Luận văn Ứng dụng mã Turbo trong hệ thống MIMO (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng dụng mã Turbo trong hệ thống MIMO (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN CƠNG DANH ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG HỆ THỐNG MIMO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 0 4 6 6 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN CƠNG DANH ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG HỆ THỐNG MIMO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2015
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Trần Cơng Danh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/08/1963 Nơi sinh: TP.HCM Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 358/12T Lê Đức Thọ, Gị Vấp, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: kongpongcham88@gmai.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Trung cấp nghề Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 05/2006 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Trung cấp Việt-Hàn Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tử 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 01/2011 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Ngành học: Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: Mơn thi Kỹ thuật Audio - Video Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 7/2010, ĐH SPKT Ngƣời hƣớng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 2011 - nay Phụ giúp gia đình i
4. LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trần Cơng Danh ii
5. LỜI CẢM ƠN Tơi chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hồng Liên đã tận tình hƣớng dẫn tơi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tơi cũng gởi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cơ trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã taọ điều kiêṇ cho tơi trong quá trìn h hoc̣ tâp̣ và nghiên cƣ́ u. Tơi cảm ơn các bạn cùng khĩa luơn giúp đỡ tơi trong lúc khĩ khăn. Cuối cùng, tơi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tơi. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 Học viên Trần Cơng Danh iii
6. TĨM TẮT Tên đề tài: Ứng dụng mã Turbo trong hệ thống MIMO Nơi nghiên cứu: Trƣờng ĐH SPKT tp.HCM, khoa Điện – Điện tử Sinh viên thực hiện: Trần Cơng Danh Giáo viên hƣớng dẫn: PGS. TS Phạm Hồng Liên Thời gian thực hiện: Từ 23/02/2015 đến 23/08/2015 Với sự bùng nổ của Cơng nghệ thơng tin, nhu cầu truyền dẫn dữ liệu khơng ngừng tăng lên và yêu cầu truyền dẫn dữ liệu ngày càng cao. Tuy nhiên, với các hạn chế về năng lƣợng, băng thơng, nhiều kỹ thuật ứng dụng mới đƣợc triển khai để khắc phục khĩ khăn này. Một trong đĩ là kỹ thuật phân tập MIMO với nhiều ăn-ten phát và thu kết hợp với mã sửa sai Turbo. Hệ thống đa ăn-ten thu-phát MIMO đang phát triển rộng rải trong liên lạc khơng dây của thế hệ thống tin di động thứ 3 (3G). Hệ thống này áp dụng kỹ thuật phân tập, kết hợp kỹ thuật mã hĩa nhằm tăng dung lƣợng kênh truyền, cải thiện hiệu quả phổ mà khơng phải tăng cơng suất phát hay băng thơng. Để giải quyết tốt các ảnh hƣởng do mơi trƣờng truyền dẫn khơng dây và di