Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
LỜI CẢM ƠN
Hằng năm được sự quan tâm của ban giám hiệu trường đai học giao
thông vận tải Hà Nội, sinh viên đại học giao thông vận tai Hà Nội có điều kiện
thực hiện nghiên cứu khoa học sinh viên.Đây là hoạt động rất bổ ích mang lại
nhiều kiến thức cho sinh viên.Nhờ nghiên cứu khoa học sinh viên mà sinh viên
có điều kiện tiếp xúc, làm quen với hoạt động nghiên cứu, về sau khi lao động
phục vụ tổ
quốc có khả năng tiếp cận va nghiên cứu được dễ dàng và không
gặp bỡ ngỡ…hơn nữa hoạt động nghiên cứu khoa học sinh viên còn giúp cho
sinh viên có điều kiện tiếp xúc và tìm hiểu kỹ hơn về lĩnh vực minh nghiên cứu.
Niên học 2006-2007 nhà trường tiếp tục phong trào như mọi năm, do vậy
chúng em khóa 44 có thêm cơ hội tham gia tìm hiểu. Được sự giúp đỡ của khoa
Điện-Điện tử, các th
ầy cô giáo trong khoa, chúng em-nhóm nghiên cứu DMT
tham gia nghiên cứu đề tài khoa học này để nâng cao kiến thức bản thân về lĩnh
vực nghiên cứu và các lĩnh vực liên quan. Kiến thức này sẽ là hành trang vững
chắc cho chúng em bước vào thực tế công việc về sau khi ra trường công tác.
Vì vậy, mở đầu báo cáo em xin chân thành cảm ơn Trường đại học giao
thông vận tải, khoa điên-điện tử cùng các thầy giáo, cô giáo đã tạo điều kiện,
nhiệt tinh chỉ
bảo chúng em làm nghiên cứu. Đặc biệt, chúng em xin chân thành
cảm ơn thầy Trần Quang Thanh đã hướng dẫn tận tình trong những lúc chúng
em còn bỡ ngỡ và giúp chúng em hoàn thành nghiên cứu.
Vì thời gian và điều kiện có hạn nên đề tài nghiên cứu của chúng em
không khỏi những thiếu sót, chưa hoàn hảo, vì vậy kính mong quý thầy cô, ban
giám khảo cùng toàn thể các bạn tham gia góp ý cho chúng em cho nghiên cứu
được hoàn hảo hơn. Về phần chúng em sẽ hết sức nỗ lực để hoàn thiện
đề tài.

Nhóm nghiên cứu DMT

3.4.1. Máy phát DMT.................................................................................................. 31
3.4.2. Máy thu DMT.................................................................................................... 33
IV. Mã sửa lỗi Reed-Solomon ..................................................................................... 33
4.1. Giới thiệu về mã Reed-solomon........................................................................... 33
4.2. Các đặc điểm của mã RS. .................................................................................... 35
________________________________________________________
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
2
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
4.2.1. Cấu tạo mã RS .................................................................................................. 35
4.2.1.1. Đa thức trường............................................................................................... 35
4.2.1.2. Đa thức sinh................................................................................................... 36
4.2.2. Khả năng sửa sai của mã RS. ........................................................................... 37
4.2.3. Tăng ích điều chế (coding gain) của mã RS. .................................................... 37
4.3. Mã hoá và giải mã các mã RS ............................................................................. 38
4.3.1. Mã hoá RS và kiến trúc bộ mã hoá RS.............................................................. 38
4.3.2. Giải mã và kiến trúc bộ giải mã RS .................................................................. 39
Phần 2 :Trang web giới thiệu về DMT và mô phỏng điều chế QAM ......................... 41
1. Mô phỏng điều chế QAM ....................................................................................... 41
2. Giới thiệu về trang DMT........................................................................................ 42


