Tài liệu Nghiên cứu xây dựng máy thu tín hiệu số dựa trên vi mạch tms320c6713

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ___________ ĐỖ THẾ DƢƠNG NGHI N C U D NG M THU T N HIỆU S D TR N VI MẠCH TMS320C6713 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hà Nội – 2012 `ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ___________ ĐỖ THẾ DƢƠNG NGHI N C U X Y D NG M Y THU T N HI U SỐ D A TR N VI MẠCH TMS320C6713 Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHO HỌC: PGS. TS. TRƢƠNG VŨ BẰNG GI NG Hà Nội – 2012 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phó Giáo sƣ Trƣơng Vũ Bằng Giang và cũng đồng thời là giáo viên hƣớng dẫn của tôi, ngƣời luôn tận tình chỉ bảo, dạy dỗ về mặt chuyên môn, động viên khích lệ về mặt tinh thần cho tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng muốn nói lời cảm ơn tới bố mẹ, anh chị em và những ngƣời thân của tôi, những ngƣời đã luôn theo sát, ủng hộ, động viên tôi trong quá trình học tập cũng nhƣ làm luận văn tốt nghiệp tại trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội Tôi đã rất nỗ lực để hoàn thành luận văn này với hy vọng hoàn thiện chƣơng trình sau đại học đồng thời mong rằng kết quả thực hiện luận văn sẽ góp một phần dù là nhỏ vào việc hoàn thiện sản phẩm nghiên cứu trong khuôn khổ đề tài NCKH mã số QG.10.43, ĐHQGHN. Xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 14 tháng 11 năm 2012 1 LỜI C M ĐO N Luận văn tốt nghiệp này do chính tôi nghiên cứu, thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS Trƣơng Vũ Bằng Giang. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đã sử dụng những tài liệu liệt kê trong phần tài liệu tham khảo cũng nhƣ những đóng góp cá nhân. Tôi cam đoan không sao chép trên bất kỳ công trình khoa học nào khác. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. Hà Nôi, ngày 14 tháng 11 năm 2012. 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 1 LỜI C M ĐO N ..................................................................................................... 2 MỤC LỤC ................................................................................................................. 3 D NH MỤC C C HÌNH VẼ.................................................................................. 5 D NH S CH C C TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... 6 CHƢƠNG I. ............................................................................................................ 11 MÔ HÌNH NGHI N C U HỆ TH NG OFDM VÀ C C BÀI TO N CẦN TH C HIỆN TẠI M THU OFDM ................................................................. 11 1.1 Mô hình nghiên cứu về hệ thống OFDM ................................................................. 11 1.2 Các tác vụ cơ bản tại máy thu OFDM ...................................................................... 12 1.2.1 Tách chuỗi bảo vệ .............................................................................................. 13 1.2.2 Biến đổi FFT ...................................................................................................... 14 1.2.3 Ƣớc lƣợng kênh ................................................................................................. 14 1.2.4 Thực hiện đồng bộ ............................................................................................. 14 1.2.5 Giải điều chế OFDM ở phía thu ........................................................................ 15 1.2.6 Cân bằng kênh ................................................................................................... 