1 GII THIU LUN N Lớ la chn ti Trong cỏc h thng thụng tin vụ tuyn s, d liu thụng tin c truyn qua kờnh truyn dn cú nhiu s xy li chng li nhng nh hng tiờu cc t nhiu, nhiu phng phỏp c ỏp dng cú hiu qu, mt nhng phng phỏp ỏp dng cho hiu qu cao l s dng mó kờnh Mó kim tra chn l mt thp (LDPC) c R G Gallager xut vo nm 1962 [9], hin c ỏnh giỏ l mó kờnh cú kh nng sa li cao nht Mó ny ó c s dng hoc khuyn ngh s dng cho nhiu ng dng khỏc cỏc h thng truyn tin th h mi [18-23] H thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK c s dng ph bin lnh vc quõn s, bi nú cú nhiu tớnh nng u vit Th nht, tớn hiu ca h thng cú ph rt rng, khin cho i phng khú cú th s dng nhiu bng rng chốn phỏ Th hai, tớn hiu ny phự hp vi cỏc kờnh khụng n nh, v khú khn vic c lng pha súng mang Th ba, cu trỳc mỏy thu n gin, chu c tỏc ng ca nhiu mnh Nhiu õm mt phn bng (PBNJ) [33] l mt nhng nhiu c ý c bn m i phng thng s dng cỏc h thng thụng tin tri ph, loi nhiu ny gõy nh hng ỏng k n cht lng truyn tin ca h thng FH/NC-BFSK Chớnh vỡ vy, vic ng dng mó LDPC h thng FH/NC-BFSK chng li PBNJ cú th s to nờn mt h thng truyn dn vụ tuyn ỏp ng cỏc yờu cu t lnh vc quõn s l mt ti cú tớnh thi s cha c ý ngha khoa hc v thc tin Cng nh cỏc b mó kờnh khỏc s dng thut toỏn gii mó lp [78], mó LDPC cng phi chu s xut hin ca sn li t l cụng sut tớn hiu trờn mt ph cụng sut nhiu (SNR) tng cao [24] Nguyờn nhõn gõy nờn sn li l cỏc by (TS), chỳng c hỡnh thnh t nhng vũng lp ngn ma trn kim tra quỏ trỡnh gii mó S xut hin ca sn li ó nh hng ln n hiu qu truyn tin ca cỏc h thng truyn dn s, c bit i vi nhng h thng yờu cu t l li bit (BER) thp Vỡ vy, nõng cao cht lng b gii mó lp LDPC thỡ cn phi nghiờn cu ci tin thut toỏn gii mó nhm lm gim nhng nh hng tiờu cc t by õy l mt nghiờn cu ca lun ỏn B gii mó lp LDPC s dng thut toỏn gii mó Lan truyn nim tin (BPA) [9; 10] cú u vo l t l c lng theo hm lụ-ga-rớt (LLR) ca tng bit mó Vỡ vy, nõng cao cht lng b gii mó lp LDPC thỡ cn phi c lng chớnh xỏc cỏc tham s thng kờ c trng ca kờnh truyn t tớn hiu thu c õy l nghiờn cu tip theo ca lun ỏn T nhng ó t trờn, Nghiờn cu sinh la chn ti nghiờn cu ca lun ỏn l Nghiờn cu ci tin thut toỏn gii mó lp LDPC v ng dng h thng thụng tin tri ph nhy tn Mc tiờu nghiờn cu ca ti xut cỏc gii phỏp nõng cao cht lng b gii mó lp LDPC bng vic ci tin thut toỏn gii mó v k thut c lng kờnh cho gii mó lp nhm nõng cao cht lng truyn tin h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK b nhiu mt phn bng Phng phỏp nghiờn cu Phng phỏp nghiờn cu s dng lun ỏn l kt hp gii tớch vi mụ phng Monte-Carlo trờn mỏy tớnh bng cụng c MATLAB i tng nghiờn cu B gii mó lp LDPC bng thut toỏn quyt nh mm; K thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed cho gii mó lp; H thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK trng hp b gõy nhiu mt phn bng Phm vi nghiờn cu Nghiờn cu thut toỏn gii mó lp LDPC v K thut c lng kờnh cho gii mó lp LDPC h thng thụng tin FH/NC-BFSK trng hp b gõy nhiu mt phn bng B cc lun ỏn Lun ỏn c trỡnh by 138 trang, ngoi phn M u v Kt lun, lun ỏn chia thnh chng Chng 1: Tng quan; Chng 2: Nghiờn cu ci tin thut toỏn gii mó lp LDPC da vo syndrome; Chng 3: Nghiờn cu ng dng mó LDPC h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK CHNG 1: TNG QUAN 1.1 H thng thụng tin tri ph nhy tn s dng mó kờnh 1.1.1 Mụ hỡnh h thng Ngun tin u Mó húa kờnh y Ghộp xen bit y iu ch sd (t ) Tri ph FH st (t ) Kờnh truyn Nhiu ớch tin u Gii mó kờnh y Gii ghộp xen bit 1.1.2 Mt s b mó kờnh thụng dng y Gii iu rd (t ) Gii tri ch ph FH rt (t ) 1.2 Mó LDPC 1.2.1 nh ngha mó LDPC 1.2.2 Phng phỏp biu din mó LDPC trờn th Tanner 1.2.3 Mó húa LDPC dựng ma trn kim tra 1.2.4 Gii mó lp LDPC bng thut toỏn quyt nh mm 1.2.4.1 Khỏi quỏt chung 1.2.4.2 Thut toỏn gii mó BPA trờn lụ-ga-rớt Thut toỏn BPA trờn lụ-ga-rớt cú u vo l (2.1) thc hin gii mó vi ma trn H [74] L ( y i r ) = log P r ( yi = r ) P r ( yi = r ) , (2.1) ú, r l cỏc ký hiu thu nhn c qua kờnh truyn Ti mi ln lp g , thut toỏn cú hai cụng on: 1) cp nht tin cho tt c cỏc nỳt kim