Bài tập lớn thông tin di động THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM SỬ DỤNG FPGA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM SỬ DỤNG FPGA Nhóm sinh viên thực hiện Nhóm 14 Họ và tên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM SỬ DỤNG FPGA Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 14 Họ tên MSSV Nguyễn Đình Trường 20172877 Nguyễn Tuấn Thành 20172825 Nguyễn Vũ Ngọc Thắng 20172814 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Đức Hà Nội,2022 LỜI NĨI ĐẦU Với phát triển khơng ngừng khoa học công nghệ, sống người ngày trở nên tiện nghi đại Điều đem lại cho nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng việc xử lý vấn đề tưởng chừng phức tạp gặp phải sống Việc ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đại tất lĩnh vực phổ biến toàn giới, thay dần phương thức thủ công, lạc hậu ngày cải tiến đại hơn, hoàn mỹ Cùng với phát triển chung đó, nước ta tiến hành mạnh mẽ công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước để theo kịp phát triển nước khu vực giới Trong lĩnh vực Điện tử - Viễn thơng ngày đóng vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế đời sống người Sự phổ biến đóng góp khơng nhỏ tới phát triển tất ngành sản xuất, giải trí, …Trong năm gần đây, đặc biệt lĩnh vực viễn thơng có phát triển mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, chia sử thơng tin đại tồn diện Trong phạm vi mơn học Thơng tin di động, nhóm chúng em định chọn đề tài “Thiết kế điều chế giải điều chế OFDM sử dụng FPGA” để làm tập lớn cho môn học Trong điều kiện thời gian hạn chế môn học, với vốn kiến thức chun mơn cịn nhiều hạn chế, báo cáo nhóm khó tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, nhóm chúng em mong nhận đánh giá, đóng góp thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Nhóm em xin trận trọng cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đức tạo điều kiện cung cấp kiến thức q báu để nhóm hồn thiện đề tài tìm hiểu MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i CHƯƠNG HỆ THỐNG OFDM 1.1 Nguyên lý OFDM 1.2 Tín hiệu OFDM 1.3 Thực hệ thống OFDM phép biến đổi IFFT/FFT 1.4 Cyclic Prefix 1.5 Bộ giải điều chế OFDM 1.6 Các ưu nhược điểm 1.7 Điều chế giải điều chế OFDM CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ FPGA 2.1 Khái niệm FPGA 2.2 Cấu trúc FPGA 10 2.2.1 Kiến trúc FPGA 10 2.2.2 Hệ thống mạch liên kết 11 2.2.3 Các phần tử tích hợp sẵn 11 2.2.4 Block RAM 11 2.3 Thiết kế FPGA 11 2.3.1 Mô tả ban đầu thiết kế 11 2.3.2 Thực thi 12 2.3.3 Quá trình nạp lập trình 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ, GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN FPGA 14 3.1 Thiết kế hệ thống OFDM Matlab 14 3.2 Luồng thiết kế hệ thống 15 3.2.1 Khối phát OFDM 16 3.2.2 Khối thu OFDM 16 KẾT LUẬN 17 Kết luận chung 17 Hướng phát triển 