Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỤC LỤC 2 CÁC TỪ VIẾT TẮT 5 LỜI NÓI ĐẦU 6 Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin 8 1.1.Tổng quan 8 1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin điện tử 9 1.1.2.Thông tin tương tự và thông tin số 10 1.1.3.Truyền tin số 12 1.1.4. Kênh truyền tin 13 1.2.Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin số 15 1.3.Các tham số đánh giá chất lượng hệ thống thông tin số 20 1.4.Truyền dẫn tín hiệu số trên kênh thông dải thông qua điều chế sóng mang 22 1.5.Các phương pháp điều chế số 24 1.6.Tổng kết chương 25 Chương 2: Hệ thống thông tin sử dụng kĩ thuật điều chế 26 2.1.Tổng quan hệ thống OFDM 26 2.1.1. Khái niệm 26 2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống OFDM 26 2.1.3. Các nguyên lí cơ bản của OFDM 28 2.2. Hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 30 2.2.1. Sự trực giao trong OFDM 30 2.2.2. Kĩ thuật ghép kênh theo tần số trực giao 31 2.2.3. Truyền dẫn đa sóng mang 32 2.2.4. Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 33 2.3. Các nhân tố ảnh hưởng lên hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 39 2.3.1 Nhiễu ISI và cách khắc phục 39 2.3.2. Nhiễu ICI và cách khắc phục 40 2.4. Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống 41 2.4.1.Ước lượng tham số kênh 41 2.4.2.Đồng bộ trong OFDM 42 2.4.3. Giảm PAPR (Peak to Average Power Ratio) 44 2.5. Ưu điểm hệ thống OFDM 45 2.6.Nhược điểm hệ thống OFDM 46 2.7.Tổng kết chương 46 Chương 3: Nghiên cứu phép biến đổi DFTIDFT 47 3.1. Phép biến đổi Fourier 47 3.2. Thuật toán biến đổi Fourier nhanh của tín hiệu rời rạc (FT : Fourier Tranform) 48 3.2.1. Định nghĩa 48 3.2.2. Các phương pháp biểu diễn 48 3.2.3. Điều kiện để tồn tại biến đổi Fourier 49 3.3. Thuật toán biến đổi Fourier nhanh ngược ( IFT : Inverse Fourier Tranform ) 50 3.4. Các tính chất cơ bản của FT 51 3.4.1. Tính chất tuyến tính 51 3.4.2. Tính chất trễ 51 3.4.3. Vi phân trong miền tần số 52 3.4.4. Trễ tần số 52 3.4.5. Tích chập của hai dãy 52 3.4.6. Tích của hai dãy 52 3.5. Ứng dụng của phép biến đổi Fourier 52 3.6. Nghiên cứu phần mềm mô phỏng Matlab 53 3.6.1. Giới thiệu chung về phần mềm matlab 53 3.6.2. Hệ thống Matlab 54 3.6.3. Làm quen với Matlab 55 3.6.3. Các cửa sổ làm việc trong Matlab 56 3.6.4. Thanh công cụ trong Matlab 59 3.6.5. Các thao tác trong Matlab 60 Chương 4: Chương trình mô phỏng nguyên lý hoạt động hệ thống OFDM bằng Matlab 68 4.1. Chương trình mô phỏng hệ thống OFDM điều chế đa tần trực giao bằng IDFTDFT 68 4.2. Nguyên lí hoạt động và các dạng tín hiệu trong hệ thống OFDM điều chế đa sóng mang trực giao IDFTDFT 69 4.2.1. Mô phỏng tín hiệu phía phát của hệ thống OFDM 69 4.2.2. Mô phỏng tín hiệu phía thu của hệ thống OFDM 72 4.2.3. Mô phỏng tín hiệu bị tác động bởi nhiễu trắng AWGN trên kênh truyền. 75 4.3. Kết luận chương 77 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78 Tài liệu tham khảo 79
