Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao ofdm và ứng dụng trong truyền hình số dvb t

Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn ñề tài 1.2 Phạm vi ñề tài .8 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO 2.1 Tổng quan OFDM 2.2 Ảnh hưởng kênh vơ tuyến đến truyền dẫn tín hiệu 14 2.2.1 Các thơng số đặc trưng OFDM 14 2.2.2 Suy hao ñường truyền 17 2.2.3 Các dạng Fading ảnh hưởng lên tín hiệu 19 2.3 Đồng OFDM .29 2.3.1 Khái quát ñồng OFDM 29 2.3.1.1 Nhận biết khung 30 2.3.1.2 Ước lượng khoảng dịch tần số .31 2.3.1.3 Bám ñuổi pha FOE (Frequency Offset Estimation) 34 2.3.2 Đồng thời gian .36 2.3.3 Đồng tần số sóng mang 42 2.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T 44 3.1 Tổng quan truyền hình số .44 3.2 Tổng quan DVB-T 53 3.3 Tính trực giao sóng mang OFDM DVB-T 69 3.4 Cấu trúc khung OFDM .72 3.5 Kết luận chương 74 Mục lục CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T 75 4.1 Giới thiệu 75 4.2 Mơ hình mơ hệ thống .76 4.2.1 Mơ hình mơ .76 4.2.2 Thiết lập thơng số mơ hình mô 77 4.3 Chương trình mơ truyền OFDM : 88 4.3.1 Giao diện chương trình mô : 88 4.3.2 Kết mơ đánh giá hiệu 90 4.4 Kết luận chương 95 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 Danh mục thuật ngữ viết tắt hình vẽ DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AWGN Additive White Gauussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng CAT Conditional Access Table Bảng truy cập có điều kiện CFO Carrier Frequency Offset Độ dịch tần số sóng mang DPLL Digital Phase Locked Loop Vịng khóa pha số DVB-T Digital Video Broadcast-Terrestrial Truyền hình số mặt đất ETSI Viện tiêu chuẩn viễn thơng châu Âu European Telecommunications Standards Institute FDM Frequency Division Multiplexing Phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FFT Fast Fourier Transformation Biến ñổi Fourier nhanh FOE Frequency Offset Estimation Bám ñuổi pha ICI Inter-Carrier Interference Nhiễu giao thoa sóng mang IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến ñổi ngược Fourier rời rạc ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giao thoa ký hiệu MPEG Moving Picture Experts Group Tổ chức nghiên cứu ảnh ñộng NIT Network Information Table Bảng thông tin mạng NTSC National Television Standard Ủy ban tiêu chuẩn truyền hình quốc Committee gia (Hoa Kỳ) Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số Multiplexing trực giao Program Association Table Bảng kết hợp chương trình OFDM PAT Danh mục thuật ngữ viết tắt hình vẽ PES Program Elementary Stream Dịng sở đóng gói PID Packet Identification Nhận dạng gói PMT Program Map Table Bảng đồ chương trình PN Pseudo Noise Chuỗi giả PRBS Pseudo Random Binary Sequence Chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vng góc QPSK Quadrature Phase Shift Keying Phương pháp khóa dịch pha vng góc RF Radio Frequency Tần số vơ tuyến S/P Serial/Parrallel Chuyển đổi nối tiếp/song song SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm TPS Transmission Parameter Signalling Tín hiệu tham số truyền dẫn UHF Ultra High Frequency Tần số cực cao VHF Very High Frequency Tần số cao Danh mục thuật ngữ viết tắt hình vẽ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Hình dạng sóng mang OFDM 10 Hình 2.2 Hình dạng phổ tín hiệu OFDM 11 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM .13 Hình 2.4 Cấu trúc tín hiệu OFDM 14 Hình 2.5 Đáp ứng xung thu truyền xung RF Hình 2.6 Minh họa fading lựa chọn tần số Hình 2.7: Hiệu ứng Doppler Hình 2.8: Phổ công suất Doppler 27 Hình 2.9 Quá trình ñồng OFDM Error! Bookmark not defined Hình 2.10: Mơ hình nhận biết khung .30 Hình 2.11: Những phần giống ký tự OFDM Hình 2.12 Ngõ tương quan .1 Hình 2.13 Ngõ tương quan lấy trung bình 20 ký tự OFDM .1 Hình 2.14 Đồ thị thời gian M1 (θ ) M (θ ) Hình 2.15 Đồ thị thời gian [ M1 (θ ) − M (θ )] Hình 3.1a Khoảng xố dịng số 4fSC NTSC mẫu quan trọng 48 Hình 3.1b.Dịng video số theo tiêu chuẩn 4fSC PAL 49 Hình 3.2 Sơ đồ chức hệ thống phát hình số mặt đất 54 Hình 3.3 Cấu trúc gói mã RS 59 Hình 3.4: Phương pháp xáo trộn số liệu ñan xen khối 60 Hình 3.5: Quá trình giải đan xen khối 60 Hình 3.6 : Hiệu ñan xen 62 Danh mục thuật ngữ viết tắt hình vẽ Hình3.7 Biểu đồ chịm tín hiệu điều chế 16-QAM 65 Hình 3.8 Biểu diễn chịm ñiều chế QPSK, 16-QAM 64-QAM 66 Hình 3.9 Phân bố sóng mang chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ .67 Hình 3.10: Sơ đồ khối phần biến ñổi số sang tương tự Hình 3.11 So sánh hiệu sử dụng phổ FDM OFDM 70 Hình 4.1: Mơ hình mơ truyền dẫn OFDM 77 Hình 4.2: Tương thích tốc độ liệu người dùng số sóng mang .79 Hình 4.3: Tương thích kích thước FFT số sóng mang 80 Hình 4.4: Sắp xếp mẫu tần số ký hiệu OFDM trước biến đổi IFFT 81 Hình 4.5: Tín hiệu OFDM miền thời gian 81 Hình 4.6 : Giao diện thiết lập tham số 83 Hình 4.7: Đáp ứng xung kim kênh 85 Hình 4.8: Hình dạng hàm truyền đạt kênh 86 Hình 4.9 : Giao diện chương trình mơ 88 Hình 4.10 Ảnh trước truyền 91 Hình 4.11 Giao diện hồn thành chạy sau nhập liệu 92 Hình 4.12 Ảnh trước truyền sau truyền .92 Hình 4.13 Hiệu BER kênh AWGN 93 Hình 4.14 Hiệu phổ tần OFDM 93 Hình 4.15.Tỷ số SNR cho số lượng sóng mang khác .94 Hình 4.16 Cơng suất ICI cho sóng mang khác 94 Hình 4.17.Hàm phân bố xác suất Rayleigh Rice 95 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU CHƯƠNG I MỞ ĐẦU *** 1.1 Lý chọn ñề tài Hiện giới kỹ thuật thơng tin vơ tuyến phát triển nhanh chóng ñáp ứng nhu cầu trao ñổi thông tin ngày mạnh mẽ người Sự hoạt ñộng hệ thống vô tuyến tiên tiến phụ thuôc nhiều vào đặc tính kênh thơng tin vơ tuyến : fading lựa chọn tần số, ñộ rộng băng thơng bị giới hạn, điều kiện đường truyền thay ñổi cách nhanh chóng tác ñộng qua lại tín hiệu Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sử dụng ña sóng mang ñã ñược ñề xuất ñể giải vấn đề chuẩn hóa cho truyền thơng tốc ñộ cao Trong kỹ thuật OFDM, việc chia luồng liệu trước phát ñi thành N luồng