1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

3 Mã hóa mắt lưới (Trellis Coding)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (848.63 KB, 103 trang )


Đồ án tốt nghiệp



Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM



phép cách xa nhau, các sơ đồ điều chế con đợc chọn sao cho phù hợp với các

nhánh có khoảng cách lớn nhất.

Chúng ta sẽ minh họa quá trình này bằng bộ mã hóa mắt lới đơn giản sử

dụng sơ đồ điều chế 16-QAM để điều chế 3 bit cho mỗi ký tự. Hình dới đây là

sơ đồ điều chế đợc chia thành 4 tập con, mỗi tập con có 4 điểm với các nhãn tơng ứng biểu hiện chúng cùng tập con, và sơ đồ bộ mã hóa mắt lới:

C



B



C



B



A



D



C



B



C



B



D



A



D



2



b



A



3



b



D



b



1



I

Constellation

Mapping - 16 QAM



S



1



+



S



Q



2



A



Hình 4-6 Bộ mã hóa mắt lới

Bộ mã hóa mắt lới có 3 bit đầu vào trong đó các bit b 2 và b3 là các bit

không đợc mã hóa sẽ xác định điểm trong tập con, còn bit b 1 sẽ tới bộ mã

vòng xoắn tốc độ 1/2 tạo ra 2 bit xác định tập con đợc sử dụng. Dới đây là sơ

đồ trạng thái của mã hóa trellis

Current State



Next State



00



A

B



00



01



B



01



10



CA

D



10



11



D

C



11



Hình 4-7 Sơ đồ trạng thái của mã hóa mắt lới

Trong sơ đồ trên, các trạng thái đợc xác định theo các bit S1S2 của thanh

ghi dịch trong bộ mã vòng xoắn, các nhãn dịch chuyển trạng thái xác định tập

con đợc sử dụng khi xảy ra dịch chuyển trạng thái đó.

65



Đồ án tốt nghiệp



Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM



Tại phía thu, thuật toán Viterbi đợc sử dụng để kết hợp giải điều chế và

giải mã. Với mỗi ký hiệu nhận đợc, sẽ xác định khoảng cách từ đó tới điểm

gần nhất của mỗi tập con. Bình phơng khoảng cách này là metric đợc sử dụng

trong thuật toán Viterbi. Với mỗi trạng thái, không chỉ bit đợc mã hóa và tổng

metric đợc lu lại mà cả bit không đợc mã hóa tơng ứng với điểm trong tập con

mà gần nhất với mỗi symbol.

B



C



B



D



A



D



A



C



B



C



B



D



Tín hiệu

nhận được



C



A



D



A



x



Hình 4-8 Metric sử dụng cho giải mã Viterbi

Việc tăng gấp đôi số điểm trong sơ đồ điều chế làm khoảng cách giữa

các điểm giảm 1 /



2



lần tức là phải tăng tỷ số S/N lên 3 dB. Đờng đặc tính lỗi



của mã hóa trellis trong kênh Gaussian tơng tự nh đờng đặc tính khi không mã

hóa nhng dịch về phía trái đo độ tăng ích mã hóa. Độ tăng ích mã theo lý

thuyết có thể đạt đợc 6 dB, trong thực tế với mã trellis đạt đợc 5 dB. Trờng hợp

đơn giản 4 trạng thái, 2 chiều ở trên đạt đợc độ tăng ích 3 dB. Cũng trờng hợp

trên nếu ta sử dụng 8 trạng thái với 2 bit mã hóa và 1 bit không mã hóa thì độ

tăng ích mã hóa đạt đợc là 4 dB.

Trong OFDM thờng thực hiện mã hóa trellis cho các sóng mang với mỗi

OFDM symbol. Tại đầu của mỗi symbol, bộ mã hóa đợc khởi tạo với một

trạng thái biết trớc. Và tại cuối của mỗi symbol bộ mã cũng đợc đa về một

trạng thái biết trớc. Với các sóng mang trống (Null sub-carriers) thì đợc bỏ

qua. Sơ đồ mã hóa có thể thay đổi bằng cách giữ cố định số bit mã hóa trong

mỗi sóng mang và thay đổi số bit không mã hóa.