tra v gi thụng tin t cỏc nỳt kim tra ti cỏc nỳt bit cú liờn quan; 2) cp nht tin cho tt c cỏc nỳt bit v gi thụng tin t cỏc nỳt bit ti cỏc nỳt kim tra cú liờn quan ( g) Thụng tin E j,i cp nht cho cỏc nỳt bit vi c tớnh nh sau: E j(,gi ) ổ ỗ1 + = log ỗỗỗ ỗ 1ỗ ỗ ố P i Âẻ B ,i Âạ i t anh(M j(,gi Â- 1) / 2) ửữ ữ j ữ ữ, ( g- 1) ữ P i Âẻ B ,i Âạ i t anh(M j ,i  / 2) ứữ ữ (1.10) j ú, B j l hp cỏc nỳt bit trờn hng th j ca ma trn kim tra H cú giỏ tr bng ( g) Thụng tin M j,i cp nht cho cỏc nỳt kim tra s j c tớnh nh sau: M j,i( g) = j Âẻ A , j Âạ j E j( Âg,i) + L in (y i ), i (1.11) ú, Ai l hp cỏc nỳt kim tra trờn ct th i ca ma trn kim tra H cú giỏ tr bng 1; Lin (y i ) l LLR ca bit mó th i u vo b gii mó Kt thỳc cụng on 2, thut toỏn s tớnh toỏn LLR ca cỏc bit mó: L( g)(y i ) = j ẻ Ai E j(,gi ) + Lin (y i ), (1.12) sau ú quyt nh cng tỡm t mó thm dũ: y ( g) i ỡù 1, ù = ùớ ùù 0, ùợ L( g)(y i ) Ê L( g)(y i ) > 0, (1.13) v kim tra t mó hp l theo iu kin: syndrome( g) = y ( g) H T = (1.14) Thut toỏn s dng lp iu kin (1.14) tha v a t mó hp l y ( g) , hoc s ln lp t giỏ tr cc i gmax v a t mó li y ( gmax ) 1.2.4.3 phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA c tớnh nh sau: C BP A =O (n ) ìS ì gaver (1.16) H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA c tớnh nh sau: CCFBP A = C BP A gaver = C BP A gmax (1.17) 1.2.5 Cỏc yu t nh hng n cht lng b gii mó lp LDPC 1.2.5.1 nh hng ca di t mó di t mó cng ln thỡ cht lng gii mó t c cng cao 1.2.5.2 nh hng ca s ln lp cc i S lng vũng lp cc i cng ln thỡ cht lng gii mó cng cao Tuy nhiờn, quan h ny khụng phi tuyn tớnh vụ hn 6 1.2.5.3 nh hng ca by Mt nhng nhc im ln nht ca gii mó lp LDPC l s xut hin ca sn li SNR tng cao [78] S xut hin ny ó lm gim cht lng ca b gii mó, nh hng ln n hiu qu truyn tin ca h thng truyn dn s Nguyờn nhõn gõy nờn sn li ca gii mó lp LDPC l cỏc by, chỳng c hỡnh thnh quỏ trỡnh gii mó t nhng t hp ca cỏc vũng lp ngn ma trn kim tra H 1.2.5.4 nh hng ca sai lch c lng kờnh Nu khụng c lng chớnh xỏc cỏc tham s ca kờnh truyn thỡ cht lng ca b gii mó b suy gim rt ỏng k [32] 1.3 t nghiờn cu 1.3.1 Nghiờn cu ci tin thut toỏn gii mó lp LDPC Vn nghiờn cu th nht ca lun ỏn l cn la chn phng ỏn quyt nh t mó ti ln lp g phự hp tỡm t mó li cú s bit li ớt nht nhm ci thin cht lng b gii mó lp LDPC Vn nghiờn cu th hai ca lun ỏn l cn xõy dng ma trn kim tra mi quỏ trỡnh gii mó cú c tớnh thớch nghi vi thụng tin kờnh truyn v cú th hn ch nhng nh hng tiờu cc t nhng vũng lp ngn ma trn kim tra H nhm ci thin cht lng b gii mó lp LDPC vựng sn li 1.3.2 Nghiờn cu ng dng mó LDPC h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK Vn nghiờn cu th ba ca lun ỏn l xut phng ỏn kt hp k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed vi quỏ trỡnh gii mó lp LDPC, v ci tin k thut c lng kờnh ny bng vic da vo cỏc bit tin cy ca t mó li nhm nõng cao cht lng cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK 1.4 Kt lun chng Trong Chng ó gii thiu tng quan v h thng thụng tin tri ph nhy tn v b mó kờnh LDPC Phn h thng thụng tin tri ph nhy tn ó cp n mụ hỡnh h thng s dng mó kờnh v mt s b mó kờnh thụng dng Phn mó LDPC ó cp n phng phỏp biu din mó trờn th Tanner; phng phỏp mó húa dựng ma trn kim tra; c bit cp chi tit v ni dung gii mó lp bng thut toỏn quyt nh mm v nhng yu t nh hng n cht lng b gii mó lp LDPC, nht l nh hng ca TS v s sai lch c lng kờnh T nhng ni dung nghiờn cu tng quan, gii hn nghiờn cu ca lun ỏn l: V mó kờnh, nghiờn cu mó LDPC quy tc, ú, nghiờn cu trung vo vic ci tin thut toỏn gii mó quyt nh mm nhm nõng cao cht lng b gii mó lp LDPC V h thng, nghiờn cu ng dng mó LDPC h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK cú BPNJ, bng vic kt hp k thut c lng theo phng phỏp ca Reed vi quỏ trỡnh gii mó lp LDPC, v ci tin k thut c lng kờnh ny nhm nõng cao cht lng cỏc thut toỏn gii mó ci tin h thng CHNG 2: NGHIấN CU CI TIN THUT TON GII M LP LDPC DA VO SYNDROME 2.1 Ci tin thut toỏn gii mó lp LDPC da vo trng s ca syndrome cng 2.1.1 t Khi thut toỏn gii mó BPA