15 1.3 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 16 CHƢƠNG II. .......................................................................................................... 17 D NG M THU OFDM TR N BO MẠCH NHÚNG TMS320C6713DSP .......................................................................................................................... 17 2.1 Mô hình phần cứng hệ thống và đặc trƣng của máy thu OFDM .............................. 17 2.2 Lựa chọn về độ nhạy tại máy thu ............................................................................. 18 2.3 Xây dựng hệ giải điều chế OFDM tại máy thu trên bo mạch nhúng ....................... 18 2.3.1 Biến đổi tƣơng tự - số ............................................................................................ 20 2.3.2 Thực hiện FFT ....................................................................................................... 20 3 2.3.3 Ƣớc lƣợng kênh truyền .......................................................................................... 20 2.3.4 Bài toán đồng bộ tại phía máy thu ......................................................................... 22 2.3.5 Thực hiện giao tiếp truyền thông thời gian thực thông qua chuẩn RTDX ........ 27 2.4 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 28 CHƢƠNG III. ......................................................................................................... 29 THIẾT KẾ HỆ TH NG THU VÔ TU ẾN OFDM........................................... 29 3.1 Cấu trúc hệ thống vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM ........................................... 29 3.2 Thiết kế khối thu vô tuyến tại máy thu ..................................................................... 30 3.2.1 Lý thuyết giải điều chế I/Q ................................................................................ 30 3.2.2 Mạch giải điều chế I/Q TRF371135EVM ......................................................... 32 3.3 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 34 CHƢƠNG IV. ......................................................................................................... 35 Đ NH GI HỆ TH NG THÔNG QU C C PHÉP MÔ PHỎNG ................ 35 4.1 Đánh giá hệ thống thông qua tỉ lệ lỗi bít (BER) ....................................................... 35 4.2 Kết quả phân tích tốc độ truyền dẫn của hệ thống ................................................... 40 4.3 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 41 CHƢƠNG V. ........................................................................................................... 42 Đ NH GI KẾT QUẢ HỆ TH NG TR N C C BO MẠCH DSP ................ 42 5.1 Kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP .................................................. 42 5.2 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 45 KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................. 46 TÀI LIỆU TH M KHẢO ..................................................................................... 48 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ khối hệ thống OFDM ...................................................................................................................... 11 Hình 1-2: Sơ đồi khối máy thu OFDM ..................................................................................................................... 13 Hình 1-3: Các tác vụ cơ bản của máy thu OFDM ................................................................................................... 