truyền được chia thành nhiều kênh có băng thông nhỏ gọi là các kênh con. Nếu
một kênh con đủ nhỏ để hệ số khuếch đại (Gain) kênh trong kênh con đó xấp xỉ
bằng một hằng số thì sẽ không có ISI xuất hiện trong kênh con đó. Như vậy,
thông tin có thể được truyền qua các kênh con băng hẹp mà không có ISI và
tổng số bít được truyền là tổng số bít được truyền qua các kênh con. Nếu công
suất sẵn có được phân chia cho các kênh con căn cứ vào tỷ số tín hiệu trên tạp
âm (SNR) của mỗi kênh con thì có thể đạ
t được hiệu suất phổ cao. Một trong
những phương pháp phân chia một kênh thành các kênh con hiệu quả nhất là
________________________________________________________
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
4
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
thuật toán biến đổi Fourier nhanh FFT. Điều chế đa tải tin sử dụng FFT được
gọi là điều chế đa tần rời rạc (DMT) hoặc ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao (OFDM). DMT thông dụng trong các ứng dụng hữu tuyến còn OFDM
thông dụng hơn trong các ứng dụng vô tuyến. Sự khác nhau cơ bản giữa hai
phương pháp là việc phân chia bit cho mỗi kênh con. Đối với DMT, số lượng
bit gán cho mỗi kênh con phải được tính toán dự
a vào tỷ số SNR và gửi ngược
lại cho máy phát. Ngược lại, các hệ thống OFDM, được sử dụng chủ yếu cho
quảng bá – không có hồi tiếp từ phía thu về phía phát - sử dụng một tải bit là
hằng số ( hay ít nhất là một hằng số trong một phiên truyền). Nếu nó được sử
dụng cho truyền dẫn thông qua DSL, nơi mà SNR thay đổi rất nhiều trong dải
băng thì hoặc là việc phân chia tải phải rấ
t
thuật toán biến đổi Fourier nhanh FFT. Điều chế đa tải tin sử dụng FFT được
gọi là điều chế đa tần rời rạc (DMT) hoặc ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao (OFDM). DMT thông dụng trong các ứng dụng hữu tuyến còn OFDM
thông dụng hơn trong các ứng dụng vô tuyến. Sự khác nhau cơ bản giữa hai

tín hiệu con (hay kênh con) độc lập, mỗi tín
hiệu con có băng thông bằng nhau với tần số trung tâm là fi (i=1,…,
N
). Trong
điều chế đa tải tin, khác với ghép kênh phân chia theo tần số thông thường, số
bit của dữ liệu vào gán cho các kênh con khác nhau có thể khác nhau. Việc
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
5
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
phân chia các bit tới các kênh con được đảm nhiệm bới bộ điều chế đa tải tin
sao cho đạt được hiệu suất cao nhất. Trong khi tối ưu hoá hiệu suất như vậy thì
những kênh con nào gặp phải ít suy hao kênh và hoặc ít tạp âm hơn sẽ mang
nhiều bit hơn.
Trong mọi trường hợp,
N
là một luỹ thừa của 2 để sử dụng các phiên
bản của thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT) trong tính toán. Giá trị của
N
để có hiệu suất xấp xỉ tối ưu phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ biến đổi của hàm
truyền đạt kênh truyền theo tần số. Ở đây chúng ta sẽ luôn luôn giả thiết rằng
N
được chọn đủ lớn để có thể xấp xỉ hiệu suất tối ưu. Đối với mạch vòng thuê
bao, người ta đã chứng minh được
N
= 256 là đủ lớn để đạt được mức hiệu
suất tối ưu.
Do DMT là một dạng cụ thể của điều chế đa tải tin và được xây dựng trên
cơ sở của điều chế biên độ cầu phương vuông góc QAM nên để tìm hiểu về
DMT trước hết cần tìm hiểu những nét chính của điều chế đa tải tin và điều chế

Sự trực giao của 2 hàm sine và cosine cho phép chúng truyền đồng thời trên
cùng một kênh.
Xét trong khoảng thời gian của một tín hiệu, sự trực giao được thể hiện qua
biểu thức (3.1)
∫cos ( 2π / T).sin(2 π / T) dt = 0 (3.1)
Trong biểu thức (3.1) T là khoảng cách thời gian tồn tại của các sóng sine v à
cosine. Do tính chất trực giao nên các hàm sine và cosine được gọi là các hàm
cơ bản.
Khi đó tín hiệu tại đầ
u ra của bộ điều chế sẽ có dạng sau:
________________________________________________________
V
a
(t) = X
i
cos (wt) + Y
i
sin (wt) (3.2)
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
7
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
Điều biên cầu phương - QAM

QAM – 8 mức
QAM-8 mức là một kỹ thuật mã hoá M mức trong đó M = 8. Tín hiệu đầu ra

vào,fb
Kênh Q
Kênh I
B? chia
3
b
f
3
b
f
3
b
f
C
t
c
ω
cos
t
c
ω
sin
PAM
I/Q C
Ð?u ra
8-QAM
Ð?u ra
0
0
1

