MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN DẪN AWGN SỬ DỤNG MÃ KHỐI TUYẾN TÍNH VÀ MÃ XOẮN
Hiện nay, ở các trường đại học, đặc biệt là các trường kỹ thuật, một tình trạng chung đang diễn ra là sự bất cập trong cân đối giữa nội dung lý thuyết và nội dung thực hành. Chương trình giảng dạy chủ yếu vẫn dựa vào sách vở là chính, sinh viên không có thời gian thực hành hoặc nếu có thì rất hạn hẹp và chỉ được thực hành một số trong rất nhiều môn được giảng trên lớp.......
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN DẪN AWGN SỬ DỤNG MÃ
KHỐI TUYẾN TÍNH VÀ MÃ XOẮN
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, ở các trường đại học, đặc biệt là các trường kỹ thuật, một tình trạng
chung đang diễn ra là sự bất cập trong cân đối giữa nội dung lý thuyết và nội dung thực
hành. Chương trình giảng dạy chủ yếu vẫn dựa vào sách vở là chính, sinh viên không có
thời gian thực hành hoặc nếu có thì rất hạn hẹp và chỉ được thực hành một số trong rất
nhiều môn được giảng trên lớp.
Tình trạng này một phần suất phát từ cơ cấu của nền giáo dục đào tạo đang
được dần hoàn thiện chưa đáp ứng được với đòi hỏi chung của xã hội. Mặt khác, nó còn
có nguyên nhân là sự hạn chế về điều kiện cơ sở vật chất của các trường. Nguyên nhân
thứ nhất đang được Đảng và Nhà nước ta tiến hành nhiều biện pháp khắc phục. Còn
vấn đề về cơ sở vật chất cho các trường đại học là một vấn đề lâu dài chưa thể giải
quyết trong một thời gian ngắn.Trước mắt, mỗi trường đã có những biện pháp tạm thời
nhưng hầu như chưa đáp ứng được đòi hỏi ngày càng cao của sinh viên khi đất nước
đang mở cửa đón nhận nguồn tri thức to lớn của thế giới khoa học kỹ thuật.
Một hướng đi mới đang được một số trường đại học trong đó có Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông thực hiện, đó là ứng dụng Công nghệ Thông tin trong giảng
dạy và học tập .Mục đích của hướng đi này là sử dụng các phần mềm mô phỏng như
một công cụ thay thế hữu hiệu cho các giáo cụ chưa thể trang bị cho sinh viên. Điều
khiến cho ý tưởng này trở nên hấp dẫn không chỉ dừng lại ở đó. Hiệu quả của biện
pháp này lại chính là ở chỗ, các phần mềm mô phỏng này lại do chính các sinh viên
trong trường thực hiện thông qua các đề tài nghiên cứu khoa học. Điều này giúp ích một
cách sâu sắc cho quá trình nhận thức của sinh viên ,đó không còn là lối nhận thức thụ
động tiêu cực mà đã mang tính tự giác, chủ động, kích thích lòng say mê khoa học và khả
năng sáng tạo của sinh viên.
Đề tài nghiên cứu khoa học mã số 01 - 2000 - HS.SV - RD -TH: "Mô phỏng kênh
truyền dẫn AWGN sử dụng mã khối tuyến tính và mã xoắn" được ra đời và hoàn thiện
trong chủ trương về hướng đi mới nói trên của Học viên Công nghệ Bưu chính Viễn
thông mà trực tiếp là Khoa Viễn thông I bộ môn Vô tuyến. Mặc dù còn nhiều hạn chế,
nhưng đề tài cũng góp phần vào hoạt động nghiên cứu khoa học chung trong sinh viên
Học viện và có khả năng mở rộng để áp dụng cho công tác đào tạo của Học viện.
