Download miễn phí Đồ án Ứng dụng của OFDM
MỤC LỤC
Nội dung Trang
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC BẢNG 8
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 9
MỞ ĐẦU 12
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM 14
1.1 Giới thiệu chương 14
1.2 Các nguyên lý cơ bản của OFDM 14
1.3 Đơn sóng mang (Single Carrier) 19
1.4 Đa sóng mang (Multi-Carrier) 20
1.5 Sự trực giao (Orthogonal) 22
1.5.1 Trực giao miền tần số 23
1.5.2 Mô tả toán học của OFDM 24
1.6 Các kỹ thuật điều chế trong OFDM 30
1.6.1 Điều chế BPSK 30
1.6.2 Điều chế QPSK 32
1.6.3 Điều chế QAM 34
1.6.4 Mã Gray 35
CHƯƠNG 2: ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA KỸ THUẬT
OFDM 38
2.1 Ưu điểm của kỹ thuật OFDM 38
2.2 Nhược điểm của kỹ thuật OFDM 39
2.3 Những hạn chế của kỹ thuật OFDM 39
2.3.1 Tín hiệu thu lý tưởng 39
2.3.2 Lệch tần số sóng mang (CFO: Carrier Frequency Offset) .40
2.3.3 Lệch định thời ký tự (TO: Timing Offset) .42
2.3.4 Lệch tần số lấy mẫu(SFO:Sampling Clock Frequency Offset) .43
2.3.5 Nhiễu pha (PHN: Phase Noise) .44
Chương 3 : ỨNG DỤNG CỦA OFDM 46
3.1. Phát thanh quảng bá số (DAB) .46
3.2 . Hệ thống truyền hình số quảng bá (DVB) . .49
3.2.1 Tổng quan về DVB_T .50
3.2.2 Tính trực giao của các sóng mang OFDM trong DVB_T 53
3.2.3 Biến đổi IFFT và điều chế tín hiệu trong DVB-T 53
3.2.4. Lựa chọn điều chế cơ sở .54
3.2.5. Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang . .55
3.2.6. Chèn khoảng thời gian bảo vệ .58
3.2.7. Tổng vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T .60
3.2.8. Điện thoại di động trong hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T . 60
3.2.9. Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S .61
3.2.10. Hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB-C .62
3.3 Kỹ thuật OFDM trong Winmax . 64
3.3.1 Giới thiệu kỹ thuật OFDMA . 64
3.3.2 Đặc điểm . 65
3.3.3 OFDMA nhảy tần 66
3.3.4 Hệ thống OFDMA . 68
3.3.4.1 Chèn chuỗi dẫn đường ở miền tần số và miền thời gian 72
3.3.4.2 Điều chế thích nghi 73
3.3.4.3 Các kĩ thuật sửa lỗi 74
3.3.4.3.1 Mã hóa LDPC (Low-Density-Parity-Check) .75
3.3.4.3.2 Mã hoá Reed-Solomon .78
3.3.5 Điều khiển công suất 80
3.4 Dịch vụ quảng bá số mặt đất ISDB-T ( Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial ) .81
3.5 Hệ thống HiperLAN/2 (IEEE802.11a) .84
3.6 Thế hệ thông tin di động 4G 84
3.7 Hệ thống DRM .85
3.7 Những ứng dụng khác .87
3.7.1 IEEE802.11g . 87
3.7.2 IEEE 802.11h 87
3.7.3 IEEE 802.16a 87
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-03-23-do_an_ung_dung_cua_ofdm.1iaMCAaUFq.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-64379/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:
điều chế biên độ gốc) . Ở sơ đồ điều chế này, sóng mang bị điều chế cả biên độ lẫn pha. Điều chế QAM là có ưu điểm là tăng dung lượng truyền dẫn số.
Dạng tổng quát của điều chế QAM, 14 mức (m-QAM) được xác định như sau:
(1.20)
Trong đó,
E0 : năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất
ai , bi : cặp số nguyên độc lập được chọn tùy theo vị trí bản tin.
Tín hiệu sóng mang gồm hai thành phần vuông góc được điều chế bởi một tập hợp bản tin tín hiệu rời rạc. Vì thế có tên là " điều chế tín hiệu vuông góc".