khụng thnh cụng ln lp cc i gmax thỡ t mó li c quyt nh ti gmax l y ( g max ) khụng hiu qu vỡ t mó li y ( g max ) S quyt nh ny cú th s cú th s cú s bit li nhiu hn ca t mó li ti ln lp g l y ( g) ( g Ê gmax ) Vỡ vy, cn kho sỏt v la chn phng ỏn quyt nh t mó li ti ln lp g phự hp gim s bit li 2.1.2 Nghiờn cu c tớnh li ca gii mó lp LDPC B gii mó lp LDPC s dng thut toỏn gii mó BPA cú loi mu li [25] Loi 1: Mu li ta ngu nhiờn c tớnh li ca mu li ny l s bit li ca mt t mó li thay i ging bin ngu nhiờn vi phng sai nh Loi 2: Mu li dao ng c tớnh li ca mu li loi ny l s bit li ca mt t mó li thay i gn nh cú chu k gia giỏ tr cc i v giỏ tr cc tiu vi phng sai tng i ln Loi 3: Mu li khụng i c tớnh li ca mu li loi ny l s bit li ca mt t mó li gim nhanh v giỏ tr khụng i sau mt s ln lp u tiờn Nhn xột: S bit li ca mt t mó li khụng chc chn gim v giỏ tr nh nht s ln lp tng Vỡ vy, vic quyt nh t mó li ti ln lp cc i s khụng phi l gii phỏp cú hiu qu i vi Mu li khụng i thỡ sau mt s ln lp liờn tip, nu trng s ca syndrome cng khụng i thỡ cú th thc hin quyt nh t mó li ci thin tc b gii mó Tng t nh vy, i vi Mu li dao ng, cú th quyt nh t mó li ti im cc tiu sm nht ca trng s ca syndrome cng ci thin tc b gii mó 2.1.3 La chn phng ỏn quyt nh t mó li Phng ỏn quyt nh t mó li c xut ti ln lp g cú trng s ca syndrome cng nh nht smin , ú l t mó li y ( g) ; ng thi s dng k thut dng sm b gii mó cú s hin din ca Mu li dao ng v Mu li khụng i 2.1.4 Ni dung thut toỏn gii mó BPA ci tin da vo trng s ca syndrome cng Thut toỏn ci tin c kớ hiu l BPA-MS cú ni dung tng t nh thut toỏn BPA, ch khỏc, nu iu kin (2.2) khụng tha thỡ tỡm t mó li y ( g) ti ln lp g cú trng s ca syndrome cng nh nht Sau ú, kim tra mu li, nu l Mu li dao ng hoc Mu li khụng i thỡ dng lp, a t mó li y ( g) , nu khụng thỡ thc hin li quỏ trỡnh trờn cho n s ln lp t giỏ tr cc i gmax ln lp cc i gmax , nu gii mó khụng thnh cụng thỡ b gii mó s a t mó li y ( g) 2.1.5 ỏnh giỏ hiu qu thut toỏn gii mó ci tin Phm cht BER (Hỡnh 2.7) ca thut toỏn BPA-MS cao hn thut toỏn BPA (khi cht lng kờnh c ci thin) c bit, phm cht BER ny ó tim cn vi trng hp gii mó quyt nh lớ tng ca thut toỏn BPA-ID Hỡnh 2.7: Phm cht BER ca thut toỏn BPA, BPA-MS v BPA-ID Mackay code (252,504) Hỡnh 2.11: phc gii mó ca thut toỏn BPA-MS v BPA Mackay code (252,504) phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA-MS c tớnh nh sau: C BP A-MS =O (n ) ìS ì gaver (2.7) H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA-MS c tớnh nh sau: CCFBP A-MS = C BP A-MS gaver = gmax C BP A (2.8) phc ca thut toỏn BPA-MS (Hỡnh 2.11) c ci thin rt ỏng k so vi thut toỏn BPA nh k thut dng sm 2.2 Ci tin thut toỏn gii mó lp LDPC da vo giỏ tr ca 10 syndrome mm 2.2.1 t Cỏc thut toỏn gii mó ci tin c thờm vo cụng on gii mó li thut toỏn BPA gii mó khụng thnh cụng Trong cụng on gii mó li, thut toỏn ci tin s xõy dng v gii mó vi cỏc ma trn kim tra tng ng hoc ma trn kim tra tng quỏt Cỏc ma trn kim tra ny phi cú c tớnh l tng cng thụng tin t nhng nỳt kim tra cú tin cy cao cho nhng nỳt kim tra cú tin cy thp nhm sa li cho cỏc bit by cú liờn quan 2.2.2 nh ngha syndrome mm Syndrome mm (SS) L ( si ) c nh ngha l LLR ca cỏc nỳt kim tra si , vi i = 1,2, , m [79]: ổL (y j ) ổL (y j ) + 1ửứữ e - 1ửứữ ữ+ ế ỗ ữ ỗ ữ ữ ỗ ố jẻ Vi jẻ Vi L(si ) = log ổL (y ) ằ ế sign ( L(y j )).min L(y j ) ổL (y j ) jẻ Vi j ữ ữ j ẻ V ỗ ỗ i + 1ứữ e - 1ữ ỗ ế ỗỗốe ữ- ế ố ữ ỗ ứ ế ỗỗốỗe jẻ Vi (2.9) jẻ Vi 2.2.3 Thut toỏn gii mó ni tip vi cỏc ma trn kim tra tng ng 2.2.3.1 nh ngha ma trn kim tra tng ng Ma trn kim tra tng ng ( H e ) ca ma trn kim tra H l mt ma trn tha iu kin: y HeT = [0,0, ,0], ( " y , He H ) (2.10) He = H (2.11) h(a )=h(b)ạạ h(c), a b c 2.2.3.2 Xõy dng ma trn kim tra tng ng da vo giỏ tr ca syndrome mm Sau kt thỳc gii mó cụng on 1, giỏ tr ca L1(si ) s c tớnh v sp xp theo trỡnh t tng dn tỡm hoỏn v p Da vo p , tham s a 11 c chn tng ng vi L1(si ) cú giỏ tr nh nht; tham s b c chn tng ng vi L1(si ) cú giỏ tr ln nht; cũn tham s c c chn ln lt theo trỡnh t tng dn ca L1(si ) vi a b c 2.2.3.3 Ni dung thut toỏn gii mó ni tip vi cỏc ma trn kim tra tng ng Cụng on 1, gii mó vi ma trn kim tra H cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s chuyn sang gii mó cụng on 2; Cụng on 2, xõy dng cỏc ma trn kim tra H e , ln lt gii mó li vi cỏc ma trn kim tra H e cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s la chn a t mó li cú s bit li ớt hn 2.2.3.4 ỏnh giỏ hiu qu thut toỏn gii mó ci tin Hỡnh 2.15: Phm cht BER ca mó LDPC kớch thc (252,504) Mackay code (252,504) Hỡnh 2.19: phc gii mó ca thut toỏn BPA-EMS v BPA Mackay code (252,504) Phm cht BER (Hỡnh 2.15) ca thut toỏn BPA-EMS cao hn nhiu so vi thut toỏn BPA (khi cht lng kờnh c ci thin), v tim cn vi trng hp quyt nh lớ tng BPA-ID nh phng ỏn quyt nh t mó li cú s bit li ớt hn H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA-EMS l: 12 CCFBP A -EMS = C BP A -EMS C BP A gaver ì baver ì(1- R ) + gmax (2.25) Khi cht lng kờnh c ci thin, CCF BPA-EMS s suy gim v tim cn vi CCFBPA (Hỡnh 2.19) 2.2.4 Thut toỏn gii mó song song vi cỏc ma trn kim tra tng ng ci tin 2.2.4.1 t Thut toỏn gii mó BPA-EMS cú phc cũn ln, c bit SNR thp (Hỡnh 2.19); ng thi t l gii mó thnh cụng cụng on gii mó li cha cao hn ch ca phng ỏn xõy dng ma trõn kim tra tng ng 2.2.4.2 Xõy dng ma trn kim tra tng ng ci tin da trờn vic sp xp li giỏ tr syndrome mm Ma trn kim tra tng ng ci tin H e c xõy dng da vo cỏc hoỏn v pb tỡm c nh vic sp xp li giỏ tr SS ca cỏc nỳt kim tra sau mi ln gii mó li b 2.2.4.3 Ni dung thut toỏn gii mó song song vi cỏc ma trn kim tra tng ng ci tin Cụng on 1, gii mó vi ma trn kim tra H cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s chuyn sang gii mó li cụng on 2; Cụng on 2, va xõy dng cỏc ma trn kim tra H e , va ng thi gii mó vi cỏc ma trn kim tra H e cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s la chn a t mó li cú s bit li ớt hn B gii mó song song gm b 13 gii mó ni tip (SR) ng thi lm vic, ú, mi b gii mó ni tip  = bmax / W ma trn kim tra H e s gii mó vi bmax 2.2.4.4 ỏnh giỏ hiu qu thut toỏn gii mó ci tin Hỡnh 2.23: T l gii mó thnh cụng ca thut toỏn BPA-EMS v BPA-PR() Mackay code (252,504) Hỡnh 2.24: Phm cht BER ca thut toỏn BPA-EMS v BPA-PR() Mackay code (252,504) T l gii mó thnh cụng cụng on gii mó li ca cỏc thut toỏn BPA-PR(1); BPA-PR(5) v BPA-PR(25) cao hn thut toỏn BPAEMS (Hỡnh 2.23); v t l ny cú s suy gim dn theo trỡnh t cỏc thut toỏn BPA-PR(1); BPA-PR(5) v BPA-PR(25) Nguyờn nhõn, s lng cỏc nỳt kim tra cú tin cy thp c khc phc ma trn kim tra H e ca cỏc b gii mó BPA-SR t l thun vi bmax / W Phm cht BER (Hỡnh 2.24) ca cỏc thut toỏn BPA-PR(1;5;25) cao hn thut toỏn BPAEMS Trong s ú thỡ phm cht BER ca BPA-PR(1) cao hn BPAPR(5) v cựng cao hn BPA-PR(25) cú s suy gim v t l gii mó thnh cụng H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn BPA-PR() gim c ln so vi thut toỏn BPA-EMS: CCFBP A -P R( ) = C BP A -P R( ) C BP A gaver ì baver ì(1- R ) + gmax (2.27) 14 2.2.5 Thut toỏn gii mó ni tip vi cỏc ma trn kim tra tng quỏt 2.2.5.1 t Thut toỏn gii mó BPA-EMS thc hin vic x lớ n nỳt kim tra cụng on gii mó li, vic x lớ n nỳt kim tra cú th s lm gim hiu qu sa li bit vựng sn li Vỡ vy, hng nghiờn cu x lớ a nỳt kim tra cú th s cho cht lng gii mó cao hn 2.2.5.2 nh ngha ma trn kim tra tng quỏt Ma trõn kim tra tng quỏt ( H G ) ca ma trn kim tra H cú kớch thc m n , l mt ma trn cú kớch thc ( m + a ) n cú dng: ộH ự H G = ờờ ỳỳ ờH a ỷ ỳ (2.26) v tha iu kin: y H GT = ộờở0, 0, , 0ựỷỳ (2.28) 2.2.5.3 Xõy dng ma trn kim tra tng quỏt da vo giỏ tr ca syndrome mm v LLR ca cỏc bit mó Bc 1: Tỡm e nỳt bit cú LLR thp nht, sau ú tỡm a nỳt kim tra cú kt ni vi e nỳt bit va tỡm; Bc 2: Tỡm nỳt kim tra cú giỏ tr SS ln nht; Bc 3: To thờm a nỳt kim tra cho ma trn kim tra H bng cỏch t hp ln lt nỳt kim tra ó tỡm c Bc vi a nỳt kim tra ó tỡm c Bc 2.2.5.4 Ni dung thut toỏn gii mó ni tip vi cỏc ma trn kim tra tng quỏt Cụng on 1, gii mó vi ma trn kim tra H cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s chuyn sang gii mó li