Tải Kỹ thuật điều chế đa sóng mạng OFDM
Mục lục 0
Mở đầu 1
Chương 1 Giới thiệu về truyền dẫn số 3
1.1 Truyền dẫn ở băng tần cơ sở BaseBand 3
1.1.1 Tín hiệu số 3
1.1.2 Mã đường dây Line Code 4
1.2 Truyền dẫn BroadBand 9
1.2.1 Amplitude Shift Keying 9
1.2.2 Frequency Shift Keying 11
1.2.3 Phase Shift Keying 13
1.2.4 Quadrature Amplitude Modulation 15
1.3 Giới thiệu về OFDM 16
Chương 2 Nguyên lý cơ bản của OFDM 22
2.1 Trực giao trong OFDM 23
2.2 Thu phát tín hiệu OFDM 27
2.2.1 Chuyển đổi nối tiếp song song (Serial to Parallel) 28
2.2.2 Điều chế sóng mang phụ 29
2.2.3 Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian 29
2.2.4 Điều chế tần số vô tuyến (RF Modulation) 30
2.3 Khoảng bảo vệ GI (Guard Interval) 31
2.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian 32
2.3.2 Chống nhiễu giữa các symbol (ISI) 33
2.3.3 Mào đầu và phân cách sóng mang : 35
2.4 Hạn dải và tạo cửa sổ cho tín hiệu OFDM 36
2.4.1 Lọc thông dải 37
2.4.2 Sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng 39
Chương 3 Đồng bộ và Cân bằng 40
3.1 Đồng bộ 40
3.1.1 Dịch thời gian và tần số trong OFDM 40
3.1.2 Đồng bộ trong hệ thống OFDM 43
3.1.3 Đồng bộ thời gian và đồng bộ khung 44
3.1.4 Ước lượng dịch tần số 45
3.2 Cân bằng 46
3.2.1 Cân bằng trong miền thời gian 47
3.2.2 Cân bằng trong miền tần số 49
3.2.3 Khử tiếng vọng 52
Chương 4 Mã hóa kênh 58
4.1 Mã hóa khối trong OFDM 58
4.2 Mã hóa vòng xoắn (Convolutional Coding) 62
4.3 Mã hóa mắt lưới (Trellis Coding) 65
4.4 Mã hóa Turbo trong OFDM 68
Chương 5 ứng dụng của OFDM trong thông tin vô tuyến 71
5.1 Phát thanh số DAB 71
5.1.1 Giới thiệu 71
5.1.2 Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu 73
5.2 Truyền hình số DVB 75
5.2.1 Giới thiệu 75
5.2.2 Truyền hình số chuẩn Châu Âu DVB-T 77
5.3 Mạng LAN không dây (Wireless LAN) 81
Chương 6 ứng dụng OFDM trong thông tin hữu tuyến 86
6.1 Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL 86
6.1.1 Giới thiệu ADSL 86
6.1.2 Đặc tính của kênh truyền 87
6.1.3 Hệ thống ADSL 90
6.2 Truyền thông qua đường dây tải điện PLC 92
6.2.1 Giới thiệu PLC 92
6.2.2 Đặc tính của kênh truyền 93
6.2.3 Hệ thống PLC 96
Kết luận 98
Một số thuật ngữ dùng trong đồ án 100
Tài liệu tham khảo 104
Mở đầu
Trong những năm gần đây, các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho các hệ thống truyền dẫn thông tin. Mặc dù các yêu cầu kỹ thuật cho các dịch vụ này là rất cao song cần có các giải pháp thích hợp để thực hiện. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) là một phương pháp điều chế cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao trong các kênh truyền chất lượng thấp. OFDM đã được sử dụng trong phát thanh truyền hình số, đường dây thuê bao số không đối xứng, mạng cục bộ không dây. Với các ưu điểm của mình, OFDM đang tiếp tục được nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác như truyền thông qua đường dây tải điện, thông tin di động, Wireless ATM .
OFDM là nằm trong lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ liệu tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa các sóng mang do đó sử dụng dải thông một cách có hiệu quả. Ngoài ra sử dụng họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi thế kỹ thuật khác, do đó các hệ thống điều chế đa sóng mang đều sử dụng họ sóng mang trực giao và được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM.
Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo của R.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có dải tần hạn chế khi thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con. Năm 1971 Weistein và Ebert sử dụng biến đổi FFT và đưa ra Guard Interval cho kỹ thuật này. Tuy nhiên, cho tới gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi xử lý.
ở Việt Nam hiện nay đang triển khai một số ứng dụng sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM như truyền hình số DVB-T, đường dây thuê bao không đối xứng ADSL và truyền thông qua đường dây tải điện PLC. Song song với việc triển khai các ứng dụng trên, cần có những nghiên cứu về kỹ thuật điều chế OFDM. Nội dung của đồ án đề cập tới các vấn đề:
- Tổng quan về các kỹ thuật điều chế trong truyền dẫn tín hiệu số.