Có thể phân tích Si(t) thành cặp hàm cơ sở:
(1.21)
Hình 1.17: Chùm tín hiệu M-QAM
1.6.4 Mã Gray
Giản đồ IQ(Inphase Quadrature) cho sơ đồ điều chế sẽ chỉ ra vector truyền cho tất cả các liên hợp từ dữ liệu. Mỗi liên hợp từ dữ liệu phải được phân phối một vector IQ duy nhất. Mã Gray là một phương pháp cho sự phân phối này, sao cho các điểm canh nhau trong vòm sao chỉ khác nhau một bit đơn. Mã này giúp giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit toàn bộ vì nó giảm cơ hội nhiều lỗi bit xảy ra từ một lỗi symbol đơn.
Mã Gray có thể được sử dụng cho tất cả các sơ đồ điều chế PSK ( QPSK, 8-PSK, 16-PSK) và QAM(16-QAM,64-QAM,256-QAM...).
Bảng 1.3: Bảng Mã Gray
Hình 1.18: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ thay đổi một bit đơn.
Hình 1.19: Giản đồ IQ cho các dạng điều chế sử dụng trong OFDM
Chương 2
ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA KỸ THUẬT OFDM
2.1 Ưu điểm của kỹ thuật OFDM
- OFDM tăng hiệu suất sử dụng bằng cách cho phép chồng lấp những sóng mang con.
- Bằng cách chia kênh thông tin ra thành nhiều kênh con fading phẳng băng hẹp, các hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hơn những hệ thống sóng mang đơn.
- OFDM loại trừ nhiễu symbol (ISI) và xuyên nhiễu giữa các sóng mang (ICI) bằng cách chèn thêm vào một khoảng thời gian bảo vệ trước mỗi symbol.
- Sử dụng việc chèn kênh và mã kênh thích hợp, hệ thống OFDM có thể khôi phục lại được các symbol bị mất do hiện tượng lựa chọn tần số của các kênh.
- Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn kỹ thuật cân bằng kênh thích ứng được sử dụng trong những hệ thống đơn sóng mang.
- Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào các chức năng điều chế và giải điều chế làm giảm chức năng phức tạp của OFDM.
- Các phương pháp điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu cầu vào bổ sung bộ giám sát kênh.
- OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing offsets) hơn so với hệ thống đơn sóng mang.
- OFDM chịu đựng tốt nhiễu xung với và nhiễu xuyên kênh kết hợp.
Ngoài những ưu điểm trên thì OFDM cũng có những hạn chế.
2.2 Nhược điểm của kỹ thuật OFDM
- Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng. Điều này gây ra méo phi tuyến ở các bộ khuyếch đại công suất phía phát và thu.Cho đến nay đãcó nhiều kĩ thuật được đưa ra để khắc phục nhược điểm này.
- Việc sử dụng chuỗi bảo vệ tránh được nhiễu phân tập đa đường nhưng lại giảm đi một phần hiệu suất đường truyền, do bản thân chuỗi bảo vệ không mang tin có ích.
- Do yêu cầu về điều kiện trực giao giữa các sóng mạng phụ, hệ thống OFDM rất nhạy cảm của hiệu ứng Doppler cũng như là sự dịch tần (Frequency offset) và dịch thời gian (time offset) do sai số động bộ.
2.3 Những hạn chế của của kỹ thuật OFDM
2.2.1 Tín hiệu thu lý tưởng
Như đã giới thiệu ở phần trước, kỹ thuật OFDM chỉ phát huy những ưu điểm của nó khi tính trực giao vẫn được duy trì. Nếu đặc tính này bị mất đi do sự nhiễu trong quá trình truyền và nhận tín hiệu, thì sự xuất hiện của nhiễu liên ký tự (ISI) và nhiễu liên tần số (ICI) là điều không thể tránh khỏi. Mục tiêu của chương này giới thiệu cho chúng ta thấy được những tác động thường gặp làm mất đi tính trực giao của tín hiệu OFDM. Chúng bao gồm: sự lệch tần số sóng mang (carrier frequency offset), sự lệch tần số lấy mẫu (sampling clock frequency offset), lệch thời gian định thì (timing offset), nhiễu pha (phase noise), kênh truyền thay đổi theo thời gian (time-varying channel).