1 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn giảng viên ThS Phan Thị Thu Hằng giới thiệu, cung cấp tài liệu tận tình hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện Tử trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em suốt rình học tập hoàn thành chương trình đào tạo Để hoàn thành đồ án ngoài nỗ lực thân, yêu cầu thời gian lực cần thiết Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô giáo để em bổ sung kiến thức cho thân Em xin trân trọng cảm ơn!!! Sinh viên thực Nguyễn Huyền Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .5 LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin .8 1.1.Tổng quan 1.1.1 Lịch sử phát triển thông tin điện tử 1.1.2.Thông tin tương tự thông tin số 10 1.1.3.Truyền tin số 11 1.1.4 Kênh truyền tin 13 1.2.Sơ đồ khối tổng quát hệ thống thông tin số .15 1.3.Các tham số đánh giá chất lượng hệ thống thông tin số 19 1.4.Truyền dẫn tín hiệu số kênh thông dải thông qua điều chế sóng mang 22 1.5.Các phương pháp điều chế số 23 1.6.Tổng kết chương .25 2.1.Tổng quan hệ thống OFDM .26 2.1.1 Khái niệm .26 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 26 2.1.3 Các nguyên lí OFDM 28 2.2 Hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 30 2.2.1 Sự trực giao OFDM 30 2.2.2 Kĩ thuật ghép kênh theo tần số trực giao 31 2.2.3 Truyền dẫn đa sóng mang 32 2.2.4 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 33 2.3 Các nhân tố ảnh hưởng lên hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 39 2.3.1 Nhiễu ISI cách khắc phục 39 2.3.2 Nhiễu ICI cách khắc phục .40 2.4 Các vấn đề kỹ thuật hệ thống .41 2.4.1.Ước lượng tham số kênh .41 2.4.2.Đồng OFDM 42 Nhiễu pha sóng mang 43 2.Đồng tần số sóng mang 43 Lỗi tần số .43 Ước lượng tần số 43 3.Đồng tần số lấy mẫu 44 2.4.3 Giảm PAPR (Peak to Average Power Ratio) 44 2.5 Ưu điểm hệ thống OFDM .45 2.6.Nhược điểm hệ thống OFDM 46 2.7.Tổng kết chương .46 3.1 Phép biến đổi Fourier .47 3.2 Thuật toán biến đổi Fourier nhanh tín hiệu rời rạc (FT : Fourier Tranform) .48 3.2.1 Định nghĩa 48 3.2.2 Các phương pháp biểu diễn 48 3.2.3 Điều kiện để tồn biến đổi Fourier 50 3.3 Thuật toán biến đổi Fourier nhanh ngược ( IFT : Inverse Fourier Tranform ) 50 3.4 Các tính chất FT 52 3.4.1 Tính chất tuyến tính 52 3.4.2 Tính chất trễ 52 3.4.3 Vi phân miền tần số 52 3.4.4 Trễ tần số .52 3.4.5 Tích chập hai dãy 53 3.4.6 Tích hai dãy 53 3.5 Ứng dụng phép biến đổi Fourier .53 3.6 Nghiên cứu phần mềm mô Matlab 54 3.6.1 Giới thiệu chung phần mềm matlab .54 3.6.2 Hệ thống Matlab 55 3.6.3 Làm quen với Matlab 56 3.6.3 Các cửa sổ làm việc Matlab 57 3.6.4 Thanh công cụ Matlab .60 3.6.5 Các thao tác Matlab 61 Chương 4: Chương trình mô nguyên lý hoạt động hệ thống OFDM Matlab 69 4.1 Chương trình mô hệ thống OFDM điều chế đa tần trực giao IDFT/DFT .69 4.2 Nguyên lí hoạt động dạng tín hiệu hệ thống OFDM điều chế đa sóng mang trực giao IDFT/DFT 70 4.2.1 Mô tín hiệu phía phát hệ thống OFDM 70 4.2.2 Mô tín hiệu phía thu hệ thống OFDM 73 4.2.3 Mô tín hiệu bị tác động nhiễu trắng AWGN kênh truyền 77 4.3 Kết luận chương .79 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 80 Tài liệu tham khảo 81 CÁC TỪ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit SNR Signal-to-Noise Ratio Số bit ký hiệu QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân vuông góc CCI Co-channel interference Nhiễu đồng kênh CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp ASK Amplitude Shift Keying Điều chế biên độ PSK Phase Shift Keying Điều chế pha FSK Frequency Shift Keying Điều chế tần số DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc MATLAB Matrix Laboratory Thư viện ma trận FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ICI Inter-Carrier Interference Nhiễu giao thoa sóng mang IFFT Inverse Fast Fourier Trasform Biến đổi Fourier ngược nhanh ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giao thoa liên kí tự OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PSAM Pilot Symbol Assisted Modulation Điều chế hỗ trợ ký hiệu hoa tiêu QAM Quadrature Amplitude Modualtion Điều chế biên độ cầu phương LỜI NÓI ĐẦU Như biết, hệ thống thông tin sử dụng để truyền tin tức từ nơi tới nơi khác Theo xu phát triển viễn thông việc thay toàn hệ thống thông tin tương tự hệ thống thông tin số cần thiết Vì vậy, việc nghiên cứu hệ thống thông tin số trở thành nội dung quan trọng chương trình đào tạo ngành Điện Tử - Viễn Thông Các dịch vụ viễn thông phát triển nhu cầu cho hệ thống truyền dẫn thông tin lớn Mặc dù yêu cầu kỹ thuật chất lượng dịch vụ cao xong cần có giải pháp thích hợp để thực Trước yêu cầu hệ thống thông tin sử dụng kĩ thuật đa sóng mang trực giao coi giải pháp tiên tiến để giải vấn đề Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) phương pháp điều chế cho phép truyền liệu tốc độ cao kênh truyền chất lượng thấp OFDM sử dụng phát truyền hình số, đường dây thuê bao số không đối xứng, mạng cục không dây Với ưu điểm mình, OFDM tiếp tục nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực khác truyền thông qua đường dây tải điện, thông tin di động, Wireless ATM … OFDM nằm lớp kỹ thuật điều chế đa sóng mang Kỹ thuật phân chia dải tần cho phép thành nhiều dải tần với sóng mang khác nhau, sóng mang điều chế để truyền dòng liệu tốc độ thấp Tập hợp dòng liệu tốc độ thấp dòng liệu tốc độ cao cần truyền tải Các sóng mang kỹ thuật điều chế đa sóng mang họ sóng mang trực giao Điều cho phép ghép chồng phổ sóng mang sử dụng giải thông cách có hiệu Ngoài sử dụng họ sóng mang trực giao mang lại nhiều lợi ích kỹ thuật khác, hệ thống điều chế đa sóng mang sử dụng họ sóng mang đa trực giao gọi chung ghép kênh theo tần số trực giao OFDM Bên cạnh lợi ích lớn OFDM, mặt hạn chế vấn đề lỗi đồng (SFO,CFO) kênh truyền biến đổi theo thời gian Hoạt động OFDM nhạy với lỗi đồng thu Lỗi đồng tạo nhiễu giao thoa liên sóng mang (ICI), phá hủy tính trực giao sóng mang OFDM Trong đồ án tập trung nghiên cứu hệ thống truyền dẫn đa sóng mang trực giao “Nghiên cứu mô nguyên lý hoạt động hệ thống thông tin OFDM (MC-OFDM) với điều chế đa tần trực giao IDFT/DFT” Nội dung bao gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin Chương 2: Hệ thống thông tin sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM (MC-OFDM) Chương 3: Nghiên cứu phép biến đổi DFT/IDFT phần mềm mô Matlab Chương 4: Chương trình mô nguyên lý hoạt động hệ thống OFDM Matlab Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin 1.1.Tổng quan Các hệ thống thông tin sử dụng để truyền đưa tin tức từ nơi đến nơi khác Tin tức truyền đưa từ nguồn tin tới nhận tin dạng văn Bản tin dạng hình thức chứa