động, ngồi việc tận dụng ƣu thế của hệ thống MIMO , luận văn nghiên cứu kết hợp mã sửa sai Turbo vào hệ thống này. Kết quả nghiên cứu đã xác định các đặc trƣng đem lại kết quả tốt cho hệ thống kết hợp. Các kết quả đạt đƣợc trong luận văn này nhƣ sau : o Diễn giải cặn kẻ thuật tốn giải mã tuần tự dẫn dắt đến thuật tốn giãi mã Viterbi, giãi mã bằng phần mềm dựa vào các mức điện áp bit 1 và 0 o Diễn giải sơ đồ khối tiến trình giải mã Turbo trong sơ đồ khối Turbo-MIMO, đồng thời hiển thị mơ phỏng cho thấy kết quả so sánh mơ phỏng tốt hơn hẳn của mã Turbo trong hệ thống MIMO o Đề cập đến các vấn đề ảnh hƣởng đến việc sửa lỗi trong hệ thống Turbo-MIMO, cụ thể là chiều dài mã khối. Ngồi ra cịn nghiên cứu vấn đề dị tìm lặp, kể cả bên ngồi và giải mã. o Mơ phỏng hệ thống turbo-MIMO-OFDM dùng Matlap Simulink phiên bản 2009a iv
7. ABSTRACT Project title: Application of Turbo codes in MIMO systems Place of study: HCMC University of Technical Education, Faculty of Electrical - Electronics Students perform: Tran Cong Danh Instructor: Assoc. Dr Pham Hong Lien Implementation period: From 23/02/2015 to 23/08/2015 With the explosion of information technology, data transmission demand keeps growing and require data transmission is increasing. However, with the energy limitations, bandwidth, many new application techniques being developed to overcome this difficulty. One of which is the technical diversity MIMO with multiple transmit and receive antennas combined with error proofing Turbo code. Multi-antenna system transceiver bounteous developing MIMO wireless communication in the mobile communication generation 3rd (3G). This system applies the technical diversity, combining encryption techniques to increase channel capacity, improve spectral efficiency without increasing the transmit power or bandwidth. To resolve possible environmental effects wireless transmission and mobile, in addition to taking advantage of MIMO systems, combined dissertation Turbo error code against this system. The research results have identified the characteristics bring good results for the combined system. The results obtained in this thesis are as follows: o Interpretation particularized sequential decoding algorithm led to Viterbi decoding algorithm, decoded by software based on the voltage level of bit 1 and 0 o Interpretation block diagram Turbo decoding process flowchart Turbo-MIMO, and displays the simulation showed comparable results much better simulation of Turbo codes in MIMO systems o Referring to the issues affecting the fixes in Turbo-MIMO system, namely the length of the block code. Also study loop detection problem, including external and decoding. o Simulation system MIMO-OFDM using turbo-version Matlap Simulink 2009a v