- Nguyên lý cơ bản của điều chế đa sóng mang OFDM.
- Các kỹ thuật của OFDM như đồng bộ, cân bằng, khử tiếng vọng và mã hóa.
- Các ứng dụng của OFDM trong thông tin vô tuyến và hữu tuyến.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
H×nh 4 10 CÊu tróc bé gi¶i m· Turbo
Cã hai kü thuËt gi¶i m· lÆp lµ: X¸c suÊt sau cùc ®¹i MAP (Maximum a posteriori Probability) vµ Gi¶i thuËt Viterbi c¶i tiÕn SOVA (Soft input Soft Output Viterbi Algorithm). Cã 3 d¹ng kh¸c nhau cña ®Çu vµo ‘mÒm’ (Soft input) cho mçi bé gi¶i m· lµ ký tù th«ng tin kh«ng m· hãa, th«ng tin d thõa tõ m· ®èi xøng ®Ö quy RSC (Recursive Symmetric Code) ®Çu tiªn, vµ c¸c th«ng tin ngo¹i lai. §Çu ra lµ c¸c träng sè th«ng tin kh«ng m· hãa, th«ng tin u tiªn (priori information) vµ th«ng tin ngo¹i lai t¬ng øng.
Nãi chung, thuËt to¸n MAP lµ tèi u cho ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i cña mét qu¸ tr×nh Markov. Trong gi¶i m· turbo, thuËt to¸n MAP tÝnh logarit cña tû sè gi÷a x¸c suÊt sau APP (a posteriori probability) cña mçi bit th«ng tin trë thµnh ‘1’ víi x¸c suÊt APP cña bit trë thµnh ‘0’. Kü thuËt MAP rÊt phøc t¹p vµ yªu cÇu sè phÐp to¸n thay ®æi nªn Ýt ®îc ¸p dông trong thùc tÕ. Cßn kü thuËt SOVA sö dông thuËt to¸n ®¬n gi¶n hãa cña thuËt to¸n MAP ®îc øng dông nhiÒu trong thùc tÕ v× mÆc dï kh«ng tèi u nh thuËt to¸n MAP nhng cÊu tróc l¹i ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu. ThuËt to¸n MAP xÐt tÊt c¶ c¸c ®êng b»ng c¸ch chia chóng thµnh 2 tËp hîp lµ c¸c ®êng cã bit ‘1’ t¹i nh÷ng bíc riªng biÖt vµ c¸c ®êng cã bit ‘0’ t¹i nhõng bíc ®ã, vµ tr¶ vÒ log tû sè t¬ng quan gi÷a chóng. Cßn SOVA chØ xÐt nh÷ng ®êng cã triÓn väng (survivor path) cña thuËt to¸n Viterbi.
Nh ®· nãi ë trªn, m· hãa trong hÖ thèng OFDM cã u thÕ cña m· hãa trong c¶ miÒn thêi gian vµ tÇn sè víi viÖc cµi xen thÝch hîp. M· hãa cung cÊp thªm sù b¶o vÖ chèng l¹i pha ®inh chän läc thêi gian vµ tÇn sè. Sö dông m· hãa Turbo ®ang ®îc quan t©m ®Æc biÖt cho mét vµi chuÈn v« tuyÕn.
øng dông cña OFDM trong th«ng tin v« tuyÕn
Ph¸t thanh sè DAB
Giíi thiÖu
Víi nh÷ng ®Æc ®iÓm u viÖt cña m×nh, ®iÒu chÕ ®a sãng mang ®Æc biÖt thÝch hîp cho truyÒn th«ng qu¶ng b¸ tÝn hiÖu sè. C¬ quan tiªu chuÈn Ch©u ©u ®· chÊp nhËn OFDM lµ chuÈn ®iÒu chÕ cho ph¸t thanh vµ truyÒn h×nh sè cho c¶ mÆt ®Êt vµ vÖ tinh.
ChuÈn ph¸t thanh sè DAB (Digital Audio Broadcast) ®îc ban hµnh cho 3 d¹ng sau:
D¹ng 1 ¸p dông cho m¹ng ®¬n tÇn SFN (Single Frequency Networks) mÆt ®Êt.
D¹ng 2 ¸p dông cho ph¸t thanh sè mÆt ®Êt th«ng thêng ë c¸c ®Þa ph¬ng.
D¹ng 3 ¸p dông cho ph¸t thanh qu¶ng b¸ qua vÖ tinh.
