MỞ ĐẦU

Bộ mã hóa và giải mã Turbo cho chất lượng rất cao và được ứng dụng rộng rãi trong thông tin di động. Nó cho phép tiến gần giới hạn Shannon.

Để đi đến khái niệm về mã Turbo, ta nghiên cứu tới những khái niệm có liên quan là nền tảng để xây dựng nên cấu trúc bộ mã hóa và giải mã. Đó là những khái niệm về mã chập, mã kề,và các khái niệm toán học về xác suất, các quá trình ngẫu nhiên của một thống kê kiểm tra: Xác suất hậu nghiệm, xác suất tiền nghiệm. hàm mật độ xác suất.Và đặc biệt là những khái niệm : Đại số log-hợp lệ( log-likelihood), thông tin ngoại lai, Thông qua ví dụ về mã nhân chúng ta thấy tác dụng của bộ giải mã SISO.

Sau khi có được những khái niệm cơ bản đó. chúng ta tìm hiểu về cấu trúc bộ mã hóa và giải mã lặp dựa trên thuật toán MAP với bộ giải mã SISO

( Soft Input - Soft Output).Tìm hiểu về thuật toán giải mã Turbo. Sau đó là các ứng dụng của mã hóa Turbo trong hệ thống thông tin di động.

Cuối cùng là chương trình mô phỏng việc mã hóa và giải mã Turbo trong hệ thống thông tin di động CDMA 2000 qua đó thấy được chất lượng của mã Turbo và các ứng dụng to lớn của mã Turbo trong đời sống khoa học kỹ thuật.

Nội dung đồ án gồm 5 chương :

[*]Chương 1 : Mã chập, mã kề.

[*]Chương 2 : Các khái niệm về mã Turbo.

[*]Chương 3 : Cấu trúc mã Turbo và bộ giải lặp. Thuật toán giải mã Turbo.

[*]Chương 4 : Ứng dụng mã Turbo trong thông tin di động.

[*]Chương 5 : Chương trình mô phỏng mã Turbo trông hệ thống thông tin di động CDMA 2000 và rút ra nhận xét.

[*] Phục lục mô phỏng bằng Matlap

MỤC LỤC

Trang

Lời mở đầu . 01

Các ký hiệu viết tắt 05

Chương 1 : Mã kề. Mã chập

1.1 Giới thiệu 08

1.2 Cấu trúc mã chập và giản đồ biểu diễn . 08

1.2.1 Cấu trúc mã chập . 08

1.2.2 Biểu diễn mã chập 13

1.2.3 Phân bố trọng số mã chập 16

1.3 Mã kề 19

1.3.1 Cấu trúc và nguyên lý 19

1.3.2 Sơ đồ mã hóa 21

Chương 2 : Các khái niệm về mã Turbo

2.1 Các khái niệm mã Turbo . 25

2.1.1 Các hàm hợp lệ . 25

2.1.2 Trường hợp lớp hai tín hiệu 26

2.1.3 Tỷ số Log-Hợp lệ . 28

2.1.4 Nguyên lý của giải mã lặp Turbo . 29

2.2 Đại số Log-Hợp lệ . 31

2.2.1 Mã chẵn lẻ đơn hai chiều 33

2.2.2 Mã nhân . 34

2.2.3 Hợp lệ ngoại lai 36

2.2.4 Tính toán Hợp lệ ngoại lai 37

Chương 3: Cấu trúc mã Turbo và bộ giải lặp

Thuật toán giải mã Turbo 41

3.1 Giới thiệu 41

3.2 Cấu trúc bộ mã hóa và giải mã . 43

3.3 Thuật toán giải mã mã Turbo . 36

3.3.1 Tông quan về các thuật toán giải mã . 36

3.3.2 Giải thuật MAP . 39

3.3.3 Sơ đồ khối của bộ giải mã SOVA 55

Chương 4 : Ứng dụng mã Turbo trong thông tin di động

4.1 Giới thiệu 58

4.2. Các ứng dụng truyền thông đa phương tiện . 58

4.2.1. Các hạn chế khi ứng dụng TC vào hệ thống

truyền thông đa phương tiện 58

4.2.1.1. Tính thời gian thực 58

4.2.1.2. Khối lượng dữ liệu lớn . 59

4.2.1.3. Băng thông giới hạn . 59

4.2.1.4. Tìm hiểu các đặc tính của kênh truyền 59

4.2.2. Các đề xuất khi ứng dụng TC vào truyền

thông đa phương tiện . 60

4.2.2.1.Kích thước khung lớn 60

4.2.2.2.Cải tiến quá trình giải mã 60

4.2.2.2.2 Giải mã ưu tiên . 61

4.3. Các ứng dụng truyền thông không dây 62

4.3.1. Các hạn chế khi ứng dụng TC trong truyền

thông không dây 62

4.3.1.1.Kênh truyền 62

4.3.1.2. Hạn chế về thời gian 63

4.3.1.3. Kích thước khung nhỏ 63

4.3.1.4. Băng thông giới hạn . 64

4.4. Mã hóa turbo trong CDMA 2000 . 64

4.4.1 Các bộ mã hóa turbo tỷ lệ 1/2, 1/3, 1/4 . 64

4.4.2 Kết cuối mã Turbo 66

4.4.3. Các bộ chèn Turbo . 67

4.4.4. Phối hợp tốc độ trong hệ thống CDMA 200 71

4.4.5. Chèn trong CDMA 200 72

4.4.5.1. Chèn khối 72

4.4.4.2. Chèn đa khung . 74

4.4.5.3. Chèn OTD . 75

4.4.5.4 Chèn MC . 75

4.5 Kết luận 76

Chương 5 : Chương trình mô phỏng mã Turbo trông hệ thống

thông tin di động CDMA 2000 và rút ra nhận xét

5.1 Giới thiệu chương 77

5.2. Lưu đồ thuật toán: . 77

5.2.1. Lưu đồ thuật toán chương trình mã

hoá theo bít: . 78

5.2.2. Lưu đồ thuật toán mã hoá chuỗi dữ liệu đầu

vào: 79

5.2.3. Lưu đồ thuật toán tính các ma trận của trạng thái

trellis: . 80

5.2.4. Lưu đồ thuật toán giải mã turbo: 81

5.2.5. Lưu đồ thuật toán tính lỗi bit và lỗi khung: 82

5.3. Giao diện và kết quả chương trình mô phỏng từ đó rút

ra nhận xét: 83

Phụ lục mô phỏng bằng Matlap . 91

Tài liệu tham khảo : . 128

Kết luận . 13