2. Nội dung của đề tài:
Học viện công nghệ BCVT 117
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
Trong đề tài "Mô phỏng kênh truyền dẫn AWGN sử dụng mã khối tuyến tính và
mã xoắn" ,chúng tôi nghiên cứu, khai thác và mô phỏng khâu mã hoá trong một tuyến
thông tin chịu tác động của tạp âm Gausse trắng cộng. Cụ thể ở đây chúng tôi xét hai
loại mã thông dụng là Mã xoắn và Mã khối tuyến tính. Việc mô phỏng được xây dựng
thành dạng chương trình chạy trên nền Matlab một phần mềm mạnh và có hiệu quả
trong việc mô phỏng các hệ thống, đặc biệt là các hệ thống viễn thông.
Chương trình được xây dựng trên cơ sở các lý thuyết về kênh truyền và xử lý tín
hiệu cũng như nền kiến thức cơ bản về viễn thông xin được tóm tắt như sau :
M «it
rêng
Gi i u
¶i® Ò
§i u
Ò chÕ chÕ
Gi ∙
¶im
M ∙ho¸
T¹ ©m
p
s¬ å
® kªnh
N guån t uyÒ n
r sè
viba N hËn i
tn
tn
i
Tin tức dưới dạng số được truyền từ nguồn tin qua khâu mã hoá và điều chế để
vào môi trường. Giả sử các thiết bị không gây nhiễu thì tín hiệu vẫn chịu tác động của
môi trường gây sai lệch thông tin. Chúng ta giả thiết tạp âm do môi trường gây ra là tạp
âm trắng (AWGN), đây là tạp âm có mật độ phân bố xác suất không đổi trên toàn bộ
băng tần hoạt động của kênh ở bên thu, tín hiệu sau khi qua bộ giải điều chế sẽ tới khâu
giải mã. Tại đây thực hiện công việc tái tạo chuỗi bít đã phát và sửa các lỗi xuất hiện do
tác động cuả tạp âm. Cuối cùng, tin tức đã phục hồi được đưa tới nơi nhận tin đúng như
dạng đã phát.
Như vậy, vai trò của mã hoá trong một kênh truyền là vô cùng quan trọng. Mã hoá
đảm bảo cho tính trung thực yêu cầu hàng đầu của việc truyền đưa tin tức.
Chương trình của chúng tôi được thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu về mô phỏng
một kênh truyền dẫn như vậy với trọng tâm là khâu mã hoá. Nguyên tắc của chúng tôi là
tạo điều kiện thuận lợi nhất cho người sử dụng tiếp cận với Mã khối tuyến tính và Mã
Học viện công nghệ BCVT 118
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
xoắn trong tổng thể kênh truyền, đồng thời tự rút ra ưu nhược điểm của hai loại mã này
sau quá trình thực hiện mô phỏng. Chương trình chia làm hai module :Nhập liệu và Mô
phỏng, điều này giúp người dùng thấy rõ hơn tác động của các yếu tố kênh truyền lên
hoạt động của kênh. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi không thể giới thiệu chi tiết
về chương trình nên chỉ xin trích ra đây một số phần nhỏ giúp hiểu thêm về chương
trình này :
Phần xác định thông số kênh AWGN: đây là cửa sổ thuộc module nhập liệu
giúp người dùng xác định Eb và N0 các thông số của một kênh truyền AWGN. Chương
trình sẽ tự động vẽ ra dạ ng hàm phân bố xác suấ t của tạ p âm, đ ồ thị quan hệ giữa
SNR vớ i xác suấ t lỗi (tính theo lý thuyết) và đồ thị không gian tín hiệu. Đồng thời các
thông số này sẽ được sử dụng trong các sơ đồ mô phỏng của chương trình.
Sơ đồ bộ mã hoá xoắn : đây là hệ thống con trong sơ dồ mô phỏng kênh
AWGN dùng mã xoắn. Sơ đồ này được chương trình tạo nên trực tiếp từ các thông tin
về bộ mã hoá xoắn mà người sử dụng nhập vào ở cửa sổ tương ứng trên module nhập
liệu.
