hoalinda1982
New Member
Luận văn: Kỹ thuật đồng bộ trong truyền dẫn OFDM : Luận văn ThS. Kỹ thuật điện tử - viễn Thông: 60 52 70
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2012
Chủ đề: OFDM
Truyền hình băng rộng
Công nghệ truyền dẫn
Kỹ thuật truyền thông
Miêu tả: 43 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Kỹ thuật Điện tử -- Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Trình bày tổng quan về OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing): khái niệm truyền sông sông, kênh con trực giao, điều chế miền tần số; cấu trúc tín hiệu OFDM. Tìm hiểu cơ sở kỹ thuật đồng bộ: phát hiện gói và xác định vùng quan tâm; ước lượng độ lệch tần số sóng mang; sửa lỗi lệch tần số và khôi phục lại tín hiệu; đồng bộ tốc độ lấy mẫu; đồng bộ ký hiệu OFDM; Pilot và sửa lỗi pha. Đưa ra thiết kế mô phỏng: tóm tắt về FPGA; kịch bản mô phỏng, thiết kế bên phát; thiết kế bên thu
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.....................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................. ix
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ OFDM............................................................................. 2
1.1. Giới thiệu chung............................................................................................2
1.1.1. Khái niệm truyền song song.......................................................................2
1.1.2. Kênh con trực giao, điều chế miền tần số...................................................4
1.1.3. Ưu nhược điểm ..........................................................................................7
1.2. Cấu trúc tín hiệu OFDM ...............................................................................7
1.2.1. Tiêu đề gói (Header) ..................................................................................8
1.2.2. Tiền tố vòng (CP) ......................................................................................8
1.2.3. Tín hiệu hoa tiêu (Pilot) ...........................................................................10
Chƣơng 2 CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ................................................................. 11
2.1. Phát hiện gói và xác định vùng quan tâm ....................................................11
2.2. Ước lượng độ lệch tần số sóng mang...........................................................16
2.3. Sửa lỗi lệch tần số và khôi phục lại tín hiệu.................................................18
2.4. Đồng bộ tốc độ lấy mẫu...............................................................................20
2.5. Đồng bộ ký hiệu OFDM ..............................................................................22
2.6. Pilot và sửa lỗi pha .....................................................................................25
Chƣơng 3 THIẾT KẾ MÔ PHỎNG............................................................................ 28
3.1. Tóm tắt về FPGA.........................................................................................28
3.2. Kịch bản mô phỏng......................................................................................28
3.2.1. Ảnh nguồn biến đổi sang dòng bit............................................................29
3.2.2. Dùng Header và Pilot đơn giản nhằm đạt kết quả đồng bộ trong đường
truyền xác định ...................................................................................................29
3.3. Thiết kế bên phát .........................................................................................29
3.3.1. Chèn Pilot................................................................................................30
3.3.2. Chèn CP...................................................................................................30
3.3.3. Tạo Header ..............................................................................................32vi
3.3.4. Tín hiệu được đưa lên tần số sóng mang để truyền đi...............................33
