SlideShare a Scribd company logo
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
             KHOA TOÁN –TIN HỌC




Mã vòng
Bài báo cáo môn lý thuyết thông tin
Nhóm 2




                                      2009
Mã vòng 2009

Nội dung
1. Giới thiệu ................................................................................................................................3
   1.1 Định nghĩa mã vòng ...........................................................................................................3
   1.2 Định nghĩa đa thức mã .......................................................................................................3
   1.3 Bổ đề 1 ..............................................................................................................................4
2. Các tính chất của mã vòng .......................................................................................................5
   2.1 Định lý 1 ............................................................................................................................5
   2.2 Định lý 2 ............................................................................................................................5
   2.3 Định lý 3 ............................................................................................................................6
   2.4 Định lý 4 ............................................................................................................................6
   2.5 Định lý 5 ............................................................................................................................7
   2.6 Định lý 6 ............................................................................................................................8
3. Mã hóa và giải mã mã vòng ................................................................................................... 10
   3.1 Ma trận sinh của mã vòng ................................................................................................ 10
   3.2 Ma trận sinh dạng hệ thống và dạng chuẩn ....................................................................... 11
   3.3 Mã hóa thành từ mã hệ thống ........................................................................................... 12
   3.4 Ma trận kiểm tra của mã vòng .......................................................................................... 13
   3.5 Tính toán hội chứng và phát hiện lỗi ................................................................................ 15
   3.6 Giải mã theo hội chứng .................................................................................................... 17
4. Tổng kết ................................................................................................................................ 21


Tài liệu tham khảo

Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP HCM-2004

http://www.mth.msu.edu/~jhall/classes/codenotes/Cyclic.pdf

http://cwww.ee.nctu.edu.tw/course/channel_coding/chap4.pdf

http://www.mcs.vuw.ac.nz/courses/MATH324/2008T2/notes11.pdf




         2 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009

1. Giới thiệu
1.1 Định nghĩa mã vòng
Một mã tuyến tính        được gọi là mã vòng (cyclic code) nếu và chỉ nếu dịch chuyển của một từ
mã cũng là một từ mã , nghĩa là nếu                       là một từ mã thì
cũng là một từ mã .

Mã vòng là mã tuyến tính , do đó được xây dựng trên một trường hữu hạn            , trong bài này ta
chỉ xét mã vòng trên một trường thông dụng là .

Chú ý : Cách dịch từ mã như trong định nghĩa được gọi là dịch phải . Với một từ mã có chiều
dài n bit thì ta dịch từ mã này i bit , kết quả cũng là một từ mã (theo qui nạp suy ra ) . Và khi ta
dịch theo chiều ngược lại i bit thì kết quả cũng là một từ mã (đồng nghĩa với dịch phải n-i bit ) .

1.2 Định nghĩa đa thức mã
Nếu                       là một từ mã thì                                                        là
một đa thức mã (code polynomial) tương ứng với từ mã           .

Vậy chúng ta có một song ánh giữa từ mã và đa thức mã . Do ta xét mã vòng trên trường , nên
mỗi đa thức mã là một đa thức trên trường và có bậc ≤         . Sau này ta sẽ dựa vào các đa
thức mã này để chứng minh các tính chất của mã vòng .

Ví dụ 1

Bảng sau đây trình bày một mã vòng            .

Thông báo              Từ mã                         Đa thức

          0000                  0000000
          1000                  1101000
          0100                  0110100
          1100                  1011100
          0010                  0011010
          1010                  1110010
          0110                  0101110
          1110                  1000110
          0001                  0001101
          1001                  1100101
          0101                  0111001
          1101                  1010001
          0011                  0010111
          1011                  1111111
          0111                  0100011
          1111                  1001011
      3 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Dễ dàng kiểm tra mã trên là một mã tuyến tính có tính chất vòng .

Chú ý : vì tổng 2 từ mã là một từ mã ( tính chất của mã tuyến tính ) nên tổng 2 đa thức mã là một
đa thức mã .

1.3 Bổ đề 1
    là từ mã có được do dịch từ mã          bit , và        là đa thức mã tương ứng của nó .
Ta có

Chứng minh

Ta có




Suy ra




Như vậy



Hay



Có thể hiểu bổ đề này một cách đơn giản qua ví dụ sau

Với từ mã


 0       1101000
 1       0110100
 2       0011010
 3       0001101
 4       1000110
 5       0100011
 6       1010001


        4 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009

Chúng ta thấy                          tuy nhiên nếu         chứa     với                     thì
được thay bằng                    .

Trên trường      chúng ta có



Tương tự




hay                            với             .

Như vậy ta có thể viết


2. Các tính chất của mã vòng
Trong phần này ta sẽ chỉ ra một số tính chất của mã vòng .

2.1 Định lý 1
Với một mã vòng , chỉ tồn tại duy nhất một đa thức mã khác 0 có bậc nhỏ nhất . Hay nói
cách khác không tồn tại hai đa thức mã khác 0 , khác nhau và cùng có bậc nhỏ nhất .

Chứng minh :

Giả sử tồn tại hai đa thức mã khác 0 , và cùng có bậc nhỏ nhất là                .




Từ đây ta suy ra đa thức                 có bậc nhỏ hơn   , mâu thuẫn . Từ đây suy ra đpcm.

Chúng ta ký hiệu đa thức mã có bậc nhỏ nhất của một mã là           như sau :



2.2 Định lý 2
Hệ số tự do      của          phải bằng 1 .

Chứng minh :

Giả sử          , ta suy ra


      5 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Đặt                                        . Vì từ mã tương ứng với       là kết quả của dịch trái
1 bit hay dịch phải (n-1) bit từ mã tương ứng với        , do đó       cũng là một đa thức mã .
Nhưng bậc của        là       , mâu thuẫn với định nghĩa của       . Từ đây suy ra đpcm .

2.3 Định lý 3
Một đa thức         trên trường       có bậc           là đa thức mã nếu và chỉ nếu nó là một
bội số của       . Tức là có thể viết

Chứng minh :

Trước hết ta chứng minh nếu                           và bậc của              thì         là đa thức
mã . Chúng ta có




Trong đó p là bậc của       và                 . Do            với          là đa thức mã tương
ứng với từ mã được tạo thành do dịch từ mã            bit . Theo tính chất của mã tuyến tính thì
     cũng là một từ mã vì là tổ hợp tuyến tính của các từ mã .

Ngược lại , giả sử        là một đa thức mã , ta có



Trong đó       là đa thức dư có bậc nhỏ hơn bậc của            . Mặt khác trên trường         , ta có
       , suy ra



Ta có             có bậc bậc của          , từ chứng minh phần trước ta suy ra            là
một đa thức mã , mặt khác       là một đa thức mã . Suy ra      là một đa thức mã có bậc nhỏ
hơn bậc của      . Do tính chất của      , ta suy ra        , suy ra đpcm .

Từ định lý này , ta gọi       là đa thức sinh (generator polynomial), vì từ         có thể sinh ra tất
cả các đa thức mã khác.

2.4 Định lý 4
Đa thức sinh của một mã vòng               có bậc

Chứng minh :

Gọi là bậc của đa thức sinh            Từ định lý 3 , chúng ta có mỗi đa thức mã          là một bội
số của


      6 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009


Vì vậy có bao nhiêu từ mã thì có bấy nhiêu đa thức        . Do bậc của                nên bậc của
                     . Suy ra      có          hệ số thuộc trường , tức là có             đa thức
     . Mặt khác số lượng từ mã là     ( do là mã tuyến tính         ) . Từ đây suy ra



Chứng minh hoàn tất .

Từ định lý này ta có thể biểu diễn đa thức sinh như sau



Trong đó

2.5 Định lý 5
Đa thức sinh của mã vòng             là một ước số của         .

