Kỹ thuật xáo trộn mới cho hệ thống BICM-ID OFDM

Kỹ thuật xáo trộn bít là một khâu quan trọng của sơ đồ BICM-ID. Để tạo ra một bộ xáo trộn bít sao cho vừa phù hợp với thiết kế hệ thống OFDM vừa đảo bảo hiệu quả của sơ đồ BICM-ID là cần thiết. Bài viết này đề xuất một kỹ thuật xáo trộn mới dựa trên kỹ thuật xáo trộn khối, phù hợp với thiết kế hệ thống thực đồng thời vẫn cho hiệu quả cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật xáo trộn mới cho hệ thống BICM-ID OFDMNghiên cứu khoa học công nghệ KỸ THUẬT XÁO TRỘN MỚI CHO HỆ THỐNG BICM-ID OFDM Đinh Thế Cường1, Trần Anh Thắng 2,*, Phạm Xuân Nghĩa3 Tóm tắt: Việc kết hợp sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bít kết hợp với giải mã lặp BICM-ID với kỹ thuật truyền dẫn OFDM cho khả năng truyền dẫn tốc độ cao với hiệu quả lớn. Để phù hợp với thực tiễn, việc kết hợp này một mặt phải phù hợp với hệ thống thực OFDM, mặt khác phải phát huy hiệu quả của sơ đồ BICM- ID. Kỹ thuật xáo trộn bít là một khâu quan trọng của sơ đồ BICM-ID. Để tạo ra một bộ xáo trộn bít sao cho vừa phù hợp với thiết kế hệ thống OFDM vừa đảo bảo hiệu quả của sơ đồ BICM-ID là cần thiết. Bài báo này đề xuất một kỹ thuật xáo trộn mới dựa trên kỹ thuật xáo trộn khối, phù hợp với thiết kế hệ thống thực đồng thời vẫn cho hiệu quả cao. Kết quả mô phỏng dựa trên mô hình truyền dẫn IEEE 802.11 cho thấy kỹ thuật xáo trộn này mặc dù đơn giản nhưng vẫn cho hiệu quả truyền dẫn cao tương đương với kỹ thuật truyền dẫn phức tạp Golden interleaving.Từ khóa: Viễn thông; BICM-ID OFDM; Chuẩn IEEE 802.11; Xáo trộn khối (Block Interleaving); Goldeninterleaving. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)không ngừng được nghiên cứu và mở rộng phạm vi ứng dụng bởi những ưu điểm của nótrong tiết kiệm băng tần, có thể truyền dẫn tốc độ cao cùng với khả năng chống lại phađinh chọn lọc theo tần số cũng như xuyên nhiễu băng hẹp. Các hệ thống thực tế sử dụngkỹ thuật OFDM được kể đến như: hệ thống DVB-T (1995), HIPERLAN II (1999), cácchuẩn Wifi IEEE 802.11, các chuẩn của Wimax IEEE 802.16, và đặc biệt là chuẩn LTEdành cho hệ thống di động 4G hiện nay. Sơ đồ điều chế mã có xáo trộn bít kết hợp với giải mã lặp BICM-ID (Bit-interleavedcoded modulation with iterative decoding), được đề xuất lần đầu trong bài báo [1] với cấutrúc liên kết điều chế /mã (CM: Coded Modulation) phát huy hiệu quả cao cả trên kênhpha - đinh nhờ có xáo trộn dãy bit (BI: Bit Interleved) và cả trên kênh Gao - xơ nhờnguyên lý giải mã lặp (ID: Iterative Decoding). Chất lượng của hệ thống BICM-ID có thểso sánh với hệ thống Turbo kết hợp kỹ thuật điều chế mã lưới (Turbo Trellis CodedModulation - TTCM) [2]. Hơn nữa, với hệ thống BICM-ID chỉ cần một bộ giải mã thôngtin đầu vào mềm – đầu ra mềm SISO (Soft Input – Soft Output), trong khi trong hệ thốngTTCM lại yêu cầu hai bộ. Việc kết hợp sơ đồ BICM-ID với kỹ thuật truyền dẫn OFDM sẽcho hiệu quả cao và đã được chỉ ra trong các bài báo [3-6]. Đối với sơ đồ BICM-ID và các hệ thống sử dụng giải mã lặp (như hệ thống turbo), kỹthuật xáo trộn bít cũng rất quan trọng, có nhiều nghiên cứu đưa ra các kỹ thuật xáo trộnphức tạp nhằm đem lại hiệu quả tốt nhất cho hệ thống nhưng lại khó thực hiện trongthực tế. Còn với các hệ thống thực tế sử dụng OFDM đã trình bày ở trên, các kỹ thuậtxáo trộn chủ yếu dùng xáo trộn khối nhằm phù hợp với linh kiện thực tiễn là các bộ nhớvà ghi dịch nên hiệu quả không cao. Do vậy, để kết hợp BICM-ID với OFDM thì yêucầu thiết kế bộ xáo trộn bít cần phải thỏa mãn vừa cho hiệu quả cao và vừa phù hợp vớihệ thống hiện hành. Bài báo này đưa ra một kỹ thuật xáo trộn mới dựa trên kỹ thuật xáotrộn khối, bộ xáo trộn mới được tạo ra theo cấu trúc xác định, có thuật toán, phù hợp vớiyêu cầu thiết kế hệ thống và không phức tạp hơn cấu trúc đang sử dụng cho các hệ thốngthực tế mà vẫn đem lại hiệu quả như các kỹ thuật xáo trộn phức tạp nhằm áp dụng chohệ thống BICM-ID OFDM.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017 99 Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông Trọng tâm của bài báo bao gồm phân tích hệ thống, giới thiệu kỹ thuật xáo trộn mớiphù hợp thực tiễn, mô phỏng và đánh giá kỹ thuật xáo trộn này. Cấu trúc của bài báo gồmphần đặt vấn đề, phần 2 là về hệ thống BICM-ID OFDM với giải mã lặp mềm, phần 3 giớithiệu về kỹ thuật xáo trộn mới, các kết quả mô phỏng và so sánh với kỹ thuật xáo trộnGolden interleaving [7] được chỉ ra ở phần 4. Cuối cùng là phần kết luận. 2. MÔ HÌNH HỆ THỐNG Mô hình hệ thống BICM-ID OFDM được trình bày trong hình 1. ut ct vt st x p (t ) OFDM Mã hoá Xáo trộn Điều chế Transmitter Thông tin vào Kênh truyền uˆ t cˆ t vˆ t Gi ...