8. MỤC LỤC : LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TĨM TẮT iv CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN 15 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 15 1.3. Mục đích đề tài : 18 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài : 18 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 18 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1. KỸ THUẬT OFDM 19 2.1.1. Nguyên lý OFDM 19 2.1.2. Tín hiệu OFDM 20 2.1.3. Phổ của tín hiệu OFDM 20 2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MIMO 22 2.2.1. Các kĩ thuật phân tập 22 2.2.2. Mã Alamouti 23 2.3. MÃ HĨA TURBO 25 2.3.1. Giới thiệu về mã Turbo 25 2.3.2. Bộ mã hĩa chập hệ thống đệ quy RSC 26 2.3.3. Bộ ghép đan xen 27 2.3.4. Bộ giải mã Turbo 27 2.3.5. Tổng quan về các thuật tốn giải mã 28 2.4. THUẬT TỐN MÃ HĨA và GIẢI MÃ VỚI MÃ CHẬP DỰA TRÊN TRELLIS – VITERBI 28 2.4.1. Thơng số mã và cấu trúc của mã chập 29 vi
9. 2.4.2. Đa thức đƣợc chọn 29 2.4.3. Mã hĩa một chuỗi 31 2.4.4. Thiết kế Bộ mã hĩa 33 2.4.5. Biểu diễn bằng biểu đồ 34 2.4.6. Mã hĩa 37 2.4.7. Giải mã 38 2.4.8. Giải mã theo quyết định mềm 47 2.5. ỨNG DỤNG MÃ TURBO TRONG HỆ THỐNG MIMO 53 2.5.1. Mơ hình Hệ thống 53 2.5.2. Máy phát 54 2.5.3. Phân bố sĩng mang phụ 55 2.5.4. IFFT 55 2.5.5. Kênh truyền 55 2.5.6. Máy thu 56 2.5.7. FFT 56 2.5.8. Loại bỏ FEC 56 2.5.9. Giải mã Viterbi 56 2.6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TURBO-MIMO HIỆU QUẢ CAO VỚI THIẾT LẬP DÕ TÌM LẶP VÀ GIẢI MÃ 58 2.6.1. Mơ hình Hệ thống TURBO-MIMO 58 2.6.2. Định hƣớng hệ thống Turbo-MIMO lặp 60 2.6.3. Kết quả theo mơ phỏng 63 2.6.4. Kết luận: 63 2.7. CẤU TRƯC GIẢI MÃ TURBO 65 Mã Chập Ghép Song song trong kênh MIMO : 65 Chƣơng 3: CÁC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 68 3.1. Kết quả mơ phỏng từ phần mềm Matlab 68 3.2. LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT 75 3.2.1. Lƣu đồ mã hĩa 75 3.2.2. Lƣu đồ giải mã 76 Chƣơng 4: KẾT LUẬN 77 vii
10. 4.1. KẾT LUẬN 77 4.2. HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 viii
11. CÁC TỪ VIẾT TẮT APP A posteriori probability AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng Gauss cộng BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit CSI Channel State Information Thơng tin trạng thái kênh MAP Maximum A Posteriori Phƣơng Pháp hậu nghiệm tối đa MIMO Multi-input Multi-output Đa ngõ vào đa ngõ ra MISO Multi-input Single-output Đa ngõ vào một ngõ ra ML Maximum Likelihood Khả năng lớn nhất MMSE Minimum Mean-squares Lỗi bình phƣơng trung bình error nhỏ nhất LOS Light of sight Đƣờng truyền thẳng Pdf Probability density function Hàm mật độ xác suất RSC Recursive systematic convolutional Mã chập cĩ tính hệ thống đệ quy SOVA Soft Output Viterbi Algorithm SIMO Single-input Multi-output Một ngõ vào, đa ngõ ra SISO Single-input Single-output Một ngõ vào một ngõ ra SISO Soft Input Soft Output Bộ giải ngõ vào mềm ngõ ra mềm SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu ix
12. SM Spatial Multiplexing Đa hợp khơng gian STC Space-Time Coding Mã hĩa khơng gian thời gian SVD Singular Value Decomposition Phân chia giá trị đơn x