Chứng minh :

Từ bổ đề 1 ta suy ra



Hay có thể viết



Bây giờ chọn          , ta để ý là bậc của     bằng        ,bậc của            . Do đó đa thức ở
vế trái có bậc là   , để thỏa đẳng thức thì buộc phải có              tức là



Từ đây , do tính chất của trường         ta suy ra



Mặt khác do            là một đa thức mã nên ta có



Như vậy                                 (đpcm)




      7 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009

2.6 Định lý 6
Nếu          là một đa thức có bậc          và là ước số của       thì                   sinh ra mã vòng
          , hay nói cách khác      là đa thức sinh của một mã vòng                      nào đó .

Chứng minh :

Với     là một đa thức có bậc                     và là ước của           , ta chứng minh     sinh ra một
mã vòng        .

Xét k đa thức                                         .

Những đa thức có trên bậc lần lượt là

Đặt          là tổ hợp tuyến tính của     đa thức này với các hệ số



Ta thấy         là đa thức có bậc              và là bội số của       .



Với tất cả      bộ                      , ta có     đa thức       phân biệt .

Ta kiểm tra 2 điều sau

Với                bất kỳ



Ta có



Các hệ số

Với           , ta có



Các hệ số

Như vậy        đa thức này tạo thành một không gian tuyến tính các đa thức mã với
                         là cơ sở .Có thể biểu diễn mỗi phần tử của không gian này như sau



Với        là đa thức có bậc

        8 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009


Như vậy ta có một song ánh biến một khối                (tương ứng với một đa thức     ) thành
một khối              (tương ứng với một đa thức       ) , tức là    sinh ra một mã tuyến tính
        . Bây giờ ta chứng minh mã này có tính chất vòng , nghĩa là nếu là một từ mã thì dịch
   bit được      thì     cũng là một từ mã . Điều này tương đương với nếu       là một đa thức
mã thì         cũng là một đa thức mã . Đầu tiên ta biểu diễn



thì



Theo bổ đề 1 chúng ta có



Hay



Tương đương với



Ta suy ra                , nghĩa là



Do         là bội của     (từ cách đặt      ) , và       là bội của       (từ giả thiết) , ta suy ra
          cũng là bội của      . Mặt khác bậc của                  , suy ra



Với        là đa thức có bậc            . Như vậy       cũng là đa thức mã , tức là mã tuyến tính
          do       sinh ra có tính chất vòng . (đpcm)

Ví dụ 2

Tìm các đa thức sinh cho các mã vòng có độ dài 7 .

Đa thức sinh của một mã vòng có độ dài 7 là ước của            . Phân tích đa thức này ra thừa số
chúng ta được



      9 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Có 3 thừa số , như vậy có tất cả         đa thức sinh ( là ước của            ) , tức là có 8 mã vòng
có độ dài từ mã là 7 tương ứng với 8 đa thức sinh sau đây :

   (i)
   (ii)
   (iii)
   (iv)
   (v)
   (vi)
   (vii)
   (viii)

Đa thức sinh           sẽ sinh ra mã vòng chính là       , còn đa thức sinh                   sẽ sinh
ra mã vòng chỉ có 1 phần tử là {0000000}.


3. Mã hóa và giải mã mã vòng
3.1 Ma trận sinh của mã vòng
Từ các định lý trên ta có được những điều sau :

Một mã vòng           bất kỳ sẽ được sinh từ đa thức sinh       của nó , đa thức này là một đa
thức có bậc            trên trường . Mỗi từ mã sẽ có một đa thức mã tương ứng và ngược lại ,
tất cả đa thức mã tương ứng với các từ mã của mã vòng này là các đa thức có dạng



Như vậy mỗi từ mã là tổ hợp tuyến tính của các từ mã có các đa thức mã tương ứng
                       . Và chú ý là các đa thức mã này độc lập tuyến tính ( vì chúng có bậc hoàn
toàn khác nhau ) , do đó ta có thể biểu diễn ma trận sinh (generator matrix) của mã vòng như sau




Nhắc lại là                                       , trong đó

Đôi khi người ta còn gọi ma trận sinh là ma trận sinh mã vòng (cyclic generator matrix) .



     10 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Khi đã có ma trận sinh , thì mã hóa vòng (cyclic encoding) là quá trình mã hóa thông báo
                thành từ mã        .

Ví dụ 3

Tìm một mã vòng

Từ ví dụ 2 ta thấy có 8 đa thức sinh ứng với 8 mã vòng có độ dài 7 , theo định lý 6 thì đa thức
sinh cho mã vòng         phải có bậc là 3 .

Có 2 đa thức sinh cùng có bậc là 3 , mỗi đa thức này sẽ sinh ra một mã vòng          .Chúng ta sẽ
chọn một đa thức , chẳng hạn



Từ đây ta suy ra ma trận sinh của mã vòng này là




Thông báo             sẽ được mã hóa thành từ mã                         .

Bộ mã này là bộ mã được trình bày trong ví dụ 1 .

3.2 Ma trận sinh dạng hệ thống và dạng chuẩn
Mã hóa dạng hệ thống (synstematic encoding) sẽ mã hóa thông báo                          thành từ
mã dạng hệ thống (systematic form)                             .

Mã hóa dạng chuẩn (standard encoding) sẽ mã hóa thông báo              thành từ mã dạng chuẩn
(standard form)

Để mã hóa dạng hệ thống , ta biến đổi ma trận sinh thành ma trận sinh dạng hệ thống (systematic
generator matrix) . Từ cách mã hóa theo dạng hệ thống , ta dễ dàng suy ra ma trận sinh dạng hệ
thống phải có dạng



Ta chú ý là do   hàng trong ma trận sinh luôn độc lập tuyến tính (vì nó tương ứng với k đa thức
có bậc từ         đến        ) nên việc biến đổi này luôn thực hiện được .

Ví dụ với ma trận sinh trong ví dụ 3 , ta sẽ đưa về dạng hệ thống bằng cách biến đổi :




      11 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Ta được




Hoàn toàn tương tự cho trường hợp của mã vòng dạng chuẩn , ta có thể biến đổi ma trận sinh
thành ma trận sinh dạng chuẩn (standard generator matrix) . Tuy nhiên do tính vòng của mã
vòng , ta có thể biến đổi từ ma trận sinh dạng hệ thống sang dạng chuẩn bằng cách dịch vòng
bit . Ma trận sinh dạng chuẩn có dạng sau




Với ma trận sinh dạng hệ thống lúc nãy , ta dịch vòng 4 bit để được ma trận sinh dạng chuẩn




3.3 Mã hóa thành từ mã hệ thống
Cũng giống như các loại mã tuyến tính khác , ta có thể mã hóa một thông báo thành từ mã hệ
thống bằng cách dùng ma trận sinh dạng hệ thống . Với mã vòng chúng ta có thể dùng cách sau
để mã hóa thông báo                  thành từ mã                                  , trong đó
      bit là các bit kiểm tra .

Gọi       là đa thức thông báo (message polynomial) tương ứng với thông báo        , vì bậc của
               , chia           cho      ta được



Từ đây suy ra



Chú ý là bậc của              , do                  là bội của     nên nó là một từ mã .
Và để ý mã tương ứng với đa thức mã này có bit sau chính là bit thông báo . Đó chính là từ
mã dạng hệ thống tương ứng với thông báo .

Do tính chất vòng nên ta có thể tìm từ mã dạng chuẩn tương ứng với thông báo     bằng cách dịch
vòng k bit từ mã dạng hệ thống tương ứng với .

Ví dụ 4
      12 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Với mã vòng             trong ví dụ 3 , ta sẽ mã hóa thông báo              thành từ mã hệ thống .

Đa thức tương ứng với          là               . Nhân       với              rồi chia cho
       chúng ta được



Như vậy                             là đa thức mã và từ mã tương ứng                         là từ mã hệ
thống tương ứng với        .