Víi c¸c th«ng sè cña c¸c d¹ng nh sau:
Mode1
Mode2
Mode3
Carrier number
1.536
384
192
Carrier spacing
1kHz
4kHz
8kHz
Symbol time
1.246 ms
311.5 ms
155.8 ms
Guard time
246 ms
61.5 ms
30.8 ms
Carrier frequency
<375 MHz
<1.5 GHz
<3 GHz
Transmitter separation
<96 Km
<24 Km
<12 Km
C¸c chuÈn ph¸t thanh sè DAB cña Ch©u ©u
Trong ®ã næi bËt nhÊt lµ d¹ng 1 dïng cho m¹ng ®¬n tÇn SFN. M¹ng ®¬n tÇn chØ cã thÓ thiÕt lËp khi sö dông kü thuËt ®iÒu chÕ ®a sãng mang. M¹ng ®¬n tÇn bao gåm nhiÒu tr¹m ph¸t ph©n bè trªn vïng cÇn phñ sãng ph¸t cïng mét tÝn hiÖu ë cïng mét tÇn sè vµ ®ång bé vÒ thêi gian. M¹ng ®¬n tÇn cho phÐp phñ sãng mét vïng réng lín vµ kh¾c phôc nh÷ng ®iÓm chÕt do bÞ ch¾n t¹i nh÷ng vÞ trÝ ®Æc biÖt. Nh vËy mét m¸y thu sÏ nhËn ®îc tÝn hiÖu tõ nhiÒu m¸y ph¸t trïng khíp vÒ tÇn sè, ®Þnh d¹ng tÝn hiÖu vµ thêi gian, ngo¹i trõ trÔ truyÒn dÉn lµ kh¸c nhau. H×nh díi ®©y sÏ minh häa mét m¸y thu trong m¹ng ®¬n tÇn nhËn ®îc nhiÒu tÝn hiÖu víi trÔ truyÒn dÉn kh¸c nhau:
H×nh 5 1 C¸c tÝn hiÖu thu ®îc trong m¹ng ®¬n tÇn
Trong trêng hîp kho¶ng thêi gian tíi cña c¸c tÝn hiÖu bao gåm c¸c tÝn hiÖu ph¶n x¹ nhiÒu ®êng vµ c¸c tÝn hiÖu tíi tõ c¸c tr¹m ph¸t kh¸c nhá h¬n kho¶ng b¶o vÖ gi÷a c¸c symbol, khi ®ã tÝnh trùc giao gi÷a c¸c sãng mang ®îc b¶o ®¶m. Nh vËy c«ng suÊt thu ®îc sÏ t¨ng lªn. Trong trêng hîp ngîc l¹i th× sÏ x¶y ra giao thoa gi÷a c¸c sãng mang. Giao thoa nµy t¬ng ®¬ng víi nhiÔu Gaussian vµ tû lÖ víi kho¶ng mµ nhiÔu ISI vît qu¸ kho¶ng b¶o vÖ. VÝ dô m¸y thu nhËn ®îc tÝn hiÖu trùc tiÕp tõ hai m¸y ph¸t c¸ch nhau 40 Km, khi ®ã kho¶ng thêi gian hai tÝn hiÖu tíi m¸y thu c¸ch nhau cì 133 ms. Ngoµi ra cßn cã tÝn hiÖu ph¶n x¹ nhiÒu ®êng tõ c¸c tr¹m ph¸t nµy. Do ®ã yªu cÇu kho¶ng b¶o vÖ lín h¬n 133 ms. Trong thùc tÕ kh«ng thÓ t¨ng kho¶ng b¶o vÖ lªn qu¸ cao v× khi ®ã sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt sö dông b¨ng th«ng. Do ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tr¹m ph¸t ph¶i ®ñ nhá ®Ó lo¹i bá nhiÔu ISI.
Mét yÕu tè kh¸c ¶nh hëng ®Õn kho¶ng c¸ch cùc tiÓu gi÷a c¸c sãng mang vµ kho¶ng thêi gian cùc ®¹i cña c¸c symbol lµ hiÖu øng Doppler. HiÖu øng Doppler g©y ra dÞch tÇn sè vµ ¶nh hëng ®Õn bé giao ®éng néi cña m¸y thu. VÝ dô m¸y thu ®Æt trªn mét xe ch¹y víi tèc ®é 80 Km/h th× hiÖu øng Doppler lµm dÞch tÇn t¹i tÇn sè 240 MHz lµ 18 Hz. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sãng mang ph¶i lín h¬n gi¸ trÞ trªn ®Ó gi¶m thiÓu nhiÔu ISI. §iÒu nµy ®Æc biÖt quan träng cho hÖ thèng OFDM cã tÇn sè ®ång hå ®îc tù t¹o ra ë phÝa thu.