đựng lượng thông tin Các tin tạo từ nguồn dạng liên tục hay rời rạc, tương ứng chúng có nguồn tin liên tục hay rời rạc Đối với nguồn tin liên tục, tin tập vô hạn, nguồn tin rời rạc tập tin tập hữu hạn Biểu diễn vật lí tin gọi tín hiệu Có nhiều loại tín hiệu khác tùy thuộc đại lượng vật lí sử dụng để biểu diễn tín hiệu cường độ dòng điện, điện áp, cường độ ánh sáng… Tùy theo dạng tín hiệu sử dụng để truyền tải tin tức hệ thống truyền tin tín hiệu tương tự (analog) hay tín hiệu số (digital) tương ứng có hệ thống thông tin tương tự hay hệ thống thông tin số Hình vẽ trình bày sơ đồ khối tổng quát hệ thống thông tin nói chung Thiết bị vào Thiết bị phát Môi trường truyền Thiết bị thu Thiết bị Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống thông tin chung Thông tin vào nhập vào hệ thống thông qua thiết bị vào, sau chúng đưa tới thiết bị phát để tạo thành tín hiệu phát thích hợp với môi trường truyền Như thông tin hiểu nội dung cần trao đổi, tin phương tiện để biểu diễn, mô tả thông tin dạng thích hợp cho việc trao đổi, xử lí, cảm nhận…bởi người hay máy móc Do ảnh hưởng môi trường truyền nhiễu tạp, suy hao… nên đầu thu ta nhận tín hiệu thu khác biệt so với tín hiệu phát Sau giải điều chế thiết bị thu, liệu hay tín hiệu đượcc đưa tới thiết bị để lấy thông tin có ích 1.1.1 Lịch sử phát triển thông tin điện tử Trong suốt lịch sử phát triển loài người, việc phát minh ngôn ngữ cách mạng truyền thông lớn Sau lâu phát minh tín hiệu băng lửa có khả truyền đạt thông tin nhanh chóng đến vùng xa Cuộc phát minh lớn người làm để ghi lại suy nghĩ tư tưởng chữ viết Với khả người truyển thông tin mà không bị giới hạn không gian thời gian Đồng thời đưa dịch vụ đưa thư điện báo Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin 1837 1875 1897 1901 1905 1907 1918 1921 1928 1928 1931 1933 1934 1937 1939 1943 1945 1946 1948 1955 1960 1962 1966 1966 1970 1970 Hoàn thiện dạng điện báo dây Phát minh điện thoại Chuyển mạch trao đổi tự động theo nấc Điện báo không dây Giới thiệu điện thoại không dây Truyền vô tuyến dạng chuẩn Phát minh máy thu vô tuyến đổi tần Xuất di động cá nhân Giới thiệu dạng truyền hình điện tử Lý thuyết truyền tin điện báo Truyền dẫn thông tin Điện báo Giới thiệu điều chế tần số Giới thiệu ra-đa(vô tuyến định vị) Thương mại hóa dịch vụ truyền hình quảng bá Phát minh lọc thích ứng Phát minh vệ tinh địa tĩnh Phát triển hệ thống ARQ Lý thuyết toán học cho thông tin Chuyển tiếp viba mặt Giới thiệu laze Triển khai thông tin vệ tinh Phát minh cáp quang Chuyển mạch gói Mạng truyền liệu cỡ trung bình LAN,MAN WAN Morse Bell Stronger Marconi Fessenden Usa Amstrong Detroit police Farnsworth Nyquist Harley Amstrong Kuhnold Reeves BBC North Clarke Duuren Shannon RCA Maiman TELSTAR Kao&hockman ARPA/TYMNE Số Tương tự Tương tự Số Tương tự Tương tự Tương Tương tự Tương tự Số Số Số Tương tự Số Số Tương tự Tương tự Số Số Số Số 10 1974 1978 1978 1980 1981 1985 1986 1991 1993 1994 Internet Vô tuyến tế bào Bắt đầu nghiên cứu GPS Navstar Mô hình tham chiếu lớp OSI Giới thiệu truyền hình độ phân giải cao Truy cập tốc độ sở UK Giới thiệu SONET/SDH Hệ thống tế bào GSM Đưa khái niệm PCN Phát minh CDMA IS-95 