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Ngun lý OFDM Hình 1-2 Ngun lý tạo tín hiệu OFDM Hình 1-3 Ngun lý tạo tín hiệu OFDM thuật tốn IFFT Hình 1-4 Tín hiệu truyền với cyclic prefix Hình 1-5 Nguyên lý giải điều chế OFDM .5 Hình 1-6 Nguyên lý giải điều chế OFDM FFT Hình 1-7 Các sóng mang OFDM trực giao Hình 1-8 Cấu trúc symbol OFDM Hình 2-1 Cấu trúc FPGA .10 Hình 2-2 Mạng liên kết FPGA 11 Hình 3-1 Sơ đồ điều chế chịm QPSK 14 Hình 3-2 Đường cong tỉ lệ lỗi Bit kênh AWGN 14 Hình 3-3 Tín hiệu đầu vào tín hiệu đầu 15 Hình 3-4 Mơ hình thiết kế hệ thống 15 Hình 3-5 Khối phát OFDM 16 Hình 3-6 Khối thu OFDM .16 i CHƯƠNG HỆ THỐNG OFDM 1.1 Nguyên lý OFDM Hình 1-1 Nguyên lý OFDM Tín hiệu dải gốc sau thực ánh xạ chịm (ví dụ BPSK, QPSK, QAM, …) thành symbol liệu dạng phức, symbol liệu xếp thành khối điều biến nhóm sóng mang sát Khối sóng mang tạo thành OFDM symbol Các luồng liệu điều khiển để chiếm hay nhiều kênh toàn OFDM symbol Tín hiệu OFDM truyền đa hợp luồng liệu Trong hệ thống OFDM, việc chuyển từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự biến đổi số sang tương tự (ADC: analog to digital converter) Ngõ ADC tín hiệu dải gốc Nguyên lý hệ thống OFDM mơ tả Hình 1.1 1.2 Tín hiệu OFDM Hình 1.2 mơ tả ngun lý q trình tạo tín hiệu OFDM Đầu vào điều chế dòng liệu {d1} chia thành dòng liệu song song với tốc độ liệu giảm N lần thông qua chia nối tiếp/song song Trong đó, N số sóng mang Dịng bit luồng liệu {di,k} điều chế thành tín hiệu{am,k}, với k số song mang con, i số khe thời gian tương ứng với N bit song song qua biến đổi nối tiếp/song song, m số khe thời gian tương ứng với N mẫu tín hiệu phức Tín hiệu {am,k} nhân với xung sở để giới hạn phổ tần sóng mang Tiếp theo, tín hiệu nhân với với sóng mang 𝜙𝑘 (𝑡 ) Các sóng mang 𝜙𝑘 (𝑡 ) diễn công thức: 𝜙𝑘 (𝑡 ) = ⅇ 𝑗2𝜋𝑓𝑘𝑡 (1.1) Với fk tần số tương ứng với số k subcarrier OFDM symbol Hình 1-2 Nguyên lý tạo tín hiệu OFDM Tín hiệu OFDM dải gốc N sóng mang là: 𝑠𝑚 (𝑡 ) = √𝑁 𝑁−1 ∑𝑘=0 𝑎𝑚,𝑘 𝜙(𝑡 ), < 𝑡 < 𝑁𝑇 (1.2) am,k symbol phức thứ k chuỗi liệu sau thực điều biến dải gốc, NT chiều dài symbol OFDM chứa N subcarrier, T thời gian lấy mẫu Mỗi subcarrier cách khoảng nhau: 𝛥𝑓 = 𝑁𝑇 , fk tính theo cơng thức: 𝑓𝑘 = 𝑘 𝑁𝑇 (1.3) Các fk trộn với sóng mang tần số fc tạo thành N sóng mang trực giao Mỗi tín hiệu sm(t) tương ứng với điểm khơng gian Euclid N chiều gọi khơng gian tín hiệu, điểm biểu diễn giá trị (am,1, am,2,…, am,N) Một tập hợp M điểm không gian N chiều gọi chùm tín hiệu (signal constellation) Trong trường hợp thực truyền tín hiệu liên tục, m số nguyên phụ thuộc vào độ dài liệu đưa vào Các kết có sau thực phép nhân cộng lại tín hiệu cuối dạng sóng (theo thời gian) truyền qua kênh Do fk(t) điều chế tần số sóng mang 𝑓𝑘 = 𝑘 𝛥𝑓 (Hz), nên kỹ thuật OFDM thường coi có N sóng mang Trên sóng mang tín hiệu truyền với tốc độ thấp 𝑅𝑂𝐹𝐷𝑀 = 𝑅𝑠 𝑁 Trong