được nhóm theo nhóm 4 bit (2
4
=16). Cũng giống như ở điều chế 8 – QAM, ở
đây cả hai thông số biên độ và góc pha của sóng mang đều là các tham số biến
đổi.
Bộ phát 16-QAM
Hình dưới mô tả sơ đồ khố một bộ phát 16-QAM. Ở đây dữ liệu nhị phân
đầu vào được chia làm 4 kênh: kênh I, I’, Q và Q’. Tốc độ bit của mỗi kênh là
=1/4 tốc độ bit của mỗi kênh đầu vào (f
b
/4). Bốn bit đó được nhịp nối tiếp trong
bộ chia bit, sau đó chúng được đồng thời đưa ra song song đến các kênh sau :
I, I’, Q, Q’. Các bit I và Q xác định cực của tín hiệu đầu ra của bộ chuyển đổi
hai mức thành bốn mức (logic 1= dương và logic 0 = âm). Các bit I’ và Q’ xác
định biên độ (logic 1 = 0,821V và logic 0 = 0,22V). Như vậy các bộ chuyển đổi
2 mức thành 4 mức sẽ tạo ra tín hiệu PAM có 4 mức đầu ra. Tại mỗi đầu ra của
mỗi bộ chuyển đổ
i 2-4 có 2 khả năng biên độ và 2 khả năng cực. Đó là
±
0,22v
và
0,821V. Các tín hiệu PAM được dưa điều chế sóng mang đồng pha và
sóng mang cầu phương (+90
±
0
) ở các bộ điều chế tích. Ở bộ điều chế tích I thì
chúng là: 0,821 sinw
c
t;
-0,821 sinw

3
b
f
t
c
ω
cos
t
c
ω
sin
PAM
4
b
f
4
b
f
4
b
fIII. Điều chế đa tần rời rạc (DMT)

3.1 Nguyên lý của điều chế đa tần rời rạc.

DMT được xây dựng dựa trên những ý tưởng của QAM. Hãy hình dung có
một số bộ mã hoá. Mỗi bộ mã hoá nhận một nhóm bit đã được mã hoá bởi một
bộ mã hoá chòm sao tín hiệu QAM thông thường. Các giá trị đầu ra từ các bộ

hàm cơ sở. Để đảm bảo không tồn tại giao thoa giữa các bins, phải
đảm bảo là
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
11
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
sóng hình sine và cosine của một bins bất kỳ phải trực giao với sóng hình sine
và cosine của tất cả các bins khác. Về mặt toán học, sự trực giao này có thể
được biểu diễn như sau:
sóng hình sine và cosine của một bins bất kỳ phải trực giao với sóng hình sine
và cosine của tất cả các bins khác. Về mặt toán học, sự trực giao này có thể
được biểu diễn như sau:

________________________________________________________ ______
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
12
(3.3) (3.3)
∫
ωω

t) t)cos (3.4) (3.4) (3.5) (3.5)
=
∫
τ
ωω
0
)cos()cos( dttmtn
ff
=
dttmntmn
ff
∫
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
++−
τ
ωω
0
))cos((
2
1
))cos((
2
1

=

τ

Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
12
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
=
)(2
)
2
)sin((
)(2
)
2
)sin((
mn
mn
mn
mn
ff
+
+
+
−
−
ω
τ
τ
π
ω
τ

Các thủ tục điều chế và giải điều chế đa tần rời rạc là các phương pháp
thử và kiểm tra (brute - force) trong việc tạo ra và tách các sympol DMT.
Những phương pháp này chỉ gói gọn cho một sự cài đặt cụ thể nào đó và nói
chung không phải là đặc trưng của hệ thống DMT. Để hiểu rõ hơn có thể đơn
giản hoá việc cài đặt như thế nào, hãy xét phép cộng một sóng hình sine và một
sóng cosine chu kỳ
τ.
Các sóng như vậy có thể biểu diễn như (3.7)
S(t)=
(3.7)
⎩
⎨
⎧
+
0
)sin()cos( tnYtnX
fnfn
ωω
τ
≤< t
t
khác
0
Một tín hiệu S(t) như vậy đại diện cho sự đóng góp của bin thứ n vào một
sympol DMT. Nếu S(t) được lấy mẫu ở tần số 2*
N
*f
f
, các giá trị khác 0 thu
được của tín hiệu được biểu diễn bằng (3.8):

2
sin.
2
cos.
ωω

________________________________________________________
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
13
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
N
nk
Y
N
nk
X

n
N
nk
Y
N
nk
X
2
2
2
0
.coscos
π
ππ
−
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

)(
nn
nn
jYXN
jYXN

khác
nNm
nm
−=
=
2
(3.9)