13 Hình 2-1: Mô hình hệ thống nhúng thực tế đƣợc xây dựng .................................................................................... 17 Hình 0-2: Sơ đồ khối hệ giải điều chế OFDM thực hiện tại máy thu ..................................................................... 18 Hình 2-3: Sơ đồ quy trình thực hiện giải điều chế tại phía thu .............................................................................. 18 Hình 2-4: Thuật toán cánh bƣớm hai điểm .............................................................................................................. 19 Hình 2-5 Ƣớc lƣợng kênh dạng lƣợc trong hệ thống OFDM .................................................................................. 20 Hình 2-6: Cấu trúc khung và cấu trúc đa khung dữ liệu để thực hiện đồng bộ.................................................... 23 Hình 2-7: Sáu bƣớc tiến hành so sánh các khối dữ liệu đồng bộ ............................................................................ 23 Hình 2-8: Các trƣờng hợp của vị trí ký tự dẫn đƣờng tại bộ đệm máy thu .......................................................... 24 Hình 2-9: Vị trí khối bộ đệm đƣợc đồng bộ lần đầu trong pilot phía trƣớc .......................................................... 25 Hình 2-10: Ghép nối dữ liệu tại bộ đệm thu ............................................................................................................. 26 Hình 0-11: Quá trình truyền thông giữa bo mạch DSP và máy tính ..................................................................... 27 Hình 3-1 Sơ đồ hệ thu phát dữ liệu vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM .............................................................. 29 Hình 3-2 Sơ đồ khối máy thu vô tuyến OFDM ........................................................................................................ 30 Hình 3-3 Bộ giải điều chế I/Q .................................................................................................................................... 30 Hình 3-4 Chip TRF371135 ......................................................................................................................................... 32 Hình 3-5 Sơ đồ ghép nối chip TRF371135 ................................................................................................................ 33 Hình 4-1 So sánh tính toán lý thuyết BER cho các phƣơng pháp điều chế ........................................................... 36 Hình 4-2 Tỷ lệ lỗi bit với trƣờng hợp điều chế 16-QAM ......................................................................................... 37 Hình 4-3 Tỷ lệ lỗi bit khi có sự thay đổi về chiều dài FFT ...................................................................................... 38 Hình 4-4 Tỷ lệ lỗi bit khi nhiễu ISI thay đổi ............................................................................................................. 39 Hình 4-5 Tỷ lệ lỗi bit khi số mẫu OFDM thay đổi ................................................................................................... 40 Hình 5-1 Giao diện thu phát của hệ thống truyền dữ liệu vô tuyến ....................................................................... 44 Hình 5-2 So sánh dạng tính hiệu giữa CCS và Matlab ............................................................................................ 45 Hình 5-3 Phổ của tín hiệu đo đƣợc ............................................................................................................................ 