Mode 1 sö dông 1536 sãng mang vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng lµ 1kHz, kho¶ng thêi gian tån t¹i cña mét symbol lµ 1246 ms trong ®ã kho¶ng b¶o vÖ GI lµ 246 ms. Mçi sãng mang ®îc ®iÒu chÕ khãa dÞch pha vi sai víi kho¶ng c¸ch lµ p/4 (p/4-DPSK). Nh vËy trªn s¬ ®å ®iÒu chÕ cø hai bit th«ng tin ®îc ®iÒu chÕ vµo sãng mang cã pha lµ ±p/4 hoÆc ±3p/4. M¸y ph¸t thùc hiÖn biÕn ®æi IFFT 2048 ®iÓm, c¸c sãng mang kh«ng sö dông ®îc coi lµ cã biªn ®é b»ng kh«ng. Do ®ã phæ cña toµn bé c¸c sãng mang lµ 1,536 MHz. Thµnh phÇn I vµ Q cña tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ ®îc ®a tíi khèi cao tÇn RF t¹i tÇn sè tõ 175 ®Õn 240 MHz.
Mét kªnh OFDM cã thÓ truyÒn mét vµi ch¬ng tr×nh ph¸t thanh, mçi ch¬ng tr×nh cã thÓ cã chÊt lîng thay ®æi mono hay strereo. Mçi kªnh audio ®îc m· hãa ©m thanh víi tèc ®é tõ 32 kbps ®Õn 382 kbps. Dßng bit nµy ®îc m· hãa vßng xo¾n víi tèc ®é m· 1/2 vµ ®îc cµi xen (interleaving). C¸c dßng bit ®îc ghÐp kªnh theo thêi gian vµ ®a tíi bé ®iÒu chÕ OFDM. Tèc ®é bit tæng céng (sÏ tr×nh bµy ë díi ®©y) lµ 2,3 Mbps. Bëi v× tèc ®é cña c¸c kªnh audio lµ thay ®æi nªn sè kªnh audio ®îc truyÒn trong mét kªnh OFDM còng thay ®æi theo. Mét hÖ thèng ®iÓn h×nh truyÒn 6 kªnh audio víi tèc ®é 192 kbps.
HÖ thèng ph¸t thanh sè DAB theo chuÈn Ch©u ©u
CÊu tróc cña mét m¸y ph¸t thanh DAB sè sö dông kü thuËt ®iÒu chÕ OFDM nh sau:
H×nh 5 2 S¬ ®å khèi m¸y ph¸t DAB
Bé m· hãa ©m thanh thùc hiÖn lÊy mÉu, lîng tö hãa, sè hãa vµ m· hãa tÝn hiÖu ©m thanh ®Çu vµo. Tèc ®é lÊy mÉu lµ 48kHz vµ sè hãa 16 bit trªn mét mÉu cho ra tèc ®é 768 kbps cho mét kªnh. Sau ®ã tèc ®é nµy ®îc m· hãa xuèng tèc ®é thÊp h¬n tïy thuéc vµo chÊt lîng yªu cÇu. TÝn hiÖu sè ®Çu ra ®îc ngÉu nhiªn hãa b»ng c¸ch céng modul-2 víi d·y gi¶ ngÉu nhiªn (pseudo-random sequence) ®Ó c©n b»ng lîng c¸c bit ‘1’ vµ c¸c bit ‘0’. NgÉu nhiªn hãa cßn nh»m môc ®Ých ®Ó cho phæ tÇn sè ph¸t ®i cã ®é ph©n t¸n thÝch hîp. Sau ngÉu nhiªn hãa, tÝn hiÖu ®îc m· hãa vßng xo¾n víi tèc ®é 1/2. Nh vËy dßng bit ra khái bé m· hãa vßng xo¾n cã tèc ®é gÊp ®«i tèc ®é ®Çu vµo. TiÕp ®ã dßng bÝt ®îc x¸o trén (interleaving) tríc khi ®a tíi bé ghÐp kªnh.
Mét vµi kªnh audio sÏ ®îc ghÐp kªnh cïng víi c¸c tÝn hiÖu kh¸c, cã thÓ lµ c¸c d÷ liÖu ®îc thªm vµo c¸c kªnh audio. TÝn hiÖu sau bé ghÐp kªnh sÏ ®îc ®ãng khung. Mét khung gåm 2 ký hiÖu ®ång bé (synchronous symbol), 3 ký hiÖu mµo ®Çu (overhead symbol) vµ tiÕp theo lµ 72 symbol th«ng tin. Nh...