liệu song song có tốc độ thấp phát luồng liệu sóng mang khác Các sóng mang trực giao nhau, điều ñược thực cách chọn ñộ giãn cách tần số chúng cách hợp lý Phổ sóng mang tần số trung tâm tần số sóng mang khác hệ thống.Kết khơng có nhiễu sóng mang phụ.DVB-T tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thức tổ chức ETSI (European Telecommunications Standards Institute) công nhận vào tháng năm 1997 Tiêu chuẩn DVB-T sử dụng kỹ thuật OFDM làm kỹ thuật Tại Việt Nam việc phát sóng thử nghiệm truyền hình số thực khẩn trương nhiều năm qua thu ñược kết quan trọng Trong “Đề án số hóa truyền hình số mặt đất đến 2020”, Bộ Thơng tin truyền thơng lựa chọn tiêu chuẩn kỹ thuật DVB-T để áp dụng nước ta Truyền hình số DVB-T cho phép truyền đồng thời tín hiệu truyền hình, phát dịch vụ truyền liệu khác Một kênh tần số 8Mhz truyền tới 14 chương trình thay chương trình truyền hình analog Việc chuyển sang phát sóng DVB-T giúp Cục tần số vơ tuyến điện dễ CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU dàng việc quy hoạch tần số, phân chia băng tần phục vụ nhiệm vụ an ninh quốc phịng 1.2 Phạm vi đề tài Kỹ thuật OFDM ñược ứng dụng rộng rãi phát số DAB, truyền hình số DVB, hệ thống Wifi, Wimax, xDSL… Vì phạm vi cơng nghệ rộng nên Luận văn tốt nghiệp em xin trình bày “Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDM Ứng dụng truyền hình số DVB-T” Luận văn gồm chương: Chương I: Mở ñầu Chương II: Cơ sở lý thuyết ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Chương III: Ứng dụng OFDM truyền hình số DVB-T Chương IV: Mơ Em xin chân thành cảm ơn giáo Phó Giáo sư, Tiến sỹ Nguyễn Thị Việt Hương tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO *** 2.1 Tổng quan OFDM Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) phân chia tồn băng thơng cần truyền vào nhiều sóng mang truyền đồng thời sóng mang Theo đó, luồng số tốc độ cao ñược chia thành nhiều luồng tốc ñộ thấp Việc chia tổng băng thông thành nhiều băng với sóng mang dẫn đến giảm độ rộng băng miền tần số ñồng nghĩa với tăng ñộ dài ký hiệu Số sóng mang lớn ñộ dài ký hiệu lớn Theo ñó chương thứ luận văn xin trình bày nguyên lý hoạt ñộng hệ thống ñiều chế OFDM Sau xét thơng số hiệu Cuối xét ảnh hưởng thông số kênh truyền sóng lên dung lượng chất lượng truyền dẫn hệ thống OFDM Ý tưởng OFDM truyền dẫn ñồng thời nhiều băng chồng lấn ñộ rộng băng tần cấp phát hệ thống Việc xếp chồng lấn băng tần toàn băng tần cấp phát dẫn đến khơng ñạt ñược hiệu sử dụng phổ tần ñược cấp phát cao mà cịn có tác dụng phân tán lỗi cụm truyền qua kênh, nhờ tính phân tán lỗi mà ñược kết hợp với kỹ thuật mã hố kênh kiểm sốt lỗi hiệu hệ thống cải thiện ñáng kể So với hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số FDM truyền thống, FDM truyền theo chế song song băng khơng khơng phép chồng lấn mà cịn phải dành khoảng băng tần bảo vệ (để giảm thiểu độ phức tạp lọc thu) Theo trước hết ta định nghĩa tính trực giao, sau ta áp dụng tính