Download miễn phí Đề tài Kỹ thuật điều chế đa sóng mang nguyên lý & ứng dụng của OFDM
Mục lục
Nội dung Trang
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN DẪN SỐ
1.1. Truyền dẫn ở băng tần cơ sở BaseBand 5
1.1.1. Tín hiệu số 5
1.1.2. Mã đường dây Line Code 6
1.2. Truyền dẫn BroadBand 10
1.2.1. Amplitude Shift Keying 10
1.2.2. Frequency Shift Keying 12
1.2.3. Phase Shift Keying 14
1.2.4. Quadrature Amplitude Modulation 16
1.3. Giới thiệu về OFDM 17
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA OFDM
2.1. Trực giao trong OFDM 22
2.2. Thu phát tín hiệu OFDM 25
2.2.1. Chuyển đổi nối tiếp song song 26
2.2.2. Điều chế sóng mang phụ 27
2.2.3. Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian 27
2.2.4. Điều chế tần số vô tuyến 28
2.3. Khoảng bảo vệ GI (Guard Interval) 29
2.3.1. Chống lỗi do dịch thời gian 29
2.3.2. Chống nhiễu giữa các symbol 30
2.3.3. Mào đầu và phân cách sóng mang : 32
2.4. Hạn dải và tạo cửa sổ cho tín hiệu OFDM 32
2.4.1. Lọc thông dải 34
2.4.2. Sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng 35
CHƯƠNG 3: MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM
3.1. Ước lượng tham số kênh 37
3.2. Đồng bộ 39
3.2.1. Đồng bộ ký tự 39
3.2.2. Đồng bộ tần số lấy mẫu 39
3.2.3. Đồng bộ tần số sóng mang 40
3.3. Giảm tỉ số công suất tương đối cực đại 42
3.3.1. Định nghĩa 43
3.3.2. Thuộc tính thống kê 44
3.3.3. Phương pháp giảm PAR .45
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG OFDM TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN
4.1. Phát thanh số DAB 50
4.1.1. Giới thiệu 50
41.2. Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu 52
4.2. Truyền hình số DVB 54
4.2.1. Giới thiệu 54
4.2.2. Truyền hình số chuẩn Châu Âu DVB-T 55
4.3. Mạng LAN không dây 59
4.4. Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL 60
4.4.1. Giới thiệu ADSL 60
4.4.2. Đặc tính của kênh truyền 61
4.4.3. Hệ thống ADSL 63
4.5. Truyền thông qua đường dây tải điện PLC 65
4.5.1. Giới thiệu PLC 65
4.5.2. Đặc tính của kênh truyền 66
4.5.3. Hệ thống PLC 68
KẾT LUẬN
MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG ĐỒ ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Hình 2 9 Dạng sóng trong miền thời gian của sóng mang con
Hình trên là phổ của tín hiệu OFDM chưa qua lọc. Ta thấy với trường hợp tín hiệu gồm 1536 sóng mang con có sự suy giảm của các búp sóng phụ nhanh hơn trường hợp 52 sóng mang con. Tuy nhiên năng lượng của các búp sóng phụ trong trường hợp này vẫn rất còn đáng kể ở khá xa khối phổ của các búp sóng chính. Các búp sóng phụ này làm tăng dải thông của tín hiệu, giảm hiệu quả sử dụng phổ tần số. Có 2 kỹ thuật phổ biến dùng để lọc bỏ các búp sóng phụ tới mức có thể chấp nhận được là: Lọc thông dải, và chèn dải bảo vệ dạng cos nâng (raised cosin).
Hình 2 10 Phổ của tín hiệu OFDM với 52 sóng mang con
Hình 2 11 Phổ của tín hiệu OFDM với 1536 sóng mang con
2.4.1 Lọc thông dải
Khi tín hiệu số được chuyển sang dạng tương tự để truyền dẫn thì bộ lọc được dùng để tránh “tạp” (aliasing). Tạp là hiện tượng tín hiệu sai xuất hiện khi tín hiệu tương tự được số hoá. Sử dụng bộ lọc thông dải sẽ loại bỏ được các búp sóng phụ của tín hiệu OFDM. Lượng búp sóng phụ được lọc bỏ phụ thuộc vào độ nhọn của bộ lọc được sử dụng. Nhìn chung các bộ lọc số cho độ chính xác, độ dốc đặc tuyến lọc cũng như tính thích nghi cao hơn các bộ lọc tương tự. Do đó trong hệ thống OFDM sử dụng các bộ lọc số sẽ rất hiệu quả trong việc hạn dải tín hiệu. . Hình 2-12 là đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM không qua bộ lọc. Hình 2-13 là đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM đã qua lọc thông dải. ở đây sử dụng bộ lọc FIR, và dùng phương pháp cửa sổ để tổng hợp. Thực tế là bộ lọc có thể lọc bỏ hoàn toàn các búp sóng phụ, nhưng đồng nghĩa với nó là chi phí tính toán tăng lên, và làm giảm SNR hiệu dụng của hệ thống. Hơn nữa, việc lọc tín hiệu cũng cắt bỏ một phần đáng kể năng lượng của các sóng mang con ở phía ngoài, làm méo dạng các sóng mang con này và gây ra ICI. Như trên hình 2-13 ta có thể thấy có tới 8 sóng mang con bị cắt bỏ một phần năng lượng ở búp sóng chính.