Download miễn phí Kỹ thuật điều chế đa sóng mạng OFDM
Mục lục 0
Mở đầu 1
Chương 1 Giới thiệu về truyền dẫn số 3
1.1 Truyền dẫn ở băng tần cơ sở BaseBand 3
1.1.1 Tín hiệu số 3
1.1.2 Mã đường dây Line Code 4
1.2 Truyền dẫn BroadBand 9
1.2.1 Amplitude Shift Keying 9
1.2.2 Frequency Shift Keying 11
1.2.3 Phase Shift Keying 13
1.2.4 Quadrature Amplitude Modulation 15
1.3 Giới thiệu về OFDM 16
Chương 2 Nguyên lý cơ bản của OFDM 22
2.1 Trực giao trong OFDM 23
2.2 Thu phát tín hiệu OFDM 27
2.2.1 Chuyển đổi nối tiếp song song (Serial to Parallel) 28
2.2.2 Điều chế sóng mang phụ 29
2.2.3 Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian 29
2.2.4 Điều chế tần số vô tuyến (RF Modulation) 30
2.3 Khoảng bảo vệ GI (Guard Interval) 31
2.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian 32
2.3.2 Chống nhiễu giữa các symbol (ISI) 33
2.3.3 Mào đầu và phân cách sóng mang : 35
2.4 Hạn dải và tạo cửa sổ cho tín hiệu OFDM 36
2.4.1 Lọc thông dải 37
2.4.2 Sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng 39
Chương 3 Đồng bộ và Cân bằng 40
3.1 Đồng bộ 40
3.1.1 Dịch thời gian và tần số trong OFDM 40
3.1.2 Đồng bộ trong hệ thống OFDM 43
3.1.3 Đồng bộ thời gian và đồng bộ khung 44
3.1.4 Ước lượng dịch tần số 45
3.2 Cân bằng 46
3.2.1 Cân bằng trong miền thời gian 47
3.2.2 Cân bằng trong miền tần số 49
3.2.3 Khử tiếng vọng 52
Chương 4 Mã hóa kênh 58
4.1 Mã hóa khối trong OFDM 58
4.2 Mã hóa vòng xoắn (Convolutional Coding) 62
4.3 Mã hóa mắt lưới (Trellis Coding) 65
4.4 Mã hóa Turbo trong OFDM 68
Chương 5 ứng dụng của OFDM trong thông tin vô tuyến 71
5.1 Phát thanh số DAB 71
5.1.1 Giới thiệu 71
5.1.2 Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu 73
5.2 Truyền hình số DVB 75
5.2.1 Giới thiệu 75
5.2.2 Truyền hình số chuẩn Châu Âu DVB-T 77
5.3 Mạng LAN không dây (Wireless LAN) 81
Chương 6 ứng dụng OFDM trong thông tin hữu tuyến 86
6.1 Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL 86
6.1.1 Giới thiệu ADSL 86
6.1.2 Đặc tính của kênh truyền 87
6.1.3 Hệ thống ADSL 90
6.2 Truyền thông qua đường dây tải điện PLC 92
6.2.1 Giới thiệu PLC 92
6.2.2 Đặc tính của kênh truyền 93
6.2.3 Hệ thống PLC 96
Kết luận 98
Một số thuật ngữ dùng trong đồ án 100
Tài liệu tham khảo 104
Mở đầu
Trong những năm gần đây, các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho các hệ thống truyền dẫn thông tin. Mặc dù các yêu cầu kỹ thuật cho các dịch vụ này là rất cao song cần có các giải pháp thích hợp để thực hiện. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) là một phương pháp điều chế cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao trong các kênh truyền chất lượng thấp. OFDM đã được sử dụng trong phát thanh truyền hình số, đường dây thuê bao số không đối xứng, mạng cục bộ không dây. Với các ưu điểm của mình, OFDM đang tiếp tục được nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác như truyền thông qua đường dây tải điện, thông tin di động, Wireless ATM .
OFDM là nằm trong lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ liệu tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa các sóng mang do đó sử dụng dải thông một cách có hiệu quả. Ngoài ra sử dụng họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi thế kỹ thuật khác, do đó các hệ thống điều chế đa sóng mang đều sử dụng họ sóng mang trực giao và được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM.
Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo của R.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có dải tần hạn chế khi thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con. Năm 1971 Weistein và Ebert sử dụng biến đổi FFT và đưa ra Guard Interval cho kỹ thuật này. Tuy nhiên, cho tới gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi xử lý.
ở Việt Nam hiện nay đang triển khai một số ứng dụng sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM như truyền hình số DVB-T, đường dây thuê bao không đối xứng ADSL và truyền thông qua đường dây tải điện PLC. Song song với việc triển khai các ứng dụng trên, cần có những nghiên cứu về kỹ thuật điều chế OFDM. Nội dung của đồ án đề cập tới các vấn đề:
- Tổng quan về các kỹ thuật điều chế trong truyền dẫn tín hiệu số.
- Nguyên lý cơ bản của điều chế đa sóng mang OFDM.