45 Hình 5-4 Kết quả truyền file text của hệ thống ........................................................................................................ 45 Hình 5-5 Kết quả truyền file ảnh của hệ thống OFDM trên DSP .......................................................................... 46 5 D NH S CH C C TỪ VIẾT TẮT A ACF Autocorrelation function: Hàm tự động đánh giá tƣơng quan AIC Analog Interface Circuit : Mạch giao diện tƣơng tự AWGN Additive White Gaussian Noise: Nhiễu Gauss B BER Bit Error Rate: Hệ số bit lỗi BIOS Basic Input Output System: Hệ thống vào ra cơ bản BPSK Binary Phase Shift Keying: Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station : Trạm gốc C CCS Code Compose Studio CP Cyclic Prefix: Tiến tố lặp D DFT Discrete Fourier Transform : Biến đổ i Fourier rời rạc DPSK Differential Amplitude Phase Shift Keying: Khóa dịch pha biên độ khác nhau DSP Digital Signal Processor: Bộ xử lý tín hiệu số DVB Digital Video Broadcasting: Mạng quảng bá video số E EDMA Enhanced Direct Memory Access: Truy nhập bộ nhớ trực tiếp nâng cao F FDM Frequency Division Multiplexing: Thực hiện đa phân chia tần số 6 FFT Fast Fourier Transform: Biến đổi Fourier nhanh FM Frequency Modulation: Điều chế tần số FSK Frequency Shift Keying; Khóa dịch tần số G GI Guard Interval: Khoảng bảo vệ I ICI InterChannel Interference: Nhiễu liên kênh truyền ICI InterCarrier Interference: Nhiễu đa sóng mang ISI InterSymbol Interference: Nhiễu đa ký tự IDFT Inverse Discrete Fourier Transform: Khôi phục biến đổi Fourier rời rạc IEEE Institute of Electrical and Electronic Engneers: Hiệp hội các kỹ sƣ Điện – Điện tử Quốc tế IFFT Inverse FFT: Khôi phục biến đổi Fourier nhanh L LAN Local AreaNetwork : Mạng cục bộ LMS Least Mean Square: Bình phƣơng trung bình nhỏ nhất M MAC Media Access Control: Điều khiển truy nhập đa phƣơng tiện McBSP Multi-Channeled Buffered Serial Ports: Các cổng giao tiếp bộ đệm – đa kênh MMSE Minnimum Mean Square Error: Lỗi bình phƣơng trung bình nhỏ nhất MS Mobile Station: Trạm di động N NLOS NonLight Of Sight: 7 O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing: Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao P PDF Probability density function: Hàm mật độ xác xuất P/S Parallel to Serial: Song song/Nối tiêp PM Phase Modulation: Điều chế pha PSK Phase-Shift Keying: Khóa dịch pha PC Máy tính cá nhân Q QAM Quadrature Amplitude Modulation: Điều chế biên độ cầu phƣơng QPSK Quadrature Phase-Shift Keying: Khóa dịch pha cầu phƣơng R RTDX Real Time Data eXchange : Biến đổi dữ liệu thời gian thực S SNR Signal to Noise Ratio: Tỷ số nhiễu tín hiệu W WLAN Wireless Local Area Network: Mạng thông tin vô tuyến cục bộ Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access: Truy cập băng thông rộng không dây khoảng cách lớn 8 9 MỞ ĐẦU Kỹ thuật OFDM đƣợc biết đến nhƣ một trƣờng hợp đặc biệt của phƣơng pháp điều chế đa sóng mang, do R.W Chang phát minh năm 1966 ở Mỹ. Trong những năm qua, nhiều công trình khoa học về ứng dụng kỹ thuật này đã đƣợc thực hiện ở khắp nơi trên thế giới, trong số đó đã có không ít công trình trở thành những ứng dụng quan trọng cho việc phát triển mạng viễn thông, điều đó cho thấy khả năng áp dụng vào thực tế của kỹ thuật này là rất lớn trong tƣơng lai. Hiện nay trên thế giới vẫn đang nghiên cứu và phát triển kỹ thuật OFDM cho các mục đích thông tin liên lạc đòi hỏi tốc độ cao, các dịch vụ phát thanh truyền hình quảng bá, các dịch vụ thông tin vô tuyến. Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng nhƣ tạo ra những hƣớng nghiên cứu mới trong việc phát triển kỹ thuật OFDM trong thực tiễn, đề tài hƣớng đến việc xây dựng đƣợc hoàn chỉnh những chức năng cơ bản trong một hệ thống máy thu sử dụng công nghệ OFDM với mục đích ứng dụng cho phát thanh số và truyền dữ liệu.Việc nghiên cứu và thử nghiệm hệ thống đƣợc thực hiện trên bo mạch nhúng xử lý số của Texas Instrument – TMS320C6713. Nội dung của đề tài gồm 5 chƣơng: Chƣơng I: Trình bày mô hình hệ thống OFDM dùng trong nghiên cứu, đƣa ra những tác vụ cơ bản trong việc thiết kế hệ thống máy thu OFDM. Chƣơng II: Tập trung đi sâu vào việc phát triển thuật toán, lựa chọn các tham số OFDM cũng nhƣ xây dựng hệ thống thử nghiệm trên bo mạch nhúng TMS320C6713. Chƣơng III: Đi sâu vào việc thiết kế khối thu vô tuyến cho hệ thống OFDM. Chƣơng IV: Phân tích một số yếu tố ảnh hƣởng đến hệ thống thông qua việc sử dụng phần các phần mềm mô phỏng Chƣơng V: Thử nghiệm và đánh giá một số kết quả thử nghiệm thực tế của hệ thống trên bo mạch DSP 10 CHƢƠNG I. MÔ HÌNH NGHI N C U HỆ TH NG OFDM VÀ CÁC BÀI TO N CẦN TH C HIỆN TẠI M THU OFDM 1.1 Mô hình nghiên cứu về hệ thống OFDM Kỹ thuật OFDM hiện nay đƣợc dùng khá phổ biến cho các hệ thống truyền thông, việc ứng dụng OFDM giúp nâng cao hiệu suất truyền dẫn và đảm bảo đƣợc thời gian đáp ứng dữ liệu trong hệ truyền thông. Tiếp nối phần nghiên cứu của [1], luận văn tập trung đi sâu nghiên cứu và hoàn thiện thiết kế hệ thống máy thu trên nền tảng kỹ thuật OFDM. Tuy nhiên, để cho quá trình theo dõi các bƣớc thiết kế hệ thống thu OFDM trong luận văn theo đúng trình tự phát triển, luận văn xin đƣa ra sơ đồ khối nghiên cứu tổng quát của một hệ thống thu phát OFDM nhƣ sau: Bit In {ai,n} Điều chế băng tần cơ sở {dk,n} Chèn Pilot Chèn chuỗi bảo vệ m(lta) m’(lta) IFFT {d’k,n} Biến đổi số/ tương tự m(t) Kênh vô tuyến Khôi phục kênh truyền Tách mẫu tín hiệu dẫn đường AWGN n(t) {Hi,n} Bit out {ai,n} Giải điều chế băng tần cơ sở {dk,n} u’(lta) U(lta) u(t) {d’k,n} Cân bằng kênh FFT Tách chỗi bảo vệ Đồng bộ Biến đổi tương tự/ số Hình 0-1: Sơ đồ khối hệ thống OFDM Tại phía phát: nguồn bit dữ liệu đƣợc điều chế ở băng tần cơ sở, sau đó đƣợc chèn tín hiệu dẫn đƣờng, thực hiện biến đổi IFFT, kết hợp chèn chuỗi bảo vệ sau đó đƣợc biến đổi tƣơng tự số để gửi lên kênh truyền vô tuyến. 11 Tại phía thu: thực hiện các chức năng ngƣợc lại nhƣ đã thực hiện ở máy phát, đồng thời thực hiện một số chức năng đặc trƣng tại máy thu nhƣ đồng bộ tín hiệu, ƣớc lƣợng kênh,…. Sau khi nhận đƣợc dòng tín hiệu khung OFDM từ phía phát gửi tới, phía thu sẽ thực hiện đồng bộ để thu đƣợc chính xác khung OFDM đã gửi. Sau đó nguồn tín hiệu sẽ đƣợc loại bỏ chuỗi bảo vệ rồi thực hiện FFT kết quả thu đƣợc. Tuy nhiên, do ảnh hƣởng của nhiễu nên kênh truyền lúc này sẽ bị thay đổi và tín hiệu nhận đƣợc bị biến dạng. Do vậy, để khôi phục đƣợc tín hiệu phát thì hàm truyền của kênh vô tuyến cũng phải đƣợc khôi phục. Việc thực hiện khôi phục hàm truyền của kênh vô tuyến đƣợc thực hiện thông qua mẫu tín hiệu dẫn đƣờng nhận đƣợc ở phía thu. Tín hiệu nhận đƣợc sau khi giải điều chế OFDM đƣợc chia thành hai luồng tín hiệu. Luồng tín hiệu thứ nhất là luồng tín hiệu có ích đƣợc đƣa đến bộ cân bằng kênh. Luồng tín hiệu thứ hai là mẫu tin dẫn đƣờng đƣợc đƣa vào bộ khôi phục kênh truyền. Kênh truyền sau khi đƣợc khôi phục cũng sẽ đƣợc đƣa vào bộ cân bằng kênh để khôi phục lại tín hiệu ban đầu. 1.2 Các tác vụ cơ bản tại máy thu OFDM Trong khuôn khổ luận văn nghiên cứu thực hiện bƣớc đầu truyền dẫn tín hiệu