cụng on 2; Cụng on 2, xõy dng cỏc ma trn kim tra 15 H G Ln lt gii mó vi cỏc ma trn kim tra H G cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s la chn a t mó li cú s bit li ớt hn 2.2.5.5 ỏnh giỏ hiu qu thut toỏn gii mó ci tin Phm cht BER (Hỡnh 2.32) ca thut toỏn G-LDPC-OSS cao hn nhiu so vi thut toỏn BPA cht lng kờnh c ci thin, v t l thun vi s ln gii mó li b H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn G-LDPC-OSS c tớnh theo: C G-LDP C-OSS gaver ì S +S ìbaver ì( 1- R ) (2.32) CCFG-LDP C-OSS = = S ì gmax C BP A Khi SNR ln thỡ 1-R cú giỏ tr rt nh, v baver gim (Hỡnh 2.37) Vỡ vy, CCFG-LDPC-OSS s suy gim v tim cn vi CCFBPA (1.17) Hỡnh 2.32: Phm cht BER v FER ca thut toỏn BPA v G-LDPC-OSS HỡnhMackay 2.37:code So(252,504) sỏnh s ln gii mó li trung bỡnh ca mó LDPC kớch thc (252,504) 2.2.6 Thut toỏn gii mó song song vi cỏc ma trn kim tra tng quỏt 2.2.6.1 t Thut toỏn G-LDPC-OSS cú phc cũn rt ln Vỡ vy, phng ỏn ci tin cụng on gii mó li ni tip bng cụng on gii mó li song song l mt phng ỏn cú tớnh thc t v hiu qu 16 2.2.6.2 Ni dung thut toỏn gii mó song song vi cỏc ma trn kim tra tng quỏt Cụng on 1, gii mó vi ma trn kim tra H cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s chuyn sang gii mó li cụng on 2; Cụng on 2, xõy dng cỏc ma trn kim tra H G , ng thi gii mó vi cỏc ma trn kim tra H G cú u vo l (2.1), nu thnh cụng s a t mó hp l, nu khụng thnh cụng s la chn a t mó li cú s bit li ớt hn 2.2.6.3 ỏnh giỏ hiu qu thut toỏn gii mó ci tin Hỡnh 2.40: Phm cht BER v FER ca Mó LDPC kớch thc Hỡnh 2.42: Phm cht BER v FER ca Mó LDPC kớch thc Phm cht BER ca thut toỏn G-LDPC-P (Hỡnh 2.40 v 2.42) cao hn nhiu so vi thut toỏn BPA, v b suy gim khụng ỏng k so vi thut toỏn G-LDPC-OSS H s phc tớnh toỏn ca thut toỏn G-LDPC-P c gim i baver ln so vi thut toỏn G-LDPC-OSS: CCFG -LDP C-P = 2.3 Kt lun chng C G -LDP C-P gaver ì S + S ì(1- R ) = S ì gmax C BP A (2.36) 17 Trong Chng ó gii thiu cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin da vo trng s ca syndrome cng v giỏ tr ca syndrome mm Phn ni dung thut toỏn gii mó ci tin da vo trng s ca syndrome cng ó nghiờn cu c tớnh li ca gii mó lp LDPC bng vic kho sỏt s lng bit li ca mt t mó li v trng s syndrome cng tng ng qua cỏc ln lp T ú, xut phng ỏn quyt nh t mó li cú hiu qu ti ln lp cú trng s ca syndrome cng nh nht, thay vỡ quyt nh ti ln lp cc i nh phng phỏp truyn thng Cng ni dung ny, gii thiu k thut dng sm nhm ci thin tr gii mó b gii mó cú s hin din ca Mu li dao ng v Mu li khụng i nh vic kim soỏt trng s ca syndrome cng qua cỏc ln lp Phn ni dung cỏc thut toỏn gii mó ci tin da vo giỏ tr ca syndrome mm ó xut thờm cụng on gii mó li (ni tip v song song) vi cỏc ma trn kim tra tng ng v ma trn kim tra tng quỏt thut toỏn gii mó BPA khụng thnh cụng Cỏc ma trn kim tra ny c xõy dng da vo thụng tin ca kờnh truyn (thụng qua khỏi nim syndrome mm) v cu trỳc ma trn kim tra nhm hn ch nhng nh hng ca cỏc TS, ci thin cht lng b gii mó lp LDPC vựng sn li Trong ni dung ny cú s dng k thut dng sm v phng ỏn quyt nh t mó li cú s bit li ớt hn b gii mó khụng thnh cụng Cht lng ca cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin tt hn nhiu so vi thut toỏn BPA truyn thng v tt hn mt s thut toỏn gii mó ó c cụng b nh thut toỏn BPA-OSD v thut toỏn G-LDPC Cỏc thut toỏn ny cú th ng dng nõng cao hiu qu truyn tin cho h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK s c trỡnh by Chng CHNG 3: NGHIấN CU NG DNG M LDPC TRONG H THNG THễNG TIN TRI PH FH/NC-BFSK 18 3.1 Tng quan v h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK s dng mó LDPC 3.1.1 Mụ hỡnh h thng 3.1.2 B gii iu ch NC-BFSK 3.1.2.1 B gii iu ch NC-BFSK tớnh toỏn ti u LLR LLR ti u cho tớn hiu phỏt si iu kin thu c tớn hiu ri l: E E ữ ữ P s1,i ri s s ữ L ( si ri ) = log = log I x 1,i ữ - log I x 0,i ữữ , ữ ữ s s0 P s 0,i ri ữ ữ (3.3) 3.1.2.2 B gii iu ch NC-BFSK tớnh toỏn xp x LLR = àRi àRa = pN / ( F ( E s / N ) - 1) (3.16) s = s12 + s22 2N + E s pN ( F ( E s / N ) ) + ữ (3.17) LLR xp x cho tớn