3.4. Thiết kế bên thu ...........................................................................................34
3.4.1. Phát hiện gói và vùng quan tâm ROI........................................................34
3.4.2. Tách tần số offset và hiệu chỉnh pha ........................................................35
3.4.3. Đồng bộ ký hiệu OFDM ..........................................................................39
3.4.4. Tách Pilot ................................................................................................41
Chƣơng 4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 44
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phivii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Viết đầy đủ
AGC
ADC
Automatic Gain Control
Analog to Digital Converter
BPSK
BER
Binary Phase Shift Keying
Bit Error Rate
CORDIC
CP
Coordinate Rotation Digital Computer
Cyclix Prefix
FFT
FIFO
FPGA
Fast Fourier Transform
First In First Ourt
Field-programmable gate array
GI Guard Interval
IF
ICI
IFFT
ISI
IEEE
Immediate Frequency
InterChannel Interference
Inverse Fast Fourier Transform
InterSymbol Interference
Institute of Electrical and Electronics Engineers
LTE
LTS
Long Term Evaluation
Long Training Sequence
MF Matched Filter
OFDM Orthogonal frequency-division multiplexing
PN Pseudo-Noise
QPSK
QAM
Quadrature Phase Shift Keying
Quadrature Amplitude Modulationviii
ROI Region Of Interest
SNR
SIR
SP
STS
Signal to Noise Rate
Signal to Interference Ratio
Sync Pilots
Short Training Sequence
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình vẽ số Mô tả
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
Biểu diễn truyền song song
Cấu hình hệ truyền song song theo mã và theo sóng
Tín hiệu OFDM có chèn khoảng bảo vệ
Biến đổi IFFT
Các sóng mang trực giao
Phổ của sóng mang con
Cấu trúc gói của IEEE 802.11a
Tiêu đề gói IEEE 802.11a
Khối chèn/xóa CP tại phía phát/thu
Tiền tố vòng CP
Tín hiệu phát (a), Tín hiệu nhận (b), và ký hiệu OFDM để vào bộ
IFF ở phía nhận (c)
Pilot trong cấu trúc sóng mang con OFDM
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
Sơ đồ bộ phát hiện gói tin
Biểu diễn của công suất trung bình theo công thức (2.2)
Biểu diễn tự tương quan trễ theo công thức (2.1)
Bộ so sánh
Timing metric
Timing metric và ROI
Tín hiệu đưa lên/xuống đường truyền
Bộ ước lượng lệch góc pha ∆∅
Ước lượng khoảng lệch tần số sóng mang
Vector Translation CORDIC
Bộ sửa lỗi lệch tần số sóng mang giữa tín hiệu phát và thu
Rotation CORDICx
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
Đầu thu với đồng hồ lấy mẫu mất đồng bộ
Bộ phát hiện lỗi thời gian Gardner
Minh họa tín hiệu lối ra của đồng bộ thô và đồng bộ tinh
Bộ phát hiện gói và đồng bộ thời gian thô
Cấu trúc bộ đồng bộ thời gian thô
Cấu trúc bộ đồng bộ thời gian tinh
Pilot trong cấu trúc sóng mang con OFDM
Vector Translation CORDIC
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
Sơ đồ hệ thống OFDM được thiết kế
Chèn Pilot
Thêm tiền tố vòng CP
Biểu diễn tín hiệu của chèn CP
Chèn tiêu đề
Tín hiệu biến đổi trước khi đưa lên đường truyền
Biểu diễn phát hiện gói và xác định vùng quan tâm
Ước lượng độ lệch tần số
Xác định vùng quan tâm
Biểu diễn pha được hiệu chỉnh
Biểu diễn tín hiệu đã được đồng bộ tần số sóng mang
Biểu diễn kết quả đồng bộ thô
Đồng bộ thời gian tinh
Đồng bộ thời gian ký hiệu OFDM
Tách Pilot tại phía thu
Tín hiệu cuối cùng
Kết quả SDRAM tại phía phát và phía thu
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phixi1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OFDM được sử dụng rộng rãi và nổi lên là một ứng viên tiềm năng cho hệ thống di
động thế hệ thứ tư 4G. Ưu điểm của OFDM là hiệu suất phổ cao, tiết kiệm băng tần.
Ngoài ra nó còn có khả năng chống pha đinh nên được rất nhiều quan tâm của các nhà
khoa học.
Có rất nhiều tài liệu của các tác giả nói về đặc tính của kỹ thuật này cũng như
mô tả thiết kế bên phát cũng như bên thu. Tuy nhiên chi tiết thiết kế để thực thi kỹ
thuật này trên hệ thống còn rất hạn chế hay những hướng dẫn chi tiết thiết kế thực thi
còn ít ỏi.