OFDM qua dây dẫn, sau khi đảm bảo truyền nhận thành công sẽ tiếp tục phát triển lên môi trƣờng vô tuyến. Sau khi đã phân tích và nghiên cứu chi tiết hệ thống thu phát OFDM, quá trình thực hiện xây dựng khối máy thu OFDM sẽ thông qua việc hoàn thiện các bƣớc sau đây: 12 Khôi phục kênh truyền Tách mẫu tín hiệu dẫn đường {Hi,n} Bit out {ai,n} Giải điều chế băng tần cơ sở {dk,n} u’(lta) U(lta) {d’k,n} Cân bằng kênh FFT Tách chỗi bảo vệ Đồng bộ Biến đổi tương tự/ số Hình 0-2: Sơ đồi khối máy thu OFDM Do vậy, quy trình thực hiện các tác vụ chính trong bài toán xây dựng máy thu sẽ thông qua đồ hình sau: Hình 0-3: Các tác vụ cơ bản của máy thu OFDM Sau đây là hƣớng giải quyết các tác vụ cơ bản và quan trọng tại hệ thống máy thu OFDM. 1.2.1 Tách chuỗi bảo vệ Khi máy thu nhận đƣợc dòng tín hiệu do bên phát gửi tới thì đó là tổng hợp của nhiều dạng dữ liệu khác nhau, trong đó khoảng bảo vệ đƣợc chèn trƣớc khi thu 13 tại máy phát là đoạn dữ liệu không có ích nên nó sẽ đƣợc loại bỏ thông qua các thuật toán tại máy thu. 1.2.2 Biến đổi FFT Ngƣợc lại với IFFT tại phần phát, FFT tại máy thu cho phép ta khôi phục lại dữ liệu từ dạng dãy các số nhị phân đã mã hóa thành các đoạn dữ liệu có tần số khác nhau nhƣ trƣớc khi truyền dẫn. Bƣớc này là bƣớc thực hiện nhằm mục đích giảm khối lƣợng tính toán cho hệ thống cũng nhƣ thực hiện phân chia dữ liệu thành các thành phần khác nhau trƣớc khi thực hiện đồng bộ tín hiệu. Trong khuôn khổ luận văn, vì phần phát đã thực hiện IFFT một cách đối xứng cho dữ liệu truyền nên luận văn áp dụng thuật toán cánh bƣớm để giải điều chế IFFT tại máy thu. 1.2.3 Ƣớc lƣợng kênh Tại phía thu, ƣớc lƣợng kênh nhằm mục đích hỗ trợ cho quá trình thiết lập lại hàm truyền của dữ liệu đã phát đi, qua đó cho phép xác định chính xác đoạn dữ liệu có ích để thực hiện giải mã. Ở đây, tín hiệu dẫn đƣờng đƣợc chèn tại phía phát thƣờng đƣợc dùng để ƣớc lƣợng kênh truyền. Trong kỹ thuật OFDM, bộ cân bằng kênh đƣợc thực hiện ở miền tần số nên đáp ứng tần số của kênh truyền phải đƣợc ƣớc lƣợng. Kỹ thuật ƣớc lƣợng kênh truyền có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ phƣơng pháp hiệu bình phƣơng tối thiểu, phƣơng pháp LS, phƣơng pháp sắp xếp tín hiệu dẫn đƣờng dạng lƣợc,…Trong khuôn khổ luận văn sử dụng phƣơng pháp ƣớc lƣợng theo hàm hiệu bình phƣơng tối thiểu. 1.2.4 Thực hiện đồng bộ Một trong số bài toán quan trọng nhất thực hiện tại máy thu đó là thực hiện đồng bộ để tìm ra phần dữ liệu có ích trƣớc khi giải điều chế và gửi đến PC. Có thể nói không thực hiện đồng bộ, sẽ không có kí tự đúng để xử lý, dẫn tới không giải mã đƣợc tín hiệu ban đầu. 14 1.2.5 Giải điều chế OFDM ở phía thu Các bƣớc thực hiện ở bộ giải điều chế có chức năng ngƣợc lại so với các chức năng đã thực hiện ở bộ điều chế: - Đồng bộ để thu lại tín hiệu phát. - Tách khoảng bảo vệ ở mỗi mẫu tín hiệu thu. - Nhân với hàm phức (dịch băng tần của tín hiệu ở mỗi sóng mang về băng tần gốc nhƣ trƣớc khi điều chế). - Ƣớc lƣợng lại tham số kênh truyền để thu lại đúng dòng tín hiệu QAM. - Giải điều chế QAM ở các sóng mang phụ. - Chuyển đổi mẫu tín hiệu phức thành dòng bit. - Chuyển đổi dòng bit song song thành dòng bit nối tiếp giống dòng bit đã phát đi. Ngƣời ta đã chứng minh đƣợc rằng cả hai bộ điều chế và giải điều chế OFDM đều có thể thực hiện đƣợc thông qua phép biến đổi IDFT và DFT. Hai phép biến đổi này còn có thể thực hiện dễ dàng thông qua thuật toán biến đổi Fourier nhanh. Đó là cơ sở để thực hiện các bộ điều chế và giải điều chế OFDM bằng phƣơng pháp số. Trong khuôn khổ nghiên cứu, luận