Chương 3 THIẾT KẾ MÔ PHỎNG
3.3. Thiết kế bên phát
Ở bên phát, chuỗi dữ liệu sau khi điều chế đa mức M-QAM được biến đổi từ nối tiếp sang song song, ghép với tín hiệu Pilot, biến đổi IFFT, chèn khoảng bảo vệ
tiền tố vòng CP (Cyclic Prefix) để chống lại ISI do trải trễ của pha đinh đa đường.
Cuối cùng tín hiệu được đưa lên tần số sóng mang IF để truyền đi.
3.3.1. Chèn Pilot
Pilot được chèn trước khi đi vào khối IFFT. Vị trí Pilot chèn được xác định trước như đã trình bày ở trên, tại vị trí K=29. Giá trị của Pilot được chọn là 1 bit. Mỗi ký hiệu OFDM chèn 1 pilot. Tại đầu thu, tách Pilot sau khi ra khỏi khối FFT bởi vị trí chèn đã được xác định trước.
Thiết kế sau mô tả các sóng mang con trực giao trước và sau khi chèn các pilot vào giữa các sóng mang con này ở các vị trí xác định.
Hình 3.2. Chèn Pilot 3.3.2. Chèn CP
Kết quả sau phép biến đổi IFFT 64 điểm, các hệ số thực và phức của biến đổi 64 điểm này sẽ được lưu trong bộ FIFO, và 16 hệ số thực và phức cũng được lưu trong FIFO sử dụng cho tiền tố vòng CP. Do vậy mỗi ký hiệu OFDM sẽ bao gồm 80 điểm, sử dụng để loại trừ nhiễu xuyên giữa các ký tự.
FIFO (First-In-First-Out) thường được ứng dụng trong các hệ thống truyền dẫn số, dùng làm các khối đệm và dữ liệu ghi vào trước sẽ được lấy ra trước. Nó sử dụng
khối dual RAM đồng bộ hai cổng đọc ghi độc lập, bao gồm các cổng điều khiển đọc và ghi dữ liệu. Nguyên tắc thực hiện của FIFO dựa trên ba khối như sau:
- Khối xác định trạng thái FIFO: tạo ra hai tín hiệu FIFO_Full và FIFO_Empty để thông báo về tình trạng đầy hoặc rỗng tương ứng của bộ nhớ. Ban đầu bộ đếm được khởi tạo bằng 0. Bộ đếm này thay đổi như sau:
Nếu có thao tác đọc mà không ghi thì giá trị bộ đếm giảm xuống 1
Nếu có thao tác ghi mà không đọc thì giá trị bộ đếm tăng lên 1
Nếu có thao tác đọc và ghi thì giá trị bộ đếm không đổi
- Khối điều khiển ghi (Write_FIFO) thực hiện tiền xử lý cho thao tác ghi dữ liệu trên một kênh cố định trong RAM. Địa chỉ kênh này được khởi tạo bằng 0 và tăng lên 1 sau mỗi lần ghi dữ liệu. Khi giá trị địa chỉ đạt tới giá trị cao nhất bằng 2 addr_width -1 thì được trả về 0. Thao tác ghi dữ liệu chỉ thực hiện khi FIFO chưa đầy.
- Khối điều khiển đọc vào FIFO (Read_FIFO) thực hiện tiền xử lý cho thao tác đọc dữ liệu theo kênh còn lại của khối RAM. Địa chỉ kênh này được khởi tạo bằng 0 và tăng thêm 1 sau mỗi lần đọc dữ liệu. Khi giá trị địa chỉ đạt tới giá trị cao nhất bằng 2 addr_width -1 thì được trả về 0. Thao tác ghi dữ liệu chỉ thực hiện khi FIFO chưa đầy.
Do tiền tố vòng được lấy ra từ các mẫu cuối cùng của khung FFT nên bộ đệm FIFO phải chứa toàn bộ các khung FFT trong khi tiền tố vòng được sao chép.
Hình 3.3. Bộ nhớ sắp xếp lại và tiền tố vòng CP
Trên hình vẽ biểu diễn bộ FIFO để chèn tiền tố vòng CP vào tín hiệu đầu vào, tốc độ dữ liệu được viết vào và đọc ra bộ đệm theo tỷ số 4/5. Đầu ra là một bộ Mux.
Kết quả là nó có khoảng trống để chèn CP.
Tín hiệu trước và sau khi chèn CP được đưa vào máy hiện sóng để có được biểu diễn mô tả tín hiệu trước khi chèn CP, tiền tố vòng CP, và sau khi chèn vào giữa các tín hiệu.
Hình vẽ 3.4 biểu diễn tín hiệu trước khi chèn CP, tín hiệu CP và tín hiệu sau khi chèn CP.
Hình 3.4. Biểu diễn tín hiệu của chèn CP 3.3.3. Tạo Header
Các ký hiệu và dữ liệu OFDM được theo sau bởi phần tiêu đề (Header).
Header được thêm vào sau khối IFFT sau khi có tín hiệu tổng hợp tại phía phát và bỏ đi sau khi tín hiệu tới phía thu (sau khi thực hiện đồng bộ).
Hình 3.5. Chèn tiêu đề
3.3.4. Tín hiệu được đưa lên tần số sóng mang để truyền đi
Ở bước thực hiện này ta thực hiện truyền dẫn OFDM trên tần số IF. Tất cả được thiết kế số và dễ dàng cho việc hiệu chỉnh độ lệch tần số.
Hình 3.6. Tín hiệu biến đổi trước khi đưa lên đường truyền 3.4. Thiết kế bên thu
Phần quan trọng nhất của thiết kế bộ thu tín hiệu trong truyền tin vô tuyến đó là thiết kế bộ đồng bộ, bởi vì sự sai khác về thời gian và tần số sóng mang khi tới bộ thu trong hệ thống OFDM có thể sẽ phá hủy sự trực giao giữa các sóng mang.
Do vậy tín hiệu sau khi đi xuống đường truyền sẽ được biến đổi xuống băng cơ bản rồi đi vào bộ đồng bộ trước tiên.
Bước đầu tiên cần thực hiện trong bộ đồng bộ là phát hiện gói tin.
3.4.1. Phát hiện gói và vùng quan tâm ROI