Chính vì thế kết hợp với điều kiện phòng thí nghiệm có sẵn FPGA và phần
mềm System Generator Xilinx Virtex-4, luận văn đã chọn đề tài thiết kế hệ thống
truyền dẫn OFDM là đề tài nghiên cứu trong đó kỹ thuật đồng bộ là một thách thức rất
quan trọng và phức tạp ở phía thu. Kết quả ban đầu đạt được với điều kiện thiết kế mô
hình đơn giản xong hoàn toàn có thể cho phép thay đổi và phát triển vào hệ thống
phức tạp.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ OFDM
1.1. Giới thiệu chung
Kênh vô tuyến có đặc trưng pha đinh chọn lọc tần số, điều này là do trong
đường truyền vô tuyến ngoài tia truyền trực tiếp còn có một số các tia phản xa, nhiễu
xạ đến bộ thu tại các thời điểm khác nhau. Việc cộng cùng pha hay ngược pha các tia
này gây nên thăng giáng lớn cường độ tín hiệu (phading). Ngoài ra trải trễ giữa các tia
gây nên nhiễu giữa các ký hiệu (ISI). Trong kênh outdoor trễ trải cỡ μs và indoor cỡ ns.
Nếu yêu cầu tốc độ truyền vài Mb thì trễ có thể lớn hơn thời gian ký hiệu truyền và
gây nên ISI rất mạnh.
Cân bằng thích nghi là cách truyền thống để sửa lại dạng sóng làm giảm ISI,
song kỹ thuật này với tốc độ vài Mb/s sẽ khá đắt.
Một cách khác và có thể thực hiện truyền băng rộng là OFDM. Do tạo nên các
luồng song song, tốc độ mỗi luồng giảm nên chống được phading chọn lọc mà không
cần bộ cân bằng. Ngoài ra nếu thêm tiền tố CP kỹ thuật này cũng chống được ISI. Kỹ
thuật này được kỳ vọng phát triển cho tương lai.
1.1.1. Khái niệm truyền song song
Trong miền thời gian, tín hiệu trễ khác nhau đến bộ thu có công suất, thời gian,
và pha khác nhau. Nếu bộ thu chuyển động sẽ có thêm sự thay đổi mức tín hiệu. Nếu
truyền tốc độ vài Mb/s, trễ lớn hơn 1 thời gian ký hiệu dẫn đến méo cả dạng sóng và
phổ.
Mặt khác nếu xét miền tần số với khoảng băng kết hợp (cùng cộng hưởng hoặc
cùng ngược pha), thì tín hiệu bằng hẹp sẽ ít bị méo. Do đó nếu chia dòng tín hiệu
thành nhiều dòng song song, tốc độ mỗi dòng giảm ứng với tín hiệu băng hẹp sẽ ít bị
méo.3
Hình 1.1. Biểu diễn truyền song song
Hình 1.2. Cấu hình hệ truyền song song theo mã và theo sóng mang
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
Hình 1.3. Tín hiệu OFDM có chèn khoảng bảo vệ
Trong kỹ thuật này dữ liệu sau khi phân chia song song được đưa đến bộ IFFT
tạo nên ký hiệu OFDM chứa các sóng mang con trực giao.
Hình 1.4. Biến đổi IFFT
1.1.2. Kênh con trực giao, điều chế miền tần số
Trong kỹ thuật OFDM, nếu khoảng cách sóng mang được chọn sao cho những
sóng mang trực giao trong chu kỳ ký hiệu thì những tín hiệu được khôi phục mà không
giao thoa.5
Hình 1.5. Các sóng mang trực giao
Hình 1.6. Phổ của sóng mang con OFDM
Về toán học mỗi sóng mang được miêu tả là một sóng mang phức:
S t A t e c c ( ) ( ) j t t ( ( )) c c
(1.1)
Tín hiệu thực là phần thực của Sc(t), trong đó Ac(t) và φc(t) là thành phần biên
độ và pha của sóng mang có thể thay đổi theo mỗi ký hiệu.
