Original Title: Concatenated Reed-Solomon Inner and Convolutional Outer Codes for Mobile Channels with Soft Core Processor Implementation
Source: li01.tci-thaijo.org
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

កូដតភ្ជាប់ Reed-Solomon ខាងក្នុង និងកូដ Convolutional ខាងក្រៅសម្រាប់បណ្តាញចល័ត ដែលមានការអនុវត្តលើអង្គប្រតិបត្តិការ Soft Core

ចំណងជើងដើម៖ Concatenated Reed-Solomon Inner and Convolutional Outer Codes for Mobile Channels with Soft Core Processor Implementation

អ្នកនិពន្ធ៖ Usana Tuntoolavest (Department of Electrical Engineering, Kasetsart University), Vasin Suktalordcheep (Department of Electrical Engineering, Kasetsart University), Jatupon Thonchai (Department of Electrical Engineering, Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2013 Agriculture and Natural Resources / Kasetsart J. (Nat. Sci.)

វិស័យសិក្សា៖ Telecommunications Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហានៃកំហុសសញ្ញាជាចង្កោម (Burst errors) នៅក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងទូរស័ព្ទចល័តល្បឿនលឿន ដោយមិនចាំបាច់ប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Interleaving ដែលធ្វើឱ្យមានការពន្យារពេល។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើការក្លែងធ្វើ (Simulations) និងអនុវត្តប្រព័ន្ធកូដតភ្ជាប់នេះទៅលើផ្នែករឹង (Hardware) ដោយប្រៀបធៀបដំណើរការរវាងកូដផ្សេងៗក្នុងស្ថានភាពបណ្តាញខុសៗគ្នា។

ការប្រើប្រាស់ការឌិកូដនិមិត្តសញ្ញាវ៉ិចទ័រទំហំធំ (Vector Symbol Decoding - VSD) សម្រាប់កូដខាងក្រៅ
ការប្រើប្រាស់កូដ Reed-Solomon និងកូដ BCH សម្រាប់កូដខាងក្នុង (Inner codes)
ការក្លែងធ្វើបណ្តាញចល័តដោយមានបាតុភូត Doppler Effect (Rayleigh, Rician និង 2-state fading channels)
ការអនុវត្តប្រព័ន្ធលើបន្ទះសៀគ្វី FPGA ដោយប្រើអង្គប្រតិបត្តិការ TSK 3000A Soft Processor និងកម្មវិធីភាសា C++

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

នៅក្នុងបណ្តាញ Rician ប្រើប្រេកង់ 2.1 GHz ក្នុងល្បឿន 80 គីឡូម៉ែត្រ/ម៉ោង និង SNR 11 dB ប្រព័ន្ធកូដ Reed-Solomon មានអត្រាបរាជ័យទាបជាងប្រព័ន្ធកូដ BCH ចំនួន ៣ រង្វាស់ (Three magnitudes)។
ចំពោះប្រព័ន្ធឌិកូដ VSD តែឯង និមិត្តសញ្ញាដែលមានទំហំធំ (Larger sized symbols) ផ្តល់ដំណើរការល្អប្រសើរនៅក្នុងបណ្តាញកំហុសជាចង្កោម ចំណែកទំហំតូចល្អសម្រាប់បណ្តាញដែលមានកំហុសចៃដន្យ (Random error channel)។
ការអនុវត្តប្រព័ន្ធទាំងមូលលើផ្នែករឹង FPGA បង្ហាញថាវាមានភាពជាក់ស្តែង និងមិនមានភាពស្មុគស្មាញខ្ពស់ពេកទេក្នុងការប្រើប្រាស់សម្រាប់ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែង។