66



Đồ án tốt nghiệp



4.4



Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM



Mã hóa Turbo trong OFDM

Mã hóa turbo gần đây đã đợc sử dụng thành công trong rất nhiều hệ



thống thông tin. Mã hóa turbo tổng quát bao gồm hai hay nhiều mã chuỗi

hoặc mã song song. Một bộ mã turbo điển hình gồm nhiều chuỗi mã vòng

xoắn song song nh hình dới đây. Khi đó các bit thông tin đợc mã hóa bởi hai

hay nhiều bộ mã vòng xoắn đệ quy, chúng còn đợc sử dụng để hoán vị chuỗi

thông tin. Tuy nhiên, bộ giải mã turbo lại có thể dùng các bộ mã vòng xoắn

song song hay phân cấp. Khả năng sửa lỗi cao của mã hóa turbo có đợc bắt

nguồn sự ngẫu nhiên giống nh sử dụng cài xen kết hợp với mã vòng xoắn và

bộ giải mã sử dụng hầu hết các thông tin ngoại lai không tơng quan.



Trễ



Mã hóa 0



Cài xen 1



Mã hóa 1



Cài xen N



Mã hóa N



Multiplexing



Hình 4-9 Bộ lập mã Turbo

Việc thiết kế cấu trúc và độ phức tạp của mã hóa turbo bị giới hạn bởi

các thông số hệ thống khác. Chúng ta sẽ đề cập đến một vài thông số ảnh hởng trực tiếp đến cấu trúc bộ mã. Trễ giải mã ảnh hởng rất lớn tới thiết kế máy

thu. Bởi vì cấu trúc bộ giải mã turbo là lặp và bao gồm khối giải cài xen/giải

cài xen cho mỗi lần lặp lại, nếu trễ quá lớn sẽ ảnh hởng tới chất lợng toàn bộ

hệ thống. Một vấn đề quan trọng khác mà hệ thống yêu cầu là tăng ích mã

hóa. Khi mà tốc độ lỗi bit BER của mã hóa turbo đợc cải thiện rõ rệt thì hệ

thống có thể làm việc ở tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N nhỏ. Tuy nhiên nhiều

chức năng khác của máy thu lại yêu cầu một tỷ số S/N tối thiểu nào đó, điều

này cũng cần đợc tính toán kỹ lỡng khi thiết kế hệ thống OFDM.

67



Đồ án tốt nghiệp



Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM



Deinterleaver



Extrinsic

Information

Soft input

Soft output

Decoder



Information bits



Extrinsic

Information

Soft input

Soft output

Decoder



Interleaver



Channel Information



Hình 4-10 Cấu trúc bộ giải mã Turbo

Có hai kỹ thuật giải mã lặp là: Xác suất sau cực đại MAP (Maximum a

posteriori Probability) và Giải thuật Viterbi cải tiến SOVA (Soft input Soft

Output Viterbi Algorithm). Có 3 dạng khác nhau của đầu vào mềm (Soft

input) cho mỗi bộ giải mã là ký tự thông tin không mã hóa, thông tin d thừa từ

mã đối xứng đệ quy RSC (Recursive Symmetric Code) đầu tiên, và các thông

tin ngoại lai. Đầu ra là các trọng số thông tin không mã hóa, thông tin u tiên

(priori information) và thông tin ngoại lai tơng ứng.

Nói chung, thuật toán MAP là tối u cho đánh giá trạng thái của một quá

trình Markov. Trong giải mã turbo, thuật toán MAP tính logarit của tỷ số giữa

xác suất sau APP (a posteriori probability) của mỗi bit thông tin trở thành 1

với xác suất APP của bit trở thành 0. Kỹ thuật MAP rất phức tạp và yêu cầu

số phép toán thay đổi nên ít đợc áp dụng trong thực tế. Còn kỹ thuật SOVA sử

dụng thuật toán đơn giản hóa của thuật toán MAP đợc ứng dụng nhiều trong

thực tế vì mặc dù không tối u nh thuật toán MAP nhng cấu trúc lại đơn giản

hơn nhiều. Thuật toán MAP xét tất cả các đờng bằng cách chia chúng thành 2

tập hợp là các đờng có bit 1 tại những bớc riêng biệt và các đờng có bit 0

tại nhừng bớc đó, và trả về log tỷ số tơng quan giữa chúng. Còn SOVA chỉ xét

những đờng có triển vọng (survivor path) của thuật toán Viterbi.

Nh đã nói ở trên, mã hóa trong hệ thống OFDM có u thế của mã hóa

trong cả miền thời gian và tần số với việc cài xen thích hợp. Mã hóa cung cấp

thêm sự bảo vệ chống lại pha đinh chọn lọc thời gian và tần số. Sử dụng mã

hóa Turbo đang đợc quan tâm đặc biệt cho một vài chuẩn vô tuyến.

68



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (103 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay
×