Ứng dụng của mã Turbo trong công nghệ CDMA-200
Để đạt được mục đích đề ra, đề tài đ• tiến hành phân tích, mô phỏng và đánh giá trình diễn hiệu năng của m• Turbo. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc tổng quát cho hệ thống CDMA-2000 sử dụng m• Turbo trong khối m• hoá dữ liệu cho các kênh FCH & SCH, đưa ra các tham số kênh như công suất phát, tốc độ bít, fading AWGN, fading Rayleigh để khảo sát và đánh giá hệ thống.
Cụ thể chọn m• xoắn -RSC (Recusive Symatic Convolution code) để làm bộ m• hoá thành phần cho m•......
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
øng dông cña m· Turbo trong c«ng nghÖ CDMA- 2000
1.TÝnh cÊp thiÕt vµ môc ®Ých cña ®Ò tµi:
X· héi ®ang ë nh÷ng bíc ®i ®Çu tiªn cña TK-21 víi nÒn kinh tÕ vµ tri
thøc ph¸t triÓn kh«ng ngõng, ®êi sèng cña con ngêi tõng ngµy ®îc n©ng cao.
Cho nªn, nhu cÇu ®i l¹i & th«ng tin cña con ngêi còng ngµy cµng cao, ®Æc biÖt
lµ th«ng tin di ®éng sÏ cã nhiÒu ®æi thay. Bíc vµo kû nguyªn x· héi th«ng tin
víi nÒn kinh tÕ më & héi nhËp, sè lîng kh¸ch hµng cã nhu cÇu sö dông th«ng
tin di ®éng ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng & ®a d¹ng nh: dÞch vô tho¹i, d÷ liÖu,
sè liÖu tèc ®é cao, c¸c dÞch vô multi- media,...v× vËy ®ßi hái c¸c hÖ thèng
truyÒn th«ng v« tuyÕn ngµy ph¶i cµng hoµn thiÖn vÒ mÆt chÊt l îng & sè lîng
dÞch vô. HiÖn nay, c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng di ®éng mÆt ®Êt liªn tiÕp ®¹t
®îc nhiÒu thµnh tùu to lín. Thµnh c«ng nµy ®¹t ®îc lµ ë chç nã kh¾c phôc ®îc
t×nh tr¹ng thiÕu tÇn phæ & sö dông hiÖu qu¶ h¬n tÇn phæ víi chÊt l îng dÞch
vô cung cÊp cho kh¸ch hµng ngµy cµng tèt h¬n. Song, khi mµ b¨ng tÇn v«
tuyÕn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng hiÖn t¹i kh«ng ®ñ ®¸p øng yªu cÇu sö
dông, ngêi ta ®· tËp trung chó ý nhiÒu ®Õn c¸c hÖ thèng ®a truy nhËp ph©n
chia theo m· (CDMA). C«ng nghÖ CDMA ®· ®îc nghiªn cøu & triÓn khai ¸p
dông thµnh c«ng ë rÊt nhiÒu níc trªn thÕ giíi. Lµ sinh viªn tham gia nghiªn cøu
khoa häc nªn viÖc tiÕp cËn c¸c c«ng nghÖ t©n tiÕn trªn thÕ giíi ®ãng vai trß
hÕt søc quan träng trong viÖc CNH-H§H & x©y dùng ®Êt níc. ChÝnh v× vËy
mµ ®Ò tµi ®îc lùa chän lµ: “ øng dông m· Turbo trong c«ng nghÖ CDMA-2000 ”.
§Ò tµi nµy ®a ra mét c¸i nh×n tæng quan vÒ mét lo¹i m· söa sai cã hiÖu n¨ng
cao m· Turbo vµ øng dông cña nã trong c«ng nghÖ CDMA -2000, ®Æc biÖt lµ
®¸nh gi¸ tr×nh diÔn vµ m« pháng m· Turbo trong hÖ thèng CDMA-2000 díi t¸c
®éngcña fading.
2. Néi dung khoa häc vµ bè côc cña ®Ò tµi
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 100
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
- §Ò tµi ®îc x©y dùng thµnh cuèn tµi liÖu phôc vô cho c«ng t¸c ®µo t¹o &
nghiªn cøu, ®Æc biÖt cßn mang tÝnh kh¶ thi øng dông trong m¹ng viÔn th«ng
nh môc tiªu ®Ò tµi ®· ®a ra.Néi dung cña ®Ò tµi ®· ®îc tr×nh bµy (cã tµi liÖu
kÌm theo) bao gåm c¸c vÊn ®Ò:
Abstract :A variety of multi- media communication services will be offered in
mobile communication enviroments in the near future . In order to have
reliable communications,channel coding is often employed. Turbo code as a
powerful coding technique, has been widely studied and used in communication
systems. Turbo code decoder algorithm is studied in details in this thesis. The
performance of Turbo code used in IS-2000 Code Division Multiple Access
(CDMA) reverse or forward link under Additive White Gaussian Noise (AWGN)
and slow fading channels is evaluated. The bit error rates (BER) of Turbo code
at low signal-to-noise ratio (SNR) are obtained by simulations.