OFDM, tốc độ tín hiệu kênh tốc độ truyền tín hiệu (hoặc khung) OFDM 1.3 Thực hệ thống OFDM phép biến đổi IFFT/FFT Nhiều nghiên cứu tiến hành để tách sóng mang kỹ thuật OFDM [5] Ban đầu, việc tách sóng mang thực lọc dải qua Tuy nhiên, phương pháp yêu cầu đáp ứng lọc phải có độ dốc lớn Điều dẫn đến nhiều khó khăn thiết kế ứng dụng kỹ thuật OFDM Năm 1971, Weinstein and Ebert đề nghị cách thực OFDM rời rạc sau: 𝑁−1 𝑆𝑛 (𝑛𝑇) = √𝑁 ∑ 𝑎𝑚,𝑘 ⅇ 𝑛𝑘 𝑗2𝜋 𝑁 ,0 ≤ 𝑛 ≤ 𝑁 − (1.4) 𝑘=0 Đây biến đổi Fourier ngược rời rạc (IDFT) chuỗi ak , điều làm cho việc thực OFDM trở nên dễ dàng DFT/IDFT cơng cụ thực hiệu phần cứng lẫn phần mềm Việc giải đa hợp tín hiệu OFDM phần thu biến đổi Fourier rời rạc (DFT) Điều giúp việc thực hệ thống OFDM đơn giản Nhằm giảm độ phức tạp hệ thống, phép biến đổ DFT/IDFT thay phép biến đổi Fourier rời rạc nhanh FFT/IFFT Hình 1.3 Hình 1-3 Nguyên lý tạo tín hiệu OFDM thuật tốn IFFT 1.4 Cyclic Prefix Hệ thống sử dụng OFDM gặp hai vấn đề khó khăn Một khoảng cách subcarrier nhỏ dẫn đến dễ xảy can nhiễu liên sóng mang (ICI) Khó khăn thứ hai symbol OFDM truyền liên tiếp, đáp ứng đường truyền kéo dài xảy can nhiễu liên ký tự (ISI) Nếu ta phân cách symbol OFDM khoảng zero vấn đề ISI giải ICI khơng thể khống chế hình 1-4b Năm 1980, Peled Ruiz đưa ý tưởng dùng đoạn cyclic prefix, lấy phần liệu cuối chép lên đầu tín hiệu OFDM, nhờ vậy, cyclic prefix giải ISI lẫn ICI Việc sử dụng cyclic prefix minh hoạ hình 1-4c Hình 1-4 Tín hiệu truyền với cyclic prefix Khoảng bảo vệ G kéo dài khoảng −G t 0 tín hiệu OFDM Tín hiệu OFDM có cyclic prefix sau: 𝑠𝑚 (𝑡 ) = √𝑁 𝑁−1 ∑𝑘=0 𝑎𝑚,𝑘 𝜙(𝑡 ), −𝐺 < 𝑡 < 𝑁𝑇 (1.5) Thông thường khoảng cyclic prefix phải chọn cho lớn thời gian trễ truyền dẫn kênh truyền thay đổi nhằm đảm bảo tốc độ truyền tốt Các ưu điểm nhờ chèn thêm dải bảo vệ có ý nghĩa lớn việc giải vấn đề ISI ICI Tuy vậy, dùng thêm đoạn cyclic prefix có hậu ta phải thêm lượng lượng cho cyclic prefix làm chậm tốc độ truyền 1.5 Bộ giải điều chế OFDM Hình 1-5 Nguyên lý giải điều chế OFDM Máy thu OFDM coi gồm nhiều giải điều chế, thực chuyển tín hiệu sóng mang xuống băng gốc tích phân chu kỳ tín hiệu nhằm khơi phục lại liệu ban đầu Sơ đồ nguyên lý q trình giải điều chế tín hiệu kỹ thuật OFDM mơ tả Hình 1-5 Chúng ta dễ dàng nhận thấy, hàm k(t) với k = 1,2, ,N trực giao với đơi khơi phục (am,1 ,, am,2 , , am,N , ) ban đầu Về mặt toán học, hàm coi trực giao nếu: (1.6) Trong đó, * ký hiệu liên hợp phức Sự trực giao sóng mang thực sau: phổ tín hiệu sóng mang thứ p dịch vào sóng mang thứ q khoảng thơng qua phép nhân với hàm phức ⅇ 𝑗𝑝𝜔𝑠𝑡 , 𝜔𝑠 = 2𝜋𝑓𝑠 = ̅̅̅̅ 𝑇𝑠 khoảng cách tần số sóng mang p q Nếu tất sóng mang khơng phải sóng mang mong muốn bị trộn xuống tần số số nguyên lần 1/T , T chu kỳ tín hiệu, chúng có tích phân chu kỳ ký hiệu Như vậy, sóng mang trực giao với độ dãn cách sóng mang bội số 1/T Tương