kỹ thuật điều chế ofdm và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất dvb t

Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THẾ THẮNG Ơ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG HÀ NỘI - 2013 Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T MỤC LỤC PHỤ BÌA - LỜI CAM ĐOAN - LỜI CẢM ƠN - BẢNG GIẢI NGHĨA CÁC TỪ VIẾT TẮT - DANH MỤC BẢNG - DANH MỤC HÌNH VẼ - LỜI NÓI ĐẦU - 10 TÓM TẮT ĐỒ ÁN - 12 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT OFDM - 16 1.1 Lịch sử phát triển - 16 1.2 Các ưu nhược điểm - 17 1.3 Sự ứng dụng kỹ thuật OFDM Việt Nam - 19 1.4 Các hướng phát triển tương lai - 19 1.5 Các cột mốc ứng dụng quan trọng OFDM - 20 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT OFDM - 22 2.1 Cơ sở nguyên lý OFDM - 22 2.1.1 Đa sóng mang - 22 2.1.2 Khái niệm trực giao - 24 2.2 Mô tả toán học OFDM - 26 2.3 Mô hình hệ thống OFDM băng tần sở - 30 2.3.1 Tầng chuyển đổi nối tiếp/ song song - 30 2.3.2 Tầng điều chế sóng mang - 31 2.3.3 Bộ biến đổi Furie rời rạc ngược IFFT - 34 2.3.4 Tầng chèn khoảng bảo vệ - 40 2.3.5 Tầng chèn tín hiệu dẫn đường pilot - 42 2.3.6 Cửa sổ - 42 2.3.7 Tín hiệu OFDM truyền kênh - 44 3.1 Tổng quan kênh vô tuyến - 46 3.1.1 Suy hao - 46 - Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T 3.1.2 Hiện tượng multipath - 47 3.1.3 Độ dịch Doppler - 49 3.1.4 Hiệu ứng Fading - 49 3.2 Mô hình kênh ước lượng kênh - 52 3.2.1 Mô hình kênh - 52 3.2.2 Ước lượng kênh - 52 3.3 Phương pháp ước lượng kênh Pilot - 53 3.3.1 Điều chế ký tự pilot thêm vào (Pilot Symbol Assisted Modulation) - 54 3.3.2 Nguyên tắc chèn pilot miền tần số miền thời gian - 55 3.3.3 Phương pháp xếp Pilot dạng khối - 56 3.3.4 Phương pháp xếp Pilot dạng lược - 60 3.4 Đồng - 68 3.4.1 Đồng ký tự - 68 3.4.2 Đồng tần số lấy mẫu - 70 3.4.3 Đồng tần số sóng mang - 70 3.4.4 Ảnh hưởng sai lỗi đồng đến tiêu chất lượng hệ thống OFDM - 72 CHƢƠNG 4: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN HỆ THỐNG OFDM - 74 4.1 Các thông số đặc trưng dung lượng hệ thống truyền dẫn - 74 OFDM - 74 4.1.2 Thông số miền thời gian - 74 4.1.3 Thông số miền tần số - 75 4.1.4 Quan hệ thông số miền thời gian miền tần số - 75 4.1.5 Dung lượng hệ thống OFDM - 76 4.2 Phổ cách nâng cao hiệu sử dụng phổ tín hiệu OFDM - 78 4.2.1 Dạng phổ tín hiệu OFDM - 78 4.2.2 Bộ lọc băng thông - 78 4.2.3 Ảnh hưởng lọc đến tiêu kỹ thuật OFDM - 83 4.2.4 Phương pháp sử dụng khoảng bảo vệ cosin tăng RC (Raised Cosin - 84 Guard Period) - 84 4.3 Giảm tỉ số công suất đỉnh cực đại PAR (Peak to Average Ratio) - 86 - Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T 4.3.1 Định nghĩa PAR - 86 4.3.2 Phương pháp giảm PAR - 87 CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T - 91 5.1 Định nghĩa kỹ thuật COFDM - 91 5.2 Vì COFDM ứng dụng DVB-T - 92 5.3 Mô hình hệ thống DVB-T - 92 5.3.1 Tầng phân tán lượng (Scrambler) - 93 5.3.2 Tầng mã hóa - 94 5.3.3 Tầng cài xen (Interleaving) - 95 5.3.4 Tầng Mapping - 97 5.3.5 Tầng điều chế tín hiệu (IFFT) - 97 5.3.6 Chèn khoảng bảo vệ - 98 5.4 Số lượng , vị trí , nhiệm vụ sóng mang - 101 5.4.1 Chế độ truyền 2K 8K - 101 5.4.2 Vị trí , nhiệm vụ sóng mang - 102 5.4.3 Tổng vận tốc dòng liệu máy phát số DVB-T - 104 5.4.4 Ứng dụng truyền hình số mặt đất Việt Nam - 106 CHƢƠNG 6: CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ DVB-T - 108 6.1 Thông số DVB-T chế độ 2K - 108 6.2 Chương trình mô - 109 6.2.1 Mô hình dạng tín hiệu bên phát - 109 6.2.2 Hình đạng tín hiệu bên thu - 116 6.3 Chương trình Simulink : - 121 KẾT LUẬN - 