trực giao vào hệ thống truyền dẫn OFDM hay nói cách khác sử dụng tính trực giao vào q trình tạo thu tín hiệu OFDM ñiều kiện cần thiết ñể ñảm bảo tính trực giao CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO Nếu ký hiệu sóng mang dùng hệ thống OFDM s i ( t ) & s j ( t ) Để ñảm bảo trực giao cho OFDM, hàm sin sóng mang phải thoả mãn ñiều kiện sau [4]: T ts +T ∫ ts 1 , s i (t ).s *j (t )dt =  0, i= j i≠ j (2.1) k = 1, , Λ N ≠ (2.2) Trong [4]:  e ( j π k ∆ ft ) , s k (t ) =  0, ∆f = T khoảng cách tần số hai sóng mang con, T thời gian ký hiệu, N số sóng mang N.∆f băng thông truyền dẫn ts dịch thời gian OFDM ñạt tính trực giao miền tần số cách phân phối tín hiệu thơng tin riêng biệt vào sóng mang khác Các tín hiệu OFDM ñược tạo từ tổng hàm sin tương ứng với sóng mang Tần số băng tần sở sóng mang chọn số nguyên lần tốc ñộ ký hiệu, kết tồn sóng mang có tần số số nguyên lần tốc ñộ ký hiệu Do sóng mang trực giao với Hình 2.1 Hình dạng sóng mang OFDM1 10 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Trong chương trình mơ phỏng, tham số khởi tạo hệ thống ñược tập trung vào bảng, giá trị tham số ñược thiết lập khởi tạo thay đổi q trình thực chương trình mơ chọn chức điều chế thích ứng Tất nhiên tham số giữ nguyên giá trị khởi tạo khơng chọn chức điều chế thích ứng Giao diện tham số khởi tạo hệ thống ñược mở có cấu trúc sau Hình 4.6 : Giao diện thiết lập tham số Để hiểu hoạt ñộng chương trình mơ OFDM trước tiên cần phải hiểu rõ tham số khởi tạo hệ thống ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống Kích thước FFT: biểu thị nhãn ‘Kích thước FFT’, tham số số điểm FFT dùng ký hiệu OFDM độ dài ký hiệu OFDM Để đảm bảo phổ OFDM thực kích thước FFT > lần số lượng sóng mang Kích thước 83 CHƯƠNG IV:MƠ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T FFT chọn lớn lãng phí băng tần bù lại phân lượng tín hiệu sóng mang, điều có tác dụng phân tán lỗi Tuy nhiên kích thước FFT chọn q nhỏ mật ñộ lượng sóng mang lớn bị lỗi gây lỗi cụm Vì nên chọn giá trị tham số: 2:1< kích thước FFT: số sóng mang ≤ 5:1 Số lượng sóng mang: hiển thị nhãn ‘Số sóng mang’, số lượng sóng mang dùng để truyền liệu Cần phải phân biệt liệu liệu người dùng, dùng thuật ngữ ‘dữ liệu người dùng’ có nghĩa liệu đến điều chế OFDM, cịn ‘dữ liệu’ liệu người dùng phần chèn thêm (ñể thích ứng với kênh truyền), thường phần chèn thêm ký hiệu ‘0’.Số lượng sóng mang lớn, trễ điều chế cao song lợi phân tán lỗi ñều băng tần kênh Mặt khác chế thích ứng mà luận văn sử dụng chọn lọc sóng mang tức lựa chọn sóng mang có SNR cao (hay BER thấp) ñể truyền liệu ñó số lượng sóng mang lớn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ñó chế chọn lọc hoạt ñộng hiệu hơn, lựa chọn xác vùng tần số tương ñối ổn ñịnh kênh Tuy nhiên thường chọn số lượng sóng mang ≤ 500 tính chất mơ chạy phần mềm Do tốc độ xử lý khơng cao tốc độ xử lý phần cứng thực tế Khoảng thời gian bảo vệ: ký hiệu có khoảng bảo vệ gắn trước ký hiệu