Giả sử quá trình thu là lý tưởng, sau khi loại bỏ CP, mẫu thứ (m, n) của tín hiệu thu trong miền thời gian có thể biểu diễn như sau:
(3.1)
Sau khi thực hiện FFT, mẫu kết quả như sau:
(3.2)
Với
n=0,1,2 . . . N-1
Nm= Ng+m(N+Ng)
: Mẫu nhiễu Gauss giá trị phức, có trung bình bằng 0, phương sai bằng s2.
: Đáp ứng của kênh truyền tại sóng mang thứ k. Để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn nhiễu liên ký tự (ISI), thì chiều dài của CP phải lớn hơn độ trễ của kênh truyền, L.
2.2.2 Lệch tần số sóng mang (CFO: Carrier Frequency Offset)
Để truyền tín hiệu băng hẹp qua kênh truyền vô tuyến, thông thường phải thực hiện quá trình chuyển dịch tần số từ băng tần cơ sở lên tần số cao hơn. Điều này thường được thực hiện bằng cách nhân tín hiệu băng tần cơ sở với tín hiệu hình sin cao tần được gọi là sóng mang (gọi tần số sóng mang là ¦ ). Quá trình dịch chuyển tần số từ thấp lên cao được gọi là nâng tần. Để có thể duy trì đặc tính trực giao của tín hiệu OFDM một cách hoàn hảo, thì bộ thu phải chuyển tín hiệu băng dải về tín hiệu băng tần cơ sở một cách chính xác. Điều này được thực hiện bằng cách nhân tín hiệu thu được với một tín hiệu sin tần số cao khác (tín hiệu này có tần số ¦C ). Vì lí do tần số ¦C không bằng đúng tần số ¦ (điều này thường xảy ra trong thực tế), ta có thể biểu diễn bởi ¦±¦e trong đó ¦e biểu diễn độ lệch tổng so với tần số sóng mang. Trong trường hợp này ta nói có lỗi lệch tần số sóng mang xuất hiện. Dịch Doppler trong kênh truyền là nguyên nhân làm tăng độ lệch tần số giữa sóng mang và bộ dao động nội (dùng để hạ tần). Kết quả là làm tăng mức nhiễu do sự xuất hiện nhiễu liên tần số, do đó làm giảm hiệu quả thực hiện của hệ thống.
Tín hiệu băng tần cơ sở được lấy mẫu tại tần số f = N / T , do đó các mẫu đưa vào khối DFT có thể được biểu diễn như sau :
(3.3)
là độ lệch pha bất kỳ giữa bộ giao động phía phát và phía thu.
Sau khi biến đổi FFT, chuỗi nhận được Ym (k ) như sau:
(3.4)
Bằng cách sử dụng hệ thức đã biết :
Ta có:
(3.5)
Thay phương trình (3.4) vào (3.5), suy ra:
(3.6)
Biểu thức thứ nhất trong phương trình (3.6) biểu diễn một sự suy giảm và xoay pha của tín hiệu truyền dẫn, trong khi đó biểu thức thứ hai tương ứng với một nhiễu liên tần số (ICI) và biểu thức thứ ba là nhiễu cộng phân bố Gauss. Độ lệch pha gây ra bởi lệch tần số sóng mang không phụ thuộc vào k, do đó độ lệch này là hằng số bên trong mỗi ký tự OFDM. Tuy nhiên độ lệch pha lại chứa chỉ số m, do đó nó tích lũy từ ký tự này sang ký tự khác.
2.2.3 Lệch định thời ký tự (TO: Timing Offset)
Trong thực tế điểm bắt đầu của mỗi frame s(t) thường không được xác định chính xác, do đó làm xuất hiện lỗi định thời . Tín hiệu s(t) khi đó được lấy mẫu tại thời điểm:
n¢ = n + q + N g + m¢(N + N g ) (3.7)
Trong đó m là chỉ số kí hiệu mới được lấy bên phía thu. Với sự có mặt của lệch định thời, thì mẫu thứ (m, n) của tín hiệu thu trong miền thời gian có thể được biễu diễn như sau:
(3.8)
Trong đó w'...