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 126 - PHỤ LỤC: CODE CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MATLAB ……- 127 - Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THẾ THẮNG Ơ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG HÀ NỘI - 2013 Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -1- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quốc Trung Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học Viên Nguyễn Thế Thắng Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -2- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Quốc Trung hướng dẫn, động viên tận tình, cung cấp kiến thức quý báu có nhiều góp ý sâu sắc chân thành suốt trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Viện Điện Tử Viễn Thông cung cấp cho kiến thức quý báu suốt thời gian vừa qua Tôi chân thành cảm ơn bạn lớp KTTT2-2011 ủng hộ giúp đỡ năm học vừa qua trình hoành thành luận văn Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn phạm vi khả cho phép nên luận văn tôivẫn thiếu sai sót, nên mong nhận thông cảm bảo tận tình Thầy cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Học Viên Nguyễn Thế Thắng Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -3- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T BẢNG GIẢI NGHĨA CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Mạng số truy cập internet băng rộng AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu tạp âm trắng BER Bit - Error -Rate Tỷ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân CIR Channel Impulse Response Đáp ứng xung kênh truyền COFDM Coded Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo Division Multiplexing tần số trực giao có mã sửa sai CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp DAB Digital Audio Broadcasting Hệ thống phát số truyền số liệu tốc độ cao DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Furie rời rạc DVB-T Digital Video Broadcasting Hệ thống truyền hình số mặt forTerrestrial Transmission Mode đất Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo FDM tần số FEC Forward Error Corection Mã sửa sai hướng tới trước FFT Fast Furie Transform Biến đổi Furie nhanh HyperLan/2 High Performance Local Area Mạng cục máy tính không Network type dây ICI Intercarrier Interference Nhiễu liên kênh IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Furie rời rạc ngược IEEE Institute of Electrical and Electronics Tổ chức kỹ nghệ điện Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -4- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T IFFT Engineers điện tử Inverse Fast Furie Transform Biến đổi nhanh –ngược Furie ISI Intersymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự LS Least Square Kỹ thuật bình phương nhỏ MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống đa anten phát thu MMSE Minimum Mean Square Error Kỹ thuật cực tiểu trung bình bình phương lỗi OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo Multiplexing tần số trực giao PAR Peak to Average Ratio Tỉ số công suất đỉnh cực đại PN Pseudorandom Noise Mã giả ngẫu nhiên PSAM Pilot Symbol Assisted Modulation Điều chế Pilot chèn thêm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha vuông góc RC Raised Cosin Guard Period Phương pháp sử dụng khoảng bảo vệ cosin tăng RF Radio Frequency Sóng radio R-S Reed – Solomon Mã Reed – Solomon SER Symbol Error Rate Tỷ lệ lỗi mẫu tín hiệu phát SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần SNR Signal Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu tạp âm TPS Transmission Parameter Signalling Sóng mang tín hiệu điều khiển Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -5- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số điều chế QPSK - 32 Bảng 4.1 Mối quan hệ tham số hệ thồng OFDM - 76 Bảng 5.1 : Khoảng bảo vệ ứng với chế độ 2K 8K - 100 Bảng 5.2: Các thông số chế độ 2K 8K DVB-T - 101 Bảng 5.3 :Tổng vận tốc dòng liệu - 105 Bảng 6.1: Thông số DVB-T chế độ 2K - 108 - Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 -6- Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T 6.3 Chƣơng trình Simulink : Chương trình mô hệ thu phát DVB-T chế độ 2K với hệ thống hình Hình 6.19 Sơ đồ simulink hệ thu phát tín hiệu OFDM DVB-T chế độ 2K Đầu tiên, phát nhị phân Bernoulli tạo chuỗi tín hiệu Chuỗi liệu đầu vào mã hoá mã Reed-Solommon điều chế Mapping QPSK IFFT hữu ích cho OFDM phát mẫu dạng sóng có thành phần tần số thoả mãn điều kiện trực giao Dữ liệu sau biến đổi 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 chuỗi huấn luyện đưa vào IFFT để chuyển mẫu miền thời gian trở lại miền tần số Đưa vào ước lượng kênh Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 121 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T bù kênh để giảm ảnh hưởng kênh truyền đến tín hiệu Cuối cùng, tín hiệu giải điều chế giải mã RS Hình 6.20 Hình dạng tín hiệu OFDM phát Hình 6.21 Hình dạng tín hiệu OFDM thu Hình 6.22 Hình dang phổ tín hiệu OFDM bên phát Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 122 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T Hình 6.23 Hình dang phổ tín hiệu OFDM bên thu Hình 6.24 Hình dạng chòm QPSK A: Trước CE B : Sau CE Qua hình mô (6.21),(6.22), ta thấy tác động kênh truyền lên tần số khác khác (kênh chọn lọc tần số) Hình 6.24 thể tác dụng Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 123 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T bù kênh ước lượng kênh Hình 6.24 (A) giản đồ chòm chưa CE (corection error ) ,các điểm phân tán , 6.24 (B) qua CE điểm tập trung Kết luận chương Đây chương trình mô ,cho ta thấy hình dạng tín hiệu qua bước điều chế giải điều chế bên phát bên thu tín hiệu OFDM Trong chương trình viết code , khối mô khối sử dụng thông số hệ thống DVB-T chế độ 2K chưa có việc ước lượng hay đồng , tầng scamber , interleaving , mã xoắn Trong chương trình simulink , hệ thống có khối chèn pilot để ước lượng bù kênh , có khối mô kênh truyền kênh Rayleigh có nhiễu tạp âm trắng dừng lại mức độ đơn giản Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 124 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T KẾT LUẬN ỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao OFDM công nghệ tiên tiến , lựa chọn cho nhiều hệ thống tương lai.Với khả chống nhiễu tốt đặc biệt kết hợp mã sửa lỗi FEC , tốc độ truyền cao với hệ thống đơn giản , kỹ thuật OFDM đặc biệt phù hợp với môi trường truyền mặt đất Bên cạnh ưu điểm kỹ thuật có nhược điểm nhạy cảm với độ dịch tần số nguyên nhân gây tượng nhiễu liên sóng mang ICI Vì hệ thống cần phải ước lượng , đồng bù kênh phù hợp để thu tín hiệu đảm bảo yêu cầu chất lượng Thêm vào ta nghiên cứu để lựa chọn thông số kỹ thuật để vừa đáp ứng tiêu chất lượng tín hiệu hiệu sử dụng phổ Tại Việt Nam , Kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao áp dụng nhiều hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T hay mang internet băng thông rộng ADSL Và khả ứng dụng kỹ thuật OFDM lớn tương lai chắn áp dụng nhiều hệ thồng khác hệ phát , truyền hình số DRM DAB Với tầm quan trọng