Dịch vòng              bit , ta thu được từ mã chuẩn tương ứng với     là                    .

3.4 Ma trận kiểm tra của mã vòng
Ta có thể tìm ma trận kiểm tra của mã vòng theo cách chung cho các loại mã tuyến tính dựa vào
định lý sau

Định lý : Nếu ma trận sinh của mã C(n,k) có dạng chuẩn                                           thì
           là ma trận kiểm tra của C . 1

Ví dụ

Với mã vòng             có đa thức sinh                       và ma trận sinh dạng chuẩn




Suy ra ma trận kiểm tra là




Dựa vào tính chất của mã vòng , ta có thể tìm ma trận kiểm tra (parity check matrix) của mã
vòng        theo một cách nhanh hơn như sau :

Trước hết , do         là ước của          nên ta có thể biểu diễn



Chúng ta gọi       là đa thức kiểm tra (parity check polynomial) của mã           .Để ý          có bậc
và được biểu diễn như sau, trong đó



1
    Định lý 8.2.8 tr 233 –Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM-2004
        13 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Gọi                                      là đa thức mã tương ứng với từ mã                    ,
chúng ta có thể biểu diễn như sau , trong đó      có bậc



Từ đó



Do        có bậc         nên các hệ số của                   trong               bằng 0 . Ta có
thể tính được các hệ số này bằng cách khai triển các đa thức       và      , từ đó suy ra
đằng thức sau




Suy ra các tích vector sau bằng 0




Vì thế nếu chúng ta đặt




thì chúng ta suy ra            . Từ đây suy ra   là ma trận kiểm tra của mã vòng   .


     14 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Ví dụ 5

Cho mã vòng              có đa thức sinh là                            . Từ đây suy ra



Và chúng ta có ma trận kiểm tra của mã này như sau




3.5 Tính toán hội chứng và phát hiện lỗi
Giả sử        là đa thức được gửi đi , còn             là đa thức nhận được , chúng ta có thể viết



Với        là đa thức tương ứng với lỗi xảy ra .

Đa thức hội chứng (syndrome polynomial)        được định nghĩa bởi                                               .
Với      là đa thức sinh của mã vòng và có bậc     , do đó bậc của                                   , và       sẽ
tương ứng với 1 từ nhị phân có độ dài      .

Do        là đa thức mã nên

Như vậy



Hay



Như vậy đa thức hội chứng                chỉ phụ thuộc vào lỗi            .

Để tìm đa thức hội chứng , đầu tiên ta định nghĩa ma trận như sau : là ma trận kích thước
            , trong đó cột thứ , ký hiệu là chính là từ có độ dài             tương ứng với
                     . Ta có thể nhận thấy chính là ma trận kiểm tra (parity check matrix ) 2
của mã vì với                                  là một đa thức mã , ta có



Bây giờ , nếu      là từ nhận được thì

2
 Các ma trận kiểm tra H trong 3.4 và 3.5 đều có thể dùng để kiểm tra từ mã và tính toán hội chứng, ma trận kiểm tra
khác nhau sẽ cho ra hội chứng s khác nhau với cùng một lỗi, với mã vòng người ta thường dùng ma trận H trong 3.5
để tính hội chứng vì nó tương đương với cách tính bằng đa thức –vốn được dùng nhiều trong thiết kế mạch
      15 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009




Như vậy         nếu và chỉ nếu       là đa thức mã . Hơn nữa , nếu        thì tương ứng
với đa thức                      .

Ví dụ 6

Với mã vòng       sinh bởi đa thức                    . Như vậy          , chúng ta tìm
như sau




Như vậy




     16 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Với từ nhận được                         , tương ứng với                        . Ta có

                          và                                                       .

3.6 Giải mã theo hội chứng
Trước tiên ta giới thiệu một số định nghĩa và định lý.

Định nghĩa 3

      (i)           Với 2 từ                và                . Khoảng cách giữa và               là số vị trí
                    khác nhau của x và y ( nghĩa là số các sao cho       ), ký hiệu                  .
      (ii)          Cho mã có ít nhất 2 từ , khoảng cách của được định nghĩa là



      (iii)         Trọng lượng của            , ký hiệu       , là số bit khác 0 của . Nói cách khác
                                     với 0 là từ zero .
      (iv)          Qui tắc giải mã thích hợp tối đa : trong một kênh liên lạc với các từ trong mã
                    được truyền đi và là một từ nhận được thì được giải mã thành với là từ
                    mã thỏa
                      nhận /truyền ) =                  nhận /truyền )
      (v)           Cho là số nguyên dương và là một mã , ta nói hiệu chỉnh được lỗi nếu
                          được truyền đi và là từ nhận được sao cho                    thì được giải
                    mã thành theo qui tắc thích hợp tối đa .

Định lý 4

Mã          hiệu chỉnh được       lỗi nếu và chỉ nếu                    , nghĩa là nếu mã         có khoảng
cách          thì     hiệu chỉnh đúng       lỗi , ký hiệu [.] để chỉ phần nguyên .

Định lý sau đây sẽ giúp tính toán các hội chứng nhanh hơn

Định lý 7

Với             là đa thức nhận được ,         hội chứng của          , nghĩa là



              là đa thức hội chứng của            , nghĩa là




3
    ĐN 8.1.6, 8.1.10, 8.2.3, 8.1.5, 8.1.13 Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM
4
    ĐL 8.1.14 Toán rời rạc nâng cao –Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM
        17 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Ta có



Chứng minh

Với          là dịch vòng 1 bit của      ,




Như vậy

Để giải mã mã vòng , ta có thể tạo một bảng giải mã chuẩn (standard decoding array – SDA) ,
sau đó với một chuỗi nhận được , ta tính hội chứng của nó và sửa lỗi theo SDA.

Ví dụ 7

Với mã vòng          có đa thức sinh là                        , mã này có khoảng cách nhỏ nhất
         , do đó có thể hiệu chỉnh 1 đúng 1 lỗi . Tức là nếu lỗi xảy ra có trọng lượng bằng 1 thì
mã này có thể sửa được , nếu lỗi xảy ra tại nhiều hơn 1 bit thì không thể sửa được .

Như vậy những lỗi có thể sửa được của mã này là                 và các dịch vòng của nó .




Với




      18 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Với mã trên ta được bảng sau




Nếu đa thức ta nhận được là                     , thì hội chứng của nó là



Dựa vào SDA




     được tìm ra như trên là từ mã thích hợp tối đa của        .

Ta có thể lợi dụng tính chất của mã vòng đề xây dựng một thuật toán giải mã nhanh hơn mà
không cần phải tạo SDA .

Đầu tiên ta có                        , do đó                ⇔ bậc          nhỏ hơn bậc g   .

Mặt khác ta có




Giả sử tồn tại sao cho         có bậc nhỏ hơn bậc của           , khi đó




     19 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Nếu mã hiệu chỉnh được lỗi , thì ta chỉ có thể sửa được những lỗi có trọng lượng nhỏ hơn hoặc
bằng , có nghĩa điều kiện để sửa lỗi là               , hay




Từ những phân tích trên ta có một thuật toán để giải mã mã vòng như sau

   1. Tính đa thức hội chứng                             , với        là đa thức nhận được
   2. Với mỗi       , tính                                      ( là hội chứng của dịch vòng thứ
      của ) , lặp lại cho đến khi tìm được một         có trọng lượng của               , khi đó đa
       thức lỗi thích hợp nhất là                                    .

Chú ý là trong thuật toán trên , với một lỗi                   , ta giả sử tồn tại       sao cho
                        có bậc nhỏ hơn           . Rất có khả năng có một lỗi có trọng lượng nhỏ
hơn nhưng không thỏa tính chất này , đây là những lỗi có thể sửa được ( bằng SDA chẳng hạn)
nhưng không sửa được bằng thuật toán này , do đó đây là thuật toán không chính xác , nhưng
điểm mạnh của thuật toán này , ta có thể thiết kế các mạch giải mã rất dễ dàng và tốc độ thực thi
nhanh (do chủ yếu sử dụng các phép dịch bit) .