khoảng bảo vệ ñược chọn cho lớn thời gian trễ cực ñại kênh, ký hiệu thu trước sau không bị chồng lấn lên mà chồng lấn lên khoảng bảo vệ Do lượng ký hiệu không bị phân tán ký hiệu khác, tức khơng có tượng ISI Khoảng bảo vệ chọn = 1/4 kích thước FFT khoảng bảo vệ gắn phía trước ký hiệu Tuy nhiên khoảng bảo vệ ñược chọn lựa theo tỷ lệ như: 1, 1/2, 1/4, 1/8, … Tùy theo kích thước FFT lớn hay nhỏ chọn giá trị khoảng bảo vệ = 1/4 kích thước FFT, giao diện nhập liệu khoảng bảo vệ ñược hiển thị nhãn 'Khoảng bảo vệ' (4 có nghĩa khoảng bảo vệ = 1/4 kích thước FFT) 84 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Ngưỡng BER: giá trị dùng để thiết lập xem sóng mang ñược dùng truyền liệu người dùng sóng mang không sử dụng tức phải tiến hành chèn ‘0’ Hàm thực chức kiểm tra lỗi cho sóng mang hàm ‘dem_loi’ Hàm tính giá trị BER sóng mang kiểm tra xem sóng mang có giá trị BER > BER ngưỡng gán cho phần tử mảng QĐ tương ứng với vị trí sóng mang giá trị ‘1’, tức khơng dùng sóng mang Sau hàm ‘chen_song_mang’ vào giá trị mảng QĐ mà định dùng khơng dùng sóng mang Nếu ngưỡng BER thiết lập q lớn khơng có tác dụng chọn lọc sóng mang giá trị BER thời sóng mang nhỏ giá trị BER ngưỡng Tuy nhiên thiết lập giá trị BER ngưỡng q nhỏ số sóng mang ñảm bảo giá trị BER nhỏ giá trị BER ngưỡng tốc độ truyền dẫn chậm tiến hành truyền liệu số sóng mang Trong mơ ta chọn giá trị BER ngưỡng ñược thiết lập 10-3 Đáp ứng xung kim kênh: ñáp ứng xung kim kênh số lượng xung kim giá trị biên độ suy giảm xung kim với thời gian trễ Hình 4.7: Đáp ứng xung kim kênh Hình 4.7 cho thấy hình dạng đáp ứng kênh xung kim, với ñường trễ Tương ứng giá trị biên độ hình vẽ giá trị biên ñộ suy giảm nhánh trễ 85 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T kênh Và thời gian trễ nhánh thời gian trễ xung kim kênh Trên bảng khởi tạo giá trị ban đầu cho hệ thống OFDM thì: Thời gian trễ xung thứ tương ứng với nhãn ‘nhánh 1’ bảng Thời gian trễ xung thứ hai 5+3 = tương ứng với nhãn 'nhánh 2' bảng Thời gian trễ nhánh thứ ba 5+3+9 = 17 tương ứng với nhãn ‘nhánh 3’ bảng Các giá trị biên ñộ suy giảm nhánh trễ tương ứng với nhánh nhãn ‘suy giảm 1’, ‘suy giảm 2’, ’suy giảm 3’ với giá trị 0.32, 0.28, 0.13 Tương ứng với giá trị hình dạng hàm truyền đạt kênh có dạng: Hình 4.8: Hình dạng hàm truyền đạt kênh Tần số lấy mẫu ký hiệu phát: ký hiệu sau ñiều chế ký hiệu OFDM ñều ñược lấy mẫu với tần số lấy mẫu fs Để ñảm bảo lấy mẫu ñược ñầy ñủ ký hiệu phát tần số lấy mẫu cần thỏa mãn ñịnh lý Nyquist: f s ≥ f sym tức tần số lấy mẫu tối thiểu phải gấp hai lần tần số ký hiệu Trên bảng nhập giá trị khởi ñầu tần số lấy mẫu ñược thể giá trị nhãn ‘Tần số lấy mẫu’, bảng giá trị tức ñối với ký hiệu OFDM sau ñiều chế lấy mẫu vị trí ký hiệu Tất nhiên ký hiệu sau thu giá trị trung bình mẫu tín hiệu phát, tần số lấy mẫu lớn giá trị ký hiệu thu gần giá trị ký hiệu phát BER giảm Tuy nhiên tần số lẫy mẫu lớn dẫn ñến giảm tốc ñộ bit thực truyền dẫn phát lặp lại