khả phát triển kỹ thuật việc nghiên cứu tìm hiểu OFDM nhiệm vụ kiến thức thiếu sinh viên khoa điện tử viễn thông Trong trình nghiên cứu làm đồ án , thời gian vốn kiến thức hạn chế nên đồ án em nhiều thiếu sót chưa tìm hiểu sâu vấn đề đồng ước lượng kênh truyền ;về chương trình mô hệ thống thu , phát OFDM đơn giản Em kính mong thày ,cô hội đồng bảo vệ bảo , góp ý để đồ án em hoàn thiện Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 125 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmad R S Bahai, Burton R Saltzberg Multi-Carrier Digital Communications Theory and Applications of OFDM Kluwer Academic Publishers, New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow [2] Cheng-Xiang Wang, Nguyễn Văn Đức.(2006) Bộ sách kỹ thuật thông tin số (Tập 1), Các tập Matlab thông tin vô tuyến Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật [3] Nguyễn Văn Đức (2006) Bộ sách kỹ thuật thông tin số (Tập 2), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật [4] Nguyễn Quốc Trung (2001) Bộ sách xử lý tín hiệu lọc số (Tập 1, 2) Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [5] Henrik Schulze and Christian L¨uders.(2005) Theory and Applications of OFDM and CDMA Fachhochschule S¨udwestfalen Meschede, Germany [6] Ramjee Prasad (2004) OFDM for Wireless Communications Systems Universal personal communications, Artech House, Boston, London Phạm Đắc Bi, Lê Trọng Bằng, Đỗ Anh Tú Các đặc điểm máy phát số DVB-T http://www.tapchibcvt.gov.vn/Uploaded/admin/Cac%20dac%20diem%20DVBT.pdf [7] Ye (Geofrey) Li Gordon Stuer (2006).Orthogonal Frequency Division Multiplexing For Wireless Georgia Institute of Technology [9] Phạm Đào Lâm Truyền dẫn truyền hình số.VTV [10] Phạm Quốc Hùng (2003) Công nghệ OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T.Luận văn tốt nghiệp Khoa Điện –Điện tử.Trường Khoa học kỹ thuật công nghệ thành phố Hồ CHí Minh http://www.matworks.com Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 126 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T PHỤ LỤC CODE CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MATLAB TRANSMISSION 1.1 IFFT.m %DVB-T 2K Transmission %The available bandwidth is MHz %2K is intended for mobile services clear all; close all; %DVB-T Parameters global Tu T G delta Ts Kmax Kmin FS q Rs t M info; Tu=224e-6; %useful OFDM symbol period T=Tu/2048; %baseband elementary period G=0; %choice of 1/4, 1/8, 1/16, and 1/32 delta=G*Tu; %guard band duration Ts=delta+Tu; %total OFDM symbol period Kmax=1705; %number of subcarriers Kmin=0; FS=4096; %IFFT/FFT length q=10; %carrier period to elementary period ratio fc=q*1/T; %carrier frequency Rs=4*fc; %simulation period t=0:1/Rs:Tu; %Data generator (A) M=Kmax+1; rand('state',0); a=-1+2*round(rand(M,1)).'+i*(-1+2*round(rand(M,1))).'; Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 127 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T A=length(a); info=zeros(FS,1); info(1:(A/2)) = [ a(1:(A/2)).']; %Zero padding info((FS-((A/2)-1)):FS) = [ a(((A/2)+1):A).']; %Subcarriers generation (B) global carriers carriers=FS.