NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO VÀO HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO

26 622 1
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO VÀO  HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO VÀO HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO Hệ thống hạ tầng truyền thông trên cao – High Altitude Platform (HAP) được quan tâm nhiều trong những năm gần đây cho thấy nhu cầu và tính khả dụng của nó trong việc xây dựng và hình thành mạng truyền thông mới, nhằm khắc phục những hạn chế của các mạng viễn thông hiện tại (mạng thông tin di động mặt đất, hệ thống thông tin vệ tinh,…).

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Dƣơng Đình Trƣờng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO VÀO HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Lê Nhật Thăng Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Hệ thống hạ tầng truyền thông trên cao – High Altitude Platform (HAP) được quan tâm nhiều trong những năm gần đây cho thấy nhu cầu và tính khả dụng của nó trong việc xây dựng và hình thành mạng truyền thông mới, nhằm khắc phục những hạn chế của các mạng viễn thông hiện tại (mạng thông tin di động mặt đất, hệ thống thông tin vệ tinh,…). HAP cho phép triển khai dễ dàng và nhanh chóng, có khả năng cấu hình lại, hoạt động chi phí thấp, trễ truyền dẫn thấp, vùng phủ sóng rộng, có khả năng truyền thông quảng bá đa hướng, có khả năng di chuyển theo nhiều hướng trong trường hợp khẩn cấp,… Một đặc điểm quan trọng khác của hệ thống HAP là khi các hệ thống mặt đất cần một số lượng lớn các trạm gốc để phủ sóng, hệ thống thông tin vệ tinh GEO lại bị giới hạn về kích thước ô tối thiểu chiếu lên mặt đất, và các vệ tinh quỹ đạo thấp LEO gặp phải vấn đề chuyển giao, thì HAP lại được xem là giải pháp hứa hẹn: nó có thể đảm nhiệm với vai trò là trạm gốc hoặc các nút chuyển tiếp, thậm chí có thể là một vệ tinh LEO rất hiệu quả. Mã Turbo được C. Berrou et.al giới thiệu vào năm 1993, loại mã này có đặc tính sửa lỗi gần với giới hạn Shannon trên kênh nhiễu trắng cộng Gauss-AWGN (Additive White Gaussian Noise). Với kỹ thuật giải mã lặp khá hiệu quả nên mã Turbo đã được ứng dụng cho các mạng thông tin di động 3G, 4G… Với những ưu điểm của mã Turbo, việc nghiên cứu, ứng dụng mã này cho hệ thống HAP nhằm nâng cao hiệu quả, độ tin cậy cho hoạt động của hệ thống này là hết sức cần thiết và có ý nghĩa khoa học rất lớn, góp phần nâng cao hơn nữa những ưu điểm mà hệ thống HAP mang lại. Chính vì vậy, tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu này làm luận văn Thạc sỹ của mình. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Phó Giáo sư, Tiến sỹ Lê Nhật Thăng, người đã luôn động viên và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cũng qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, các cô cùng các bạn học viên đã tạo điều kiện và giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình. Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2013 Dương Đình Trường 2 CHƢƠNG 1 - MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG 1.1. Giới thiệu Mã Turbo (Turbo Code) là mã chập kết nối song song, đây là một loại mã hóa sửa sai rất hiệu quả đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các mạng truyền thông hiện nay. Mã Turbo lần đầu tiên được giới thiệu bởi C.Berrou, A.Glavieux và P.Thitimajshima vào năm 1993. Mã Turbo được nghiên cứu toàn diện vào năm 1996 và kết quả là đạt gần đến giới hạn được Shannon ở trong kênh nhiễu trắng cộng (AWGN-Addition White Gussian Noise) với bộ ghép xen có kích thước lớn. Bộ giải mã Turbo cơ bản bao gồm 2 bộ giải mã được nối nối tiếp qua bộ giải ghép xen với một đường hồi tiếp từ ngõ ra của bộ thứ 2 đến ngõ vào của bộ giải mã thứ 1. Kỹ thuật giải mã lặp dựa trên thuật toán hậu nghiệm tối đa (MAP-Maximum A Posteriori) kết hợp với bộ giải mã đầu vào mềm, đầu ra mềm (SISO-Soft In Soft Out) giúp cho mã Turbo có khả năng chống lỗi cao với độ phức tạp giải mã vừa phải tại tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR-Signal to Noise Ratio) rất thấp. 1.2. Lịch sử ra đời của mã Turbo Năm 1993, tại hội nghị truyền thông quốc tế, Berrou và các cộng sự đã đưa ra bộ mã được xây dựng trên cơ sở kết nối song song hai bộ mã chập hệ thống đệ quy RSC (Recursive Systematic Convolutional). Các điểm chính của mã Turbo gồm: Bộ giải mã soft in-soft output, hồi tiếp, giải mã lặp, quá trình truyền của thông tin trong, thông tin ngoài, bộ nối song song và bộ ghép xen. Berrou và các cộng sự của ông đã lựa chọn xây dựng các khối này trong quá trình xử lý để thử những sai sót gây ra nhằm tối ưu hóa để đạt giới hạn của Shannon. Như vậy, mã Turbo là loại mã kênh sửa lỗi trước (FEC-Forward Error Correction) được được tạo ra bằng cách ghép nối các bộ mã chập hệ thống đệ quy. 1.3. Bộ mã hóa Turbo 1.3.1. Tổng quan Như chỉ ra ở Hình 1.1, bộ mã hóa Turbo bao gồm hai bộ mã hóa thành phần được phân tách bởi một bộ ghép xen. Hai bộ mã hóa thành phần gồm RSC1 và [...]... LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua các nội dung nghiên cứu, phân tích và kết quả mô phỏng ở trên, có thể khẳng định việc ứng dụng mã Turbo vào hệ thống truyền thông trên cao là hoàn toàn khả thi và hứa hẹn sẽ mang lại hiệu năng cao cho hệ thống Do giới hạn về thời gian và phạm vi nội dung nghiên cứu của đề tài này nên việc nghiên cứu kỹ và sâu hơn nữa về ứng dụng mã Turbo cho hệ thống HAP chưa thực hiện được Chính... các vấn đề liên quan đến hệ thống HAP ở Chương 2 CHƢƠNG 2 - TỔNG QUAN HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO 2.1 Định nghĩa và các đặc điểm của hạ tầng truyền thông trên cao Trong hội nghị truyền thông vô tuyến thế giới (WRC) năm 1997, trong các quy tắc về vô tuyến RR số S1.66SA, hệ thống truyền thông trên cao (HAP) đã được định nghĩa là “một trạm được đặt trên một vật thể ở độ cao từ 20km~50km và tại... SISO [1] 1.5.3 Ứng dụng mã Turbo trong thông tin vệ tinh Trên thực tế mã Turbo đã được ứng dụng trong các vệ tinh thông tin nhằm nâng cao hiệu năng của hệ thống, đảm bảo an ninh thông tin, có thể liệt kê một số hệ thống vệ tinh có sử dụng mã Turbo như sau: Inmarsat, SKYPLEX, iPSTAR, Satellite TV,… Như vậy, với những ưu điểm của mình, mã Turbo đã được ứng dụng trong tất cả các mạng truyền thông từ mạng... hiện được Chính vì vậy, tôi xin kiến nghị một số hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài như sau: - Nghiên cứu đánh giá hiệu năng hệ thống HAP sử dụng các mã Turbo có tốc độ mã hóa thấp hơn; - Nghiên cứu đánh giá hiệu năng hệ thống HAP sử dụng mã Turbo kết hợp trải phổ,… - Nghiên cứu đánh giá hiệu năng hệ thống HAP sử dụng mã Turbo với các công nghệ mạng di động khác 3G/CDMA, 4G/LTE-Advanced ... nghệ tiên tiến liên tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng không chỉ là truyền thông tốc độ dữ liệu cao mà còn là các dịch vụ phù hợp Hệ thống thông tin mặt đất như hệ thống tháp mặt đất và hệ thống không gian 19 cơ sở như hệ thống thông tin vệ tinh đã được sử dụng rộng rãi làm nền tảng cho sự phát triển công nghệ của các hệ thống truyền thông không dây HAP được coi là hệ thống cơ sở hạ. .. 