Học viện công nghệ BCVT 119
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
Cửa sổ đánh giá quá trình truyền: Sau khi thực hiện mô phỏng, các kết quả sẽ
được đưa ngược trở lại module nhập liệu vào cửa sổ này .Tại đây,người dùng có dịp
đánh giá hiệu quả sửa lỗi của kênh thông qua chuỗi bít thu được,chuỗi ký tự tương
ứng,số bít lỗi,tỉ lệ lỗi ...
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài :
Một trong những lợi ích mà chúng tôi thu được sau khi thực hiện đề tài này chính
là phương pháp thực hiện một đề tài nghiên cứukhoa học. Đề tài "Mô phỏng kênh
truyền dẫn AWGN sử dụng mã khối tuyến tính và mã xoắn" được thực hiện qua các
giai đoạn sau:
- Nghiên cứu lý thuyết: trong giai đoạn này nhóm chúng tôi sử dụng các tài liệu
sẵn có trong Học viện liên quan tới vấn đề truyền dẫn và mã hoá để tìm hiểu và tập
trung lượng kiến thức ban đầu. Ngoài các tài liệu này, chúng tôi cũng sử dụng một số tài
liệu bên ngoài thu thập được để mở rộng hiểu biết và củng cố kiến thức về sử dụng
phần mềm mô phỏng. Công việc này được tiến hành trong sự trao đổi thường xuyên của
các thành viên trong nhóm và sự giúp đỡ của các giáo viên hướng dẫn.
- Lên phương án, lập lưu đồ chương trình mô phỏng : đây là giai đoạn quan trọng
để hình thành bước đầu những chức năng chính của chương trình. Giai đoạn này có sự
góp ý sửa đổi của tất cả các thành viên cho tới khi đạt được sự nhất trí hoàn toàn trong
nhóm mới chuyển sang bước tiếp theo.
Học viện công nghệ BCVT 120
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
- Thực hiện viết mã,chạy thử và hoàn thiện chương trình: giai đoạn này là thời
gian cần có nhiều đóng góp nhất của các thành viên trong nhóm bởi đã nảy sinh nhiều
vấn đề mới, không chỉ liên quan tới lý thuyết mà còn liên quan tới giải thuật lập trình.
- Báo cáo kết quả, ghi nhận các ý kiến đóng góp và đề ra phương hướng mở rộng
đề tài.
4. Khả năng áp dụng trong thực tiễn:
Như ở phần đầu đã nói, đề tài này nằm trong chủ trương về xây dựng các phần
mềm nhằm thay thế phần nào các giáo cụ mà Học viện chưa có điều kiện trang bị cho
sinh viên trong quá trình học tập. Chính vì vậy, nó có khả năng áp dụng trong thực tiễn
giảng dạy và học tập. Tuy nhiên ,để đạt được mục tiêu đó,chương trình cần phải được
hoàn thiện và mở rộng hơn rất nhiều.
Hiện nay, chúng tôi đã xác định được phương án hoàn thiện và mở rộng cho
chương trình. Đó là mô phỏng một kênh truyền dẫn AWGN với tất cả các phương pháp
mã hoá thông dụng nhằm giúp người sử dụng có cái nhìn trọn vẹn về vấn đề mã hoá.
Xa hơn nữa, chúng tôi sẽ hướng tới một phòng thí nghiệm viễn thông với kênh truyền
hoàn chỉnh gồm các yếu tố bên trong được mô phỏng và đánh giá cụ thể.
Để chương trình có thể đưa vào áp dụng trong trực tiễn với thời gian ngắn nhất
chúng tôi rất mong có được sự ủng hộ và đóng góp của tất cả những ai quan tâm, đặc
biệt là các bạn sinh viên trong và ngoài Học viện. Chúng tôi tin rằng, nếu có được sự cổ
vũ và đóng góp của các bạn sinh viên yêu khoa học, đề tài này sẽ không chỉ làm giàu tri
thức cho chúng tôi mà nó sẽ mang lại lợi ích cho tất cả các bạn.
Học viện công nghệ BCVT 121