tự máy phát, giải điều chế tín hiệu OFDM thay phép biến đổi FFT Hình 1-6 Hình 1-6 Nguyên lý giải điều chế OFDM FFT 1.6 Các ưu nhược điểm Tóm lại, hệ thống OFDM có bốn ưu điểm Thứ nhất, hệ thống OFDM loại nhiễu liên ký tự (ISI) cách sử dụng chuỗi bảo vệ Các chuỗi bảo vệ phải có chiều dài lớn thời gian trễ lớn kênh truyền Thứ hai, hệ thống OFDM ứng dụng hệ hệ thống truyền thông dải rộng nhờ khả sử dụng hiệu phổ tần cách chia thành băng chồng lên Đồng thời, việc chia băng nhằm chống lại ảnh hưởng kênh truyền chọn lọc tần số Thứ ba, hệ thống OFDM thực đơn giản phép biến đổi IFFT/FFT Điều cuối khả kết hợp với kỹ thuật khác nhằm tăng chất lượng hệ thống như: hệ thống OFDM-CDMA MIMO-OFDM Bên cạnh ưu điểm trên, hệ thống OFDM có ba khuyết điểm Thứ nhất, việc sử dụng chuỗi bảo vệ làm giảm băng thơng hệ thống khoảng bảo vệ khơng mang thơng tin có ích Thứ hai, hệ thống nhạy cảm với dịch tần số dịch pha yêu cầu trực giao sóng mang Cuối cùng, subcarrier điều biến biên độ symbol liệu dải gốc, số lượng subcarrier lớn có xác suất xảy giá trị có biên độ lớn so với trị trung bình Điều làm tăng hệ số tỉ lệ lượng đỉnh lượng trung bình (PAR: Peak to Average Power) Đây yếu tố gây khó khăn việc bảo đảm tính tuyến tính mạch khuếch đại, chuyển đổi ADC, DAC Một số phương pháp giảm PAR sử dụng như: phương pháp kết hợp OFDM với mã hóa khối mã hóa sửa sai, phương pháp kết hợp với trải phổ, phương pháp điều khiển pha subcarrier để khơng có tượng cộng nhiều tín hiệu pha, phương pháp thay subcarrier không sử dụng symbol OFDM subcarrier có pha ngược, phương pháp thiết lập ngưỡng để giới hạn trị đỉnh Phương pháp kết hợp OFDM với mã hóa sửa sai có tác dụng tốt, nhiên số subcarrier tăng, khối mã hóa tăng địi hỏi lượng tính tốn lớn làm cho hệ thống phức tạp Phương pháp thiết lập ngưỡng nghiên cứu với cách thiết lập mềm, sử dụng mạng neuron,… đề nghị Đây vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 1.7 Điều chế giải điều chế OFDM OFDM kỹ thuật truyền khối Tín hiệu dải gốc sau thực ánh xạ chịm (ví dụ BPSK, QPSK, QAM,…) thành symbol liệu dạng phức, symbol liệu xếp thành khối điều biến nhóm sóng mang sát trực giao với Hình 1-7 Hình 1-7 Các sóng mang OFDM trực giao Khối sóng mang tạo thành OFDM symbol Các tín hiệu OFDM thông thường tạo dạng số tạo dải rộng tạ dao động khóa pha máy thu miền tương tự khó khăn Trong đề tài, ký hiệu OFDM gồm có 180 liệu tải trọng phức, 45 thành phần zero làm khoảng bảo vệ (23 thành phần đầu, 22 thành phần cuối), 31 thành phần hoa tiêu (pilot) Các pilot chèn vào cụm liệu theo thứ tự để tạo thành ký hiệu sóng mang pilot điều chế dựa vào vị trí sóng mang chúng bên ký hiệu OFDM Hình 1-8 Cấu trúc symbol OFDM Các luồng liệu điều khiển để chiếm hay nhiều kênh tồn OFDM symbol Tín hiệu OFDM truyền đa hợp luồng liệu Hệ thống OFDM thực phép biến đổi IFFT để tạo tính trực giao