LỜI MỞ ĐẦU LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước. LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦU Em xin chân thành cảm ơn nhà trường đã tạo điều kiện, cám ơn sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông cũng như các thầy cô khác trong trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Nguyễn Duy Nhật Viễn, người hướng dẫn của em và cô giáo Hoàng Lê Uyên Thục, đã tận tình chỉ bảo để cho em hoàn thành tốt đồ án này. Để có được kết quả như ngày hôm nay, em rất biết ơn gia đình đã động viên khích lệ, tạo mọi điều kiện nhất trong quá trình học tập, cũng như quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Mặc dù em đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn đồ án còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô cùng các bạn. Đà Nẵng, ngày 02 tháng 06 năm 2008 Sinh viên Lê Thị Bảo Quyên MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CÁC TỪ VIẾT TẮT A AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng B BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit. BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân. C C/I Carrier to Interference Ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu. CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp. D (I)DFT (Inverse) Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc (ngược). DSP Digital Signal Processing Bộ xử lý tín hiệu số. E F FDD Frequency Division Duplexing Ghép kênh song công phân chia theo tần số. CÁC TỪ VIẾT TẮT FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số. FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn. . G GI Guard Interval Dải bảo vệ. . H I ICI Inter Channel Interference Nhiễu xuyên kênh. (I)FFT (Inverse) Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh thuận (đảo). ISI Intersymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự. L LS Least Square Bình phương nhỏ nhất. LMMSE Least Minimum Mean Squared Error Lỗi quân phương tối thiểu tuyến tính. LOS Line of Sight CÁC TỪ VIẾT TẮT Tuyến truyền dẫn thẳng. M MUX Multiplex Đa hợp MMSE Minimum Mean Squared_Error Lỗi quân phương tối thiểu. N NLOS Non Line Of Sight Không có tuyến truyền dẫn thẳng. O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao. P PAPR Peak_to_Average Power Ratio (PAR) Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình. PN Pseudo Noise Chuỗi giả ngẫu nhiên. PSK Phase Shift Keying Điều chế số dịch pha. Q CÁC TỪ VIẾT TẮT QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều biên cầu phương. QOS Quality of Service Chất lượng dịch vụ. (Q)PSK (Quadrature) Phase-Shift Keying Khóa dịch pha (vuông góc). R S SER Symbol Error Rate Tỷ lệ lỗi Symbol (kí hiệu) SNR Signal to Noise Rate Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. T TDD Time Division Duplexing Ghép song công phân chia thời gian. TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian U CÁC TỪ VIẾT TẮT UL Uplink Tuyến lên. UMTS Universal Mobile Telecommunnication System Hệ thống thông tin di động đa năng. V . W WLAN Wireless Local Area Network Mạng không dây nội bộ CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chung Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao là một kĩ thuật truyền mà trong đó tập hợp những sóng mang trực giao với nhau rồi truyền đồng thời. Ứng dụng kĩ thuật OFDM, ta có khả năng truyền thông tin tốc độ cao, sử dụng băng thông hiệu quả, chống được nhiễu liên kí tự ISI, nhiễu liên sóng mang ICI, chống được fading chọn lọc tần số. Kĩ thuật OFDM được biết đến cách đây khoảng 40 năm nhưng mà nó mới được ứng dụng rộng rãi những năm gần đây. Những sản phẩm ứng dụng kĩ thuật OFDM có thể kể đến WIMAX (Worlwide interoperationability for Microwaves Access), WLAN (Wireless Local Area Network) 802.11, x-DSL (x- Digital Subcriber Line) và DVT (Digital Video Broadcasting). OFDM là một ứng cử viên sáng giá cho các hệ thống thông tin tốc độ cao, do đó ngày càng có nhiều hệ thống thông tin ứng dụng kĩ thuật OFDM. Việc ước lượng kênh truyền đóng vai trò quan trọng trong các hệ thông thông tin nói chung và hệ thống OFDM nói riêng. Với niềm đam mê trong lĩnh vực DSP, cùng với ham muốn tìm hiểu kĩ thuật OFDM, em đã chọn đề tài nghiên cứu này cho đồ án tốt nghiệp của mình. 1.2 Mục đích của đồ án Đồ án tìm hiểu về kỹ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM. Trong đó, đồ án tập trung nghiên cứu hai loại ước lượng tương đối đơn giản là MMSE và LS, so sánh 2 phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất (MMSE) và bình phương ít nhất (LS) cũng như tác động của các loại nhiễu và các hiện tượng đa đường đến hệ thống thông tin. 1.3 Bố cục của đồ án Đồ án chia làm 5 chương : Chương 1 : Giới thiệu khái quát đồ án Chương 2 : Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM. Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các kết quả mô phỏng Chương 3 : Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong kênh truyền vô tuyến, khái niệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường, đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian và kênh phụ thuộc thời gian, các mô hình kênh cơ bản, quan hệ giữa tín hiệu phát, tín hiệu thu và mô hình kênh, kênh truyền dẫn trong môi trường nhiễu trắng và một số kết quả mô phỏng. Ngoài ra vấn đề về dung lượng kênh vô tuyến cũng được đề cập đến. Chương 4 : Trong chương này sẽ trình bày về kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM , trong đó đi sâu vào hai phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất ( MMSE ) và bình phương ít nhất ( LS ). Chương 5 : Kết luận và hướng phát triển đề tài trong tương lai [...]... giống như kỹ thuật CDMA, kỹ thuật OFDM được ứng dụng đầu tiên trong lĩnh vực thông tin quân sự Đến những năm 1980 kỹ thuật OFDM được nghiên cứu nhằm ứng dụng trong modem tốc độ cao và trong truyền thông di động Kể từ năm 1990, OFDM được ứng dụng trong truyền dẫn thông tin băng rộng như HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line), ADSL, VHDSL (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line) sau đó OFDM được...CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM CHƯƠNG 2 2.1 KỸ THUẬT OFDM Giới thiệu chương Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các... bên thu Nhìn một cách khái quát, hệ thống OFDM mang trong nó rất nhiều ưu điểm, hứa hẹn sẽ là một giải pháp kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong các mạng viễn thông tốc độ cao trong tương lai Trong chương tiếp theo, sẽ trình bày về một trong những vấn đề quan trong nhất trong hệ thống đó là ước lượng kênh truyền CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 3 3.1 KỸ THUẬT OFDM LÝ THUYẾT VỀ KÊNH TRUYỀN Giới thiệu chương Trong chương... dụng rộng rãi trong phát thanh số DAB và truyền hình số DVB Những năm gần đây OFDM đã sử dụng trong các chuẩn truyền dẫn mạng vô tuyến 802.11 và 802.16 của IEEE và tiếp tục được nghiên cứu ứng dụng trong chuẩn đi động 4G OFDM đang chứng tỏ những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn thông trên thực tế, đặc biệt là trong các hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao như thông tin di động và cả trong truyền... Bảng 2.1 : Các giá trị trong mã hóa 64-QAM CHƯƠNG 2 2.6.3 KỸ THUẬT OFDM Ứng dụng kĩ thuật IFT/FFT trong OFDM Như đã đề cập trong phần khái niệm về OFDM, ta đã biết OFDM là kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song song nhờ rất nhiều sóng mang phụ Để làm được điều này, cứ mỗi kênh phụ, ta cần một máy phát sóng sin, một bộ điều chế và một bộ giải điều chế Trong trường hợp số kênh... 0.3 0.35 Tin hieu QAM thu trong mien tan so 0.4 0.45 0.5 5 0 -5 -10 60 40 20 0 Hình 2.16 Tín hiệu QAM phát và thu trong miền tần số CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM Kết quả tính BER khi truyền dữ liệu bằng kỹ thuật OFDM và QAM Hien thi ket qua OFDM: BER=0 % va so bit loi la =0 QAM: BER=25.9 % va so bit loi la =7 Nhận xét : Qua kết quả mô phỏng, ta nhận thấy rõ ưu điểm nổi trội của kỹ thuật OFDM so với kỹ thuật. .. chế RF Tại đầu ra của bộ điều chế OFDM, là tín hiệu có băng tần cơ bản Nó cần được nâng tần trước khi truyền dẫn Việc nâng tần có thể thực hiện bằng kỹ thuật tương tự hoặc kỹ thuật số CHƯƠNG 2 2.7 KỸ THUẬT OFDM Đồng bộ Đồng bộ là một trong những vấn đề đang rất được quan tâm trong kỹ thuật OFDM bởi nó có ý nghĩa quyết định đến khả năng cải thiện các nhược điểm của OFDM Chẳng hạn, nếu không đảm bảo... yếu tố chính tạo nên tính năng nổi trội trong các sản phẩm viễn thông 2.12 Mô phỏng Trong phần mô phỏng, ta sẽ lần lượt mô phỏng đặc tính của kênh truyền, tín hiệu OFDM phát, thu trong miền tần số, thời gian Đồng thời, để thấy rõ ưu điểm của kỹ thuật OFDM, ta cũng sẽ mô phỏng tín hiệu QAM đơn sóng mang (với cùng một chuỗi nhị phân phát như trong kỹ thuật OFDM) trong miền thời gian và miền tần số, từ... 2.2 :Kỹ thuật đa sóng mang chồng xung và không chồng xung CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM Hình 2.3: Phổ của OFDM và FDM 2.4 Tính trực giao Một tín hiệu được gọi là trực giao nếu nó có quan hệ độc lập với tín hiệu khác Tính trực giao là một đặc tính cho phép truyền một lúc nhiều thông tin trên một kênh chung mà không gây ra nhiễu Chính sự mất tính trực giao là nguyên nhân gây ra sự suy giảm tín hiệu trong viễn thông. .. giữa fading kí hiệu pilot và fading của kí hiệu thông tin dữ liệu được gởi đi gần với kí hiệu pilot trong miền thời gian và trong miền tần số là rất mạnh mẽ Dưới đây là một ví dụ về sự phân bố pilot CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM Sóng mang con Thời gian Kí hiệu dữ liệu Kí hiệu pilot Kí hiệu null Hình 2.11: Một ví dụ về sự phân bố pilot Ta làm quen với một khái niệm mới, đó là kí hiệu null Kí hiệu null thông