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát N ăn-ten phát và M ăn-ten thu 24 Hình 2.3. Trình bày sơ đồ mã kết nối song song 25 Hình 2.2. Trình bày sơ đồ kết nối nối tiếp 25 Hình 2.4. Sơ đồ khối bộ mã hĩa Turbo 26 Hình 2.5. Bộ ghép xen làm tăng trọng số của các từ mã 27 Hình 2.6. Các họ thuật tốn giải mã dựa trên sơ đồ Trellis 28 Hình 2.7. Mã chập (3,1,3) cĩ 3 thanh ghi bộ nhớ, 1 bit đầu vào và 3 bit đầu ra. 29 Hình 2.8. Các trạng thái của mã trong thanh ghi 30 Hình 2.9. Bit 1 đi qua bộ mã hĩa tạo 8 bit ở đầu ra. 31 Hình 2.10. Sơ đồ trạng thái mã (2,1,4) 35 Hình 2.11. Sơ đồ Cây của mã (2,1,4) 36 Hình 2.12. Sơ đồ Trellis của mã (2,1,4) 37 Hình 2.13. Chuỗi mã hĩa , bit ngõ vào 1011000 , bit ngõ ra 11011111010111 38 Hình 2.14. Đƣờng hƣớng tìm kiếm của giải mã trình tự 40 Hình 2.15. Giải mã tuần tự tìm kiếm con đƣờng đi 41 Hình 2.16. Giải mã tuần tự tìm kiếm đƣờng đi 41 Hình 2.17. Giải mã tuần tự tìm kiếm con đƣờng đi 42 Hình 2.18. Giải mã Viterbi, Bƣớc 1 43 Hình 2.19. Giải mã Viterbi, Bƣớc 2 44 Hình 2.20. Giải mã Viterbi, Bƣớc 3 44 Hình 2.21. Giải mã Viterbi, Bƣớc 4 45 Hình 2.22. Giải mã Viterbi, Bƣớc 4, sau khi cĩ sự loại bỏ 45 xi
14. Hình 2.23. Giải mã Viterbi, Bƣớc 5 46 Hình 2.24. Giải mã Viterbi, Bƣớc 6 46 Hình 2.25. Giải mã Viterbi, Bƣớc 7 47 Hình 2.26. Hai tín hiệu 1 và 0 tạo nhiễu 48 Hình 2.27. Tạo 4 vùng quyết định . Xác suất chính xác đƣợc tính tốn từ diện tích dƣới đƣờng cong gaussian. 49 Hình 2.28. Xác suất giải mã bit 0 hoặc 1 tùy thuộc vào độ lớn của điện áp nhận đƣợc, với điện áp đƣợc lƣợng tử hĩa thành 4 cấp. 50 Hình 2.29. Thiết bị phát MIMO OFDM 54 Hình 2.30. Thiết bị thu MIMO OFDM 54 Hình 2.31. Sơ đồ khối Turbo-MIMO 59 Hình 2.32. Sơ đồ Lƣới 61 Hình 2.33. Các kết quả mơ phỏng hệ thống Turbo-MIMO sử dụng LLR cho thơng tin parity-kiểm tra với số lần lặp khác nhau 64 Hình 2.34. Mã Chập Ghép Song song trong kênh MIMO 65 Hình 3.1. So sánh BER giữa SIO, SIMO, MISO, MIMO 68 Hình 3.3 So sánh BER trong HT VBLAST-OFDM 69 Hình 3.2. So sánh BER trong các HT MIMO 69 Hình 3.4 So sánh BER trong các điều chế HT MIMO 70 Hình 3.5 So sánh BER trong HT MIMO-OFDM 70 Hình 3.6 So sánh BER trong OFDM 71 Hình 3.7 Các thơng số chạy Matlap Turbo 72 Hình 3.8 BER của mã Turbo trong HT MIMO-OFDM, điều chế BPSK 72 Hình 3.9 BER của mã Turbo trong HT MIMO-OFDM, điều chế 4-QAM 73 Hình 3.10 Hiệu suất mã Turbo trong HT MIMO-OFDM 73 Hình 3.11. Mã Turbo 6 lần lặp cĩ Puncture 74 xii
15. Hình 3.12 Mã Turbo 6 lần lặp khơng cĩ Puncture 74 xiii
16. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG Trang Bảng 2.1. Đa thức tốt cho các mã tỷ lệ 1/2 30 Bảng 2.2. Tra cứu cho các bộ mã hĩa mã (2,1,4) 34 Bảng 2.3. Quy ƣớc về Bit –Metric quyết định xét từ tín hiệu vào tạo ra trong 8 chuỗi mã thích hợp 39 Bảng 2.4. Mỗi nhánh cĩ số đo Hamming metric tùy thuộc vào bit nhận, và từ mã tƣơng ứng. 43 Bảng 2.5. Bảng tra cứu các tính tốn 62 Bảng 2.6. BER của Mã Chập Ghép Song song PCCC trong kênh MIMO với chiều dài khối 512, 1024, 2048 67 xiv
17. Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Một hệ thống gồm nhiều ăn-ten phát và ăn-ten thu đƣợc gọi là hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output). Hệ thống này đƣợc nghiên cứu thơng qua các mơ phỏng trên máy tính từ thập kỉ 80, do những ƣu điểm mà nĩ mang lại nên đƣợc rất nhiều ngƣời quan tâm và phân tích rõ hơn. Hiện nay thì hệ thống MIMO đang đƣợc sử dụng trong hệ thống 3G và đƣợc chuẩn hĩa thành chuẩn IEEE 802.11. Hệ thống MIMO sử dụng nhiều ăn-ten phát và thu với 2 mục đích chính: • Thứ nhất: sử dụng nhiều ăn-ten để thu đƣợc độ lợi phân tập cao • Thứ hai: sử dụng nhiều ăn-ten để truyền nhiều dịng dữ liệu song song để tăng dung lƣợng của hệ thống. Đi song song với vấn đề nâng cao dung lƣợng của hệ thống thì vấn đề sửa lỗi cũng đƣợc quan tâm rất nhiều. Hiện nay mã Turbo là một trong những loại mã cĩ khả năng sửa lỗi gần tiến tới giới hạn Shannon. Tuy nhiên tài nguyên về phổ tần số lại bị giới hạn và dung lƣợng của hệ thống thơng tin sẽ khơng đáp ứng đƣợc nếu khơng cĩ sự gia tăng về mặt hiệu suất sử dụng phổ tần. Các phƣơng pháp mã hĩa mới đƣợc nghiêm cứu nhƣ mã Turbo, mã LDPC (Low Density Parity Check) đã đạt đƣợc hiệu suất sửa lỗi gần tới giới hạn Shannon trong các hệ thống các ăn-ten đơn. Các cải tiến đƣợc đƣa ra về hiệu suất phổ tần là tập trung vào việc tăng số lƣợng anten ở cả phía phát và phía thu. 15
18. Một số kết quả nghiên cứu đã cơng bố: Trong bài báo “ SIGNALPROCESSING & SIMULATION NEWSLETTER” mục „Coding and decoding with Convolutional Codes ‟ [2] các tác giả đã nêu lên các thơng số và cấu trúc mã hĩa, giải mã của mã chập Turbo. Riêng phần giải mã, tác giả đã nêu bật 3 biểu đồ giải mã, nêu ƣu nhƣợc điểm. Sau đĩ họ diễn giải cặn kẻ thuật tốn giải mã tuần tự dẫn dắt đến thuật tốn giãi mã Viterbi , giãi mã bằng phần mềm dựa vào các mức điện áp bit 1 và 0 . Điều này rất quan trọng trong bài báo cáo về phần mã Turbo. Trong bài báo “Performance of Turbo Encoder and Turbo Decoder using MIMO Channel ”[6] của Sneha Bhanubhai Patel, Mary Grace Shajan . Các tác giã diễn giải về sơ đồ khối tiến trình giải mã Turbo, sơ đồ khối hệ thống Turbo-MIMO , họ đề cập đến sự phức tạp của giải thuật MAP , đồng thời nêu lên ƣu điểm của mã Turbo đối với hệ thống MIMO. Đồng thời họ đề cập đến kích thƣớc mã khối ảnh hƣởng đến việc sửa lỗi của hệ thống Turbo-MIMO Trong bài báo “Performance Analysis of MIMO-OFDM System using Space- time Turbo Codes and Adaptive Beamforming“ [5] của Suchita Varade & Kishore Kulat , India . Các tác giả nêu lên nổi bật sơ đồ khối của hệ thống MIMO cĩ Ứng dụng mã Turbo cùng các cơ sở thuật tốn trong ứng dụng. Trong bài báo “ High-Performance Turbo-MIMO System Design with Iterative Soft- Detection and Decoding” của Der-Wei Yang, Jing-Shiun Lin, Shih-Hao Fang, Chia-Fen Lin, and Ming-Der Shiehđã nêu lên các vấn đề dị tìm lặp, kể cả bên ngồi và giải mã. Cuối cùng tác giả đã nêu lên ƣu điểm sửa lỗi tốt hơn với số lần lặp thơng tin bên ngồi nhiều hơn số lần lặp giải mã. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Trong tiêu chuẩn sắp tới của 4G đƣa ra nhu cầu tăng cơng suất và hiệu suất, mã Turbo là một ứng viên sáng về hiệu suất cao trong việc sửa lỗi. Các nguyên tắc của mã Turbo 16