song mang để truyền Tương tự bên đầu phát, giải điều chế tín hiệu OFDM thay phép biến đổi FFT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ FPGA 2.1 Khái niệm FPGA Field Programmable Gate Arrays (FPGA) loại mạch tích hợp cỡ lớn dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng lập trình Chữ “Field” muốn đến khả tái lập trình từ bên ngồi người sử dụng, khơng phụ thuộc vào dây truyền sản xuất phức tạp nhà máy bán dẫn Vi mạch FPGA cấu thành từ phận như: - Các khối logic lập trình (logic block) - Hệ thống mạch liên kết lập trình - Khối vào/ (I/O pads) - Phần tử thiết kế sẵn DSP slice, RAM, ROM, nhân xử lý, … FPGA xem loại vi mạch bán dẫn chuyên dụng ASIC, so sánh FPGA với ASIC đặc chế hoàn tồn hay ASIC thiết kế thư viện logic FPGA không đạt mức độ tối ưu loại hạn chế khả thực tác vụ đặc biệt phức tạp, FPGA ưu việt chỗ tái cấu trúc lại sử dụng, công đoạn thiết kế đơn giản, chi phí giảm, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm vào sử dụng FPGA có ưu điểm vượt trội nhờ khả xử lý song song nên với cung toán xử lý song song nên với tốn xử lý cần IC có tốc độ xung nhịp thấp xử lí tốn điều chế tron dịng DSP, ARM cần có tốc độ làm việc cao nhiều lần Vì lý lên việc lựa chọn linh kiện có tốc độ khơng cần q cao cho tốn thiết kế, từ kiểu chân IC FPGA dễ dàng cho thiết kế mạch in phù hợp với thực tế chế tạo Việt Nam Chỉ cần chíp FPGA dễ dàng cho thiết kế mạch in phù hợp với thực tế chế tạo Việt Nam.Chỉ càn chip FPGA có tốc độ clock 300mhz (XC3S500EVQ10) đủ lực thiết kế phần số máy thu phát với trung tần lên đến khoảng 30Mhz băng thơng tương ứng 8Mhz.Trong giải tốn DPS phải cần xử lý có tốc đọ 1GHZ dùng ARM máy tính tốc dộ chip phải lớn 2.2 Cấu trúc FPGA Dưới chip FPGA điển hình khối Hình 2-1 Cấu trúc FPGA 2.2.1 Kiến trúc FPGA Kiến trúc FPGA xác có khác biệt nhà sản xuất Ở đây, chúng tơi trình bày cấu trúc FPGA chung chứa phần tử sau: • Khối logic lập trình: Các khối logic hình thành từ hàng nghìn bóng bán dẫn đến hàng triệu bóng bán dẫn Chúng thực chức logic theo yêu cầu thiết kế bao gồm thành phần logic cặp bóng bán dẫn, bảng tra cứu (LUT), Logic điều khiển mang (flip flops ghép kênh) • Khối I/O lập trình: Chúng kết nối khối logic với thành phần bên ngồi thơng qua chân giao diện • Tài ngun kết nối lập trình: Chúng kết nối điện lập trình (được đặt sẵn theo chiều dọc chiều ngang) cung cấp đường dẫn định tuyến cho khối logic lập trình Các đường dẫn định tuyến chứa đoạn dây có độ dài khác kết nối với thông qua 10 công tắc lập trình điện Mật độ FPGA phụ thuộc vào số lượng phân đoạn sử dụng cho đường dẫn định tuyến 2.2.2 Hệ thống mạch liên kết Hình 2-2 Mạng liên kết FPGA Mạch liên kết FPGA cấu thành từ đường kết nối theo hai phương ngang cà đứng, tùy theo loại FPGA mà đường kết nối chia thành nhóm khác Các đường kết nối nối với thông qua khối chuyển mạch