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method)	គុណសម្បត្តិ (Pros)	គុណវិបត្តិ (Cons)	លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Concatenated Reed-Solomon (RS) Inner Code + VSD Outer Code (Hard Decision) ប្រព័ន្ធកូដតភ្ជាប់ដោយប្រើកូដខាងក្នុង RS និងការឌិកូដនិមិត្តសញ្ញាវ៉ិចទ័រខាងក្រៅ (VSD)	មានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការកែតម្រូវកំហុសសញ្ញាជាចង្កោម (Burst errors) វែងៗដោយមិនបាច់ពន្យារពេល និងដំណើរការល្អក្នុងបណ្តាញមានល្បឿនលឿន។	ការប្រើប្រាស់ការឌិកូដបែប Hard Decision អាចមានប្រសិទ្ធភាពតិចតួចជាង Soft Decision ក្នុងលក្ខខណ្ឌសញ្ញាខ្សោយខ្លះៗ ប៉ុន្តែនៅតែមានដំណើរការល្អរួម។	មានអត្រាបរាជ័យក្នុងការឌិកូដទាបជាងកូដ BCH ចំនួន ៣ រង្វាស់ (3 magnitudes) ក្នុងបណ្តាញ Rician ប្រើប្រេកង់ 2.1 GHz ល្បឿន 80 គ.ម/ម៉ោង។
Concatenated Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH) Inner Code + VSD Outer Code (Soft VA) ប្រព័ន្ធកូដតភ្ជាប់ដោយប្រើកូដខាងក្នុង BCH និងការឌិកូដនិមិត្តសញ្ញាវ៉ិចទ័រខាងក្រៅ (VSD)	ដំណើរការបានល្អបំផុតសម្រាប់បណ្តាញដែលមានកំហុសចៃដន្យ (Random error channels) ដូចជា AWGN។ ការប្រើ List-of-2 Soft Viterbi ជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាព។	ប្រសិទ្ធភាពធ្លាក់ចុះខ្លាំងនៅក្នុងបណ្តាញដែលមានកំហុសជាចង្កោម (Burst errors) និងរងឥទ្ធិពលពីល្បឿន (Doppler effect) ធៀបនឹងកូដ RS។	អត្រាបរាជ័យមានកម្រិតខ្ពស់ជាងកូដ RS គួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងបណ្តាញដែលមាន Rician fading និង Rayleigh fading។
VSD only (64-bit vs 128-bit symbols) ការឌិកូដនិមិត្តសញ្ញាវ៉ិចទ័រ (VSD) តែឯង ដោយមិនប្រើកូដខាងក្នុង	មានភាពបត់បែនខ្ពស់ដោយអនុញ្ញាតឱ្យផ្លាស់ប្តូរទំហំនិមិត្តសញ្ញា (Symbol size) ទៅតាមស្ថានភាពបណ្តាញ។	មិនមានប្រសិទ្ធភាពល្អគ្រប់ជ្រុងជ្រោយដូចការប្រើប្រព័ន្ធកូដតភ្ជាប់ (Concatenated codes) ឡើយ។	និមិត្តសញ្ញាធំ (128-bit) ដំណើរការល្អក្នុងបណ្តាញកំហុសជាចង្កោម រីឯនិមិត្តសញ្ញាតូច (64-bit) ល្អក្នុងបណ្តាញកំហុសចៃដន្យ (AWGN)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តប្រព័ន្ធនេះទាមទារឧបករណ៍ផ្នែករឹងកម្រិតខ្ពស់សម្រាប់ការសាកល្បងជាក់ស្តែង ក៏ដូចជាកម្មវិធីសូហ្វវែរសម្រាប់ការក្លែងធ្វើ និងសរសេរកូដបញ្ចូលក្នុងបន្ទះសៀគ្វី។