Ví dụ 8

Cho mã vòng         có đa thức sinh                   , mã này có khoảng cách            , do
đó hiệu chỉnh được 1 lỗi (       . Giả sử đa thức nhận được là                , ta tính được
hội chứng của nó là




                 , vậy       , suy ra



Như vậy                                          là từ mã thích hợp tối đa của      .

Ví dụ 9

Cho mã vòng              có đa thức sinh là                                  . Mã này có          ,
như vậy mã này hiệu chỉnh                     lỗi . Tức là những lỗi có trọng lượng nhỏ hơn hoặc
bằng 2 đều có thể sửa được . Giải mã với từ nhận được                                   . Đa thức
tương ứng là                                                     .

     20 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
Mã vòng 2009
Tính đa thức hội chứng




                 , vậy       , suy ra



Như vậy




4. Tổng kết
Mã vòng là một loại mã tuyến tính đặc biệt , nhờ tính chất vòng của nó , việc sinh ra một mã
vòng , mã hóa , kiểm tra , giải mã đều được thực hiện dễ dàng , đặc biệt là việc thiết kế các mạch
mã hóa và giải mã cũng rất dễ, do đó nó là loại mã rất quan trọng trong lý thuyết thông tin.

Trong bài này , mã vòng được xây dựng trên một trường cụ thể là , tuy nhiên những gì ta xét
trong bài cũng hoàn toàn đúng cho mã vòng tổng quát được xây dựng trên trường , thậm chí
các phép chứng minh cũng hoàn toàn tương tự như vậy , chỉ có một ít khác biệt về dấu của các
đa thức trong một số khái niệm và chứng minh.

Có nhiều loại mã vòng đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong thực tế, mỗi loại có tính chất và cách
xây dựng riêng . Và bài báo cáo này không tìm hiểu một loại mã cụ thể mà chỉ giới thiệu các tính
chất chung của mã vòng , cách xây dựng những mã vòng thông thường , cùng với cách mã hóa,
kiểm tra , và giải mã chúng. Đây là nền tảng để tìm hiểu những loại mã được sử dụng nhiều như
mã CRC , mã BHC , mã Reed-Solomon…

Hết !


        21 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp

More Related Content

What's hot

xử lý số tín hiệu -Chuong 5
xử lý số tín hiệu -Chuong 5xử lý số tín hiệu -Chuong 5
xử lý số tín hiệu -Chuong 5
Ngai Hoang Van
 
Giáo trình thiết kế mạch logic số
Giáo trình thiết kế mạch logic sốGiáo trình thiết kế mạch logic số
Giáo trình thiết kế mạch logic số
Man_Ebook
 
Xu lý tín hiệu số
Xu lý tín hiệu sốXu lý tín hiệu số
Xu lý tín hiệu sốHao Truong
 
Thuật toán Nhân Bình Phương - demo
Thuật toán Nhân Bình Phương - demoThuật toán Nhân Bình Phương - demo
Thuật toán Nhân Bình Phương - demoCông Thắng Trương
 
xử lý số tín hiệu -Chuong 3
xử lý số tín hiệu -Chuong 3xử lý số tín hiệu -Chuong 3
xử lý số tín hiệu -Chuong 3
Ngai Hoang Van
 
xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4
Ngai Hoang Van
 
Chuong 4.1 tin hieu va pho
Chuong 4.1 tin hieu va phoChuong 4.1 tin hieu va pho
Chuong 4.1 tin hieu va phothanhyu
 
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)tiểu minh
 
Chuẩn hóa lược đồ quan hệ
Chuẩn hóa lược đồ quan hệChuẩn hóa lược đồ quan hệ
Chuẩn hóa lược đồ quan hệ
Hưởng Nguyễn
 
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
Bui Loi
 
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolationAsk fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
Luân Thiên
 
Hệ mật mã Elgamal
Hệ mật mã ElgamalHệ mật mã Elgamal
Hệ mật mã Elgamal
Thành phố Đà Lạt
 
Hệ mật mã elgamal
Hệ mật mã elgamalHệ mật mã elgamal
Hệ mật mã elgamal
Thành phố Đà Lạt
 
Truyen song-va-anten
Truyen song-va-antenTruyen song-va-anten
Truyen song-va-anten
Đỗ Kiệt
 
Chuong 05 transistor bjt
Chuong 05 transistor bjtChuong 05 transistor bjt
Chuong 05 transistor bjt
Jean Okio
 
thuc hanh xu ly tin hieu so
thuc hanh xu ly tin hieu sothuc hanh xu ly tin hieu so
thuc hanh xu ly tin hieu so
Kimkaty Hoang
 
Công thức truyền tin
Công thức truyền tinCông thức truyền tin
Công thức truyền tinakprovip
 
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 

What's hot (20)

xử lý số tín hiệu -Chuong 5
xử lý số tín hiệu -Chuong 5xử lý số tín hiệu -Chuong 5
xử lý số tín hiệu -Chuong 5
 
Giáo trình thiết kế mạch logic số
Giáo trình thiết kế mạch logic sốGiáo trình thiết kế mạch logic số
Giáo trình thiết kế mạch logic số
 
Xu lý tín hiệu số
Xu lý tín hiệu sốXu lý tín hiệu số
Xu lý tín hiệu số
 
Thuật toán Nhân Bình Phương - demo
Thuật toán Nhân Bình Phương - demoThuật toán Nhân Bình Phương - demo
Thuật toán Nhân Bình Phương - demo
 
Kỹ thuật số
Kỹ thuật sốKỹ thuật số
Kỹ thuật số
 
xử lý số tín hiệu -Chuong 3
xử lý số tín hiệu -Chuong 3xử lý số tín hiệu -Chuong 3
xử lý số tín hiệu -Chuong 3
 
xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4
 
Chuong 4.1 tin hieu va pho
Chuong 4.1 tin hieu va phoChuong 4.1 tin hieu va pho
Chuong 4.1 tin hieu va pho
 
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)
Phần bai tap mau anten & truyen song (mang tinh chat tham khao)
 
Chuẩn hóa lược đồ quan hệ
Chuẩn hóa lược đồ quan hệChuẩn hóa lược đồ quan hệ
Chuẩn hóa lược đồ quan hệ
 
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
đại số tuyến tính 2 ( không gian eculid )
 
Tichchap
TichchapTichchap
Tichchap
 
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolationAsk fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
Ask fsk-psk-qpsk-qam-modulation-demolation
 
Hệ mật mã Elgamal
Hệ mật mã ElgamalHệ mật mã Elgamal
Hệ mật mã Elgamal
 
Hệ mật mã elgamal
Hệ mật mã elgamalHệ mật mã elgamal
Hệ mật mã elgamal
 
Truyen song-va-anten
Truyen song-va-antenTruyen song-va-anten
Truyen song-va-anten
 
Chuong 05 transistor bjt
Chuong 05 transistor bjtChuong 05 transistor bjt
Chuong 05 transistor bjt
 
thuc hanh xu ly tin hieu so
thuc hanh xu ly tin hieu sothuc hanh xu ly tin hieu so
thuc hanh xu ly tin hieu so
 
Công thức truyền tin
Công thức truyền tinCông thức truyền tin
Công thức truyền tin
 
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
Đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, 9đ
 

Similar to Cyclic code

[123doc.vn] dong-du-ha-duy-nghia
[123doc.vn]   dong-du-ha-duy-nghia[123doc.vn]   dong-du-ha-duy-nghia
[123doc.vn] dong-du-ha-duy-nghia
Binh Nguyen
 