*ifft(info,FS); tt=0:T/2:Tu; figure(1); subplot(211); stem(tt(1:20),real(carriers(1:20))); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Carriers inphase'); subplot(212); stem(tt(1:20),imag(carriers(1:20))); xlabel('Time (s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Carriers quadrature'); figure(2); f=(2/T)*(1:(FS))/(FS); subplot(212); pwelch(carriers,[],[],[],2/T); Title ('Carriers Welch PSD Estimate ') subplot(211); plot(f,abs(fft(carriers,FS))/FS); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Carriers IFFT'); axis([0 1.82e7 1.5]); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 128 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T 1.2 PULSE_SHAPE.m global uoft s ; L = length(carriers); chips = [ carriers.';zeros((2*q)-1,L)]; p=1/Rs:1/Rs:T/2; g=ones(length(p),1); %pulse shape dummy=conv(g,chips(:)); u=[dummy(1:length(t))]; figure(4); subplot(211); plot(t(1:400),real(u(1:400))); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('U inphase'); subplot(212); plot(t(1:400),imag(u(1:400))); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('U quadratude'); figure(5); ff=(Rs)*(1:(q*FS))/(q*FS); subplot(212); pwelch(u,[],[],[],Rs); Title ('U Welch PSD Estimate') subplot(211); plot(ff,abs(fft(u,q*FS))/FS); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('U IFFT'); Axis([0 3.65e8 42]); [b,a] = butter(13,1/20); %reconstruction filter [H,F] = FREQZ(b,a,FS,Rs); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 129 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T uoft = filter(b,a,u); s_tilde=(uoft.').*exp(1i*2*pi*fc*t); s=real(s_tilde); %passband signal (E) 1.3 CONTINUE_SIGNAL.m figure(7); subplot(211); plot(t(80:480),real(uoft(80:480))); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Ouft inphase'); subplot(212); plot(t(80:480),imag(uoft(80:480))); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Ouft quadrature'); figure(8); subplot(212); pwelch(uoft,[],[],[],Rs); Title ('Ouft Welch PSD Estimate'); subplot(211); plot(ff,abs(fft(uoft,q*FS))/FS); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('Ouft IFFT'); Axis([0 3.65e8 43]); 1.4 UPCONVERTER.m %Upconverter figure(9); plot(t(20:680),s(20:680)); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('S(t)'); figure(10); %subplot(212); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 130 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T %pwelch(((real(uoft).').*cos(2*pi*fc*t)),[],[],[],Rs); %pwelch(((imag(uoft).').*sin(2*pi*fc*t)),[],[],[],Rs); %pwelch(s,[],[],[],Rs); %subplot(211); %plot(ff,abs(fft(((real(uoft).').*cos(2*pi*fc*t)),q*FS))/FS); %plot(ff,abs(fft(((imag(uoft).').*sin(2*pi*fc*t)),q*FS))/FS); plot(ff,abs(fft(s,q*FS))/FS); axis([0.85*10^8 9.75*10^7 21]); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Magnitude'); Title ('S(t)IFFT'); %subplot(212); %pwelch(((real(uoft).').*cos(2*pi*fc*t)),[],[],[],Rs); %pwelch(((imag(uoft).').*sin(2*pi*fc*t)),[],[],[],Rs); %pwelch(s,[],[],[],Rs); RECEPTION 2.1 DOWNCONVERTION.m %Data generator global u s_tilde N sM = 2; [x,y] = meshgrid((-sM+1):2:(sM-1),(-sM+1):2:(sM-1)); alphabet = x(:) + 1i*y(:); N=Kmax+1; rand('state',0); a=-1+2*round(rand(N,1)).'+i*(-1+2*round(rand(N,1))).'; A=length(a); info=zeros(FS,1); info(1:(A/2)) = [ a(1:(A/2)).']; info((FS-((A/2)-1)):FS) = [ a(((A/2)+1):A).']; carriers=FS.*ifft(info,FS); %Upconverter Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 131 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T L = length(carriers); chips = [ carriers.';zeros((2*q)-1,L)]; p=1/Rs:1/Rs:T/2; g=ones(length(p),1); dummy=conv(g,chips(:)); u=[dummy; zeros(46,1)]; [b,aa] = butter(13,1/20); uoft = filter(b,aa,u); delay=64; %Reconstruction filter delay s_tilde=(uoft(delay+(1:length(t))).').*exp(1i*2*pi*fc*t); s=real(s_tilde); %Downconversion r_tilde=exp(-1i*2*pi*fc*t).