ký hiệu nhiều lần 86 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Số trạng thái ñiều chế: mơ hệ thống dùng phương pháp điều chế chủ yếu M-QAM, với số trạng thái ñiều chế thay ñổi với giá trị M = 2, 4, 16, 64 Số trạng thái ñiều chế ban ñầu ñược thiết lập giá trị nằm nhãn 'Mức ñiều chế QAM' bảng khởi tạo Tất nhiên chọn ngun chế thích ứng chọn lọc sóng mang khơng chọn chế thích ứng số trạng thái điều chế giữ ngun q trình mơ phỏng, chọn chế thích ứng mức điều chế số trạng thái điều chế thay đổi tùy theo tình trạng kênh thời hay giá trị BER tổng cộng sau lần phát ký hiệu OFDM Trong luận văn giá trị số trạng thái ñiều chế ban ñầu ñược thiết lập Định dạng file truyền: ñể linh hoạt việc tạo liệu người dùng dùng, mơ xây dựng hàm đọc loại file văn (text.txt) file hình ảnh (*.JPG, *.BMP,…) Mỗi loại file có ñịnh dạng khác dung lượng hoàn toàn khác nhau, cần có hàm đọc file khác Trên bảng khởi tạo ñịnh dạng file ñược mô tả thông qua nhãn ‘Loại file’ Nếu: - Loại file = tức truyền file văn có tên ‘Design.txt’, kết mơ sau truyền qua mơi trường kênh lưu file ‘Result.txt’ - Loại file = tức truyền file đồ hoạ có tên ‘Fish.bmp’, kết mơ sau truyền qua mơi trường kênh lưu file ‘anh_dep.jpg’ Tất nhiên kết ñược hiển thị thơng qua giao diện ‘xem_anh’ Nếu dùng file đồ hoạ để mơ thời gian đọc file chuyển liệu sang dạng nhị phân, sau tiến hành ñiều chế chuyển mức ñiều chế tín hiệu OFDM lâu Để ta quan sát q trình điều chế liệu thu phát qua kênh vơ tuyến luận văn thiết lập giao diện mơ ‘OFDM_S’ Trước tiên liệu đọc từ file có dạng mảng thập phân cắt nhỏ thành khối (thông thường khối gồm 200 phần tử) Sau tiến hành chuyển khối sang dạng nhị phân tiến hành ñiều chế OFDM liệu nhị phân khối này, tín hiệu sau điều chế OFDM phát qua mơ hình kênh thu thu OFDM Dữ liệu thu ñược chuyển lại thành khối thập phân ñược lưu vào mảng, sau kết thúc mô liệu thu dạng khối 87 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T thập phân ñược ghép lại với theo ñịnh dạng file ban ñầu tiến hành ghi file ảnh Tiếp tục chương trình hiển thị kết ảnh thu ñược ñể so sánh chất lượng 4.3 Chương trình mơ truyền OFDM : 4.3.1 Giao diện chương trình mơ : Chương trình mơ ñược thiết kế ngôn ngữ matlab ñược tổ chức thành module - Tính module cho phép, cải tiến, phát triển nâng cấp sau - Do có tính module nên thuận lợi cho việc kiểm tra, đánh giá, khảo sát mơ hình dạng rời rạc liên kết Hình 4.9 : Giao diện chương trình mơ 88 CHƯƠNG IV:MƠ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Phần giao diện chương trình mở nhấn chuột vào nút TIẾP TỤC Trước ñến với giao diện chính, giao diện minh họa hình ảnh dùng để truyền mở Hình bên trái với tiêu đề : “Ảnh phát” hình ảnh phục vụ cho suốt q trình mơ Trục tọa độ cịn lại bên phải ảnh sau truyền qua OFDM Sau hồn thiện mơ hệ thống OFDM ảnh ñược mở ñể so sánh chất lượng ảnh gốc ảnh sau truyền qua OFDM Khi kích hoạt vào nút TIẾP TỤC giao diện chương trình gọi giao diện để mơ hệ thống