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thứcBài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thứclovemathforever
 
Cơ sở mật mã học PTIT
Cơ sở mật mã học PTITCơ sở mật mã học PTIT
Cơ sở mật mã học PTIT
NguynMinh294
 
Gt co so mat ma hoc
Gt co so mat ma hocGt co so mat ma hoc
Gt co so mat ma hoc
Tran Danh Dai
 
Dãy Diatomic Của Stern.docx
Dãy Diatomic Của Stern.docxDãy Diatomic Của Stern.docx
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đPhân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdfC6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
TrngNguyn167234
 
[Pascal] sang tao3[v5.10]
[Pascal] sang tao3[v5.10][Pascal] sang tao3[v5.10]
[Pascal] sang tao3[v5.10]MasterCode.vn
 
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
[Toanmath.com] chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
[Toanmath.com]   chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn[Toanmath.com]   chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
[Toanmath.com] chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
Quý Hoàng
 

Similar to Cyclic code (11)

[123doc.vn] dong-du-ha-duy-nghia
[123doc.vn]   dong-du-ha-duy-nghia[123doc.vn]   dong-du-ha-duy-nghia
[123doc.vn] dong-du-ha-duy-nghia
 
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thứcBài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức
Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức
 
Cơ sở mật mã học PTIT
Cơ sở mật mã học PTITCơ sở mật mã học PTIT
Cơ sở mật mã học PTIT
 
Gt co so mat ma hoc
Gt co so mat ma hocGt co so mat ma hoc
Gt co so mat ma hoc
 
Dãy Diatomic Của Stern.docx
Dãy Diatomic Của Stern.docxDãy Diatomic Của Stern.docx
Dãy Diatomic Của Stern.docx
 
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đPhân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
Phân loại giới tính người dùng mạng xã hội dựa vào tin nhắn, 9đ
 
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdfC6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
C6-HS MŨ, HS LOGARIT-GHÉP TỔNG HỢP HS.pdf
 
[Pascal] sang tao3[v5.10]
[Pascal] sang tao3[v5.10][Pascal] sang tao3[v5.10]
[Pascal] sang tao3[v5.10]
 
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CÁNH DIỀU - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 1 - HÀM SỐ LƯỢ...
 
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
BÀI TẬP DẠY THÊM TOÁN 11 - SÁCH CHÂN TRỜI SÁNG TẠO - CẢ NĂM - CHUYÊN ĐỀ 3 - G...
 
[Toanmath.com] chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
[Toanmath.com]   chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn[Toanmath.com]   chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
[Toanmath.com] chuyên đề giới hạn của dãy số - nguyễn quốc tuấn
 

Recently uploaded

THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdfTHONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
QucHHunhnh
 
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyetinsulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
lmhong80
 
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptxFSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
deviv80273
 
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdfSLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
UyenDang34
 
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docxVăn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
metamngoc123
 
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀNGiải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
linh miu
 
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdfCau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
HngMLTh
 
40 câu hỏi - đáp Bộ luật dân sự năm 2015 (1).doc
40 câu hỏi - đáp Bộ  luật dân sự năm  2015 (1).doc40 câu hỏi - đáp Bộ  luật dân sự năm  2015 (1).doc
40 câu hỏi - đáp Bộ luật dân sự năm 2015 (1).doc
NguynDimQunh33
 
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang ThiềuBiểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
lamluanvan.net Viết thuê luận văn
 
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
khanhthy3000
 
trắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
trắc nhiệm ký sinh.docxdddddddddddddddddtrắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
trắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
my21xn0084
 
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường ĐH Ngoại thương
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường  ĐH Ngoại thươngPLĐC-chương 1 (1).ppt của trường  ĐH Ngoại thương
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường ĐH Ngoại thương
hieutrinhvan27052005
 
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptxLỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
12D241NguynPhmMaiTra
 
Halloween vocabulary for kids in primary school
Halloween vocabulary for kids in primary schoolHalloween vocabulary for kids in primary school
Halloween vocabulary for kids in primary school
AnhPhm265031
 
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docxBÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
HngL891608
 
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024juneSmartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
SmartBiz
 

Recently uploaded (18)

THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdfTHONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
THONG BAO nop ho so xet tuyen TS6 24-25.pdf
 
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyetinsulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
insulin cho benh nhan nam vien co tang duong huyet
 
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptxFSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
FSSC 22000 version 6_Seminar_FINAL end.pptx
 
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdfSLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
SLIDE BÀI GIẢNG MÔN THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ.pdf
 
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docxVăn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
Văn 7. Truyện ngụ ngôn Rùa và thỏ+ Viết PT nhân vật.docx
 
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀNGiải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
Giải phẫu tim sau đại học- LÊ QUANG TUYỀN
 
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdfCau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
Cau-Trắc-Nghiệm-TTHCM-Tham-Khảo-THI-CUỐI-KI.pdf
 
40 câu hỏi - đáp Bộ luật dân sự năm 2015 (1).doc
40 câu hỏi - đáp Bộ  luật dân sự năm  2015 (1).doc40 câu hỏi - đáp Bộ  luật dân sự năm  2015 (1).doc
40 câu hỏi - đáp Bộ luật dân sự năm 2015 (1).doc
 
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang ThiềuBiểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
Biểu tượng trăng và bầu trời trong tác phẩm của Nguyễn Quang Thiều
 
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
100 DẪN CHỨNG NGHỊ LUẬN XÃ HỘiI HAY.docx
 
trắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
trắc nhiệm ký sinh.docxdddddddddddddddddtrắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
trắc nhiệm ký sinh.docxddddddddddddddddd
 
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD 9 CẢ NĂM CÓ TEST THEO UNIT NĂM H...
 
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường ĐH Ngoại thương
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường  ĐH Ngoại thươngPLĐC-chương 1 (1).ppt của trường  ĐH Ngoại thương
PLĐC-chương 1 (1).ppt của trường ĐH Ngoại thương
 
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptxLỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
LỊCH SỬ 12 - CHUYÊN ĐỀ 10 - TRẮC NGHIỆM.pptx
 
Halloween vocabulary for kids in primary school
Halloween vocabulary for kids in primary schoolHalloween vocabulary for kids in primary school
Halloween vocabulary for kids in primary school
 
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 - SÁCH MỚI - FORM BÀI TẬP 2025 (DÙNG CHUNG ...
 
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docxBÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
BÁO CÁO CUỐI KỲ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG - NHÓM 7.docx
 
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024juneSmartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
Smartbiz_He thong MES nganh may mac_2024june
 