lập trình (programmable switch), khối chuyển mạch chứa số lượng nút chuyển lập trình đảm bảo cho dạng liên kết phức tạp khác 2.2.3 Các phần tử tích hợp sẵn Ngoài khối logic tùy theo loại FPGA khác mà có phần tử tích hợp thêm khác nhau, ví dụ để thiết kế ứng dụng SoC, dịng Virtex 4, Xilinx có chứa nhân Power PC, hay dịng Atmel FPSLIC tích hợp nhân AVR,… 2.2.4 Block RAM Ngồi FPGA cịn có block RAM, khái quát Block RAM nhớ nhỏ nằm FPGA Những block nhỏ (khoảng vài chục Kb đến vài Mb tùy theo loại FPGA) tạo thành nhớ nhỏ ROM, FIFO 2.3 Thiết kế FPGA 2.3.1 Mô tả ban đầu thiết kế Khi xây dựng chip khả trình (FPGA) với ý nghĩa dành cho ứng dụng riêng biệt, xuất phát từ ứng dụng thực tiễn sống đặt yêu cầu phải thiết 11 kế IC thực tối ưu ứng dụng Bước quy trình thiết kế có nhiệm vụ tiếp nhận yêu cầu thiết kế xây dựng nên kiến trúc tổng quát thiết kế - Mô tả thiết kế: Trong bước này, từ yêu cầu thiết kế dựa khả cơng nghệ có, người thiết kế kiến trúc xây dựng nên toàn kiến trúc tổng quan cho thiết kế Nghĩa bước người thiết kế kiến trúc phải mô tả vấn đề sau: Thiết kế có khối nào? • Mỗi khối có chức gì? • Hoạt động thiết kế khối ? • Phân tích kỹ thuật sử dụng thiết kế công cụ, phần mềm hỗ trợ thiết kế - Mô chức (Function simulation): Sau mô tả thiết kế, người thiết kế cần mô tổng thể thiết kế mặt chức để kiểm tra thiết kế có hoạt động với chức yêu cầu - Tổng hợp logic (Logic Synthesis): Tổng hợp logic trình tổng hợp mơ tả thiết kế thành sơ đồ bố trí mạch (netlist) Quá trình chia thành bước: chuyển đổi mã RTL, mã HDL thành mô tả dạng biểu thức đại số Boolean dựa biểu thức kết hợp với thư viện tế bào chuẩn sẵn có để tổng hợp nên thiết kế tối ưu - Hiệu chỉnh kết nối (Datapath Schematic): Nhập netlist ràng buộc thời gian vào cơng cụ phân tích thời gian (timing analysic) Cơng cụ phân tích tách rời tất kết nối thiết kế, tính thời gian trễ kết nối dựa ràng buộc Dựa kết phân tích (report) cơng cụ phân tích, xác định kết nối không thỏa mãn thời gian Tùy theo nguyên nhân dẫn đến không thỏa mãn mà ta viết lại mã tiến hành lại tổng hợp logic hiệu chỉnh lại ràng buộc • 2.3.2 Thực thi Quá trình gồm bước: - Ánh xạ (mapping): chuẩn bị liệu đầu vào, xác định kích thước khối Các khối phải phù hợp với cấu trúc tế bào FPGA (gồm nhiều cổng logic) đặt chúng vào vị trí tối ưu cho việc dây 12 - Sắp đặt định tuyến (Place and route): Sắp đặt khối đặt khối vào tế bào vị trí tối ưu cho việc dây Định tuyến bước thực việc nối dây tế bào Để thực công việc cần có thơng tin sau: - Các thông tin vật lý thư viện tế bào, ví dụ kích thước tế bào, điểm để kết nối, định thời, trở ngại dây - Một netlist tổng hợp chi tiết instance mối quan hệ kết nối bao gồm đường dẫn bị hạn chế thiết kế, - Tất yêu cầu tiến trình cho lớp kết nối, bao gồm luật thiết kế cho lớp dây, trở kháng điện dung, tiêu thụ lượng, luật dẫn điện lớp 