truyền dẫn OFDM, giao diện có tên hàm 'OFDM_S' Dưới phần giao diện thực ý tưởng luận văn, giao diện ñược cấu trúc theo module, module thực nhiệm vụ minh họa phần kết hệ thống Phần khung công cụ thực bao gồm nút công cụ: - “Run”: thực kích hoạt hệ thống OFDM hoạt động - “Nhập DL”: mở giao diện ñể nhập thơng số khởi tạo hệ thống - “Đóng”: đóng giao diện mơ - “Back”: quay trở lại giao diện ñầu tiên - “Chọn lọc SM”: biểu tượng tích vào hệ thống kích hoạt chế độ thích ứng theo chế chọn lọc sóng mang - “Mức điều chế”: tích vào biểu tượng hệ thống kích hoạt chế độ thích ứng theo mức ñiều chế (M-QAM) - “Kênh ñộng”: cơng cụ mà kích hoạt tạo kênh truyền dẫn có hàm truyền đạt thay đổi theo thời gian Nếu khơng kích hoạt cơng cụ kênh mơ kênh tĩnh, tham số kênh giữ ngun q trình mơ 89 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Phần hiển thị tín hiệu M-QAM: hiển thị chòm M-QAM thu sau tín hiệu giải điều chế OFDM Khi số trạng thái điều chế M phần giao diện thị chòm M-QAM, phần giao diện chịm 8-QAM Phần hiển thị tín hiệu OFDM: hiển thị dạng sóng miền thời gian tín hiệu OFDM phát thu đồng thời hiển thị hàm truyền ñạt kênh phổ tín hiệu OFDM thu Phần hiển thị kết quả: cung cấp giá trị BER thời sóng mang giá trị BER tổng hợp toàn hệ thống Giá trị BER thời sóng mang thị nhãn ‘Giá trị BER sóng mang con’ Giá trị BER hệ thống ñược hiển thị nhãn ‘BER’ Ngồi để tiện theo dõi số lượng cơng việc ñã hoàn thành ñược phần trăm, giao diện ñưa bảng hiển thị thời gian thực số phần trăm cơng việc thực - ‘Số sm’ hiển thị số lượng sóng mang ñược dùng ñể truyền liệu Trên phần giao diện ta thấy số sóng mang thiết lập ban đầu 100 (ta thấy chiều dài trục hoành nhãn ‘Giá trị BER sóng mang 100’), số sóng mang truyền liệu người dùng có 51 4.3.2 Kết mơ ñánh giá hiệu Đánh giá hiệu hệ thống thông qua kết mô Để quan sát hiệu lần thực mô phỏng, chương trình xây dựng giao diện hiển thị: - Hiệu BER hệ thống thông qua kết BER lần phát ký hiệu (giá trị hiển thị nhãn 'BER' phần hiển thị kết giao diện mô 'OFDM_S') - Hiệu thông lượng hệ thống, ñược ño số bit/ký hiệu điều chế sóng mang (ví dụ, 4-QAM có thơng lượng bit/ký hiệu) Thơng lượng tốc độ bit truyền liệu 90 CHƯƠNG IV:MƠ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Giao diện hiển thị hiệu BER hiệu thơng lượng hệ thống mở kết thúc mơ q trình truyền liệu, ñể hiển thị kết mô cho trường hợp Dưới ñây giao diện hiển thị hiệu BER hiệu thông lượng cho trường hợp mô hệ thống truyền dẫn OFDM kết hợp hai chế thích ứng chọn lọc sóng mang mức điều chế Để xem hiệu thơng lượng hệ thống, phải kích chuột vào nút thơng lượng phần hiển thị kết mơ Hình 4.10 Ảnh trước truyền 91 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Hình 4.11 Giao diện hoàn thành chạy sau nhập liệu Hình 4.12 Ảnh trước truyền sau truyền 92 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Hình 4.13 Hiệu BER kênh AWGN Hình 4.14 Hiệu phổ tần OFDM 93 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Hình 