Hardware: បន្ទះសៀគ្វី FPGA (Nanoboard 3000 model XC3S1400AN), អង្គប្រតិបត្តិការ Soft Core TSK 3000A, និងម៉ូឌុលបញ្ជូន/ទទួលសញ្ញាវិទ្យុ (RF Transceiver JZ863 433 MHz)។
Software: កម្មវិធី MATLAB (R2011b) សម្រាប់ការក្លែងធ្វើ, កម្មវិធី C++ (Visual Studio 2010) និង Altium Designer សម្រាប់គ្រប់គ្រងកូដលើ FPGA។
Expertise: ជំនាញស៊ីជម្រៅផ្នែកទូរគមនាគមន៍ (Telecommunications), ទ្រឹស្តីកូដ (Coding theory), ការសរសេរកម្មវិធី C/C++, និងការរៀបចំបន្ទះសៀគ្វី FPGA។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះពឹងផ្អែកលើការក្លែងធ្វើបណ្តាញ (Simulations) ជាមួយគំរូ Rayleigh, Rician និង 2-state fading channels រួមផ្សំជាមួយបាតុភូត Doppler effect និងការធ្វើតេស្តលើផ្នែករឹងក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។ ថ្វីត្បិតតែវាមិនប្រើទិន្នន័យជាក់ស្តែងពីបណ្តាញទូរស័ព្ទនៅកម្ពុជា ប៉ុន្តែគំរូទាំងនេះតំណាងឱ្យស្តង់ដាររូបវិទ្យាទូទៅនៃប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍ ដែលអាចយកមកអនុវត្តបាននៅគ្រប់ទីកន្លែង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍ និងកែលម្អគុណភាពប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍ចល័តកម្រិតខ្ពស់ (4G/5G) នៅប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាដាច់រលកសញ្ញា។

ប្រព័ន្ធទូរស័ព្ទចល័តនៅតាមផ្លូវល្បឿនលឿន (Expressway Networks): បច្ចេកវិទ្យានេះអាចជួយកាត់បន្ថយការដាច់សញ្ញានៅពេលអ្នកប្រើប្រាស់ធ្វើដំណើរក្នុងល្បឿនលឿន (Doppler effect) នៅលើផ្លូវល្បឿនលឿនភ្នំពេញ-ព្រះសីហនុ ជាដើម។
ក្រុមហ៊ុនផ្តល់សេវាទូរគមនាគមន៍ (Telecom Operators): អាចឱ្យក្រុមហ៊ុនដូចជា Cellcard, Smart ឬ Metfone ប្រើប្រាស់ក្នុងការកាត់បន្ថយកំហុសសញ្ញា (Burst errors) សម្រាប់ការភ្ជាប់រលកអាកាសកាត់តាមតំបន់ព្រៃភ្នំ ឬតំបន់ដាច់ស្រយាលដែលសញ្ញាងាយនឹងរំខាន។
ប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងតាមខ្សែភ្លើង (Power Line Communication - PLC): អាចយកទៅអភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធបញ្ជូនទិន្នន័យរបស់អគ្គិសនីកម្ពុជា (EDC) ដើម្បីទប់ទល់នឹងរលកសំឡេងរំខានភ្លាមៗ (Impulsive noise) នៅក្នុងបណ្តាញបញ្ជូនថាមពលអគ្គិសនី។