*s; %(F) figure(1); subplot(211); plot(t,real(r_tilde)); axis([0e-7 12e-7 -60 60]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-tilde inphase'); grid on; figure(1); subplot(212); plot(t,imag(r_tilde)); axis([0e-7 12e-7 -100 150]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-tilde quadrature'); grid on; figure(2); subplot(212); pwelch(r_tilde,[],[],[],Rs); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 132 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T grid on; figure(2); ff=(Rs)*(1:(q*FS))/(q*FS); Title ('r-tilde Welch PSD Estimate') subplot(211); plot(ff,abs(fft(r_tilde,q*FS))/FS); axis([0 0.365*10^9 25]); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-tilde FFT'); 2.2 CARRIER_SUPRESSION %Carrier suppression [B,AA] = butter(3,1/2); r_info=2*filter(B,AA,r_tilde); %Baseband signal continuous-time (G) figure(3); subplot(211); plot(t,real(r_info)); axis([0 12e-7 -60 60]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-info inphase'); grid on; figure(3); subplot(212); plot(t,imag(r_info)); axis([0 12e-7 -100 150]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-info quadreture'); grid on; figure(4); subplot(212); pwelch(r_info,[],[],[],Rs); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 133 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T Title ('r-info Welch PSD Estimate'); grid on; f=(2/T)*(1:(FS))/(FS); subplot(211); plot(ff,abs(fft(r_info,q*FS))/FS); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-info FFT'); axis([0 3.65e8 40]); 2.3 SAMPLING %Sampling r_data=real(r_info(1:(2*q):length(t))) %Baseband signal, discretetime +1i*imag(r_info(1:(2*q):length(t))); % (H) figure(5); subplot(211); stem(tt(1:20),(real(r_data(1:20)))); axis([0 12e-7 -60 60]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-data inphase'); grid on; figure(5); subplot(212); stem(tt(1:20),(imag(r_data(1:20)))); axis([0 12e-7 -100 150]); xlabel('Time(s)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-data quadrature'); grid on; figure(6); subplot(212); pwelch(r_data,[],[],[],2/T); f=(2/T)*(1:(FS))/(FS); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 134 - Kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T Title ('r-data Welch PSD Estimate'); grid on; subplot(211); plot(f,abs(fft(r_data,FS))/FS); xlabel('Frequency(Hz)'); ylabel('Amplitude'); Title ('r-data FFT'); 2.4 FFT.m %FFT info_2N=(1/FS).*fft(r_data,FS); % (I) info_h=[info_2N(1:A/2) info_2N((FS-((A/2)-1)):FS)]; %Slicing for k=1:N, a_hat(k)=alphabet((info_h(k)-alphabet)==min(info_h(k)-alphabet)); %(J) end; figure(7) plot(info_h((1:A)),'.k'); title('info-h Received Constellation') xlabel('Real Axis'); ylabel('Imaginary Axis') axis square; axis equal; grid on ; figure(8) plot(a_hat((1:A)),'or'); title('a_hat 4-QAM') xlabel('Real Axis'); ylabel('Imaginary Axis') axis square; axis equal; grid on; axis([-1.5 1.5 -1.5 1.5]); Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 135 - [...]... khai thác ưu điểm của OFDM trong môi trường truyền m t đ t với t c độ truyền cao Và để hiểu rõ hơn bản ch t của kỹ thu t điều chế này , trong phạm vi đồ án , em cũng thực Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 10 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T hiện việc mô phỏng hệ thu , ph t OFDM đơn giản sử dụng trong hệ thống DVB- T chế độ 2K Trong quá trình thực hiện đồ án , em xin chân thành... m t ccáh thích hợp Chƣơng 5: Ứng dụng của OFDM trong truyền hình số m t đ t DVB- T Chương này sẽ trình bày ccá bước thu ph t của truyền hình số m t đ t để thấy sự ứng dụng cũng như vai trò của OFDM trong hệ thống Chƣơng 6 : Chương trình mô phỏng OFDM trong truyền hình số DVBT Chương trình bày các k t quả thu được qua việc mô phỏng hệ thu ph t OFDM trong truyền hình kỹ thu t số DVB- T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2... 