Đánh giá hiệu quả sử dụng sơ đồ BICM-ID cho truyền dẫn OFDM và chuẩn 802.11

Sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bit (BICM: Bit Interleaved Code Modulation) và Sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bit kết hợp với giải mã lặp: BICM-ID (Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding) đã được đề cập nhiều trên các tạp chí có uy tín. Truyền dẫn ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là kỹ thuật cho phép tăng tốc độ truyền dẫn và chống fading rất tốt nên việc kết hợp giữa sơ đồ BICM-ID với OFDM được đánh giá là có tiềm năng. Tuy nhiên trong chuẩn 802.11 chưa áp dụng sơ đồ điều chế này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá hiệu quả sử dụng sơ đồ BICM-ID cho truyền dẫn OFDM và chuẩn 802.11Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG SƠ ĐỒ BICM-ID CHO TRUYỀN DẪN OFDM VÀ CHUẨN 802.11 Phạm Xuân Nghĩa1, Trần Anh Thắng2* Tóm tắt: Sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bit (BICM: Bit Interleaved Code Modulation) và Sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bit kết hợp với giải mã lặp: BICM-ID (Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding) đã được đề cập nhiều trên các tạp chí có uy tín. Truyền dẫn ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là kỹ thuật cho phép tăng tốc độ truyền dẫn và chống fading rất tốt nên việc kết hợp giữa sơ đồ BICM-ID với OFDM được đánh giá là có tiềm năng. Tuy nhiên trong chuẩn 802.11 chưa áp dụng sơ đồ điều chế này. Vì vậy, trong bài báo này, tác giả đánh giá khả năng sử dụng sơ đồ BICM-ID kết hợp với truyền dẫn OFDM, đồng thời chỉ ra hiệu quả và đề xuất sử dụng sơ đồ đó cho chuẩn 802.11.Từ khóa: Viễn thông, Mã hóa hướng đi, Sơ đồ BICM-ID, Truyền dẫn OFDM, BICM-ID OFDM. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, sự phát triển của các kỹ thuật trong thông tin vô tuyến đã và đang đem đếncho người dùng sự tiện lợi, linh hoạt và cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên, môi trường vôtuyến lại là môi trường pha - đinh, có rất nhiều yếu tố tác động làm giảm chất lượng truyềndẫn. Việc sử dụng kết hợp nhiều kỹ thuật như xáo trộn với mã hoá kênh [1], điều chế vớimã hoá (CM: Coded Modulation) hay hoặc kỹ thuật điều chế mã lưới TCM (Trellis CodedModulation) [2], … cho phép nâng cao chất lượng của cả hệ thống. Tuy nhiên, các biệnpháp kết hợp không luôn luôn tốt trong tất cả các kênh. Sơ đồ BICM được đề xuất đầu tiênbởi Zehavi [3] và sau này, Caire et al [4] đã chỉ ra BICM tốt trên kênh pha - đinh nhưnglại kém hơn so với TCM trên kênh gao - xơ. Để khắc phục nhược điểm của sơ đồ BICM,sơ đồ BICM-ID với cấu trúc liên kết điều chế /mã (CM: Coded Modulation) sẽ phát huyhiệu quả cao cả trên kênh pha - đinh nhờ có xáo trộn dãy bit (BI: Bit Interleved) và cả trênkênh gao - xơ nhờ nguyên lý giải mã lặp (ID: Iterative Decoding) [5]. Kỹ thuật OFDM với ưu điểm có thể tăng tốc độ truyền dẫn và khả năng chịu pha - đinhđa đường rất tốt nên việc kết hợp giữa OFDM với BICM-ID có thể sẽ cho hiệu quả cao.Tuy nhiên chuẩn IEEE 802.11 [6] sử dụng mã kênh là mã xoắn và mã hóa mật độ thấp(LDPC- low-density parity-check). Vì vậy, với hiệu quả cao của hệ thống BICM-ID thìviệc kết hợp giữa OFDM và BICM-ID và áp dụng nó cho chuẩn 802.11 là cần thiết. Chínhvì vậy bài báo xây dựng sơ đồ hệ thống BICM-ID-OFDM và mô phỏng hệ thống theochuẩn 802.11 bằng phần mềm MATLAB để minh chứng khả năng có thể áp dụng BICM-ID cho chuẩn này. Bài báo gồm 4 nội dung chính với mục 1 là phần đặt vấn đề, mục 2 giới thiệu về sơ đồBICM-ID và xây dựng sơ đồ BICM-ID OFDM, mục 3 trình bày các thông số mô phỏng vàkết quả mô phỏng, mục cuối cùng là kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo. 2. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG2.1. Sơ đồ điều chế BICM kết hợp với giải mã lặp (BICM-ID) Sơ đồ BICM – ID đã được trình bày ở nhiều tài liệu trong đó bài báo [9] của tác giảcũng đã đề cập đến nguyên lý của sơ đồ BICM và BICM-ID đồng thời cũng có đánh giá112 P. X. Nghĩa, T. A. Thắng, “Đánh giá hiệu quả sử dụng… OFDM và chuẩn 802.11.”Nghiên cứu khoa học công nghệvề hai sơ đồ này. Với sơ đồ BICM-ID thì cấu trúc liên kết mã hoá với điều chế thông quabộ xáo trộn vị trí cho phép thực hiện giải mã lặp một cách rất có hiệu quả. Bộ giải điều chếcùng với bộ giải mã vòng ngoài hoạt động theo nguyên lý đầu vào mềm-đầu ra mềm(SISO - Soft Input-Soft Output), tạo thành một cấu trúc xử lý lặp. Việc quyết định mỗi bittrong một symbol tín hiệu dựa trên thông tin về các bit khác trong cùng symbol và khi đầyđủ thông tin về các bit đó (sau một số vòng lặp nhất định) thì có thể cho phép coi cặp Điềuchế/Giải điều chế M mức như là log2M kênh nhị phân độc lập, và chất lượng hệ thống phụthuộc vào cấu trúc của bộ ánh xạ hình thành nên các kênh nhị phân đó [7]. Sơ đồ BICMkết hợp với giải mã lặp (Iterative Decoding) được thể hiện ở hình 1. ut ct vt st Mã hoá Xáo trộn Điều chế Thông tin vào Kênh truyền uˆ t Giải xáo Giải điều rt Giải mã trộn chế Thông tin ra Xáo trộn Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống BICM-ID. Ở đầu phát hệ thống gồm có bộ mã h ...