2.3.3 Quá trình nạp lập trình - Sau trình thực hiện, thiết kế cần nạp vào FPGA dạng dòng bit (bit stream) - Quá trình nạp thiết kế (download) vào FPGA thường nạp vào nhớ bay hơi, ví dụ SRAM Thơng tin cấu hình nạp vào nhớ Dịng bit truyền lúc mang thơng tin định nghĩa khối logic kết nối thiết kế Tuy nhiên, lưu ý rằng, SRAM liệu nguồn nên thiết kế không lưu đến phiên làm việc 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ, GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN FPGA 3.1 Thiết kế hệ thống OFDM Matlab Hình 3-1 Sơ đồ điều chế chịm QPSK Hình 3-2 Đường cong tỉ lệ lỗi Bit kênh AWGN 14 Hình 3-3 Tín hiệu đầu vào tín hiệu đầu 3.2 Luồng thiết kế hệ thống HDL Coder chạy MatLab Simulink sử dụng cho công việc thiết kế Công cụ cho phép hệ thống trừu tượng hóa mức độ cao Khơng thiết kế thực Trình tạo hệ thống mà xác minh cuối nhắm mục tiêu đến FPGA cụ thể Hình 3-4 Mơ hình thiết kế hệ thống 15 3.2.1 Khối phát OFDM Hình 3-5 Khối phát OFDM 3.2.2 Khối thu OFDM Hình 3-6 Khối thu OFDM 16 KẾT LUẬN Kết luận chung Do thời gian kiến thức hạn chế, với điều kiện dịch bệnh phức tạp, nên nhóm trình thiết kế Hệ thống OFDM nhiên chưa triển khai kit FPGA thực tế Về phương diện mơ Matlab, nhóm tiến hành mơ khối điều chế giải điều chế hệ thống OFDM, kết thu so với lý thuyết Hướng phát triển Trong thời gian tới, nhóm tiếp tục mô hệ thống OFDM sử dụng HDL Coder phần mềm Matlab Simulink Sau nhóm tiến hành mơ hình hóa phần cứng vừa tạo Simulink để tiến hành nạp FPGA thử nghiệm 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Joaquin Garcia, Rene Cumplido, On the design of an FPGA-Based OFDM modulator for IEEE 802.11a, Department of Computer Science, INAOE, Puebla, Mexico [2] Nguyễn Văn Đức, “Bộ Sách Kỹ Thuật Thông Tin Số (Tập 2) - Lý Thuyết Và Các Ứng Dụng Của Kỹ Thuật OFDM”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2006 [3] Nguyen Trung Hieu, Nguyen Thanh Tu, Nguyen Viet Ha, Tran Thi Thao Nguyen , and Bui Huu Phu, FPGA Implementation of MIMO-OFDM STBC Systems, 2012 [4] Joaquín García, René Cumplido, On the design of an FPGA-Based OFDM modulator for IEEE 802.16-2004, Department of Computer Science, INAOE, Puebla, Mexico 18 ... SRAM liệu nguồn nên thiết kế không lưu đến phiên làm việc 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHẾ, GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN FPGA 3.1 Thiết kế hệ thống OFDM Matlab Hình 3-1 Sơ đồ điều chế chịm QPSK Hình... định chọn đề tài ? ?Thiết kế điều chế giải điều chế OFDM sử dụng FPGA? ?? để làm tập lớn cho môn học Trong điều kiện thời gian hạn chế mơn học, với vốn kiến thức chun mơn cịn nhiều hạn chế, báo cáo nhóm... lượng cho cyclic prefix làm chậm tốc độ truyền 1.5 Bộ giải điều chế OFDM Hình 1-5 Nguyên lý giải điều chế OFDM Máy thu OFDM coi gồm nhiều giải điều chế, thực chuyển tín hiệu sóng mang xuống băng