Giá trị Ac(t) và φc(t) không thay đổi trên mỗi khoảng Ts của ký hiệu.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
Tín hiệu OFDM gồm nhiều sóng mang do đó các tín hiệu phức được biểu diễn
như sau:
Phương trình trên, A e n j0 chính là tín hiệu trong miền tần số được lấy mẫu và
ss(kT) là biểu diễn trong miền thời gian của nó, do vậy 2 phương trình tương đương
Đây là điều kiện đảm bảo trực giao giữa các sóng mang, phép biến đổi Fourier
rời rạc được sử dụng để điều chế và giải điều chế tín hiệu OFDM.7
1.1.3. Ƣu nhƣợc điểm
Ưu điểm:
• Hiệu suất sử dụng phổ cao: do trực giao nên cho phép chồng lấn băng tần giữa
các kênh con
• Dễ thực hiện do sử dụng phép toán IFFT/FFT
• Chống chịu được pha đinh đa đường và chọn lọc tần số
Nhược điểm:
• Nhạy với độ lệch tần số. Lệch tần rất nhỏ cũng có thể dẫn tới mất tính trực giao
giữa các sóng con
• Tỷ số công suất đỉnh /công suất trung bình trong dạng sóng cao (khi các sóng
con có thời điểm đồng pha)
1.2. Cấu trúc tín hiệu OFDM
Thông thường kỹ thuật OFDM được thiết kế thông qua truyền gói chứa nhiều
ký hiệu OFDM. Kích thước của gói có thể biến đổi, gói bao gồm một header, sau đó là
payload dữ liệu.
Header gói chứa thông tin về gói mà phía thu yêu cầu như thông tin về khoảng
thời gian gói và tốc độ truyền tin. Nó cũng chứa tiền tố được sử dụng cho mục đích
đồng bộ.
Định dạng gói tin OFDM chuẩn IEEE 802.11a được minh họa trên hình vẽ.
Hình 1.7. Cấu trúc gói của IEEE 802.11a
Trường tiêu đề bao gồm 12 ký hiệu. Cấu trúc và chức năng của trường này
được mô tả chi tiết bên dưới.
Trường tín hiệu bao gồm 24 bít, định nghĩa tốc độ dữ liều và chiều dài khung.
Với điều chế OFDM 802.11a, tín hiệu chuỗi nhị phân được chia thành các
nhóm (symbols) của một, hai, bốn hay sáu bit, phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu được lựa
chọn.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2012
Chủ đề: OFDM
Truyền hình băng rộng
Công nghệ truyền dẫn
Kỹ thuật truyền thông
Miêu tả: 43 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Kỹ thuật Điện tử -- Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Trình bày tổng quan về OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing): khái niệm truyền sông sông, kênh con trực giao, điều chế miền tần số; cấu trúc tín hiệu OFDM. Tìm hiểu cơ sở kỹ thuật đồng bộ: phát hiện gói và xác định vùng quan tâm; ước lượng độ lệch tần số sóng mang; sửa lỗi lệch tần số và khôi phục lại tín hiệu; đồng bộ tốc độ lấy mẫu; đồng bộ ký hiệu OFDM; Pilot và sửa lỗi pha. Đưa ra thiết kế mô phỏng: tóm tắt về FPGA; kịch bản mô phỏng, thiết kế bên phát; thiết kế bên thu
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.....................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................. ix
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ OFDM............................................................................. 2
1.1. Giới thiệu chung............................................................................................2
1.1.1. Khái niệm truyền song song.......................................................................2
1.1.2. Kênh con trực giao, điều chế miền tần số...................................................4
1.1.3. Ưu nhược điểm ..........................................................................................7
1.2. Cấu trúc tín hiệu OFDM ...............................................................................7
1.2.1. Tiêu đề gói (Header) ..................................................................................8
1.2.2. Tiền tố vòng (CP) ......................................................................................8
1.2.3. Tín hiệu hoa tiêu (Pilot) ...........................................................................10
Chƣơng 2 CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ................................................................. 11
2.1. Phát hiện gói và xác định vùng quan tâm ....................................................11
2.2. Ước lượng độ lệch tần số sóng mang...........................................................16
2.3. Sửa lỗi lệch tần số và khôi phục lại tín hiệu.................................................18
2.4. Đồng bộ tốc độ lấy mẫu...............................................................................20
2.5. Đồng bộ ký hiệu OFDM ..............................................................................22
2.6. Pilot và sửa lỗi pha .....................................................................................25
Chƣơng 3 THIẾT KẾ MÔ PHỎNG............................................................................ 28
3.1. Tóm tắt về FPGA.........................................................................................28