CCITT Cerf & kahn Global ISO NHK,Nhật Bản BT Châu âu Toàn cầu Quanlcom Số Tương tự Số Số Số Số Số Số Số Số 1.1.2.Thông tin tương tự thông tin số Tín hiệu tương tự tín hiệu nhận vô số giá trị, có thời gian tồn không xác định cụ thể, phụ thuộc vào thời gian tồn tin nguồn tin sinh Tín hiệu analog tín hiệu liên tục hay rời rạc tùy theo tín hiệu hàm liên tục hay rời rạc theo thời gian Ví dụ: tín hiệu điện thoại lối micro tín hiệu tương tự liên tục, tín hiệu điều chế xung PAM tín hiệu lối micro nói tín hiệu analog rời rạc Tín hiệu số tín hiệu biểu diễn số ( kí hiệu gọi tắt symbol) Tín hiệu số nhận số hữu hạn giá trị có thời gian tồn xã định thường gọi số kí hiệu Ts So với hệ thống thông tin tương tự, hệ thống thông tin số có số ưu điểm sau: - Do có khả tái sinh tín hiệu theo ngưỡng qua sau cự li định nên tạp âm tích lũy loại trừ, tức tín hiệu số khỏe tạp âm so với tín hiệu tương tự Tái sinh trình tín hiệu bị méo suy hao tái tạo lại thành biên độ dạng sóng ban đầu Quá trình thực qua lặp số ………… 67 Chỉnh thông số khối cách nhấp đôi vào khối cần chỉnh Trước mô mô hình Simulink, cần đặt thông số mô cách chọn menu Simulation Configuration Parameters Ở cửa sổ Configuration Parameters, đặt số thông số Start time, Stop time (second – giây), phương pháp giải Solver, Solver options, sau nhấn nút OK 68 3.7 Tổng kết chương Trong chương đưa công thức biến đổi fourrier rời rạc bước tổng quát đơn giản Đồng thời giới thiệu phần mềm mô Matlab 69 Chương 4: Chương trình mô nguyên lý hoạt động hệ thống OFDM Matlab 4.1 Chương trình mô hệ thống OFDM điều chế đa tần trực giao IDFT/DFT Các giả thiết đầu vào chương trình mô phỏng: Sơ đồ mô : phần phát hình 2.6 , phần thu hình 2.7 Số bit kênh truyền chọn :64 (bit) Số mức điều chế sóng mang là: Suy tổng số bit truyền phía máy phát là: 64.4= 256 (bit) Kích thước khung là: 16 (bit) Phương thức điều chế chọn là: QPSK Lưu đồ mô kênh truyền : Bắt đầu Đọc liệu vào Điều chế QPSK Thực IFFT Chuyển tín hiệu song song thành nối tiếp Hình 4.1: Lưu đồ mô phát kí tự OFDM Kết thúc 70 Bắt đầu Chuyển tín hiệu thành tín hiệu song song Thực FFT Giải điều chế QPSK Ghi liệu Kết thúc Hình 4.2: Lưu đồ mô thu kí tự OFDM 4.2 Nguyên lí hoạt động dạng tín hiệu hệ thống OFDM điều chế đa sóng mang trực giao IDFT/DFT 4.2.1 Mô tín hiệu phía phát hệ thống OFDM Hình 4.3: Tín hiệu đưa vào hệ thống 71 Hình 4.4: Tín hiệu sau điều chế QPSK Tín hiệu đưa vào thực lấy ngẫu nhiên hóa có phổ hình 4.3 Các phổ tín hiệu đưa vào điều chế QPSK để thực biến đổi pha tín hiệu QPSK ( Quadrature Phase-Shift Key) : trường hợp riêng hợp kênh sóng mang vuông góc, đặc trưng việc thông tin luồng số truyền pha sóng mang Công thức cho sóng mang điều chế QPSK là: Trong : i=1,2,3,4 tương ứng với phát kí hiệu hai bit: “00”, “01”, “10”, “11” 72 Mỗi dạng sóng mang thông tin bit mã hóa bit thành symbols nên yêu cầu tới dạng sóng ứng với pha có hiệu suất phổ cao QPSK khoá dịch pha trạng thái , tức truyền bít / symbol thực cách : chia tín hiệu tin tức cần truyền b (t) thành luồng ( bít chẵn , bít lẻ ) b1(t) b2(t) ;, tương ứng với nhánh I nhánh Q , sau điều chế nhánh với sóng mang có tính trực giao tổng hợp cộng đầu cộng tín hiệu QPSK Như