Lêi nãi ®Çu
Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ m· söa lçi
1.1 Giíi thiÖu chung
1.2 So s¸nh gi÷a c¸c hÖ thèng m· hãa
1.3 M· Turbo trong c¸c hÖ thèng truyÒn dÉn.
Ch¬ng 2: m· Turbo
2.1 M« h×nh hÖ thèng m· Turbo
2.2 Bé m· ho¸ Turbo.
2.2.1 Bé m· ho¸ xo¾n hÖ thèng ®Ö quy-RSC
2.2.2 Bé ®an xen(Interleaver)
2.2.3 ChÝch ®Çu ra(Output Puncturing)
2.3 ThuËt to¸n gi¶i m· Turbo
2.3.1 ThuËt to¸n gi¶i m· Turbo cho kªnh AWGN
2.3.2 ThuËt to¸n gi¶i m· Turbo ®îc chuyÓn ®æi cho kªn
fading Rayleigh
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 101
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Ch¬ng 3: øng dông cña m· turbo trong cdma-2000
3.1 HÖ thèng IS-2000 CDMA(CDMA-2000)
3.2 So s¸nh gi÷a CDMA-2000&W-CDMA
3.3 §¸nh gi¸ tr×nh diÔn& c¸c kÕt qu¶ m« pháng m· Turbo trong CDMA-
2000.
3.4 Mét sè øng dông cña m· Turbo trong CDMA-2000.
KÕt luËn vµ §Ò suÊt
Tµi liÖu tham kh¶o
3. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi:
§Ó ®¹t ®îc môc ®Ých ®Ò ra, ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch, m« pháng
vµ ®¸nh gi¸ tr×nh diÔn hiÖu n¨ng cña m· Turbo. Trªn c¬ së ®ã x©y dùng cÊu
tróc tæng qu¸t cho hÖ thèng CDMA-2000 sö dông m· Turbo trong khèi m· ho¸ d÷
liÖu cho c¸c kªnh FCH & SCH, ®a ra c¸c tham sè kªnh nh c«ng suÊt ph¸t, tèc ®é
bÝt, fading AWGN, fading Rayleigh ®Ó kh¶o s¸t vµ ®¸nh gi¸ hÖ thèng.
Cô thÓ chän m· xo¾n -RSC (Recusive Symatic Convolution code) ®Ó lµm bé m·
ho¸ thµnh phÇn cho m· Turbo-(PCCC:Paralell Concatenated Convolution
Code).S¬ ®å bé m· ho¸ Turbo nh sau:
Const it uent X G( D) = []
1
c1
k 1 + D + D3
G( D) = 3
Y 1+ D + D
2
n +
c k2 1 + D + D2 + D3
G ( D) = 3
uk Encoder1 Puncture Y 1+ D + D
2
n +
3
ck &
1 + D D D
paralle l to
2
Interleaver
d +
c' 2 serial Symbol
u' kCon 1+ D + D
k
1 + D + D3
Punct ur e (Nt ur b
G ( D ) = 1,
Encoder21 + D2 + D 3 , 1 + D + 2D And
3 2
+ D3 o+6)/R
r epet it ion
I nterleaver
c' 3
k
Const it uent X’
H × m h 2.3a Bé m · h o ¸ T u r b o
Y
S¬ ®å chi tiÕt nh sau: n +
Y
n +
1
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT + 102D D D
2 d +
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 103
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
uk c k =(c 1 , c k , , c k , c' 2 , c' 3 , , c' q )
k
2 q
k k k
Source Encoder Modulator
uk∈(0,1) c k , c'ik ∈−,1), i = , , q
i
( 1 1
x k =( x1, s , x k , p , , x kq , p , x' 2, p , x' 3, p , , x' q , p )
k
2
k k k
x k, p , x'ik, p ∈− , A), i =2, , q
i
( A
Decoder1 Memory less
channel xk
y k =( y 1, s , y k , p , , y k , p )
k
2 q
~
u Make
decision Exchange extrinsic
informat ion AWGN
N(0,N0 /2)
y 'k =( y '1, s , y '2, p ,, y 'q , p )
k k k
Decoder
2
H h S ®k èca « × h t è g · Turbo
× 2.1 ¬ å hi ñ mh h Ö n m
n n h
§èi víi hÖ thèng CDMA-2000 th× khèi ®iÒu chÕ (Modulator) lµ trén sãng mang
vµ tr¶i phæ v« tuyÕn, ë phÝa thu cã qu¸ tr×nh ngîc l¹i.