3.2. Kịch bản mô phỏng......................................................................................28
3.2.1. Ảnh nguồn biến đổi sang dòng bit............................................................29
3.2.2. Dùng Header và Pilot đơn giản nhằm đạt kết quả đồng bộ trong đường
truyền xác định ...................................................................................................29
3.3. Thiết kế bên phát .........................................................................................29
3.3.1. Chèn Pilot................................................................................................30
3.3.2. Chèn CP...................................................................................................30
3.3.3. Tạo Header ..............................................................................................32vi
3.3.4. Tín hiệu được đưa lên tần số sóng mang để truyền đi...............................33
3.4. Thiết kế bên thu ...........................................................................................34
3.4.1. Phát hiện gói và vùng quan tâm ROI........................................................34
3.4.2. Tách tần số offset và hiệu chỉnh pha ........................................................35
3.4.3. Đồng bộ ký hiệu OFDM ..........................................................................39
3.4.4. Tách Pilot ................................................................................................41
Chƣơng 4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 44
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phivii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Viết đầy đủ
AGC
ADC
Automatic Gain Control
Analog to Digital Converter
BPSK
BER
Binary Phase Shift Keying
Bit Error Rate
CORDIC
CP
Coordinate Rotation Digital Computer
Cyclix Prefix
FFT
FIFO
FPGA
Fast Fourier Transform
First In First Ourt
Field-programmable gate array
GI Guard Interval
IF
ICI
IFFT
ISI
IEEE
Immediate Frequency
InterChannel Interference
Inverse Fast Fourier Transform
InterSymbol Interference
Institute of Electrical and Electronics Engineers
LTE
LTS
Long Term Evaluation
Long Training Sequence
MF Matched Filter
OFDM Orthogonal frequency-division multiplexing
PN Pseudo-Noise
QPSK
QAM
Quadrature Phase Shift Keying
Quadrature Amplitude Modulationviii
ROI Region Of Interest
SNR
SIR
SP
STS
Signal to Noise Rate
Signal to Interference Ratio
Sync Pilots
Short Training Sequence
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình vẽ số Mô tả
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
Biểu diễn truyền song song
Cấu hình hệ truyền song song theo mã và theo sóng
Tín hiệu OFDM có chèn khoảng bảo vệ
Biến đổi IFFT
Các sóng mang trực giao
Phổ của sóng mang con
Cấu trúc gói của IEEE 802.11a
Tiêu đề gói IEEE 802.11a
Khối chèn/xóa CP tại phía phát/thu
Tiền tố vòng CP
Tín hiệu phát (a), Tín hiệu nhận (b), và ký hiệu OFDM để vào bộ
IFF ở phía nhận (c)
Pilot trong cấu trúc sóng mang con OFDM
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
Sơ đồ bộ phát hiện gói tin
Biểu diễn của công suất trung bình theo công thức (2.2)
Biểu diễn tự tương quan trễ theo công thức (2.1)
Bộ so sánh
Timing metric
Timing metric và ROI
Tín hiệu đưa lên/xuống đường truyền
Bộ ước lượng lệch góc pha ∆∅
Ước lượng khoảng lệch tần số sóng mang
Vector Translation CORDIC
Bộ sửa lỗi lệch tần số sóng mang giữa tín hiệu phát và thu
Rotation CORDICx
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
Đầu thu với đồng hồ lấy mẫu mất đồng bộ
Bộ phát hiện lỗi thời gian Gardner
Minh họa tín hiệu lối ra của đồng bộ thô và đồng bộ tinh
Bộ phát hiện gói và đồng bộ thời gian thô
Cấu trúc bộ đồng bộ thời gian thô
Cấu trúc bộ đồng bộ thời gian tinh
Pilot trong cấu trúc sóng mang con OFDM
Vector Translation CORDIC
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
Sơ đồ hệ thống OFDM được thiết kế
Chèn Pilot
Thêm tiền tố vòng CP
Biểu diễn tín hiệu của chèn CP
Chèn tiêu đề
Tín hiệu biến đổi trước khi đưa lên đường truyền
Biểu diễn phát hiện gói và xác định vùng quan tâm
Ước lượng độ lệch tần số
Xác định vùng quan tâm
Biểu diễn pha được hiệu chỉnh
Biểu diễn tín hiệu đã được đồng bộ tần số sóng mang
Biểu diễn kết quả đồng bộ thô
Đồng bộ thời gian tinh
Đồng bộ thời gian ký hiệu OFDM
Tách Pilot tại phía thu
Tín hiệu cuối cùng
Kết quả SDRAM tại phía phát và phía thu
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phixi1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OFDM được sử dụng rộng rãi và nổi lên là một ứng viên tiềm năng cho hệ thống di
động thế hệ thứ tư 4G. Ưu điểm của OFDM là hiệu suất phổ cao, tiết kiệm băng tần.