- Các kỹ thuật của OFDM như đồng bộ, cân bằng, khử tiếng vọng và mã hóa.
- Các ứng dụng của OFDM trong thông tin vô tuyến và hữu tuyến.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
èng yªu cÇu lµ t¨ng Ých m· hãa. Khi mµ tèc ®é lçi bit BER cña m· hãa turbo ®îc c¶i thiÖn râ rÖt th× hÖ thèng cã thÓ lµm viÖc ë tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m S/N nhá. Tuy nhiªn nhiÒu chøc n¨ng kh¸c cña m¸y thu l¹i yªu cÇu mét tû sè S/N tèi thiÓu nµo ®ã, ®iÒu nµy còng cÇn ®îc tÝnh to¸n kü lìng khi thiÕt kÕ hÖ thèng OFDM.H×nh 4 10 CÊu tróc bé gi¶i m· Turbo
Cã hai kü thuËt gi¶i m· lÆp lµ: X¸c suÊt sau cùc ®¹i MAP (Maximum a posteriori Probability) vµ Gi¶i thuËt Viterbi c¶i tiÕn SOVA (Soft input Soft Output Viterbi Algorithm). Cã 3 d¹ng kh¸c nhau cña ®Çu vµo ‘mÒm’ (Soft input) cho mçi bé gi¶i m· lµ ký tù th«ng tin kh«ng m· hãa, th«ng tin d thõa tõ m· ®èi xøng ®Ö quy RSC (Recursive Symmetric Code) ®Çu tiªn, vµ c¸c th«ng tin ngo¹i lai. §Çu ra lµ c¸c träng sè th«ng tin kh«ng m· hãa, th«ng tin u tiªn (priori information) vµ th«ng tin ngo¹i lai t¬ng øng.
Nãi chung, thuËt to¸n MAP lµ tèi u cho ®¸nh gi¸ tr¹ng th¸i cña mét qu¸ tr×nh Markov. Trong gi¶i m· turbo, thuËt to¸n MAP tÝnh logarit cña tû sè gi÷a x¸c suÊt sau APP (a posteriori probability) cña mçi bit th«ng tin trë thµnh ‘1’ víi x¸c suÊt APP cña bit trë thµnh ‘0’. Kü thuËt MAP rÊt phøc t¹p vµ yªu cÇu sè phÐp to¸n thay ®æi nªn Ýt ®îc ¸p dông trong thùc tÕ. Cßn kü thuËt SOVA sö dông thuËt to¸n ®¬n gi¶n hãa cña thuËt to¸n MAP ®îc øng dông nhiÒu trong thùc tÕ v× mÆc dï kh«ng tèi u nh thuËt to¸n MAP nhng cÊu tróc l¹i ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu. ThuËt to¸n MAP xÐt tÊt c¶ c¸c ®êng b»ng c¸ch chia chóng thµnh 2 tËp hîp lµ c¸c ®êng cã bit ‘1’ t¹i nh÷ng bíc riªng biÖt vµ c¸c ®êng cã bit ‘0’ t¹i nhõng bíc ®ã, vµ tr¶ vÒ log tû sè t¬ng quan gi÷a chóng. Cßn SOVA chØ xÐt nh÷ng ®êng cã triÓn väng (survivor path) cña thuËt to¸n Viterbi.
Nh ®· nãi ë trªn, m· hãa trong hÖ thèng OFDM cã u thÕ cña m· hãa trong c¶ miÒn thêi gian vµ tÇn sè víi viÖc cµi xen thÝch hîp. M· hãa cung cÊp thªm sù b¶o vÖ chèng l¹i pha ®inh chän läc thêi gian vµ tÇn sè. Sö dông m· hãa Turbo ®ang ®îc quan t©m ®Æc biÖt cho mét vµi chuÈn v« tuyÕn.
øng dông cña OFDM trong th«ng tin v« tuyÕn
Ph¸t thanh sè DAB
Giíi thiÖu
Víi nh÷ng ®Æc ®iÓm u viÖt cña m×nh, ®iÒu chÕ ®a sãng mang ®Æc biÖt thÝch hîp cho truyÒn th«ng qu¶ng b¸ tÝn hiÖu sè. C¬ quan tiªu chuÈn Ch©u ©u ®· chÊp nhËn OFDM lµ chuÈn ®iÒu chÕ cho ph¸t thanh vµ truyÒn h×nh sè cho c¶ mÆt ®Êt vµ vÖ tinh.
ChuÈn ph¸t thanh sè DAB (Digital Audio Broadcast) ®îc ban hµnh cho 3 d¹ng sau:
D¹ng 1 ¸p dông cho m¹ng ®¬n tÇn SFN (Single Frequency Networks) mÆt ®Êt.