Channel
bits Add CRC Turbo Symbol
bits,etc. encoder repetition
Modulation
symbols Block Symbol
interleaver puncture
I /Q
mapping
H× 3.3 Mét phÇ cña cÊ tróc kªnh bæsung vµ kªnh c¬
nh n u
b¶n cho tuyÕ lªn
n
KÕt qu¶ tr×nh
diÔn thu ®îc
nh sau:
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 104
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
4. Kh¶ n¨ng øng dông trong thùc tiÔn:
a. §Ò tµi cung cÊp c¸c thuËt to¸n & ch¬ng tr×nh m« pháng nh: C3-Simulink , c¸c
hµm run.scrip Matlab-Simulink gióp cho c¸c häc viªn thÊy ®îc trùc quan tr×nh
diÔn vµ hiÖu n¨ng cña m· Turbo.
b. M· Turbo cã tÇm quan träng lµ chóng cã kh¶ n¨ng th«ng tin tin cËy víi c¸c
hiÖu suÊt n¨ng lîng ë gÇn víi giíi h¹n vÒ mÆt lý thuyÕt dù ®o¸n bëi Claude
Shannon. C¸c ®êng cong BER&Pe rÊt gÇn víi ®êng cong x¸c suÊt lçi cña
Shannon. Do vËy m· Turbo rÊt phï hîp cho hÖ thèng cã tèc ®é bit cao & n¨ng l -
îng thÊp nh: c¸c hÖ thèng CDMA, c¸c øng dông trong kh«ng gian s©u...M· Turbo
®· ®îc ®Ò nghÞ cho c¸c øng dông n¨ng l îng thÊp nh th«ng tin vÖ tinh vµ kh«ng
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 105
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
gian,còng nh cho c¸c øng dông ®Ó gi¶m can nhiÔu,truyÒn dÉn trªn c¸c kªnh
pha ®inh thÝ dô nh c¸c dÞch vô th«ng tin c¸ nh©n vµ th«ng tin tÕ bµo thÕ hÖ
thø ba...ect..Ph¸t triÓn c«ng nghÖ ®Ó ®¸p øng nhu cÇu míi cña ®iÖn tho¹i di
®éng lµ c¸ch tèt nhÊt ®Ó c¶i thiÖn chÊt l îng dÞch vô, ®ã lµ kh¶ n¨ng ph¸t, thu
®îc video, E-mail, truy cËp v« tuyÕn vµo Internet, sè liÖu b¨ng réng vµ ©m
tho¹i chÊt lîng cao,còng nh ph¸t triÓn c¬ së h¹ tÇng ®Ó trî gióp cho viÖc t¨ng
tèc ®é truyÒn dÉn sè liÖu, linh ho¹t bªn c¹nh c¸c hÖ thèng th«ng tin h÷u tuyÕn
nh c¸p quang. C¸c kÕt qu¶ m« pháng chØ ra r»ng m· Turbo lµ 1 kü thuËt m·
hãa söa lçi cã hiÖu suÊt.
Tuy nhiªn, cã nhiÒu nh©n tè cÇn ph¶i ®îc xem xÐt khi thiÕt kÕ m· Turbo cÇn
ph¶i bæ xung nh:
-Sù c©n b»ng gi÷a c¸c yÕu tè ®Ó ®¹t ®îc 1 sù kÕt hîp tèt nhÊt gi÷a BER &sè l -
îng c¸c Iteration.V/dô: NhiÒu Iteration sÏ nhËn ®îc BER thÊp nhng trÔ gi¶i m·
hãa còng sÏ lín h¬n.
-¶nh hëng cña kÝch th íc Frame lªn BER còng cÇn ®îc xem xÐt. MÆc dÇu m·
Turbo víi kÝch th íc Frame lín h¬n sÏ nhËn ®îc tr×nh diÔn tèt h¬n, nhng trÔ
®Çu ra còng sÏ lín
-Tèc ®é m· hãa lµ mét nh©n tè kh¸c cÇn ®îc xem xÐt. Tèc ®é m· hãa cao h¬n
cÇn ®é réng b¨ng lín h¬n …ect.
V× vËy cã thÓ triÓn khai c¸c hÖ thèng di ®éng trªn c¬ së c«ng nghÖ CDMA-
2000 sö dông m· Turbo ë ViÖt Nam thay cho c¸c hÖ thèng CDMA-IS95 hiÖn t¹i
®ang ®îc sö dông trªn m¹ng do c¸c u ®iÓm cña CDMA-2000 ®· ®Ò cËp trong
®Ò tµi.
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 106