hình 4.3 tín hiệu đưa vào hệ thống gồm 64 mẫu sau điều chế QPSK luồng tín hiệu vào chia thành hai luồng hình 4.4 Hình 4.5: Quá trình phân tập liệu phổ tương ứng Sau tín hiệu thực chuyển đổi tạo bốn dòng liệu song song với phổ tương ứng hình 4.5 (trái) Các phổ tín hiệu thực biến đổi IFFT để chuyển đồi từ miền tần số sang miền thời gian Tín hiệu mang sóng mang sau thực IFT thêm vào tiền tố lặp (cyclic Prefix) với mục đích để tránh can nhiễu sóng mang đường truyền Hình 4.6: Tín hiệu sóng mang thứ thêm tiền tố lặp 73 Hình 4.6 minh họa tín hiệu sóng mang thứ bao gồm 16 mẫu sau thêm tiền tố lặp số mẫu tăng lên 17 mẫu tín hiệu Các sóng mang thêm tương tự lúc tổng số mẫu tăng lên 68 mẫu tín hiệu Hình 4.7: Dạng tín hiệu truyền máy phát Sau trình điều chế, chuyển đổi nối tiếp-song song, thực IFFT dạng tín hiệu truyền máy phát mô hình 4.7 dạng tín hiệu xem xét chưa có ảnh hưởng nhiễu kênh truyền 4.2.2 Mô tín hiệu phía thu hệ thống OFDM Ở phía thu hệ thống OFDM khối thực ngược lại so với phía phát.Tín hiệu sau đưa lên kênh truyền phía thu tiếp nhận chuyển đổi tín hiệu nối tiếp thành luồng liệu song song loại bỏ tiền tố lặp (cyclic Prefix) sau đưa vào điều biến đổi FFT để chuyển đổi từ miền 74 thời gian sang miền tần số Tín hiệu đầu FFT đưa vào giải điều chế QPSK tín hiệu ban đầu khôi phục Hình 4.8: Tín hiệu chia thành luồng song song loại bỏ cyclic Prefix phía thu Các luồng tín hiệu song song lúc khôi phục phía phát bao gồm 16 mẫu sóng mang ( hình 4.8) 75 Hình 4.9: Tín hiệu sau thực FFT Hình 4.10: Tín hiệu khôi phục phía thu Chú ý: 76 - Qua việc khảo sát dạng tín hiệu tất điểm quan trọng hệ thống thông tin OFDM điều chế Đa tần trực giao IDFT/DFT ta hiểu rõ nguyên lý hoạt động hệ thống - Trong trường hợp xét trên, tính đến ảnh hưởng nhiễu kênh truyền nên tín hiệu khôi phục lại không hoàn toàn trùng khớp so với tín hiệu ban đầu 77 4.2.3 Mô tín hiệu bị tác động nhiễu trắng AWGN kênh truyền Hình 4.8: So sánh tín hiệu trước sau chịu ảnh hưởng nhiễu trắng Trong thực tế tín hiệu đưa lên kênh truyền phải chịu ảnh hưởng nhiều loại nhiễu tác động như: Fading phẳng, Fading chọn lọc tần số, nhiễu Gausian trắng cộng…… Trong hệ thống mô này, đến ảnh hưởng nhiễu AWGN (Additive White Gaussian Noise) : nhiễu trắng cộng Nhiễu AWGN loại nhiễu phổ biến hệ thống truyền dẫn Loại nhiễu có mật độ phổ công suất đồng băng thông biên độ tuân theo phân bố Gaussian Theo phương thức tác động nhiễu Gaussian nhiễu cộng Nhiễu có tên nhiễu trắng có tính chất tương tự ánh sáng trắng Vậy dạng kênh truyền phổ biến kênh truyền chịu tác động nhiễu Gaussian trắng cộng Trong hình 4.8, tín hiệu nằm bên phải tín hiệu sau đưa lên kênh truyền bị chịu ảnh hưởng nhiễu Gaussian trắng cộng Khi chịu ảnh hưởng nhiễu kênh truyền phía thu thu tín hiệu không hoàn toàn giống ban đầu xảy bit lỗi ảnh hưởng nhễu gây 78 Hình 4.9: Tín hiệu OFDM nhận với lỗi Trong hình 4.9 tín hiệu ban đầu truyền bên phía phát mô màu xanh, tín hiệu sau nhận bên phía thu mô màu đỏ Ta thấy số tín hiệu khôi phục không khớp bit lỗi xảy Bằng việc tính toán cách ngẫu nhiên (random) với SNR ( Signal to Noise Ratio) biến thiên từ đến 100 [dB] với bước nhảy 10 [dB] ta có đặc tính