Kết quả của (3.9) đã mở ra một phương pháp khác để tạo ra một DMT
sympol. Thay cho việc ánh xạ đầu ra của một bộ mã hoá chòm sao thành một
biên độ cosine và sine, đầu ra có thể được ánh xạ vào một số phức dưới dạng
vector. Các giá trị từ trục X hay trục cosine đại diện cho phần thực của số phức
và trục Y hay trục sine đại diện cho phần ảo của số phứ
c. Nếu đầu ra của tất cả
các bộ mã hoá chòm sao được sắp xếp vào vector thì mỗi điểm vector đại diện
cho một DMT bin. Nếu có
N
bin trong hệ thống DMT thì vector phức sẽ có
N

thành phần. Một hậu tố (suffix) chứa liên hợp phức của các thành phần ban đầu
của vector có thể được cộng vào vector này tạo ra vector mới có tính đối xứng
liên hiệp phức. Một biến đổi DFT ngược (IDFT) của vector mới này sẽ tạo ra
chuỗi giá trị thực trong miền thời gian tương đương với bộ điều chế DMT đã

vào

Hình 3.10 nguyên lý của DMT sử dụng DFT
Hình 3.10 cũng thể hiện một phương pháp điều chế DMT. Về cơ bản nó
là ngược lại của bộ điều chế, ngoại trừ một điều là m ột biên đổi DFT được sử
dụng thay cho IDFT. Điều này thật dễ hiểu bởi vì DFT chuyển từ miền thời
gian về miề
n tần số. Do các giá trị ở miền thời gian là thực, đầu ra của khối
DFT có tính đối xứng liên hợp phức. Sau đó chỉ có một nửa của đầu ra là cần
cho bộ giải mã chòm sao. Trong thực tế, người ta thường sử dụng FFT và IFFT
thay cho DFT và IDFT thông thường vì các thuật toán tính nhanh này giúp
giảm độ phức tạp trong tính toán rất nhiều.
n một phương pháp điều chế DMT. Về cơ bản nó
là ngược lại của bộ điều chế, ngoại trừ một điều là m ột biên đổi DFT được sử
dụng thay cho IDFT. Điều này thật dễ hiểu bởi vì DFT chuyển từ miền thời
gian về miề
n tần số. Do các giá trị ở miền thời gian là thực, đầu ra của khối
DFT có tính đối xứng liên hợp phức. Sau đó chỉ có một nửa của đầu ra là cần
cho bộ giải mã chòm sao. Trong thực tế, người ta thường sử dụng FFT và IFFT
thay cho DFT và IDFT thông thường vì các thuật toán tính nhanh này giúp
giảm độ phức tạp trong tính toán rất nhiều.
DMT cho phép một hệ thống thông tin trở nên rất linh hoạt và sử dụng
kênh truyền một cách t
ối ưu. So với các bins khi SNR thấp, các bins chiếm các
phần của SNR cao có thể được sử dụng để truyền nhiều bit hơn. Quá trình này
làm tăng số điểm sử dụng trong các chòm sao của các bins tốt. DMT cũng tạo
ra một phương pháp đơn giản để tăng hay giảm mật độ phổ công suất đầu ra
của máy phát trong một vùng tần số nhất định. Sự điều chỉnh như vậ
y có thể
DMT cho phép một hệ thống thông tin trở nên rất linh hoạt và sử dụng

T
N
T
=
'
1
kX
N, Hình 3.11 : Sơ đồ máy phát DMT với Hình 3.11 : Sơ đồ máy phát DMT với
N
lớn
Một bộ máy phát DMTvới
N
lớn được minh hoạ như hình 3.11. Luồng
bit vào với tốc độ R bps được đệm vào các khối có b = RT bits, T gọi là chu kỳ
symbol (tính theo giây) và
T
1
được gọi là tốc độ symbol. Tín hiệu được phát đi
trong chu kỳ symbol được gọi là Symbol.
Trong số b bits này, b
i

(i=1,…,
N

i
b
________________________________________________________ ______
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
16
Lớp kỹ thuật viễn thông B-44
16
Nhóm DMT đại học giao thông vận tải Hà Nội
tiếp b bit được xử lý giống hệt nhau. Chúng ta sử dụng thêm các chỉ số dưới k
trong X
i,k
để biểu thị symbol con thứ i trong symbol thứ k được phát đi.
Giá trị trung bình bình phương của X
i
được gọi là năng lượng symbol con,
i
ε
. Công suất của symbol con được tính theo công thức P
i
=
T/
ε
.
Phép biến đổi IFFT với N=2
N
điểm kết hợp
N
symbol con vào một tập N mẫu
liên tiếp trong miền thời gian, x
n,k

N
n
kn
x
1
2
,

do đó công suất phát là:
P=
∑
∑
=
=
==
N
i
i
N
i
i
P
TT
1
1
ε
ε
(3.12)

3.3.1. Kênh truyền và ảnh hưởng của kênh truyền.