802.16a và hệ thống Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 19 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T thông tin di động thế hệ thứ t Trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ t , kỹ thu t OFDM còn có thể k t hợp với các kỹ thu t khác như kỹ thu t đa anten ph t và thu (MIMO technique) nhằm nâng cao dung lượng kênh vô tuyến và k t hợp với công nghệ CDMA nhằm phục vụ dịch vụ đa truy... chosen for two recent new standards for broadcasting – DAB and DVB- T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 13 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T MỞ ĐẦU ỹ thu t OFDM là nền t ng của các kỹ thu t truyền dẫn vô tuyến có ý nghĩa thực t và là m t công nghệ tiên tiến , sự lựa chọn của t ơng lai.Thế nhưng đây là m t kỹ thu t khá phức t p Để hiểu rõ hơn về kỹ thu t này , đồ án gồm 3... của kỹ thu t điều chế này cũng như vì sao phương pháp đó lại mang lại những ưu điểm cũng như nhược điểm trên Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 21 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T CHƢƠNG 2 LÝ THUY T VỀ KỸ THU T OFDM Đ t vấn đề : Kỹ thu t điều chế OFDM là m t kỹ thu t phức t p .T n hiệu OFDM được t o thành bởi các sóng mang phụ có dải t n cố định , đ t cách nhau m t khoảng... Thắng-KTTT2 - 15 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KỸ THU T OFDM Đ t vấn đề : Trong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo t n số trực giao OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) đã được đề xu t và chuẩn hoá cho truyền thông t c độ cao Ở Vi t Nam hiện nay, đã có r t nhiều kỹ thu t ứng dụng điều chế OFDM như mạng internet băng... trong 3 phần nêu trên.Cụ thể như sau : Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 14 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T Chƣơng 1: Giới thiệu về kỹ thu t OFDM Chương này sẽ trình bày về sự ra đời , ưu nhược điểm và các hướng ph t triển của ký thu t OFDM Chƣơng2 : Lý thuy t về kỹ thu t OFDM Chương này sẽ giải quy t vấn đề về cơ sở kỹ thu t , các bước t o ra t n hiệu OFDM Chƣơng 3:... thành cảm ơn PGS –TS Nguyễn Quốc Trung đã t n t nh hướng dẫn , giúp đỡ em để hoàn thiện t t đồ án của mình Hà Nội , 08/2013 Học Viên Thực Hiện Nguyễn Thế Thắng – KTTT2 Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 11 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T TÓM T T ĐỒ ÁN ỹ thu t ghép kênh đa sóng mang trực giao (OFDM) là m t dạng đặc bi t của kỹ thu t truyền đa sóng mang ,t i đó các dòng... cứu kỹ dạng điều chế QPSK Đây là m t trong những phương pháp điều chế thông dụng nh t trong truyền dẫn Công thức cho sóng mang được điều chế PSK 4 mức như sau:   si (t )     2E   cos 2 f c t  (2 i 1) , T 4  ( 0  t  T) t T 0 (2.12) Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 i 1,2,3,4 - 31 - Kỹ thu t điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T Trong đó: i = 1, 2, 3, 4 t ơng ứng. .. cứu “ Kỹ thu t OFDM và ứng dụng trong truyền hình số m t đ t DVB- T ” làm đề t i nghiên cứu cho đồ án của mình Mục đích chính của đồ án là hiểu được bản ch t ,các ưu , nhược điểm của kỹ thu t điều chế , cách thức t o t n hiệu cũng như các vấn đề liên quan đến ch t lượng và hệ thống OFDM Qua đó, nghiên cứu sự áp dụng của kỹ thu t này trong hệ thống thực t , đó là truyền hình kỹ thu t số DVB- T để thấy