19. cho phép tiếp cận giới hạn Shannon, mơ tả năng lực tối đa của kênh truyền [6] . Các mơ phỏng cho thấy việc kết hợp mã turbo vào kênh truyền MIMO cho kết quả tốt hơn so với khi khơng ở trong MIMO. Mã khơng gian-thời gian chia thành mã khối STBC và mã trellis STBC. Những nổ lực nghiên cứu tập trung vào các kênh fading phẳng [5] . Mức độ đa dạng và tốc độ truyền làm gia tăng sự phức tạp của giải mã khơng gian-thời gian Turbo STTC . Kết quả đạt đƣợc hồn thiện đƣợc minh chứng khi mã STBC cĩ hỗ trợ MIMO - OFDM. Khơng cịn hồn hảo nếu cĩ các kênh fading Rayleigh, các thơng tin khơng đáng tin cậy lập tức sẽ gây suy giãm hiệu suất của hệ thống [4] . Một phƣơng pháp lặp cĩ đƣợc độ tin cậy cao về thơng tin tiên nghiệm tại phần mềm dị tìm trong hệ thống Turbo -MIMO . Ta sử dụng các thơng tin bên ngồi từ bộ giải mã turbo để cập nhật LLR (phƣơng pháp Log của khả năng) dựa trên thuật tốn log-MAP trong giải mã phạm vi danh mục LSD. Kết quả cho thấy các đề xuất hệ thống Turbo-MIMO đƣợc thết lập giải mã dị tìm lặp sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất hệ thống so với hệ thống Turbo-MIMO thƣờng. 17
20. 1.3. Mục đích đề tài : Xây dựng một cơng cụ để thiết lập đƣờng truyền hệ thống viễn thơng MIMO đạt hiệu suất cao trong việc sữa lỗi, ở đây chú trọng đến mã tích chập ghép song song Turbo và mã RSC. Đồng thời nêu lên ƣu điểm vƣợt trội của một trong số thuật tốn giải mã của nĩ. 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài :  Nghiên cứu mã RSC, bộ ghép đan xen, mã chập ghép song song Turbo, tiến trình mã hĩa và giải mã trong hệ thống.  Thiết kế và giải mã khối Turbo, mã chập Turbo trong hệ thống MIMO.  Mơ phỏng bằng Matlab kết quả của các lần lặp của mã Turbo, và khi mã Turbo nằm trong hệ thống MIMO. Rồi rút ra kết luận về hiệu suất của mã chập ghép song song Turbo, mã khối Turbo. Vẽ đồ thị tỷ lệ lỗi bit (BER) tƣơng ứng với các thơng số tỉ số cơng suất tín hiệu trên nhiễu (SNR) khác nhau.  Hệ thống đƣợc giới hạn trong trƣờng hợp sử dụng mã khối cĩ kích thƣớc độ dài 512 BER. Kênh truyền giã tĩnh (quasi-static) cĩ fading Rayleigh, kênh nhiễu AWGN . Riêng lý thuyết phần giải mã phần mềm luơn luơn giả định rằng xác suất phân bố lỗi của hai bit 1 và 0 là nhƣ nhau xét về điện áp. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu  Thu thập, tổng hợp các tài liệu lý thuyết cơ bản liên quan đến đề tài.  Tìm hiểu các kết quả nghiên cứu đã cơng bố trong nƣớc và quốc tế.  Phân tích lý thuyết và mơ phỏng kết quả tính tốn bằng phần mềm Matlab.  Tổng hợp viết báo cáo. 18
21. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. KỸ THUẬT OFDM Xét về bản chất, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là một trƣờng hợp đặc biệt của phƣơng pháp phát đa sĩng mang theo nguyên lý chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp và phát đồng thời trên một số các sĩng mang đƣợc phân bố trực giao nhau. Trong khái niệm của kỹ thuật đa sĩng mang, những sĩng mang này đƣợc biết đến nhƣ là sĩng mang con (sub-carrier). 2.1.1. Nguyên lý OFDM OFDM là một kỹ thuật đƣợc dựa trên kỹ thuật đa sĩng mang, mà nĩ cĩ những đặc tính sau đây : Các sĩng mang con trực giao nhau 1 Ts 1 Ts e j2 f k e j2 fl dt e j2 ( f k fl )dt Ts 0 Ts 0 1,k l 0,k l Phổ của các tín hiệu sub-channel (đƣờng kênh con) chồng lấp lên nhau. Độ lệch tần số giữa các sĩng mang con đƣợc chọn là 1 1 f T K.T s Tín hiệu OFDM cĩ chứa chu kỳ phịng vệ CP (Cyclic Prefix) 19
22. S K L 0 0 2 1 5 4