hiu phỏt si iu kin thu c tớn hiu ri l: ( ) exp - r - m2 / 2s ( i ) P s1,i ri 2m ps L ( si ri ) = log ằ log = ri = Lc ìri , exp - r + m2 / 2s s P s 0,i ri ( ) i 2ps ( ) (3.18) Trng hp b PBNJ thỡ N (3.16) v (3.17) c thay th bng NT = N + N J / r 3.1.3 B gii mó lp LDPC B gii mó lp LDPC s dng thut toỏn BPA gii mó bng ma trn kim tra H cú u vo l (2.1), õy l LLR ca tớn hiu thu tng ng vi tng bit mó Vỡ vy, nõng cao cht lng b gii mó cn phi c lng chớnh xỏc cỏc tham s c trng thng kờ ca kờnh truyn Trng hp b PBNJ thỡ cn c lng chớnh xỏc E s / N T tớnh chớnh 19 xỏc Lc 3.2 nh hng ca sai lch c lng kờnh n cht lng b gii mó lp LDPC Kt qu kho sỏt phm cht BER cho thy, nu c lng khụng chớnh xỏc E s / N J thỡ cht lng gii mó b suy gim rt ỏng k, c bit vựng E s / N J ln 3.3 Mt s k thut c lng kờnh cho gii mó lp 3.3.1 Phng sai ca bin ngu nhiờn 3.3.2 K thut c lng kờnh theo phng phỏp truyn thng Phng sai ca kờnh [41] s c c lng nh sau: = E { X j } E { X } N N r r2 = i =0 i,j m i,j2 ; m i,j = E { X } = i =0 i,j N N (3.21) 3.3.3 K thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed Phng sai ca kờnh [41] s c c lng nh sau: j+ N i =0 ri,j aiyi,j = , N (3.23) 3.4 Ci tin k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed da trờn cỏc bit tin cy ca t mó li 3.4.1 ỏnh giỏ hiu qu k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed Phng sai c lng ca kờnh theo phng phỏp ca Reed da vo kt qu gii mó ca t mó trc ú c lng cho gii mó t mó tip theo ng thi Reed ó s dng tt c cỏc bit t mó c quyt nh cng u ca b gii mó, chớnh iu ny cú th s nh hng n chớnh xỏc c lng phng sai ca kờnh truyn 3.4.2 Cỏc bit tin cy ca t mó gii mó lp LDPC 20 3.4.2.1 nh ngha cỏc bit tin cy Cỏc bit tin cy (RBs) l cỏc bit cú giỏ tr LLR ln t mó li sau mi ln lp, cỏc bit cũn li l cỏc bit khụng tin cy (UBs) 3.4.2.2 Phng ỏn xỏc nh cỏc bit tin cy Cỏc bit RBs s c xỏc nh ti ln lp m syndrome cng cú trng s nh nht bng thut toỏn gii mó BPA-MS 3.4.2.3 S lng cỏc bit tin cy cú hiu qu t mó li ú l M bit yk cú giỏ tr LLR tha iu kin: L ( yk = 1-M ) i = L ( yi,g ) N N -1 (3.25) 3.4.2.4 ỏnh giỏ cht lng ca cỏc bit tin cy Kt qu mụ phng cho thy, phm cht BER ca cỏc bit RBs tt hn nhiu so vi ca c t mó v tt hn rt nhiu so vi ca cỏc bit UBs 3.4.3 K thut c lng kờnh Reed ci tin da trờn cỏc bit tin cy ca t mó li Phng sai ca kờnh s c c lng nh sau: j, g M -1 i =0 ri,j yi,j, g = ; g < g, M (3.26) 3.5 Kt hp k thut c lng Reed ci tin vi gii mó lp LDPC h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK 3.5.1 Kt hp k thut c lng Reed ci tin vi gii mó lp LDPC s dng thut toỏn BPA-MS Thc hin gii mó vi ma trn kim tra H cú u vo l (2.1) Do phng sai ca kờnh ti ln lp u tiờn cha c c lng, nờn giỏ tr Lc c chn ln BER mc nh vựng sai lch c lng kờnh Bng phng phỏp mụ phng tỡm c giỏ tr Lc phự hp bng 21 100 Quỏ trỡnh gii mó, nu t mó thm dũ tha iu kin (2.2) thỡ dng lp v a t mó hp l y ( g) , nu khụng thỡ tỡm trng s nh nht ca syndrome cng ti ln lp g ( g < gmax ) (Hỡnh 2.5-2.7) Nu tỡm thy s sp xp LLR ca cỏc bit t mó li ti ln lp g theo trỡnh t tng dn la chn cỏc bit RBs theo (3.25), sau ú thc hin c lng phng sai ca kờnh theo (3.26) vi cỏc bit RBs ó tỡm c tớnh giỏ tr Lc (3.18) cho gii mó nhng ln lp tip theo Tip tc gii mó vi Lc ó tớnh c cho n s ln lp t giỏ tr cc i gmax , nu khụng thnh cụng a t mó li cú s li ớt hn Hỡnh 3.18: Phng sai ca cỏc k thut c lng kờnh, Mackay code (252,504) Hỡnh 3.21: Phm cht BER ca thut toỏn BPA-MS, Mackay code (252,504) Cỏc kt qu mụ phng trờn Hỡnh 3.18 cho thy, k thut c lng kờnh Reed ci tin (Modified Reed) cho kt qu chớnh xỏc hn nhiu so vi k thut c lng theo phng phỏp truyn thng (Conventional), chớnh xỏc hn k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca ca Reed, v ó tim cn vi trng hp b gii mó bit trc phng sai thc ca kờnh (True) Kt qu mụ phng trờn Hỡnh 3.21 cho thy, phm cht BER ca k thut c lng kờnh Reed ci tin tt nht, v ó tin sỏt vi trng hp giỏ tr thc ca h s tin cy kờnh truyn (True) 3.5.2 ỏnh giỏ cht lng cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin 22 s dng