xác suất lỗi bit BER ( Bit Error Rate) trình bày hình 4.10 sau: 79 Hình 4.10: Kết tính BER hệ thống MC-OFDM Hình 4.10 cho ta thấy SNR tăng tỉ lệ bit lỗi tổng số bit truyền BER giảm nên chất lượng kênh truyền đánh giá mang hiệu cao 4.3 Kết luận chương Trong chương cuối thực mô hệ thống OFDM với điều chế đa tần trực giao IDFT/DFT với phần mềm matlab Chương trình mô giúp hiểu nguyên lí hoạt động hệ thống OFDM mức độ mô dừng mức đơn giản với phương thức điều chế QPSK Bên cạnh tỉ lệ bit lỗi tính toán thấy ưu điểm hệ thống OFDM 80 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao - OFDM công nghệ đại cho truyền thông tương lai Hiện việc nghiên cứu ứng dụng OFDM không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi ưu điểm việc tiết kiệm băng tần khả chống lại fading chọn lọc tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đồ án tìm hiểu, trình bày vấn đề kỹ thuật OFDM số vấn đề kỹ thuật cho công nghệ OFDM khả ứng dụng OFDM vào công nghệ tương lai Đồng vấn đề quan trọng không hệ thống OFDM mà hệ thống khác Hệ thống OFDM yêu cầu khắt khe vấn đề đồng sai lệch tần số, ảnh hưởng hiệu ứng Doppler di chuyển lệch pha gây nhiễu giao thoa tần số (ICI) Trong hệ thống OFDM nào, hiệu suất cao phụ thuộc vào tính đồng hóa máy phát máy thu, làm tính xác định thời dẫn đến nhiễu ISI ICI độ xác tần số Chương trình mô nguyên lí hoạt động hệ thống OFDM dừng lại bước đầu mô tổng quan hệ thống, đưa dạng tín hiệu sau khối tính toán đưa tỉ lệ bit lỗi kênh truyền mặt lí thuyết Từ việc nghiên cứu tổng quan tiếp tục nghiên cứu tính toán đưa hệ thống OFDM có tỉ lệ bit lỗi nhỏ hơn, mang lại hiệu truyền cao Từ hướng tới nghiên cứu ứng dụng OFDM lĩnh vực thông tin vô tuyến Công nghệ lựa chọn kết hợp phương pháp điều chế cổ điển phương pháp đa truy cập vô tuyến , ứng dụng OFDM dành cho mạch vòng vô tuyến nội hạt , LAN vô tuyến , dịch vụ truyền thông cá nhân tế bào 81 Tài liệu tham khảo Kỹ thuật truyền dẫn số - Nguyễn Quốc Bình – Học viện Kỹ thuật Quân Lập trình Matlab ứng dụng – Ths.Nguyễn Hoàng Hải, Ths Nguyễn Việt Anh – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Vi ba số - Nhà xuất Bưu điện tháng năm 2000 Nguyễn Văn Đức,“Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [...]... 1.6.Tổng kết chương Trong chương 1 đã nghiên cứu và tìm hiểu tổng quan về hệ thống thông tin và sâu hơn là hệ thống thông tin số Nguyên lí hoạt động, các phương pháp điều chế của hệ thống thông tin số đã được làm rõ ở chương này 26 Chương 2: Hệ thống thông tin sử dụng kĩ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM ( MCOFDM) 2.1.Tổng quan hệ thống OFDM 2.1.1 Khái niệm Kỹ thuật OFDM (viết tắt của Orthogonal... đồ điều chế để ánh xạ tín hiệu, tín hiệu thông tin tạo thành dạng có thể truyền hiệu quả trên kênh thông tin Một phạm vi rộng các sơ đồ điều chế đã được phát triển, phụ thuộc vào dạng thông tin là analog hay digital Một số sơ đồ điều chế tương tự chung bao gồm: điều chế tần số (FM), điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM), điều chế đơn biên (SSB) Các sơ đồ điều chế sóng mang đơn chung cho thông tin. .. phía phát - Đối với hệ thống thông tin số thì MODEM đóng vai trò như một bộ não của con