D¹ng 2 ¸p dông cho ph¸t thanh sè mÆt ®Êt th«ng thêng ë c¸c ®Þa ph¬ng.
D¹ng 3 ¸p dông cho ph¸t thanh qu¶ng b¸ qua vÖ tinh.
Víi c¸c th«ng sè cña c¸c d¹ng nh sau:
Mode1
Mode2
Mode3
Carrier number
1.536
384
192
Carrier spacing
1kHz
4kHz
8kHz
Symbol time
1.246 ms
311.5 ms
155.8 ms
Guard time
246 ms
61.5 ms
30.8 ms
Carrier frequency
<375 MHz
<1.5 GHz
<3 GHz
Transmitter separation
<96 Km
<24 Km
<12 Km
C¸c chuÈn ph¸t thanh sè DAB cña Ch©u ©u
Trong ®ã næi bËt nhÊt lµ d¹ng 1 dïng cho m¹ng ®¬n tÇn SFN. M¹ng ®¬n tÇn chØ cã thÓ thiÕt lËp khi sö dông kü thuËt ®iÒu chÕ ®a sãng mang. M¹ng ®¬n tÇn bao gåm nhiÒu tr¹m ph¸t ph©n bè trªn vïng cÇn phñ sãng ph¸t cïng mét tÝn hiÖu ë cïng mét tÇn sè vµ ®ång bé vÒ thêi gian. M¹ng ®¬n tÇn cho phÐp phñ sãng mét vïng réng lín vµ kh¾c phôc nh÷ng ®iÓm chÕt do bÞ ch¾n t¹i nh÷ng vÞ trÝ ®Æc biÖt. Nh vËy mét m¸y thu sÏ nhËn ®îc tÝn hiÖu tõ nhiÒu m¸y ph¸t trïng khíp vÒ tÇn sè, ®Þnh d¹ng tÝn hiÖu vµ thêi gian, ngo¹i trõ trÔ truyÒn dÉn lµ kh¸c nhau. H×nh díi ®©y sÏ minh häa mét m¸y thu trong m¹ng ®¬n tÇn nhËn ®îc nhiÒu tÝn hiÖu víi trÔ truyÒn dÉn kh¸c nhau:
H×nh 5 1 C¸c tÝn hiÖu thu ®îc trong m¹ng ®¬n tÇn
Trong trêng hîp kho¶ng thêi gian tíi cña c¸c tÝn hiÖu bao gåm c¸c tÝn hiÖu ph¶n x¹ nhiÒu ®êng vµ c¸c tÝn hiÖu tíi tõ c¸c tr¹m ph¸t kh¸c nhá h¬n kho¶ng b¶o vÖ gi÷a c¸c symbol, khi ®ã tÝnh trùc giao gi÷a c¸c sãng mang ®îc b¶o ®¶m. Nh vËy c«ng suÊt thu ®îc sÏ t¨ng lªn. Trong trêng hîp ngîc l¹i th× sÏ x¶y ra giao thoa gi÷a c¸c sãng mang. Giao thoa nµy t¬ng ®¬ng víi nhiÔu Gaussian vµ tû lÖ víi kho¶ng mµ nhiÔu ISI vît qu¸ kho¶ng b¶o vÖ. VÝ dô m¸y thu nhËn ®îc tÝn hiÖu trùc tiÕp tõ hai m¸y ph¸t c¸ch nhau 40 Km, khi ®ã kho¶ng thêi gian hai tÝn hiÖu tíi m¸y thu c¸ch nhau cì 133 ms. Ngoµi ra cßn cã tÝn hiÖu ph¶n x¹ nhiÒu ®êng tõ c¸c tr¹m ph¸t nµy. Do ®ã yªu cÇu kho¶ng b¶o vÖ lín h¬n 133 ms. Trong thùc tÕ kh«ng thÓ t¨ng kho¶ng b¶o vÖ lªn qu¸ cao v× khi ®ã sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt sö dông b¨ng th«ng. Do ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tr¹m ph¸t ph¶i ®ñ nhá ®Ó lo¹i bá nhiÔu ISI.
Mét yÕu tè kh¸c ¶nh hëng ®Õn kho¶ng c¸ch cùc tiÓu gi÷a c¸c sãng mang vµ kho¶ng thêi gian cùc ®¹i cña c¸c symbol lµ hiÖu øng Doppler. HiÖu øng Doppler g©y ra dÞch tÇn sè vµ ¶nh hëng ®Õn bé giao ®éng néi cña m¸y thu. VÝ dô m¸y thu ®Æt trªn mét xe ch¹y víi tèc ®é 80 Km/h th× hiÖu øng Doppler lµm dÞch tÇn t¹i tÇn sè 240 MHz lµ 18 Hz. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sãng mang ph¶i lín h¬n gi¸ trÞ trªn ®Ó gi¶m thiÓu nhiÔu ISI. §iÒu nµy ®Æc biÖt quan träng cho hÖ thèng OFDM cã tÇn sè ®ång hå ®îc tù t¹o ra ë phÝa thu.