Hình 2 12 Đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM không qua lọc
Hình 2 13 Đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM sử dụng bộ lọc FIR
với chiều dài cửa sổ bằng 3
Các bộ lọc có đặc tuyến lọc dốc cho phép các tín hiệu OFDM được đóng gói gần nhau hơn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần số. Nhưng cũng chính nó gây ra sự sụt giảm của S/N hiệu dụng, và những ảnh hưởng này cần được lưu ý tới khi thiết kế hệ thống.
2.4.2 Sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng
Một trong những phương pháp đơn giản nhất để loại bỏ các búp sóng phụ (các búp thứ cấp) là đặt dải bảo vệ cho tín hiệu OFDM, giảm biên độ symbol dần về 0 trước khi chuyển sang symbol khác. Điều này tạo ra một sự chuyển đổi mềm dẻo giữa các symbol, do đó giảm được năng lượng của các búp sóng phụ. Hình dưới đây là cấu trúc của một OFDM symbol được chèn dải bảo vệ dạng cos nâng (raised cosine).
Hình 2 14 Cấu trúc của symbol sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng
Dải bảo vệ cos nâng của các symbol có thể chồng lên nhau mà chỉ gây ra một lượng ISI không đáng kể, máy thu không nhận biết được. Ưu điểm của việc chồng phổ này cho phép tăng gấp đôi chiều dài dải bảo vệ mà không làm tăng thêm yêu cầu về dải thông cho symbol..
Chương 3
Một số vấn đề kỹ thuật trong hệ thống OFDM
Ngoài hai đặc điểm nổi bật là khả năng chống nhiễu ISI, ICI (InterSymbol Interference, InterCarier Interference) và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ, việc sử dụng OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) còn có các ưu điểm là cho phép thông tin tốc độ cao được truyền song song với tốc độ thấp trên các kênh băng hẹp. Các kênh con có thể coi là các kênh fading không lựa chọn tần số nên có thể dùng các bộ cân bằng đơn giản trong suốt quá trình nhận thông tin.
Hệ thống OFDM chống được ảnh hưởng của pha-đinh lựa chọn tần số và thực hiện điều chế tín hiệu đơn giản, hiệu quả nhờ sử dụng kỹ thuật biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform - FFT). Ngoài ra, hệ thống OFDM còn có một số ưu điểm trên các khía cạnh cụ thể khác như giảm độ phức tạp của máy thu ...
Như vậy, OFDM là giải pháp kỹ thuật rất thích hợp cho truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao. Tuy nhiên, để có thể đem áp dụng vào các hệ thống, có ba vấn đề cần được giải quyết khi thực hiện hệ thống sử dụng OFDM:
- Ước lượng tham số kênh.
- Đồng bộ sóng mang.
- Giảm tỉ số công suất tương đối cực đại.
Vấn đề thứ nhất liên quan trực tiếp đến chỉ tiêu của hệ thống OFDM nếu dùng phương pháp giải điều chế liên kết, còn hai vấn đề sau liên quan đến việc xử lý các nhược điểm của OFDM. Ngoài ra, để nâng cao chỉ tiêu chất lượng hệ thống, người ta sử dụng mã hoá tín hiệu OFDM.
3.1 Ước lượng tham số kênh
Ước lượng tham số kênh bao gồm hàm truyền đạt của các kênh nhánh và thời gian để thực hiện giải điều chế liên kết bên thu. Để ước lượng tham số kênh, có thể sử dụng tín hiệu dẫn đường (pilot) hay không sử dụng tín hiệu dẫn đường .
Phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng tín hiệu pilot (Pilot-Signal Assisted Modulation- PSAM). Trong phương pháp này, tín hiệu pilot bên phát sử dụng là tín hiệu đã được bên thu biết trước. Tại bên thu, so sánh tín hiệu thu được với tín hiệu pilot nguyên thuỷ sẽ cho biết ảnh hưởng của các kênh truyền dẫn đến tín hiệu phát.
Phương pháp sử dụng pilot ban đầu được sử dụng cho các hệ thống có áp dụng kỹ thuật điều chế-mã hoá (Trellis Coded-Modulation - TCM). Sau đó, phương pháp này được phát triển để áp dụng cho các kỹ thuật khác như QAM, PSK không mã hoá, ... Kết luận quan trọng được rút ra từ các nghiên cứu này là việc thực hiện PSAM để ước lượng kênh sẽ giúp hệ thống đạt được chỉ tiêu tốt hơn so với nếu không sử dụng ước lượng kênh. Một kết luận khác là nếu thiết kế bộ ước lượng kênh để sử dụng cho trường hợp độ dịch tần Doppler lớn nhất, bộ ước lượng này sẽ hoạt động tốt với độ dịch tần Doppler thực tế nhỏ hơn giá trị lớn nhất này. Người ta chứng minh được yêu cầu về khoảng cách thời gian giữa hai ký tự pilot là
NT £ (3.1)
Với: fD, Ts tương ứng là độ dịch tần Doppler và thời khoảng một ký tự OFDM.
Sử dụng PSAM cho hệ thống thông tin đa sóng mang được Hoeher đưa ra lần đầu vào năm 1991 .Có hai vấn đề chính cần thực hiện khi sử dụng PSAM trong OFDM. Vấn đề thứ nhất liên quan đến sự lựa chọn tín hiệu được dùng làm pilot. Vấn đề thứ hai là thiết kế bộ ước lượng kênh thích hợp.
- Lựa chọn tín hiệu pilot nhằm đảm bảo yêu cầu chống được ảnh hưởng của nhiễu, hạn chế tổn hao về năng lượng và băng thông khi sử dụng tín hiệu này.
- Thiết kế bộ ước lượng kênh nhằm mục đích giảm độ phức tạp thiết bị trong khi vẫn...
se0g3y9twv4R7v8