văn đã áp dụng phƣơng pháp đồng bộ mới đã đề xuất tại [1] để thu đƣợc dữ liệu đã phát tại phía thu, chi tiết về phƣơng pháp này sẽ đƣợc đề cập đến ở chƣơng sau. 1.2.6 Cân bằng kênh Trong quá trình dữ liệu truyền đến máy thu, có nhiều can nhiễu đã tham gia vào hệ thống, trong đó có nhiễu ISI, và để khắc phục hiện tƣợng nhiễu ISI và cải thiện chất lƣợng hệ thống thì việc cân bằng tại kênh truyền tại máy thu đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập lại nguyên gốc hàm truyền, có nhiều phƣơng pháp cân bằng kênh khác nhau nhƣng phƣơng pháp đƣợc đề cập nhiều nhất là sử dụng bộ cân bằng để bù lại đặc tính tán xạ thời gian của kênh truyền. Trong khuôn khổ 15 luận văn xây dựng thì bộ cân bằng này đƣợc xử lý mềm thông qua chƣơng trình viết bằng ngôn ngữ C. 1.3 Kết luận chƣơng Việc nghiên cứu chi tiết cấu trúc cụ thể của hệ thống thu phát OFDM, cho phép xác định đƣợc các vấn đề cơ bản phát sinh trong quá trình thiết kế hệ thống phát. Những vấn đề đƣa ra trong chƣơng này là những bài toán quan trọng nhất với máy thu OFDM, nghiên cứu lý thuyết giúp để có bƣớc nhìn tổng quan cho bài toán thiết kế đƣợc đặt ra ở chƣơng sau. 16 CHƢƠNG II. D NG M THU OFDM TR N BO MẠCH NHÚNG TMS320C6713-DSP 2.1 Mô hình phần cứng hệ thống và đặc trƣng của máy thu OFDM Hệ thống OFDM trên thực tế đƣợc xây dựng từ hai bo mạch nhúng DSP của hãng Texas Instrument (TI) - DSK TMS320C6713, bo mạch này có tần số lẫy mẫu là 48 (kHz) Hai bo mạch nhúng này đều đƣợc nối với máy tính qua cổng USB. (Về kiến trúc và đặc điểm của hai bo mạch nhúng này, luận văn có trích dẫn tài liệu tham khảo đi kèm…) Hình 0-1: Mô hình hệ thống nhúng thực tế đƣợc xây dựng Phần máy thu: có 3 hệ thống con trong đó bao gồm: hệ thống xử lý tín hiệu, hệ thống đồng bộ và hệ thống vào ra. Vì đặc trƣng của hệ thống này là xử lý tín hiệu thời gian thực nên hệ thống đồng bộ và hệ thống vào ra có sự gắn kết chặt chẽ với nhau. Bài toán chủ yếu đƣợc đƣa ra trong luận văn này là kết hợp bo mạch nhúng trên để thiết kế một bộ thu tín hiệu OFDM, đáp ứng đƣợc những tham số do phía phát đã đƣa ra. 17 Máy thu của hệ thống OFDM đòi hỏi khi xây dựng phải thực hiện chính xác và đồng bộ dữ liệu để tránh phá vỡ cấu trúc OFDM từ máy phát, do vậy khi xây dựng máy thu luận văn đã chú ý đến việc lựa chọn các tham số phù hợp. Khi xử lý dữ liệu tại phần thu đòi hỏi có sự phối hợp chính xác giữa các thành phần phần cứng và thuật giải xây dựng trên bo mạch. Tuy nhiên, kế thừa kết quả của bài toán phát đã xây dựng [1], thì các tính toán về đƣờng truyền, thiết lập các tham số OFDM hay lựa chọn khung dữ liệu thử nghiệm để phát đi đều đã đƣợc thực hiện tại [1]. Chƣơng này luận văn tập trung vào việc giải quyết các bài toán cơ bản mà máy thu cần thực hiện đã nêu ra ở chƣơng trƣớc để tiến hành thử nghiệm thực tế. 2.2 Lựa chọn về độ nhạy tại máy thu Với việc tính toán công suất phát đã có tại [1] thì: , công suất của nhiễu của máy phát trên bo mạch DSP đo đạc thực tế là , Hệ số suy hao với đƣờng truyền vô tuyến là Ls = 0.3,với tỉ lệ lỗi BER = 0.2, SNR=28 dB Tính toán độ nhạy máy thu với công suất máy thu tính nhƣ sau: ) Vậy độ nhạy máy thu tối thiếu yêu cầu với đƣờng truyền vô tuyến sẽ là -58.3 (dBm) 2.3 ây dựng hệ giải điều chế OFDM tại máy thu trên bo mạch nhúng Đây là một trong những vấn đề lớn mà luận văn đƣa ra để giải quyết trong bài toán thiết kế máy thu, đó là việc xây dựng hệ giải điều chế OFDM thực hiện tại phía thu. Sơ đồ sau đây đƣa ra tiến trình thực hiện các bƣớc để giải điều chế thành công tín hiệu nhận đƣợc tại máy thu OFDM: 18