Mode 1 sö dông 1536 sãng mang vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng lµ 1kHz, kho¶ng thêi gian tån t¹i cña mét symbol lµ 1246 ms trong ®ã kho¶ng b¶o vÖ GI lµ 246 ms. Mçi sãng mang ®îc ®iÒu chÕ khãa dÞch pha vi sai víi kho¶ng c¸ch lµ p/4 (p/4-DPSK). Nh vËy trªn s¬ ®å ®iÒu chÕ cø hai bit th«ng tin ®îc ®iÒu chÕ vµo sãng mang cã pha lµ ±p/4 hoÆc ±3p/4. M¸y ph¸t thùc hiÖn biÕn ®æi IFFT 2048 ®iÓm, c¸c sãng mang kh«ng sö dông ®îc coi lµ cã biªn ®é b»ng kh«ng. Do ®ã phæ cña toµn bé c¸c sãng mang lµ 1,536 MHz. Thµnh phÇn I vµ Q cña tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ ®îc ®a tíi khèi cao tÇn RF t¹i tÇn sè tõ 175 ®Õn 240 MHz.
Mét kªnh OFDM cã thÓ truyÒn mét vµi ch¬ng tr×nh ph¸t thanh, mçi ch¬ng tr×nh cã thÓ cã chÊt lîng thay ®æi mono hay strereo. Mçi kªnh audio ®îc m· hãa ©m thanh víi tèc ®é tõ 32 kbps ®Õn 382 kbps. Dßng bit nµy ®îc m· hãa vßng xo¾n víi tèc ®é m· 1/2 vµ ®îc cµi xen (interleaving). C¸c dßng bit ®îc ghÐp kªnh theo thêi gian vµ ®a tíi bé ®iÒu chÕ OFDM. Tèc ®é bit tæng céng (sÏ tr×nh bµy ë díi ®©y) lµ 2,3 Mbps. Bëi v× tèc ®é cña c¸c kªnh audio lµ thay ®æi nªn sè kªnh audio ®îc truyÒn trong mét kªnh OFDM còng thay ®æi theo. Mét hÖ thèng ®iÓn h×nh truyÒn 6 kªnh audio víi tèc ®é 192 kbps.
HÖ thèng ph¸t thanh sè DAB theo chuÈn Ch©u ©u
CÊu tróc cña mét m¸y ph¸t thanh DAB sè sö dông kü thuËt ®iÒu chÕ OFDM nh sau:
H×nh 5 2 S¬ ®å khèi m¸y ph¸t DAB
Bé m· hãa ©m thanh thùc hiÖn lÊy mÉu, lîng tö hãa, sè hãa vµ m· hãa tÝn hiÖu ©m thanh ®Çu vµo. Tèc ®é lÊy mÉu lµ 48kHz vµ sè hãa 16 bit trªn mét mÉu cho ra tèc ®é 768 kbps cho mét kªnh. Sau ®ã tèc ®é nµy ®îc m· hãa xuèng tèc ®é thÊp h¬n tïy thuéc vµo chÊt lîng yªu cÇu. TÝn hiÖu sè ®Çu ra ®îc ngÉu nhiªn hãa b»ng c¸ch céng modul-2 víi d·y gi¶ ngÉu nhiªn (pseudo-random sequence) ®Ó c©n b»ng lîng c¸c bit ‘1’ vµ c¸c bit ‘0’. NgÉu nhiªn hãa cßn nh»m môc ®Ých ®Ó cho phæ tÇn sè ph¸t ®i cã ®é ph©n t¸n thÝch hîp. Sau ngÉu nhiªn hãa, tÝn hiÖu ®îc m· hãa vßng xo¾n víi tèc ®é 1/2. Nh vËy dßng bit ra khái bé m· hãa vßng xo¾n cã tèc ®é gÊp ®«i tèc ®é ®Çu vµo. TiÕp ®ã dßng bÝt ®îc x¸o trén (interleaving) tríc khi ®a tíi bé ghÐp kªnh.
Mét vµi kªnh audio sÏ ®îc ghÐp kªnh cïng víi c¸c tÝn hiÖu kh¸c, cã thÓ lµ c¸c d÷ liÖu ®îc thªm vµo c¸c kªnh audio. TÝn hiÖu sau bé ghÐp kªnh sÏ ®îc ®ãng khung. Mét khung gåm 2 ký hiÖu ®ång bé (synchronous symbol), 3 ký hiÖu mµo ®Çu (overhead symbol) vµ tiÕp theo lµ 72 symbol th«ng tin. Nh...