1.5.2 Ứng dụng mã Turbo trong mạng 4G/LTE-Advanced Mã Turbo được đề xuất cho 4G/LTE có tốc độ mã r=1/3 với hai bộ mã RSC thành phần 8 trạng thái (m=3) và một bộ ghép xen, sử dụng thuật toán giải mã lặp Max-log-MAP Kết quả đánh giá hiệu năng mã Turbo trong hệ thống thống 4G/LTE được chỉ ra trên Hình 1.12 Hình 1.12: Đặc tính quan hệ BER và SNR của mã Turbo và mã chập trong hệ thống 4G/LTE-Advanced trên. .. tức là đòi hỏi tốc độ mã cao Trên thực tế, mã Turbo đã được nghiên cứu và ứng dụng cho truyền thông không dây như: thông tin vệ tinh, thông tin di động 3G, 4G/LTE 1.5.1 Ứng dụng mã Turbo trong hệ thống di động 3G – UMTS/ WCDMA Bộ mã Turbo được đề xuất đưa vào mô hình mô phỏng hệ thống UMTS gồm các tham số sau: Tốc độ mã r =1/2 sử dụng hai mã RSC thành phần kết nối song song với số lượng các bộ nhớ... hiệu quả của mã Turbo trong các hệ thống thông tin có tốc độ cao, đòi hỏi BER thấp Vì vậy, việc ưu tiên nghiên cứu xem xét ứng dụng mã Turbo nhằm nâng cao hiệu năng cho các mạng truyền thông mới, ra đời sau này là yêu cầu tất yếu 12 1.6 Kết luận Chƣơng 1 Qua các nội dung nghiên cứu, tìm hiểu ở trên chúng ta dễ dàng thấy được, mã Turbo là loại mã kênh có rất nhiều ưu điểm so với các loại mã kênh khác... toán giải mã lặp hiệu quả, khả năng chống lỗi cao, … và những ưu điểm này sẽ càng được phát huy ở các mạng băng rộng và khi khả năng tính toán của thiết bị liên tục được cải thiện Trên thực tế, mã Turbo đã được ứng dụng trong hầu hết các mạng viễn thông hiện tại Hệ thống hạ tầng truyền thông trên cao (HAP), là mạng truyền thông mới, được đánh giá sẽ chứa đựng đầy đủ các ưu điểm của mạng truyền thông mặt... ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG HẠ TẦNG RUYỀN THÔNG TRÊN CAO SỬ DỤNG MÃ TURBO 3.1 Kịch bản vô tuyến điện Truyền thông từ HAP tới mặt đất có thể được xem như là truyền thông vô tuyến từ một điểm đến đa điểm (Point-to-Multipoint) Một vấn đề mở là hiệu năng của các hệ thống này liệu có khác với các hệ thống viễn thông di động và cố định mặt đất Từ quan điểm lý thuyết về truyền dẫn số, mô hình kênh hàng . CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Dƣơng Đình Trƣờng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ TURBO VÀO HỆ THỐNG HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG TRÊN CAO Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số:. giải mã lặp khá hiệu quả nên mã Turbo đã được ứng dụng cho các mạng thông tin di động 3G, 4G… Với những ưu điểm của mã Turbo, việc nghiên cứu, ứng dụng mã này cho hệ thống HAP nhằm nâng cao. 1 - MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG 1.1. Giới thiệu Mã Turbo (Turbo Code) là mã chập kết nối song song, đây là một loại mã hóa sửa sai rất hiệu quả đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các mạng truyền

Ngày đăng: 13/09/2014, 10:17

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan