luïc naìo cuîng coï thãø thæûc hiãûn âæåüc. Vê duû nhæ, âäúi våïi mäüt maïy âiãûn thoaûi boí tuïi thç khäng cháúp nháûn khäúi læåüng cuía pin quaï låïn. Giaíi phaïp thæï hai, ráút hiãûu quaí trong viãûc chäúng laûi läùi chuìm gáy båíi fading, laì sæí duûng phán táûp (diversity). Coï ba kiãøu phán táûp chênh laì phán táûp khäng gian, phán táûp táön säú vaì phán táûp thåìi gian. Caí ba kiãøu phán táûp naìy âãöu âæa thãm âäü dæ vaìo trong dæî liãûu phaït bàòng caïch truyãön gáúp âäi: qua hai âæåìng, taûi hai táön säú hay vaìo hai thåìi âiãøm khaïc nhau. Trong phán táûp khäng gian, sæí duûng hai hay nhiãöu antenna âàût taûi nhæîng vë trê âuí xa âãø coï mäüt trong caïc antenna âoï thu âæåüc tên hiãûu täút nháút, êt bë fading nháút. Phán táûp táön säú sæí duûng hai hay nhiãöu táön säú khaïc nhau âãø phaït cuìng mäüt tin. Phán táûp táön säú coï thãø laì trong bàng hay ngoaìi bàng tuìy va ...