người Các khối chức năng còn lại không phải là bắt buộc đối với mọi hệ thống thông tin 1.3.Các tham số đánh giá chất lượng hệ thống thông tin số Trong viễn thông, khi truyền thông tin có hai hạn chế : hạn chế về mặt dải thông và hạn chế về tạp âm Phải có một dải thông đủ rộng để truyền được thông tin trong thời gian... mang con khác sẽ trùng với đỉnh búp sóng chính của sóng mang xem xét Điều đó thể hiện tính trực giao về mặt tần số của tín hiệu OFDM 2.2.2 Kĩ thuật ghép kênh theo tần số trực giao MC -OFDM là cơ sở của OFDM, điểm khác biệt đó là OFDM sử dụng tập các sóng mang trực giao nhau Tính trực giao có ý nghĩa là các tín hiệu được 32 điều chế sẽ hoàn toàn độc lập với nhau Tính trực giao với nhau đạt được do các... ngừa can nhiễu, điều này làm giảm hiệu quả phổ Tuy nhiên với OFDM sự đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu quả của phổ 30 2.2 Hệ thống truyền dẫn đa sóng mang 2.2.1 Sự trực giao trong OFDM “ORTHOGONAL” ( Sự trực giao) chỉ ra rằng có một mối quan hệ toán học chính xác trong miền tần số của các sóng mang trong hệ thống OFDM Trong hệ thống FDM thông thường, nhiều... tiêu biểu của một hệ thống thông tin số được mô tả dưới đây thể hiện tất cả các chức năng xử lí tín hiệu chính nhất có thể có của hệ thống thông tin số hiện nay Hình 1.3: Sơ đồ khối hệ thống truyền tin số Chức năng các thành phần và các khối trong hệ thống: 1 Nguồn tin Nguồn tin là nơi sản sinh ra tin: 2 3 - Nếu tin tức là hữu hạn thì nguồn sinh ra nó được gọi là nguồn rời rạc Nếu tin tức là vô hạn... thoại di động thì độ chính xác truyền tin cũng được thể hiện qua tham số chất lượng tiếng nói xét về khía cạnh chất lượng dịch vụ Khả năng truyền tin nhanh chóng của hệ thống thông tin số thường được đáng giá qua dung lượng tổng cộng B của hệ thống Dung lượng của hệ thống tùy thuộc vào băng tần truyền dẫn của hệ thống, sơ đồ điều chế và mức độ tạp nhiễu… Đối với các hệ thống truyền dẫn số hiện tại, các... phức tạp của hệ thống cũng như giá thành thiết bị 1.5.Các phương pháp điều chế số Điều chế sóng mang là quá trình gắn tin tức lên một tải tin (sóng mang) có tần số phù hợp với môi trường truyền Tải tin là sóng mang hình sin với tham số có thể thay đổi được theo quy luật của tín hiệu là biên độ, tần số và góc pha Biểu diễn của tín hiệu điều chế: Trong đó A: là biên độ sóng mang 24 fc : là tần số sóng... điều chế các thông số nói trên là tín hiệu liên tục thì ta có điều chế tương tự nếu tín hiệu đưa đến là tín hiệu số thì ta có điều chế số Trong thông tin số, tín hiệu đưa đến để điều chế là tín hiệu nhị phân hay dạng mã hóa M mức của luồng tín hiệu nhị phân này Trong trường hợp điều chế số thì tín hiệu điều chế cũng làm thay đổi biên độ, pha và tần số của sóng mang Tương ứng ta có các phương pháp điều. .. một hệ thống truyền dẫn 13 .Điều chế và giải điều chế - Tác động lên các dòng xung nhị phân để thông tin nó mang có thể truyền qua một thiết bị vật lí nào đó, ở một tốc độ nào đó, với độ méo có thể chấp nhận được, trong dải tần xác định hay được phân bố - Bộ điều chế có thể thay đổi các mức điện áp riêng lẻ, các bit, sửa dạng xung tín hiệu lọc để giới hạn độ rộng dải thông và cần thay đổi phù hợp với