ជារួម ការដាក់បញ្ចូលកូដ Reed-Solomon និងក្បួន VSD អាចជួយឱ្យប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍នៅកម្ពុជាបង្កើនស្ថិរភាពបញ្ជូនទិន្នន័យ ដោយមិនតម្រូវឱ្យមានការពន្យារពេលសញ្ញា (Delay) ដោយសារបច្ចេកទេស Interleaving ឡើយ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃទ្រឹស្តីកូដ (Coding Theory): ចាប់ផ្តើមរៀនស្វែងយល់ពីរបៀបដំណើរការរបស់ Reed-Solomon Codes, Convolutional Codes និងក្បួន Viterbi Algorithm តាមរយៈសៀវភៅជំនាញ ឬវគ្គសិក្សាតាមអនឡាញ។
ក្លែងធ្វើប្រព័ន្ធបញ្ជូនសញ្ញា (Signal Simulation): ប្រើប្រាស់កម្មវិធី MATLAB ឬ GNU Octave ដើម្បីបង្កើតគំរូបណ្តាញក្លែងធ្វើ (Rayleigh/Rician fading channels) រួចសរសេរកូដសាកល្បងដំណើរការបញ្ជូននិងទទួលទិន្នន័យដើម្បីវិភាគកំហុស។
សិក្សា និងអនុវត្តលើផ្នែករឹង (Hardware Implementation): រៀនភាសាសរសេរកម្មវិធី C/C++ សម្រាប់កម្មវិធី Soft Core Processors ឬរៀនភាសា VHDL ហើយអនុវត្តផ្ទាល់លើបន្ទះ FPGA ដូចជា Xilinx ឬ Altera។
អភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធតភ្ជាប់ទិន្នន័យកម្រិតតូច (Data Communication Prototyping): សាកល្បងភ្ជាប់បន្ទះ FPGA ជាមួយកុំព្យូទ័រតាមរយៈ Ethernet និងម៉ូឌុលបញ្ជូនសញ្ញាវិទ្យុ RF Transceiver (ឧ. 433MHz) ដើម្បីធ្វើតេស្តបញ្ជូនទិន្នន័យប្រកបដោយសុវត្ថិភាព។
វាយតម្លៃ និងប្រៀបធៀបលទ្ធផល (Performance Evaluation): វាស់ស្ទង់អត្រាកំហុសប៊ីត (Bit Error Rate - BER) ដែលទទួលបាន ហើយវិភាគប្រៀបធៀបប្រសិទ្ធភាពរវាងការប្រើ និងមិនប្រើកូដតភ្ជាប់ ដើម្បីធ្វើការកែលម្អប្រព័ន្ធបន្ថែមទៀត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស	ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation)	និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Concatenated codes (កូដតភ្ជាប់)	ការប្រើប្រាស់កូដកែតម្រូវកំហុសពីរជាន់ (កូដខាងក្នុង Inner និង កូដខាងក្រៅ Outer) បញ្ចូលគ្នា ដើម្បីបង្កើនសមត្ថភាពចាប់ និងកែតម្រូវកំហុសទិន្នន័យក្នុងការបញ្ជូនសញ្ញាឱ្យកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ធៀបនឹងការប្រើកូដតែមួយ។	ដូចជាការវេចខ្ចប់ទំនិញពីរជាន់ (ដាក់ប្រអប់តូចក្នុងប្រអប់ធំ) ដើម្បីការពារកុំឱ្យខូចខាតពេលដឹកជញ្ជូន។
Reed-Solomon (RS) codes (កូដ Reed-Solomon)	ប្រភេទកូដកែតម្រូវកំហុស (Error-correcting code) ដែលពូកែខាងជួសជុលកំហុសទិន្នន័យដែលកើតឡើងជាប់ៗគ្នាជាបន្តបន្ទាប់ (Burst errors) ញឹកញាប់នៅក្នុងការបញ្ជូនសញ្ញា។	ដូចជាគ្រូពេទ្យវះកាត់ដែលពូកែព្យាបាលរបួសធំៗមួយកន្លែង ជាជាងរបួសតូចៗរាយប៉ាយពេញខ្លួន។