Ngoài ra nó còn có khả năng chống pha đinh nên được rất nhiều quan tâm của các nhà
khoa học.
Có rất nhiều tài liệu của các tác giả nói về đặc tính của kỹ thuật này cũng như
mô tả thiết kế bên phát cũng như bên thu. Tuy nhiên chi tiết thiết kế để thực thi kỹ
thuật này trên hệ thống còn rất hạn chế hay những hướng dẫn chi tiết thiết kế thực thi
còn ít ỏi.
Chính vì thế kết hợp với điều kiện phòng thí nghiệm có sẵn FPGA và phần
mềm System Generator Xilinx Virtex-4, luận văn đã chọn đề tài thiết kế hệ thống
truyền dẫn OFDM là đề tài nghiên cứu trong đó kỹ thuật đồng bộ là một thách thức rất
quan trọng và phức tạp ở phía thu. Kết quả ban đầu đạt được với điều kiện thiết kế mô
hình đơn giản xong hoàn toàn có thể cho phép thay đổi và phát triển vào hệ thống
phức tạp.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ OFDM
1.1. Giới thiệu chung
Kênh vô tuyến có đặc trưng pha đinh chọn lọc tần số, điều này là do trong
đường truyền vô tuyến ngoài tia truyền trực tiếp còn có một số các tia phản xa, nhiễu
xạ đến bộ thu tại các thời điểm khác nhau. Việc cộng cùng pha hay ngược pha các tia
này gây nên thăng giáng lớn cường độ tín hiệu (phading). Ngoài ra trải trễ giữa các tia
gây nên nhiễu giữa các ký hiệu (ISI). Trong kênh outdoor trễ trải cỡ μs và indoor cỡ ns.
Nếu yêu cầu tốc độ truyền vài Mb thì trễ có thể lớn hơn thời gian ký hiệu truyền và
gây nên ISI rất mạnh.
Cân bằng thích nghi là cách truyền thống để sửa lại dạng sóng làm giảm ISI,
song kỹ thuật này với tốc độ vài Mb/s sẽ khá đắt.
Một cách khác và có thể thực hiện truyền băng rộng là OFDM. Do tạo nên các
luồng song song, tốc độ mỗi luồng giảm nên chống được phading chọn lọc mà không
cần bộ cân bằng. Ngoài ra nếu thêm tiền tố CP kỹ thuật này cũng chống được ISI. Kỹ
thuật này được kỳ vọng phát triển cho tương lai.
1.1.1. Khái niệm truyền song song
Trong miền thời gian, tín hiệu trễ khác nhau đến bộ thu có công suất, thời gian,
và pha khác nhau. Nếu bộ thu chuyển động sẽ có thêm sự thay đổi mức tín hiệu. Nếu
truyền tốc độ vài Mb/s, trễ lớn hơn 1 thời gian ký hiệu dẫn đến méo cả dạng sóng và
phổ.