Cyclic code

  • 1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA TOÁN –TIN HỌC Mã vòng Bài báo cáo môn lý thuyết thông tin Nhóm 2 2009
  • 2. Mã vòng 2009 Nội dung 1. Giới thiệu ................................................................................................................................3 1.1 Định nghĩa mã vòng ...........................................................................................................3 1.2 Định nghĩa đa thức mã .......................................................................................................3 1.3 Bổ đề 1 ..............................................................................................................................4 2. Các tính chất của mã vòng .......................................................................................................5 2.1 Định lý 1 ............................................................................................................................5 2.2 Định lý 2 ............................................................................................................................5 2.3 Định lý 3 ............................................................................................................................6 2.4 Định lý 4 ............................................................................................................................6 2.5 Định lý 5 ............................................................................................................................7 2.6 Định lý 6 ............................................................................................................................8 3. Mã hóa và giải mã mã vòng ................................................................................................... 10 3.1 Ma trận sinh của mã vòng ................................................................................................ 10 3.2 Ma trận sinh dạng hệ thống và dạng chuẩn ....................................................................... 11 3.3 Mã hóa thành từ mã hệ thống ........................................................................................... 12 3.4 Ma trận kiểm tra của mã vòng .......................................................................................... 13 3.5 Tính toán hội chứng và phát hiện lỗi ................................................................................ 15 3.6 Giải mã theo hội chứng .................................................................................................... 17 4. Tổng kết ................................................................................................................................ 21 Tài liệu tham khảo Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP HCM-2004 http://www.mth.msu.edu/~jhall/classes/codenotes/Cyclic.pdf http://cwww.ee.nctu.edu.tw/course/channel_coding/chap4.pdf http://www.mcs.vuw.ac.nz/courses/MATH324/2008T2/notes11.pdf 2 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 3. Mã vòng 2009 1. Giới thiệu 1.1 Định nghĩa mã vòng Một mã tuyến tính được gọi là mã vòng (cyclic code) nếu và chỉ nếu dịch chuyển của một từ mã cũng là một từ mã , nghĩa là nếu là một từ mã thì cũng là một từ mã . Mã vòng là mã tuyến tính , do đó được xây dựng trên một trường hữu hạn , trong bài này ta chỉ xét mã vòng trên một trường thông dụng là . Chú ý : Cách dịch từ mã như trong định nghĩa được gọi là dịch phải . Với một từ mã có chiều dài n bit thì ta dịch từ mã này i bit , kết quả cũng là một từ mã (theo qui nạp suy ra ) . Và khi ta dịch theo chiều ngược lại i bit thì kết quả cũng là một từ mã (đồng nghĩa với dịch phải n-i bit ) . 1.2 Định nghĩa đa thức mã Nếu là một từ mã thì là một đa thức mã (code polynomial) tương ứng với từ mã . Vậy chúng ta có một song ánh giữa từ mã và đa thức mã . Do ta xét mã vòng trên trường , nên mỗi đa thức mã là một đa thức trên trường và có bậc ≤ . Sau này ta sẽ dựa vào các đa thức mã này để chứng minh các tính chất của mã vòng . Ví dụ 1 Bảng sau đây trình bày một mã vòng . Thông báo Từ mã Đa thức 0000 0000000 1000 1101000 0100 0110100 1100 1011100 0010 0011010 1010 1110010 0110 0101110 1110 1000110 0001 0001101 1001 1100101 0101 0111001 1101 1010001 0011 0010111 1011 1111111 0111 0100011 1111 1001011 3 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 4. Mã vòng 2009 Dễ dàng kiểm tra mã trên là một mã tuyến tính có tính chất vòng . Chú ý : vì tổng 2 từ mã là một từ mã ( tính chất của mã tuyến tính ) nên tổng 2 đa thức mã là một đa thức mã . 1.3 Bổ đề 1 là từ mã có được do dịch từ mã bit , và là đa thức mã tương ứng của nó . Ta có Chứng minh Ta có Suy ra Như vậy Hay Có thể hiểu bổ đề này một cách đơn giản qua ví dụ sau Với từ mã 0 1101000 1 0110100 2 0011010 3 0001101 4 1000110 5 0100011 6 1010001 4 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 5. Mã vòng 2009 Chúng ta thấy tuy nhiên nếu chứa với thì được thay bằng . Trên trường chúng ta có Tương tự hay với . Như vậy ta có thể viết 2. Các tính chất của mã vòng Trong phần này ta sẽ chỉ ra một số tính chất của mã vòng . 2.1 Định lý 1 Với một mã vòng , chỉ tồn tại duy nhất một đa thức mã khác 0 có bậc nhỏ nhất . Hay nói cách khác không tồn tại hai đa thức mã khác 0 , khác nhau và cùng có bậc nhỏ nhất . Chứng minh : Giả sử tồn tại hai đa thức mã khác 0 , và cùng có bậc nhỏ nhất là . Từ đây ta suy ra đa thức có bậc nhỏ hơn , mâu thuẫn . Từ đây suy ra đpcm. Chúng ta ký hiệu đa thức mã có bậc nhỏ nhất của một mã là như sau : 2.2 Định lý 2 Hệ số tự do của phải bằng 1 . Chứng minh : Giả sử , ta suy ra 5 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 6. Mã vòng 2009 Đặt . Vì từ mã tương ứng với là kết quả của dịch trái 1 bit hay dịch phải (n-1) bit từ mã tương ứng với , do đó cũng là một đa thức mã . Nhưng bậc của là , mâu thuẫn với định nghĩa của . Từ đây suy ra đpcm . 2.3 Định lý 3 Một đa thức trên trường có bậc là đa thức mã nếu và chỉ nếu nó là một bội số của . Tức là có thể viết Chứng minh : Trước hết ta chứng minh nếu và bậc của thì là đa thức mã . Chúng ta có Trong đó p là bậc của và . Do với là đa thức mã tương ứng với từ mã được tạo thành do dịch từ mã bit . Theo tính chất của mã tuyến tính thì cũng là một từ mã vì là tổ hợp tuyến tính của các từ mã . Ngược lại , giả sử là một đa thức mã , ta có Trong đó là đa thức dư có bậc nhỏ hơn bậc của . Mặt khác trên trường , ta có , suy ra Ta có có bậc bậc của , từ chứng minh phần trước ta suy ra là một đa thức mã , mặt khác là một đa thức mã . Suy ra là một đa thức mã có bậc nhỏ hơn bậc của . Do tính chất của , ta suy ra , suy ra đpcm . Từ định lý này , ta gọi là đa thức sinh (generator polynomial), vì từ có thể sinh ra tất cả các đa thức mã khác. 2.4 Định lý 4 Đa thức sinh của một mã vòng có bậc Chứng minh : Gọi là bậc của đa thức sinh Từ định lý 3 , chúng ta có mỗi đa thức mã là một bội số của 6 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 7. Mã vòng 2009 Vì vậy có bao nhiêu từ mã thì có bấy nhiêu đa thức . Do bậc của nên bậc của . Suy ra có hệ số thuộc trường , tức là có đa thức . Mặt khác số lượng từ mã là ( do là mã tuyến tính ) . Từ đây suy ra Chứng minh hoàn tất . Từ định lý này ta có thể biểu diễn đa thức sinh như sau Trong đó 2.5 Định lý 5 Đa thức sinh của mã vòng là một ước số của . Chứng minh : Từ bổ đề 1 ta suy ra Hay có thể viết Bây giờ chọn , ta để ý là bậc của bằng ,bậc của . Do đó đa thức ở vế trái có bậc là , để thỏa đẳng thức thì buộc phải có tức là Từ đây , do tính chất của trường ta suy ra Mặt khác do là một đa thức mã nên ta có Như vậy (đpcm) 7 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 8. Mã vòng 2009 2.6 Định lý 6 Nếu là một đa thức có bậc và là ước số của thì sinh ra mã vòng , hay nói cách khác là đa thức sinh của một mã vòng nào đó . Chứng minh : Với là một đa thức có bậc và là ước của , ta chứng minh sinh ra một mã vòng . Xét k đa thức . Những đa thức có trên bậc lần lượt là Đặt là tổ hợp tuyến tính của đa thức này với các hệ số Ta thấy là đa thức có bậc và là bội số của . Với tất cả bộ , ta có đa thức phân biệt . Ta kiểm tra 2 điều sau Với bất kỳ Ta có Các hệ số Với , ta có Các hệ số Như vậy đa thức này tạo thành một không gian tuyến tính các đa thức mã với là cơ sở .Có thể biểu diễn mỗi phần tử của không gian này như sau Với là đa thức có bậc 8 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 9. Mã vòng 2009 Như vậy ta có một song ánh biến một khối (tương ứng với một đa thức ) thành một khối (tương ứng với một đa thức ) , tức là sinh ra một mã tuyến tính . Bây giờ ta chứng minh mã này có tính chất vòng , nghĩa là nếu là một từ mã thì dịch bit được thì cũng là một từ mã . Điều này tương đương với nếu là một đa thức mã thì cũng là một đa thức mã . Đầu tiên ta biểu diễn thì Theo bổ đề 1 chúng ta có Hay Tương đương với Ta suy ra , nghĩa là Do là bội của (từ cách đặt ) , và là bội của (từ giả thiết) , ta suy ra cũng là bội của . Mặt khác bậc của , suy ra Với là đa thức có bậc . Như vậy cũng là đa thức mã , tức là mã tuyến tính do sinh ra có tính chất vòng . (đpcm) Ví dụ 2 Tìm các đa thức sinh cho các mã vòng có độ dài 7 . Đa thức sinh của một mã vòng có độ dài 7 là ước của . Phân tích đa thức này ra thừa số chúng ta được 9 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 10. Mã vòng 2009 Có 3 thừa số , như vậy có tất cả đa thức sinh ( là ước của ) , tức là có 8 mã vòng có độ dài từ mã là 7 tương ứng với 8 đa thức sinh sau đây : (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) (vii) (viii) Đa thức sinh sẽ sinh ra mã vòng chính là , còn đa thức sinh sẽ sinh ra mã vòng chỉ có 1 phần tử là {0000000}. 3. Mã hóa và giải mã mã vòng 3.1 Ma trận sinh của mã vòng Từ các định lý trên ta có được những điều sau : Một mã vòng bất kỳ sẽ được sinh từ đa thức sinh của nó , đa thức này là một đa thức có bậc trên trường . Mỗi từ mã sẽ có một đa thức mã tương ứng và ngược lại , tất cả đa thức mã tương ứng với các từ mã của mã vòng này là các đa thức có dạng Như vậy mỗi từ mã là tổ hợp tuyến tính của các từ mã có các đa thức mã tương ứng . Và chú ý là các đa thức mã này độc lập tuyến tính ( vì chúng có bậc hoàn toàn khác nhau ) , do đó ta có thể biểu diễn ma trận sinh (generator matrix) của mã vòng như sau Nhắc lại là , trong đó Đôi khi người ta còn gọi ma trận sinh là ma trận sinh mã vòng (cyclic generator matrix) . 10 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 11. Mã vòng 2009 Khi đã có ma trận sinh , thì mã hóa vòng (cyclic encoding) là quá trình mã hóa thông báo thành từ mã . Ví dụ 3 Tìm một mã vòng Từ ví dụ 2 ta thấy có 8 đa thức sinh ứng với 8 mã vòng có độ dài 7 , theo định lý 6 thì đa thức sinh cho mã vòng phải có bậc là 3 . Có 2 đa thức sinh cùng có bậc là 3 , mỗi đa thức này sẽ sinh ra một mã vòng .Chúng ta sẽ chọn một đa thức , chẳng hạn Từ đây ta suy ra ma trận sinh của mã vòng này là Thông báo sẽ được mã hóa thành từ mã . Bộ mã này là bộ mã được trình bày trong ví dụ 1 . 3.2 Ma trận sinh dạng hệ thống và dạng chuẩn Mã hóa dạng hệ thống (synstematic encoding) sẽ mã hóa thông báo thành từ mã dạng hệ thống (systematic form) . Mã hóa dạng chuẩn (standard encoding) sẽ mã hóa thông báo thành từ mã dạng chuẩn (standard form) Để mã hóa dạng hệ thống , ta biến đổi ma trận sinh thành ma trận sinh dạng hệ thống (systematic generator matrix) . Từ cách mã hóa theo dạng hệ thống , ta dễ dàng suy ra ma trận sinh dạng hệ thống phải có dạng Ta chú ý là do hàng trong ma trận sinh luôn độc lập tuyến tính (vì nó tương ứng với k đa thức có bậc từ đến ) nên việc biến đổi này luôn thực hiện được . Ví dụ với ma trận sinh trong ví dụ 3 , ta sẽ đưa về dạng hệ thống bằng cách biến đổi : 11 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 12. Mã vòng 2009 Ta được Hoàn toàn tương tự cho trường hợp của mã vòng dạng chuẩn , ta có thể biến đổi ma trận sinh thành ma trận sinh dạng chuẩn (standard generator matrix) . Tuy nhiên do tính vòng của mã vòng , ta có thể biến đổi từ ma trận sinh dạng hệ thống sang dạng chuẩn bằng cách dịch vòng bit . Ma trận sinh dạng chuẩn có dạng sau Với ma trận sinh dạng hệ thống lúc nãy , ta dịch vòng 4 bit để được ma trận sinh dạng chuẩn 3.3 Mã hóa thành từ mã hệ thống Cũng giống như các loại mã tuyến tính khác , ta có thể mã hóa một thông báo thành từ mã hệ thống bằng cách dùng ma trận sinh dạng hệ thống . Với mã vòng chúng ta có thể dùng cách sau để mã hóa thông báo thành từ mã , trong đó bit là các bit kiểm tra . Gọi là đa thức thông báo (message polynomial) tương ứng với thông báo , vì bậc của , chia cho ta được Từ đây suy ra Chú ý là bậc của , do là bội của nên nó là một từ mã . Và để ý mã tương ứng với đa thức mã này có bit sau chính là bit thông báo . Đó chính là từ mã dạng hệ thống tương ứng với thông báo . Do tính chất vòng nên ta có thể tìm từ mã dạng chuẩn tương ứng với thông báo bằng cách dịch vòng k bit từ mã dạng hệ thống tương ứng với . Ví dụ 4 12 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 13. Mã vòng 2009 Với mã vòng trong ví dụ 3 , ta sẽ mã hóa thông báo thành từ mã hệ thống . Đa thức tương ứng với là . Nhân với rồi chia cho chúng ta được Như vậy là đa thức mã và từ mã tương ứng là từ mã hệ thống tương ứng với . Dịch vòng bit , ta thu được từ mã chuẩn tương ứng với là . 3.4 Ma trận kiểm tra của mã vòng Ta có thể tìm ma trận kiểm tra của mã vòng theo cách chung cho các loại mã tuyến tính dựa vào định lý sau Định lý : Nếu ma trận sinh của mã C(n,k) có dạng chuẩn thì là ma trận kiểm tra của C . 1 Ví dụ Với mã vòng có đa thức sinh và ma trận sinh dạng chuẩn Suy ra ma trận kiểm tra là Dựa vào tính chất của mã vòng , ta có thể tìm ma trận kiểm tra (parity check matrix) của mã vòng theo một cách nhanh hơn như sau : Trước hết , do là ước của nên ta có thể biểu diễn Chúng ta gọi là đa thức kiểm tra (parity check polynomial) của mã .