4.15.Tỷ số SNR cho số lượng sóng mang khác Hình 4.16 Cơng suất ICI cho sóng mang khác 94 CHƯƠNG IV:MÔ PHỎNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO TRONG DVB-T Hình 4.17 Hàm phân bố xác suất Rayleigh Rice 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Mô Matlab chứng tỏ tín hiệu OFDM truyền tốt mơi trường đường truyền có nhiễu Nếu tỷ số tín hiệu nhiễu SNR khơng q thấp khơi phục lại tín hiệu ban ñầu Khi ñiều kiện kênh truyền SNR > 22 dB hệ thống OFDM phát BPSK có hiệu cao Khi hệ thống phát 4-QAM hiệu cao SNR>25 Ở mức ñiều chế cao BER cao mức ñiều chế thấp 95 KẾT LUẬN Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM kỹ thuật ñại cho truyền thơng Đây kỹ thuật hữu ích, việc nghiên cứu ứng dụng OFDM ñang giai ñoạn hồn thiện Trong đó, vấn đề kỹ thuật ñối tượng ñược quan tâm nghiên cứu nhiều Hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T tiêu chuẩn Bộ Bưu viễn thơng Việt Nam lựa chọn để phát sóng năm 2015, thay hồn tồn hệ thống truyền hình analog Một điểm DVB-T tương thích với chuẩn phát số qua vệ tinh DVB-S qua cáp DVB-C nên ñược nhiều quốc gia sử dụng, q trình trao đổi thơng tin Việt Nam với giới thuận tiện Vì khả chống hiệu ứng ña ñường ñộng tốt hệ thống OFDM tạo cho nghành truyền hình có hai khả mới: Khả thu di ñộng dịch vụ truyền hình quảng bá Khả tạo nên mạng ñơn tần phạm vi rộng Trong chương IV em hồn thiện chương trình “Mơ truyền dẫn tín hiệu OFDM” dừng mức đơn giản Chương trình mơ sử dụng phần mềm Matlab để mơ tả q trình phát thu tín hiệu OFDM Mơ chứng tỏ mức ñiều chế cao tỷ số BER cao mức ñiều chế thấp Mặc dù em ñã cố gắng kiến thức có hạn nên luận văn tránh khỏi sai sót Qua luận văn em có kinh nghiệm hữu ích cho thân cơng việc Một lần em xin chân thành cảm ơn giáo Nguyễn Thị Việt Hương giúp em hồn thành luận văn 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Hồng Tiến, Vũ Đức Lý “Truyền hình số”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2001 [2] Nguyễn Văn Đức,“Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [3] Nguyễn Quốc Trung, “Xử lý tín hiệu lọc số”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [4] Nguyễn Phạm Anh Dũng “Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vơ tuyến”, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, 2006 [5] Shinsuke Hara, Ramjee Prasad, “Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications”, Artech House, 2003 [6] Dr Jean Armstrong, Department of Electronic Engineering, La Trobe University, “OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing” [7] Chang R W., Synthesis of Band Limited Orthogonal Signals for Multichannel Data Transmission, Bell Syst Tech, 1996 [8] Mark Massel, Digital television, DVB-T COFDM and ATSC 8-VSB [9] U.Reimers, “DVB the family of international standards for digital video broadcasting, Springer [10] http://www.dvb.org [11] http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/ [12] http://mathforum.org 97