Mặt khác nếu xét miền tần số với khoảng băng kết hợp (cùng cộng hưởng hoặc
cùng ngược pha), thì tín hiệu bằng hẹp sẽ ít bị méo. Do đó nếu chia dòng tín hiệu
thành nhiều dòng song song, tốc độ mỗi dòng giảm ứng với tín hiệu băng hẹp sẽ ít bị
méo.3
Hình 1.1. Biểu diễn truyền song song
Hình 1.2. Cấu hình hệ truyền song song theo mã và theo sóng mang
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
Hình 1.3. Tín hiệu OFDM có chèn khoảng bảo vệ
Trong kỹ thuật này dữ liệu sau khi phân chia song song được đưa đến bộ IFFT
tạo nên ký hiệu OFDM chứa các sóng mang con trực giao.
Hình 1.4. Biến đổi IFFT
1.1.2. Kênh con trực giao, điều chế miền tần số
Trong kỹ thuật OFDM, nếu khoảng cách sóng mang được chọn sao cho những
sóng mang trực giao trong chu kỳ ký hiệu thì những tín hiệu được khôi phục mà không
giao thoa.5
Hình 1.5. Các sóng mang trực giao
Hình 1.6. Phổ của sóng mang con OFDM
Về toán học mỗi sóng mang được miêu tả là một sóng mang phức:
S t A t e c c ( ) ( ) j t t ( ( )) c c
(1.1)
Tín hiệu thực là phần thực của Sc(t), trong đó Ac(t) và φc(t) là thành phần biên
độ và pha của sóng mang có thể thay đổi theo mỗi ký hiệu.
Giá trị Ac(t) và φc(t) không thay đổi trên mỗi khoảng Ts của ký hiệu.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
Tín hiệu OFDM gồm nhiều sóng mang do đó các tín hiệu phức được biểu diễn
như sau:
Phương trình trên, A e n j0 chính là tín hiệu trong miền tần số được lấy mẫu và
ss(kT) là biểu diễn trong miền thời gian của nó, do vậy 2 phương trình tương đương
Đây là điều kiện đảm bảo trực giao giữa các sóng mang, phép biến đổi Fourier
rời rạc được sử dụng để điều chế và giải điều chế tín hiệu OFDM.7
1.1.3. Ƣu nhƣợc điểm
Ưu điểm:
• Hiệu suất sử dụng phổ cao: do trực giao nên cho phép chồng lấn băng tần giữa
các kênh con
• Dễ thực hiện do sử dụng phép toán IFFT/FFT
• Chống chịu được pha đinh đa đường và chọn lọc tần số
Nhược điểm:
• Nhạy với độ lệch tần số. Lệch tần rất nhỏ cũng có thể dẫn tới mất tính trực giao
giữa các sóng con
• Tỷ số công suất đỉnh /công suất trung bình trong dạng sóng cao (khi các sóng
con có thời điểm đồng pha)
1.2. Cấu trúc tín hiệu OFDM
Thông thường kỹ thuật OFDM được thiết kế thông qua truyền gói chứa nhiều
ký hiệu OFDM. Kích thước của gói có thể biến đổi, gói bao gồm một header, sau đó là
payload dữ liệu.
Header gói chứa thông tin về gói mà phía thu yêu cầu như thông tin về khoảng
thời gian gói và tốc độ truyền tin. Nó cũng chứa tiền tố được sử dụng cho mục đích
đồng bộ.
Định dạng gói tin OFDM chuẩn IEEE 802.11a được minh họa trên hình vẽ.
Hình 1.7. Cấu trúc gói của IEEE 802.11a
Trường tiêu đề bao gồm 12 ký hiệu. Cấu trúc và chức năng của trường này
được mô tả chi tiết bên dưới.
Trường tín hiệu bao gồm 24 bít, định nghĩa tốc độ dữ liều và chiều dài khung.
Với điều chế OFDM 802.11a, tín hiệu chuỗi nhị phân được chia thành các
nhóm (symbols) của một, hai, bốn hay sáu bit, phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu được lựa
chọn.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: