nghiên cứu kỹ thuật ofdm ứng dụng trong thông tin vô tuyến

NG DUNG TRONG THÔNG TIN vô TUYẾN ■ Un u Người hướng dẫn Sinh viên thực TR ƯỜNG ĐẠI HỌC1 VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGUYỄN TRỌNG THƯỞNG ===== ca ===== Lớp 49K - ĐTVT Mã số sinh viên • 0851080353 \u ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ^Đề tài: NGHIÊN cúu KỸ THUẬT OFDM NGHỆ AN -01/2013 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TR ƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BẢN NHẬN XÉT ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP Họ tên sinh viên: số hiệu sinh viên: Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Nhận xét cán hộ phản hiện: Ngày tháng năm 2013 Cán hộ phản ( Ký, ghi rõ họ tên ) MỤC L ỤC MỤC LỤC iii LỜI NÓI ĐẦU vi TÓM TẤT ĐỒ ÁN viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ X DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ OFDM .1 1.1 Khái niệm OFDM 1.2 Các nguyên lý OFDM .2 1.3 Đơn sóng mang 1.4 Đa sóng mang 1.5 Sự trực giao 1.5.1 Trực giao miền tần số 10 1.5.2 Mô tả toán học OFDM 11 1.6 Các kỹ thuật điều chế OFDM 16 1.6.1 Điều chế BPSK 16 1.6.2 Điều chế QPSK 17 1.6.3 Điều chế QAM 19 1.6.4 Mã Gray 20 1.7 Các ưu, nhược điểm OFDM .23 1.7.1 Ưu điểm 23 1.7.2 Nhược điểm 23 1.8 Ket luận chương .24 CHƯƠNG CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN .25 2.1 Đặt tính kênh truyền vô tuyến hệ thống OFDM 25 2.1.1 Sự suy giảm tín hiệu (Anttenuation) 25 2.1.2 Hiệu úng đa đường 25 2.1.6 Nhiễu xuyên sóng mang ICI 31 2.1.7 Tiền tổ lặp CP 32 2.2 Khoảng bảo vệ 33 2.3 Giới hạn băng thông OFDM 34 2.3.1 Lọc băng thông 35 2.3.2 Độ phức tạp tính lọc băng thông FIR 36 2.3.3 Ánh hưởng lọc băng thông đến tiêu kỹ thuật OFDM 37 2.4 Ket luận chương .37 CHƯƠNG VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM 38 3.1.Sự đồng hệ thống OFDM 39 3.1.1 Nhận biết khung 39 3.1.2 Ước lượng khoảng dịch tần số 40 3.1.2.1 Ước lượng phần thập phân 41 3.1.2.2 Uớc lượng phần nguyên .43 3.1.3 Bám đuối lỗi thặng dư 44 3.2 Đồng ký tự OFDM 46 3.2.1 Đồng tín hiệu dựa vào tín hiệu pilot 46 3.2.2 Đồng ký tự dựa vào CP 47 3.2.3 Đồng ký tự dựa mã đồng khung (FSC) 48 3.2.3.1 Nhận biết FSC 49 3.2.3.2 Xác định mức ngưỡng Thl 50 3.2.3.3 Xác định mức ngưỡng Th2 51 3.3 Đồng tần số hệ thống OFDM .52 3.3.1 Đồng tần số lấy mẫu 52 3.3.2 Đồng tần số sóng mang 52 3.3.2.1 UỚC lượng khoảng dịch tần số sóng mang CFO dựa vào pilot 53 3.3.2.2 Uớc lượng tần số sóng mang sử dụng CP 53 55 3.3.2.3 Ước lượng CFO dựa liệu .54 3.4.2 Ánh hưởng lỗi đồng tần số 56 3.5 Ket luận chương .58 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM 59 4.1 Một số lưu đồ thuật toán chương trình 59 4.1.1 Lưu đồ mô kênh truyền 59 4.1.2 Lưu đồ mô thu phát tín hiệu OFDM 60 4.1.3 Lưu đồ mô thu phát tín hiệu QAM 61 4.1.4 Lưu đồ mô thuật toán BER 62 4.2 Ket chương trình mô 64 4.2.1 So sánh BER phương pháp điều chế OFDM (BPSK, ỌPSK, 16QAM, 64QAM) 65 4.2.2 Mô hệ thống OFDM simulink 67 4.2.3 So sánh tín hiệu ỌAM OFDM 71 4.2.4 So sánh tín hiệu âm điều chế QAM OFDM .72 4.3 Kết luận chương .72 75 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 73 LỜI NÓI ĐẨU Việc nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) biết đến từ năm 70 kỷ trước, với ưu điếm như: cho phép truyền liệu tốc độ cao truyền song song với tốc độ thấp băng hẹp, khả cho hiệu suất phố cao, khả chống lại fading chọn lọc tần số, đơn giản hiệu điều chế giải điều chế tín hiệu nhờ sử dụng thuật toán ĨFFT, FFT Chính thế, OFDM ngày phát triển dịch vụ viễn thông tốc độ cao Internet không dây, thông tin di động 4G, mạng LAN không dây, chọn làm chuẩn cho hệ thống phát số OFDM trở thành công nghệ chấp nhận cách rộng rãi chuấn truyền thông không dây di động sử dụng nhiều tương lai Nhưng thuận lợi việc sử dụng OFDM khả vươn xa tính phố biến hệ thống OFDM Hiện nay, OFDM OFDMA nghiên cứu ứng dụng triển vọng công nghệ truy cập băng rộng không dây (Wimax) Tuy nhiên, để áp dụng kỹ thuật cần phải giải vấn đề tồn hệ thống Nội dung đồ án bao gồm chương: - CHƯƠNG TỎNG QUAN VỀ OFDM Giới thiệu tổng quan hệ thống OFDM, khái niệm, nguyên lý thuật toán OFDM đề cập đến ưu điếm nhược điếm kỳ thuật OFDM - CHƯƠNG CÁC ĐẶC TÍNH VỀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN Giới thiệu đặc điểm kênh truyền đa đường, fading lựa chọn tần số, dịch Doppler, nhiễu AWGN Các đặc tính ảnh hưởng lên tín hiệu gây nhiễu ISI ICI hệ thống OFDM - CHƯƠNG VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM MATLAB Do có hạn chê vê mặt thời gian lực cá nhân nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Em mong thầy, cô giáo bạn quan tâm đóng góp ý kiến thêm vào để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Lê Thị Kiều Nga tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Vinh dạy dồ bảo em suốt khóa học Vinh, ngày 04 tháng 01 năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Trọng Thưởng Đồ án nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trục giao (OFDM) với ứng dụng hữu ích Mục đích đồ án trình bày nguyên lý chung, cấu trúc, đặc điểm vấn đề đồng OFDM Đồng thời nêu ứng dụng thông tin vô tuyến hướng phát triển tương lai Với ưu điểm như: cho phép truyền liệu tốc độ cao truyền song song với tốc độ thấp băng hẹp, khả cho hiệu suất phổ cao, khả chống lại fading chọn lọc tần số, đơn giản hiệu điều chế giải điều chế tín hiệu nhờ sử dụng thuật toán IFFT, FFT Do đó, OFDM trở thành công nghệ chấp nhận cách rộng rãi, chuấn truyền thông không dây di động sử dụng nhiều tương lai Trong đồ án trình bày mô phần mềm Matlab đặc tính nối trội OFDM so với phương pháp điều chế khác ABSTRACT This thesis was studied orthogonal ữequency-division multiplexing (OFDM) technique with its useíul applications The purpose of the thesis is intended to present general principles, structure, characteristics and synchronization in OFDM ĩt also mentions applications in radio communication System and its developments in íuture With advantages such as: high-speed data is transmitted in parallel with the low-speed on the narrow-band, capable of high spectral efficiency, resistance to írequency selective fading, modulation and demodulation are simple and efficient by using IFFT and FFT algorithm Thereíbre, OFDM technology is becoming more widely accepted, the mobile wireless communication Standard will be used more in the íiiture In this thesis also presented simulation using Matlab software to present the outstanding basic characteristics of OFDM compared with other modulation methods DA NH MỤC CÁ c BẢNG Trang Bảng 1.1: Các kỳ thuật điều chế OFDM 16 Bảng 1.2: Các thông số điều chế ỌPSK .19 Bảng 1.3: Bảng Mã Gray 21 Bảng 2.1: Sự phân bố lũy tích phân bố Rayleigh 27 Bảng 2.2: Các giá trị trải trễ thông dụng 28 Bảng 3.1: Suy hao SNR theo lồi đồng 55 DA NH MỤC CÁ c HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ Trang Hình 1.1: Phổ tín hiệu OFDM .1 Hình 1.2: Minh họa khác FDM OFDM .2 Hình 1.3: So sánh kỹ thuật sóng mang không chồng xung (a) kỹ thuật sóng mang chồng xung (b) Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống OFDM .4 Hình 1.5: Hệ thống OFDM Hình 1.6: xếp tần số hệ thống OFDM .5 Hình 1.7: Symbol OFDM với thuê bao Hình 1.8: Phô sóng mang OFDM Hình 1.9: Truyền dẫn sóng mang đơn Hình 1.10: Cân trúc hệ thông truyền dân đa sóng mang Hình 1.11: Các sóng mang trực giao 10 Hình 1.12: Thêm CP vào Symbol OFDM 12 Hình 1.13: Tích hai vector trục giao .13 Hình 1.14: Giá trị sóng sine 14 Hình 1.15: Tích phân hai sóng sine có tần số khác 14 Hình 1.16: Tích hai sóng sine tần số 15 Hình 1.17: Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK .17 Hình 1.18: Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK .19 Hình 1.19: Chùm tín hiệu M-QAM 20 Hình 1.20: Giản đồ IQ 16-PSK dùng mã Gray, vị trí IQ liên tiếp thay đối bit đơn 21 Hình 1.21: Giản đồ IQ cho dạng điều chế OFDM .22 Hình 2.1: Ánh hưởng môi trường vô tuyến 25 Hình 2.2: Tín hiệu đa đường 26 Hình 2.3: Rayleigh Fading thiết bị di động di chuyến (ở tần số 900MHz 26 32 Hình 2.4: Trải trễ đa đường .28 4.2.2 Mô hệ thống OFDM simulink Hình 4.14: Sơ đồ khối phát thu tín hiệu OFDM Đầu tiên, phát nhị phân Bernoulli tạo chuỗi tín hiệu Chuồi liệu đầu vào mã hoá mã Reed-Solommon điều chế Mapping QPSK ĨFFT hữu ích cho OFDM phát mẫu dạng sóng có thành phần tần số thoả mãn điều kiện trực giao Dữ liệu sau biến đối chèn thêm CP chuỗi huấn luyện để giúp cho qua trình ước lượng kênh đồng máy thu Mô kênh truyền đưa đặc trưng kênh truyền vô tuyến chung nhiễu, đa đường xén tín hiệu Dùng hai khối Matlab: Multipath Rayleigh Fading, AWGN Tín hiệu thu sau loại bỏ CP chuồi huấn luyện đưa vào IFFT để chuyến mẫu miền thời gian trở lại miền tần số Đưa vào ước lượng kênh 4?* 'ị iv £ Frame: 2308 Frequency (MHz) Hình 4.18: HìnhDạng 4.15:sóng Phổ tín tín hiệu hiệu OFDM OFDM nhận truyềnđược Hình 4.17 4.18 cho thấy biên độ tín hiệu OFDM nhận nhỏ biên độ tín hiệu OFDM truyền Frame: 2308 Frequency (MHz) Hình ,4.16: Phổ tín hiệu OFDM,nhập Hình 4.15 4.16 cho thấy tác động kênh truyền đến phố tín hiệu OFDM -1 -0.5 0.5 Vì kênh truyềnIn-phase mộtAmplitude kênh ĩading chọn lọc tần số nên phố In-phase tín hiệu OFDM nhận Amplitude Hình 4.19: Chòm QPSK trước CE Hình 4.20: Chòm QPSK sau CE Hình 4.19 4.20 cho thấy tác dụng ước lượng bù kênh Hình 4.19 chòm ỌPSK trước ước lượng kênh có biên độ pha không ổn định Hình 4.20 chòm QPSK sau ước lượng kênh điếm dao động nhỏ quanh vị trí cố định tức biên độ pha gần ốn định Hình 4.17: Dạng sóng tín hiệu OFDM truyên 4.2.3 Sơ sánh tín hiệu QAM OFDM Hình 4.21: Tín hiệu QAM OFDM bên phát miền tần số Hình 4.22: Tín hiệu QAM OFDM bên thu miên tân sô Hình 4.23: So sánh tín hiệu âm điều chế phương thức Nhận xét: Hình 4.21, 4.22 4.23 cho thấy tín hiệu âm qua điều chế OFDM giống với phố tín hiệu âm ban đầu, bên cạnh BER OFDM nhỏ đáng kể so với BER ỌAM Chứng tỏ phương thức điều chế OFDM tổt nhiều so với QAM 4.3 Kết luận chương Trong chương cuối mô hệ thống OFDM simulink KÉT L UẬN VÀ HƯỞNG PHÁ T TRIỂN ĐÊ TÀI Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao - OFDM công nghệ đại cho truyền thông tưong lai Hiện việc nghiên cứu ứng dụng OFDM không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi úng dụng nhũng ưu điểm việc tiết kiệm băng tần khả chống lại fading chọn lọc tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đồ án tìm hiếu, 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 ICI Trong hệ thống OFDM nào, hiệu suất cao phụ thuộc vào tính đồng hóa máy phát máy thu, làm tính xác định thời dần đến nhiễu ISI ICI độ xác tần số Chương trình mô tín hiệu OFDM đồ án thực bước đầu mô tống quan và mô so sánh tín hiệu Có thiết kế hệ thống OFDM với Simulink Matlab vào mô thuật toán, phương pháp cụ thể vấn đề Ngoài ra, để nâng cao tiêu chất lượng hệ thống OFDM, người ta sử dụng mã hóa tín hiệu OFDM Việc tìm hiếu tông quan OFDM giải vấn đề kỹ thuật hệ thống OFDM, hướng đến ứng dụng OFDM tương lai như: - Nghiên cứu, tìm hiểu số hệ thống OFDM nâng cao VOFDM (Vector OFDM), COFDM (Coded OFDM), WOFDM (Wideband OFDM), TÀ I LIỆU THA M KHẢO [1] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Phạm Khắc Kỷ, Hồ Văn Cừu, úng dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM thông tin di động CDMA, Tạp chí Bưu Viễn thông & Công nghệ Thông tin, số 12 tháng năm 2004, trang 33 [2] Nguyễn Văn Đức, Lý thuyết úng dụng kỹ thuật OFDM, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [3] Ramjee Prasad, OFDM for Wineless Communications Systems, Artech House, 2004 [4] Nguyễn Văn Đức, Lý thuyết Kênh Vô Tuyến, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [5] Nguyễn Văn Đức, Các Bài tập Matlab Thông Un Vô Tuyến, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [6] TS Cao Phán & KS Cao Hồng Sơn, Ghép Kênh Tín Hiệu số, HVCN - BCVT, 6/2000 [7] L.Hanzo, M.Munster, B.J.Choi and T.Keller, OFDM and MC-CDMA for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting, All of Univesity of Southampton,UK, IEEE Press/ Wiley 2003 [8] Th.s Nguyễn Ngọc Tiến, Một số vấn đề kỹ thuật OFDM, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông & Công Nghệ Thông Tin, Kỳ (10/2003) [9] L Hanzo,W Webb and T Keller, Single-and Multi-Carrier Quadrature PHỤ LỤC ^^^^^^^“k^huân hóct dũ* liêu triĩữc SÍT ỔUĨIỊ^**''Ỉ''1*'ỈÍỶ^'1*'ỈÍỶ^''! *^'Ỉ''Ỉ''Ỉ'^'Ỉ'^'1* if channelon == disp('Simulating Channel') norm_factor = max(abs(recv)); recv = (l/norm_factor) * recv; chclipping chmultipath ch_noise recv = norm_factor * recv; end EbN0dB=-4:l :24; EbN01in= 10 A(EbN0dB/l 0); %BPSK BPSK = 0.5*erfc(sqrt(EbN01in)); plotHandle=plot(EbNOdB,loglO(BPSK),'r-d'); set(plotHandle,'LineWidth', 1.5); hold on; %M-PSK QPSK = l/2*erfc(sqrt(EbN01in*2)*sin(pi/4)); plotHandle=plot(EbNOdB,loglO(QPSK),'b-*); set(plotHandle,'LineWidth', 1.5); hold on; set(plotHandle,'LineWidth', 1.5); hold on; %64-QAM QAMD = 2/6*(l-l/sqrt(64))*erfc(sqrt(3*EbN01in*6/(2*(64-l)))); plotHandle=plot(EbNOdB,loglO(ỌAMD),'r-h'); set(plotHandle,'LineWidth', 1.5); hold on; legend('BPSK','QPSKV 16-QAM764-QAM’); axis([-4 24 -8 0]); set(gca,'XTick’,-4:2:24); %re-name axis accordingly ylabel('Bit Error Rate (BER) in dB'); xlabel('Eb/N0 (dB)'); title('Bit Error Rate (BER) in dB Vs Eb/N0'); grid on; **********************jyỊộ pị^Q^Ịg hiêu h*n^2j xén tín for i = l:length(recv) if recv(i) > clip level recv(i) = clip_level; end if recv(i) < -clip level recv(i) = -cliplevel; end end SÈC******************^^ toán nhiêu (thirc hiên o phiá thu^ if already_made_noise == % only generate once and use for both QAM and OFDM noise = (rand(l,length(recv))-0.5)*2*noise_level; already_made_noise = 1; P Ị -Ị disp('Transmitting') read % Đọc liệu vào data_in_pol = bin2pol(data_in); lieu phan cuc txchunk ^Ị - SyiTlbol oFDỉ^l % Chuyên doi du lieu nhi phan du *******Thuc hien IFFT de tao dang song mien thoi gian bieu dien du lieu***** td_sets = zeros(num_chunks,fft_size); for i = :num_chunks td_sets(i, :fft_size) = real(ifft(spaced_chunks(i, :fft_size))); end txdechunk **************0ộị liệu nhị phân (0,1) du lieu cuc (-1,1)************* y = ones(l,length(x)); for i = :length(x) if x(i) — ^'h 4^'h'h'h'h'1''h 'h'1''h 'h'h'1''h'h'1' 'h'1''h 'k-Ị^Qị thành 2ịc2ịc2Ịc liêu íìhi ^^2ịc2Ịc2ịc y = 0; k = 0; fori= 1:8 % Simulation of digital M-PSK modulation schemes over an AWGN channel % November 2004 Robert Morelos-Zaragoza San Jose State University pllâĩl % Needs the Communications toolbox clear Fd = 1; Fs = 1; N =100000; method-psk'; set(l) = 2; set(2) = 4; set(3) = 8; for j=l:l:3 M = set(j); i=l; for esno=0:l:18 sigma = sqrt(10A(-esno/10)/2); X = floor(M*rand(N,l)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); snr(i) = esno; i=i+i; end j end M = set(j); 1=1:1:M; aux = sum(abs(modmap(l-l,Fd,Fs,method,M)).A2)/M; energy(j) = aux( )+aux(2); i=l; for esno=0:2:26; sigma = sqrt(10A(-esno/10)/2)*sqrt(energy(j)); = floor(M*rand(N,l)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); snr(i) = esno; i=i+l; end X j end semilogy(snr,ber(l,:),'-bA',snr,ber(2,:),'-bo',snr,ber(3,:),'-bs'); grid on; ylabel( BER'); xlabel('E/N_0 (dB)'); legend('ỌPSK', '16-QAM', '64-ỌAM',l); % Run OFDM simulation tic % Start stopwatch to calculate how long QAM simulation takes dispC '),disp(' ') disp('OFDM Simulation') tx ch simulation rx % Stop stopwatch to calculate how long QAM simulation takes OFDM_simulation_time = toc; if OFDM_simulation_time > 60 disp(strcat('Time for simulation OFDM num2str(OFDM_simulation_time/60),' minutes.')); else disp(strcat('Time for OFDM num2str(OFDM_simulation_time),' seconds.')); end íunction y = pol2bin(x) % pol2bin % % ỌAM.m Chuyên doi cac soOFDM phan cuc cac nhi phan (0,1) % So sanh (Da(-1,1) song mang) voiso QAM da muc (Don song mang) % Khi chung ta phat cung mot so luong bit giong ngau tren mot chu ky thoi % gian read % Doc du lieu cho QAM - Khong anh huong den OFDM d a t a i n p o l = bin2pol(data_in); % Chuyên doi du lieu nhi phan du lieu phan cuc % Kiem tra so song mang co phai la luy thua cua is_pow_2 = num_carriers; temp_do_QAM = 0; if is_pow_2 ~= while temp_do_ỌAM == t e m p d o Q A M = rem(is_pow_2,2); is_pow_2 = is_pow_2/2; if is_pow_2 == temp_do_ỌAM = -99; end end else temp_do_ỌAM = -99; % la luy thua cua end if temp_do_ỌAM ~= -99 do_ỌAM = 0; % Khong the thuc hien dispC '),disp('ERROR: Cannot run ỌAM because num_carriers is not valid.') dispC Please see "setup.m" for details.') end if do_QAM == cai thien disp('Receiving') end % Khoi phuc du lieu nhi phan (Giai ma QAM) %Cap nhat sau them data_length = length(data_in_pol); num_OFDM_symbols = ceil(data_length / (2*num_carriers)); % So ky hieu ỌAM duoc bieu dien bang so luong cua du lieu tren mot ky muc % hieu OFDM num_QAM_symbols = numcarriers / 2; for i = l:2:data_length/2 % "cheating" % So mau tren ky hieu QAM for k = :num_symbol_samples numsymbolsamples = fft_size / num_QAM_symbols; * * * * ********Tang so song mang de tao tan so cao va du lieu goc********** *******Chuyen doi du lieu phan cuc [-1, 1] du lieu muc [-3, -1, 1, 3]***** costemp(k) = QAMjrx_data(k+((idata_in_4 = zeros(l,data_length/2); l)/2)*num_symbol_samples) for i = 1:2:data_length* cos(ts(k)); sintemp(k) = QAM_rx_data(k+((idata_in_4(i - (i-l)/2) = data_in_pol(i)*2 + data_in_pol(i+l); end l)/2)*num_symbol_samples) * sin(ts(k)); % Dinhend ro diem lay mau giua va 2*pi ts = linspace(0, 2*pi*QAM_periods, % xac dinh - chung ta num_symbol_samples+l); se rat don gian LPF bang phep trung forLPF k = va :num_symbol_samples QAM_tx_data(k+((i-1 )/2)*num_symbol_samples) %Tinh toan giua cac muc khong data_in_4(i)*cos(ts(k)) + data_in_4(i+l)*sin(ts(k)); end zeros_between = ((fft_size/2) - (num_carriers + num_zeros))/(num_carriers + end % Do channel simulation on QAM data num_zeros); xmit = QAM_tx_data; % ch dung du lieu 'xmit' va tra ve 'recv' spaced_chunks = zeros(num_chunks,fft_size); ch kenh %Them vao giua cac muc khong clear recv %Loai bo 'recv' cho no khong nhieu voi OFDM i = 1; clear xmit % Loai bo 'xmit' cho no khong nhieu for k = zeros_between +l:zeros_between +l:fft_size/2 voi OFDM % Gap du lieu de tao mot ham le cho dau vao IFFT for i = :num_chunks % Chu y: chi muc = that la tan so mot chieu de ifft -> no khong % tao ban len truc y thi spaced_chunks(i,fft_size:-1 :fft_size/2+2) = conj(spaced_chunks(i,2:fft_size/2)); end Hc*************^^ hjen xac dinh giua cac muc [-3, - , , 3]**************** for i = :data_length/2 if QAM_data_out_4(i) >= 1, QAM_data_out_4(i) = 3; elseif QAM_data_out_4(i) >= 0, QAM_data_out_4(i) = 1; elseif QAM_data_out_4(i) >= -1, ỌAM_data_out_4(i) = -1; else QAM_data_out_4(i) = -3; end end *******Chuyen doi du lieu muc [-3, -1, 1, 3] ve du lieu phan cuc [-1, 1]******** QAM_data_out_pol = zeros(l,data_length); % "cheating" for i = l:2:data_length switch QAM_data_out_4( + (i-l)/2) case -3 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+l) = -1; case -1 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+l) = 1; % Chuyên doi ve du [...]... VÈ OFDM Chương này sẽ giới thiệu về khái niệm, nguyên lý cũng như thuật toán của OFDM Các phương thức cơ bản, sự trực giao, mô tả toán học, kỹ thuật đơn sóng mang, đa sóng mang và các kỹ thuật điều chế trong OFDM như: BPSK, QPSK, ỌAM Bên cạnh đó các ứng dụng và ưu, nhược điếm của hệ thống OFDM cũng được trình bày ở đây 1.1 Khải niệm về OFDM OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là kĩ thuật. .. một khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi Symbol OFDM Trong khoảng thời gian bảo vệ, mỗi Symbol OFDM được bảo vệ theo chu kỳ đế tránh nhiễu giữa các sóng mang ICI Giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang không chồng phố và kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng phố có sự khác nhau Trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta có thế tiết kiệm được khoảng 50% băng thông Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ,... tầm nhìn thẳng Tuy nhiên trong thực tế, kênh truyền tín hiệu vô tuyến bị thay đối Việc nghiên cứu các đặc tính của kênh truyền là rất quan trọng vì chất lượng của hệ thống truyền vô tuyến là phụ thuộc vào các đặc điểm này 2.1 Đặc tính kênh truyền vô tuyến trong hệ thong OFDM 2.1.1 Sự suy giảm tín hiệu (Âttenuation) Xe cộ Hình 2.1: Ánh hưởng của môi trường vô tuyến 2.1.2 Hiệu ứng đa đường Mức tín hiệu... tần số là một trong những nhiệm vụ thiết yếu cần phải đạt trong bộ thu OFDM 1.8 Ket luận Nội dung của chương chỉ đưa ra các khái niệm cơ bản và một số vấn đề liên quan về OFDM Trong thực tế còn phải xét ảnh hưởng của kênh truyền vô tuyến lên CHƯƠNG 2 CÁ c ĐẶc TỈNH CỦA KÊNH TR UYÊN VÔ TUYẾN Kênh truyền tín hiệu OFDM là môi truờng truyền sóng giữa máy phát và máy thu Trong kênh truyền vô tuyến lý tưởng,... chỉ có một vài tần số sóng mang bị mất Thông tin trong các sóng mang bị mất có thế khôi phục bằng cách sử dụng kỹ thuật sửa lồi thuận FEC - Giảm tốc độ ký tự’ bằng cách giảm tốc độ dữ liệu cho mỗi kênh (như chia băng thông ra nhiều băng con nhỏ hon sử dụng FDM hay OFDM) • Trải trễ (Delay Spread) Khoảng cách di chuyển - Sử dụng kỳ thuật mã hóa để giảm nhiễu ISI như trong CDMA Hình 2.3: Rayleigh Fading... kênh và mã kênh thích họp, hệ thống OFDM có thế 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 úng được sử dụng trong nhũng hệ thống đon sóng mang - Sử dụng kỹ thuật DFT để bố 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... số trong hệ thống OFDM [3] Hình 1.7: Symbol OFDM với 4 thuê bao [3] Tất cả các hệ thống truyền thông vô tuyến sử dụng sơ đồ điều chế đế ánh xạ tín hiệu thông tin tạo thành dạng có thế truyền hiệu quả trên kênh thông tin Một phạm vi rộng các sơ đồ điều chế đã được phát triển, phụ thuộc vào tín hiệu thông tin là dạng sóng analog hoặc digital Một số sơ đồ điều chế tương tự chung bao gồm: FM (Frequency... k.i^k(t-1T) (1.9) I = —00 k = 0 Như vậy, trong ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, khoảng cách sóng mang tương đương với tốc độ bit của bản tin Việc xử lý tín hiệu OFDM được thực hiện trong miền tần số, bằng cách sử dụng các thuật toán xử lý tín hiệu số Nguyên tắc của tính trực giao thường được sử dụng trong phạm vi DSP Trong toán học, số hạng trực giao có được từ việc nghiên cúu các vector Theo định... xuống OFDM khác với FDM ở nhiều diêm Trong phát thanh thông thường mồi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM đế duy trì sự ngăn cách giữa những đài Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mồi trạm với các trạm khác Với cách truyền OFDM, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết họp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn Sau đó dữ liệu này được truyền khi sử dụng. .. 45 Hình 3.5: Pilot trong gói OFDM .47 Hình 3.6: Một kiểu cấu trúc khung Symbol OFDM 48 Hình 3.7: Đồng bộ khung ký tự dùng FSC .49 Hình 3.8: Ngưỡng tối ưu Thl với giá trị SNR 50 Hình 3.9: CP trong một Symbol OFDM 53 Hình 3.10: Tín hiệu OFDM 54 Hình 3.11: SNR hiệu dụng của tín hiệu OFDM với lồi offset thời gian 56 Hình 3.12: SNR hiệu dụng cho QAM kết họp ... rãi chuấn truyền thông không dây di động sử dụng nhiều tương lai Nhưng thuận lợi việc sử dụng OFDM khả vươn xa tính phố biến hệ thống OFDM Hiện nay, OFDM OFDMA nghiên cứu ứng dụng triển vọng công... theo tần số trục giao (OFDM) với ứng dụng hữu ích Mục đích đồ án trình bày nguyên lý chung, cấu trúc, đặc điểm vấn đề đồng OFDM Đồng thời nêu ứng dụng thông tin vô tuyến hướng phát triển tương lai... họp, hệ thống OFDM khôi phục lại Symbol bị tượng lựa chọn tần số kênh - Kỹ thuật cân kênh trở nên đơn giản kỹ thuật cân kênh thích úng sử dụng nhũng hệ thống đon sóng mang - Sử dụng kỹ thuật DFT