k thut c lng Reed ci tin Cỏc thut toỏn gii mó BPA-EMS v G-LDPC-OSS, gii mó cụng on vi ma trn kim tra H , hoc ti mi ln gii mó li b cụng on vi ma trn kim tra H e , hay vi ma trn H G thỡ quỏ trỡnh gii mó nh thut toỏn BPA-MS Vỡ vy, vic c lng kờnh cho cỏc thut toỏn ny cng c thc hin nh Mc 3.5.1 Mackay code (252,504) Hỡnh 3.24: Phm cht BER ca thut toỏn BPA-EMS, Mackay code (252,504) Hỡnh 3.25: Phm cht BER ca G-LDPCOSS, Cỏc kt qu mụ phng trờn Hỡnh 3.24 v 3.25 cho thy, phm cht BER ca cỏc thut toỏn ci tin tt hn nhiu so vi thut toỏn BPA, v phm cht BER ca thut toỏn G-LDPC-OSS tt hn BPA-EMS 3.6 Kt lun chng Trong Chng ó gii thiu tng quan v h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK s dng mó LDPC v xut phng ỏn ci tin k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed nhm nõng cao cht lng cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ó ci tin h thng ny Phn ni dung gii thiu tng quan v h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK s dng mó LDPC, ó cp n mụ hỡnh h thng, v i sõu nghiờn cu b gii iu ch NC-BFSK vi phng phỏp tớnh toỏn xp x LLR Phn ni dung ci tin k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed, ó 23 kho sỏt s nh hng ca sai lch c lng kờnh n cht lng b gii mó lp LDPC; nghiờn cu k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed cho gii mó lp, t ú xut phng ỏn kt hp k thut c lng kờnh ny vi quỏ trỡnh gii mó lp LDPC, v phng ỏn ci tin bng vic da vo cỏc bit tin cy ca t mó li K thut c lng kờnh Reed ci tin cho chớnh xỏc cao hn nhiu so vi k thut c lng kờnh theo phng phỏp truyn thng, v cao hn k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed Cỏc thut toỏn ci tin BPA-EMS, G-LDPC-OSS s dng k thut c lng kờnh Reed ci tin h thng thụng tin tri ph FH/NCBFSK cú PBNJ vi cỏc t l gõy nhiu khỏc u cho phm cht BER tt hn so vi thut toỏn BPA KT LUN A Cỏc kt qu ca lun ỏn xut thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin da vo trng s ca syndrome cng Thut toỏn gii mó BPA ci tin s dng phng ỏn quyt nh t mó ti ln lp cú trng s syndrome cng nh nht ó cho phm cht li bit tt hn thut toỏn gii mó BPA, v cú phc c ci thin rt ỏng k Kt qu nghiờn cu ca thut toỏn ny c cụng b ti cụng trỡnh s xut cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin da vo giỏ tr ca syndrome mm Cỏc thut toỏn gii mó BPA ci tin ny ó cho phm cht li bit tt hn nhiu thut toỏn gii mó BPA vi phc chp nhn c, tt hn kt qu ca mt s thut toỏn gii mó ó cụng b vi phc thp hn Kt qu nghiờn cu ca cỏc thut toỏn ny c cụng b ti cỏc cụng trỡnh s 2; 3; 4; v xut phng ỏn ci tin k thut c lng kờnh theo phng 24 phỏp ca Reed cho gii mó lp LDPC h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK b nhiu mt phn bng Phng ỏn kt hp k thut c lng kờnh theo phng phỏp ca Reed vi quỏ trỡnh gii mó lp LDPC v phng ỏn ci tin k thut c lng kờnh ny bng vic da vo cỏc bit tin cy ca t mó li ó cho cht lng c lng phng sai ca kờnh chớnh xỏc hn Cỏc thut toỏn gii mó LDPC ci tin h thng thụng tin tri ph FH/NC-BFSK b nhiu mt phn bng s dng k thut c lng kờnh Reed ci tin ó cho phm cht BER tt hn nhiu so vi thut toỏn BPA Kt qu nghiờn cu ca thut toỏn ny c cụng b ti cụng trỡnh s B Hng phỏt trin ca lun ỏn Hng phỏt trin tip theo ca thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin da vo trng s ca syndrome cng l tỡm phng ỏn quyt nh t mó li cú s bit li nh nht Hng phỏt trin tip theo ca cỏc thut toỏn gii mó lp LDPC ci tin da vo giỏ tr ca syndrome mm l nghiờn cu xõy dng cỏc ma trn kim tra tng ng v cỏc ma trn kim tra tng quỏt ch da trờn cỏc nỳt kim tra cú thụng tin c lp Hng phỏt trin tip theo ca lun ỏn l cn kho sỏt, ỏnh giỏ tớnh hiu qu ca cỏc thut toỏn gii mó ci tin trờn cỏc kờnh khỏc nhau, c bit l kờnh pha-inh [...]... các thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến tốt hơn nhiều so với thuật toán BPA truyền thống và tốt hơn một số thuật toán giải mã đã được công bố như thuật toán BPA-OSD và thuật toán G -LDPC Các thuật toán này có thể ứng dụng để nâng cao hiệu quả truyền tin cho hệ thống thông tin trải phổ FH/NC-BFSK sẽ được trình bày trong Chương 3 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG Mà LDPC TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN TRẢI PHỔ... thiệu tổng quan về hệ thống thông tin trải phổ FH/NC-BFSK sử dụng mã LDPC và đề xuất phương án cải tiến kỹ thuật ước lượng kênh theo phương pháp của Reed nhằm nâng cao chất lượng các thuật toán giải mã lặp LDPC đã cải tiến trong hệ thống này Phần nội dung giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin trải phổ FH/NC-BFSK sử dụng mã LDPC, đã đề cập đến mô hình hệ thống, và đi sâu nghiên cứu bộ giải điều chế... xác hơn Các thuật toán giải mã LDPC cải tiến trong hệ thống thông tin trải phổ FH/NC-BFSK bị nhiễu một phần băng sử dụng kỹ thuật ước lượng kênh Reed cải tiến đã cho phẩm chất BER tốt hơn nhiều so với thuật toán BPA Kết quả nghiên cứu của thuật toán này được công bố tại công trình số 6 B Hướng phát triển của luận án ▪ Hướng phát triển tiếp theo của thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến dựa vào trọng số... tốt hơn so với thuật toán BPA KẾT LUẬN A Các kết quả của luận án 1 Đề xuất thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến dựa vào trọng số của syndrome cứng Thuật toán giải mã BPA cải tiến sử dụng phương án quyết định từ mã tại lần lặp có trọng số syndrome cứng nhỏ nhất đã cho phẩm chất lỗi bit tốt hơn thuật toán giải mã BPA, và có độ phức tạp được cải thiện rất đáng kể Kết quả nghiên cứu của thuật toán này được... các thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến dựa vào giá trị của syndrome mềm Các thuật toán giải mã BPA cải tiến này đã cho phẩm chất lỗi bit tốt hơn nhiều thuật toán giải mã BPA với độ phức tạp chấp nhận được, tốt hơn kết quả của một số thuật toán giải mã đã công bố với độ phức tạp thấp hơn Kết quả nghiên cứu của các thuật toán này được công bố tại các công trình số 2; 3; 4; và 5 3 Đề xuất phương án cải. .. hợp giá trị thực của hệ số tin cậy kênh truyền (True) 3.5.2 Đánh giá chất lượng các thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến 22 sử dụng kỹ thuật ước lượng Reed cải tiến Các thuật toán giải mã BPA-EMS và G -LDPC- OSS, khi giải mã ở công đoạn 1 với ma trận kiểm tra H , hoặc tại mỗi lần giải mã lại b ở công đoạn 2 với ma trận kiểm tra H e , hay với ma trận H G thì quá trình giải mã như thuật toán BPA-MS Vì vậy,... bộ giải mã nối tiếp ¢ = bmax / W ma trận kiểm tra H e sẽ giải mã với bmax 2.2.4.4 Đánh giá hiệu quả thuật toán giải mã cải tiến Hình 2.23: Tỉ lệ giải mã thành công của thuật toán BPA-EMS và BPA-PR(Ω) Mackay code (252,504) Hình 2.24: Phẩm chất BER của thuật toán BPA-EMS và BPA-PR(Ω) Mackay code (252,504) Tỉ lệ giải mã thành công trong công đoạn giải mã lại của các thuật toán BPA-PR(1); BPA-PR(5) và. .. so với thuật toán BPA, và bị suy giảm không đáng kể so với thuật toán G -LDPC- OSS Hệ số phức tạp tính toán của thuật toán G -LDPC- P được giảm đi baver lần so với thuật toán G -LDPC- OSS: CCFG -LDP C-P = 2.3 Kết luận chương 2 C G -LDP C-P gaver × S + S ×(1- R )  = S × gmax C BP A (2.36) 17 Trong Chương 2 đã giới thiệu các thuật toán giải mã lặp LDPC cải tiến dựa vào trọng số của syndrome cứng và giá... 4; và 5 3 Đề xuất phương án cải tiến kỹ thuật ước lượng kênh theo phương 24 pháp của Reed cho giải mã lặp LDPC trong hệ thống thông tin trải phổ FH/NC-BFSK bị nhiễu một phần băng Phương án kết hợp kỹ thuật ước lượng kênh theo phương pháp của Reed với quá trình giải mã lặp LDPC và phương án cải tiến kỹ thuật ước lượng kênh này bằng việc dựa vào các bit tin cậy của từ mã lỗi đã cho chất lượng ước lượng... thuật toán giải mã cải tiến dựa vào trọng số của syndrome cứng đã nghiên cứu đặc tính lỗi của giải mã lặp LDPC bằng việc khảo sát số lượng bit lỗi của một từ mã lỗi và trọng số syndrome cứng tương ứng qua các lần lặp Từ đó, đề xuất phương án quyết định từ mã lỗi có hiệu quả tại lần lặp có trọng số của syndrome cứng nhỏ nhất, thay vì quyết định tại lần lặp cực đại như phương pháp truyền thống Cũng trong