Vector Symbol Decoding - VSD (ការឌិកូដនិមិត្តសញ្ញាវ៉ិចទ័រ)	បច្ចេកទេសឌិកូដសម្រាប់និមិត្តសញ្ញា (Symbols) ដែលមានទំហំប៊ីតធំ ដោយធ្វើការគណនាតាមទម្រង់វ៉ិចទ័រ ដែលជួយរក្សាស្ថិរភាពដំណើរការទោះបីទំហំន័យកាន់តែធំក៏ដោយ និងកាត់បន្ថយភាពស្មុគស្មាញក្នុងការគណនា។	ដូចជាការអានពាក្យមួយឃ្លាទាំងមូលតែម្តង ជាជាងការអានប្រកបម្តងមួយតួអក្សរ។
Burst errors (កំហុសជាចង្កោម)	កំហុសទិន្នន័យដែលកើតឡើងជាប់ៗគ្នាច្រើននៅក្នុងរយៈពេលខ្លីមួយ (ផ្តុំគ្នា) ជាជាងកើតឡើងរាយប៉ាយដាច់ពីគ្នា ដែលតែងជួបប្រទះក្នុងបណ្តាញទូរស័ព្ទចល័តនៅពេលមានការរំខានសញ្ញាខ្លាំងភ្លាមៗ។	ដូចជាភ្លៀងធ្លាក់ខ្លាំងមួយមេធំក្នុងរយៈពេលខ្លី ជាជាងភ្លៀងរលឹមស្រិចៗពេញមួយថ្ងៃ។
Doppler Effect (បាតុភូត Doppler)	បម្រែបម្រួលប្រេកង់នៃរលកសញ្ញាដែលកើតឡើងនៅពេលអ្នកទទួល (ឧទាហរណ៍ ទូរស័ព្ទដៃ) ធ្វើចលនាក្នុងល្បឿនលឿន (ដូចជាជិះឡាន ឬរថភ្លើង) ធៀបនឹងបង្គោលអង់តែន ដែលធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធបញ្ជូនទិន្នន័យអាចមានកំហុស។	ដូចជាសំឡេងស៊ីរ៉ែនរថយន្តសង្គ្រោះបន្ទាន់ដែលឮខ្លាំងហើយស្រួចពេលវាបើកសំដៅមករកយើង ហើយប្រែជាឮធ្ងន់ពេលវាបើកហួសទៅបាត់។
Viterbi Algorithm - VA (ក្បួន Viterbi)	ក្បួនគណិតវិទ្យាសម្រាប់ស្វែងរកផ្លូវ ឬលំដាប់លំដោយនៃទិន្នន័យដែលត្រឹមត្រូវបំផុត (Maximum likelihood) ពីក្នុងចំណោមទិន្នន័យដែលទទួលបាននិងមានផ្ទុកសំឡេងរំខាន (Noise) នៅក្នុងប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍។	ដូចជាកម្មវិធី GPS ដែលជួយស្វែងរកផ្លូវដែលល្អនិងត្រឹមត្រូវបំផុត ដើម្បីទៅដល់គោលដៅ ទោះបីជាមានផ្លូវវង្វេងវង្វាន់ខ្វាត់ខ្វែងច្រើនក៏ដោយ។
FPGA - Field Programmable Gate Array (បន្ទះសៀគ្វី FPGA)	បន្ទះសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិចដែលអាចឱ្យវិស្វករសរសេរកម្មវិធីដើម្បីកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធមុខងារផ្នែករឹង (Hardware) របស់វាឡើងវិញបានតាមតម្រូវការបន្ទាប់ពីផលិតរួច ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការសាកល្បងបច្ចេកវិទ្យាថ្មីៗ។	ដូចជាដុំឡេហ្គោ (Lego) ដែលយើងអាចតម្លើងវាជារូបឡានក៏បាន រូបផ្ទះក៏បាន តាមគំនិតច្នៃប្រឌិតរបស់យើងផ្ទាល់ ជាជាងរបស់ក្មេងលេងដែលចាក់ពុម្ពចេញជារូបរាងស្រាប់មិនអាចដោះដូរបាន។
Rician fading channel (បណ្តាញ Rician fading)	គំរូនៃបណ្តាញទំនាក់ទំនងឥតខ្សែដែលសញ្ញាទទួលបានមកពីផ្លូវផ្ទាល់មួយដែលខ្លាំង (Line-of-sight) បូករួមជាមួយសញ្ញាផ្សេងៗទៀតដែលផ្លាតចេញពីឧបសគ្គជុំវិញ ធ្វើឱ្យរលកសញ្ញាមានការប្រែប្រួលចុះឡើង។	ដូចជាការស្តាប់សំឡេងអ្នកចម្រៀងផ្ទាល់ផង និងសំឡេងអេកូដែលចំណាំងផ្លាតពីជញ្ជាំងបន្ទប់ផង ចូលត្រចៀកយើងក្នុងពេលតែមួយ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