Để ý có bậc và được biểu diễn như sau, trong đó 1 Định lý 8.2.8 tr 233 –Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM-2004 13 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 14. Mã vòng 2009 Gọi là đa thức mã tương ứng với từ mã , chúng ta có thể biểu diễn như sau , trong đó có bậc Từ đó Do có bậc nên các hệ số của trong bằng 0 . Ta có thể tính được các hệ số này bằng cách khai triển các đa thức và , từ đó suy ra đằng thức sau Suy ra các tích vector sau bằng 0 Vì thế nếu chúng ta đặt thì chúng ta suy ra . Từ đây suy ra là ma trận kiểm tra của mã vòng . 14 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 15. Mã vòng 2009 Ví dụ 5 Cho mã vòng có đa thức sinh là . Từ đây suy ra Và chúng ta có ma trận kiểm tra của mã này như sau 3.5 Tính toán hội chứng và phát hiện lỗi Giả sử là đa thức được gửi đi , còn là đa thức nhận được , chúng ta có thể viết Với là đa thức tương ứng với lỗi xảy ra . Đa thức hội chứng (syndrome polynomial) được định nghĩa bởi . Với là đa thức sinh của mã vòng và có bậc , do đó bậc của , và sẽ tương ứng với 1 từ nhị phân có độ dài . Do là đa thức mã nên Như vậy Hay Như vậy đa thức hội chứng chỉ phụ thuộc vào lỗi . Để tìm đa thức hội chứng , đầu tiên ta định nghĩa ma trận như sau : là ma trận kích thước , trong đó cột thứ , ký hiệu là chính là từ có độ dài tương ứng với . Ta có thể nhận thấy chính là ma trận kiểm tra (parity check matrix ) 2 của mã vì với là một đa thức mã , ta có Bây giờ , nếu là từ nhận được thì 2 Các ma trận kiểm tra H trong 3.4 và 3.5 đều có thể dùng để kiểm tra từ mã và tính toán hội chứng, ma trận kiểm tra khác nhau sẽ cho ra hội chứng s khác nhau với cùng một lỗi, với mã vòng người ta thường dùng ma trận H trong 3.5 để tính hội chứng vì nó tương đương với cách tính bằng đa thức –vốn được dùng nhiều trong thiết kế mạch 15 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 16. Mã vòng 2009 Như vậy nếu và chỉ nếu là đa thức mã . Hơn nữa , nếu thì tương ứng với đa thức . Ví dụ 6 Với mã vòng sinh bởi đa thức . Như vậy , chúng ta tìm như sau Như vậy 16 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 17. Mã vòng 2009 Với từ nhận được , tương ứng với . Ta có và . 3.6 Giải mã theo hội chứng Trước tiên ta giới thiệu một số định nghĩa và định lý. Định nghĩa 3 (i) Với 2 từ và . Khoảng cách giữa và là số vị trí khác nhau của x và y ( nghĩa là số các sao cho ), ký hiệu . (ii) Cho mã có ít nhất 2 từ , khoảng cách của được định nghĩa là (iii) Trọng lượng của , ký hiệu , là số bit khác 0 của . Nói cách khác với 0 là từ zero . (iv) Qui tắc giải mã thích hợp tối đa : trong một kênh liên lạc với các từ trong mã được truyền đi và là một từ nhận được thì được giải mã thành với là từ mã thỏa nhận /truyền ) = nhận /truyền ) (v) Cho là số nguyên dương và là một mã , ta nói hiệu chỉnh được lỗi nếu được truyền đi và là từ nhận được sao cho thì được giải mã thành theo qui tắc thích hợp tối đa . Định lý 4 Mã hiệu chỉnh được lỗi nếu và chỉ nếu , nghĩa là nếu mã có khoảng cách thì hiệu chỉnh đúng lỗi , ký hiệu [.] để chỉ phần nguyên . Định lý sau đây sẽ giúp tính toán các hội chứng nhanh hơn Định lý 7 Với là đa thức nhận được , hội chứng của , nghĩa là là đa thức hội chứng của , nghĩa là 3 ĐN 8.1.6, 8.1.10, 8.2.3, 8.1.5, 8.1.13 Toán rời rạc nâng cao-Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM 4 ĐL 8.1.14 Toán rời rạc nâng cao –Trần Ngọc Danh-NXB ĐHQG TP.HCM 17 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 18. Mã vòng 2009 Ta có Chứng minh Với là dịch vòng 1 bit của , Như vậy Để giải mã mã vòng , ta có thể tạo một bảng giải mã chuẩn (standard decoding array – SDA) , sau đó với một chuỗi nhận được , ta tính hội chứng của nó và sửa lỗi theo SDA. Ví dụ 7 Với mã vòng có đa thức sinh là , mã này có khoảng cách nhỏ nhất , do đó có thể hiệu chỉnh 1 đúng 1 lỗi . Tức là nếu lỗi xảy ra có trọng lượng bằng 1 thì mã này có thể sửa được , nếu lỗi xảy ra tại nhiều hơn 1 bit thì không thể sửa được . Như vậy những lỗi có thể sửa được của mã này là và các dịch vòng của nó . Với 18 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 19. Mã vòng 2009 Với mã trên ta được bảng sau Nếu đa thức ta nhận được là , thì hội chứng của nó là Dựa vào SDA được tìm ra như trên là từ mã thích hợp tối đa của . Ta có thể lợi dụng tính chất của mã vòng đề xây dựng một thuật toán giải mã nhanh hơn mà không cần phải tạo SDA . Đầu tiên ta có , do đó ⇔ bậc nhỏ hơn bậc g . Mặt khác ta có Giả sử tồn tại sao cho có bậc nhỏ hơn bậc của , khi đó 19 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 20. Mã vòng 2009 Nếu mã hiệu chỉnh được lỗi , thì ta chỉ có thể sửa được những lỗi có trọng lượng nhỏ hơn hoặc bằng , có nghĩa điều kiện để sửa lỗi là , hay Từ những phân tích trên ta có một thuật toán để giải mã mã vòng như sau 1. Tính đa thức hội chứng , với là đa thức nhận được 2. Với mỗi , tính ( là hội chứng của dịch vòng thứ của ) , lặp lại cho đến khi tìm được một có trọng lượng của , khi đó đa thức lỗi thích hợp nhất là . Chú ý là trong thuật toán trên , với một lỗi , ta giả sử tồn tại sao cho có bậc nhỏ hơn . Rất có khả năng có một lỗi có trọng lượng nhỏ hơn nhưng không thỏa tính chất này , đây là những lỗi có thể sửa được ( bằng SDA chẳng hạn) nhưng không sửa được bằng thuật toán này , do đó đây là thuật toán không chính xác , nhưng điểm mạnh của thuật toán này , ta có thể thiết kế các mạch giải mã rất dễ dàng và tốc độ thực thi nhanh (do chủ yếu sử dụng các phép dịch bit) . Ví dụ 8 Cho mã vòng có đa thức sinh , mã này có khoảng cách , do đó hiệu chỉnh được 1 lỗi ( . Giả sử đa thức nhận được là , ta tính được hội chứng của nó là , vậy , suy ra Như vậy là từ mã thích hợp tối đa của . Ví dụ 9 Cho mã vòng có đa thức sinh là . Mã này có , như vậy mã này hiệu chỉnh lỗi . Tức là những lỗi có trọng lượng nhỏ hơn hoặc bằng 2 đều có thể sửa được . Giải mã với từ nhận được . Đa thức tương ứng là . 20 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp
  • 21. Mã vòng 2009 Tính đa thức hội chứng , vậy , suy ra Như vậy 4. Tổng kết Mã vòng là một loại mã tuyến tính đặc biệt , nhờ tính chất vòng của nó , việc sinh ra một mã vòng , mã hóa , kiểm tra , giải mã đều được thực hiện dễ dàng , đặc biệt là việc thiết kế các mạch mã hóa và giải mã cũng rất dễ, do đó nó là loại mã rất quan trọng trong lý thuyết thông tin. Trong bài này , mã vòng được xây dựng trên một trường cụ thể là , tuy nhiên những gì ta xét trong bài cũng hoàn toàn đúng cho mã vòng tổng quát được xây dựng trên trường , thậm chí các phép chứng minh cũng hoàn toàn tương tự như vậy , chỉ có một ít khác biệt về dấu của các đa thức trong một số khái niệm và chứng minh. Có nhiều loại mã vòng đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong thực tế, mỗi loại có tính chất và cách xây dựng riêng . Và bài báo cáo này không tìm hiểu một loại mã cụ thể mà chỉ giới thiệu các tính chất chung của mã vòng , cách xây dựng những mã vòng thông thường , cùng với cách mã hóa, kiểm tra , và giải mã chúng. Đây là nền tảng để tìm hiểu những loại mã được sử dụng nhiều như mã CRC , mã BHC , mã Reed-Solomon… Hết ! 21 Lê Đức Bằng – Nguyễn Quốc Cường – Chu Đông Thuyết – Đỗ Trọng Hợp