Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T.

- Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 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 Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 MỤC LỤC PHỤ BÌA.
- 12 - CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT OFDM.
- 17 - 1.3 Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM ở Việt Nam.
- 20 - CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT OFDM.
- 30 - 2.3.2 Tầng điều chế sóng mang con.
- 40 - 2.3.5 Tầng chèn tín hiệu dẫn đường pilot.
- 42 - 2.3.7 Tín hiệu OFDM truyền trên kênh.
- 46 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 3.1.2 Hiện tượng multipath.
- 76 - 4.2 Phổ và cách nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tín hiệu OFDM.
- 78 - 4.2.1 Dạng phổ của tín hiệu OFDM.
- 78 - 4.2.3 Ảnh hưởng của bộ lọc đến chỉ tiêu kỹ thuật OFDM.
- 86 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 4.3.1 Định nghĩa PAR.
- 87 - CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T.
- 91 - 5.1 Định nghĩa kỹ thuật COFDM.
- 97 - 5.3.5 Tầng điều chế tín hiệu (IFFT.
- Ứng dụng truyền hình số mặt đất tại Việt Nam.
- 106 - CHƢƠNG 6: CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ DVB-T.
- Mô phỏng hình dạng tín hiệu bên phát.
- Hình đạng tín hiệu bên thu.
- 127 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 1 - 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 Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 2 - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Quốc Trung.
- Học Viên Nguyễn Thế Thắng Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 3 - LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Quốc Trung đã hướng dẫn, động viên tận tình, cung cấp những kiến thức quý báu và có nhiều góp ý sâu sắc chân thành trong suốt quá trình tôi làm luận văn.
- Tôi xin chân thành cảm ơn! Học Viên Nguyễn Thế Thắng Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 4 - 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 của kênh truyền COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã sửa sai CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp DAB Digital Audio Broadcasting Hệ thống phát thanh số và truyền số liệu tốc độ cao DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Furie rời rạc DVB-T Digital Video Broadcasting forTerrestrial Transmission Mode Hệ thống truyền hình số mặt đất FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo 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 Network type 2 Mạng cục bộ máy tính không 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 và Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 5 - Engineers điện tử IFFT Inverse Fast Furie Transform Biến đổi nhanh –ngược Furie ISI Intersymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự LS Least Square Kỹ thuật bình phương nhỏ nhất MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống đa anten phát và thu MMSE Minimum Mean Square Error Kỹ thuật cực tiểu trung bình bình phương lỗi OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo 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 trên tạp âm TPS Transmission Parameter Signalling Sóng mang tín hiệu điều khiển Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 6 - DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số của điều chế QPSK.
- 108 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 7 - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 : Mật độ phổ năng lượng của hệ thống đa sóng mang FDM.
- 23 - Hình 2.2: Giá trị trung bình của sóng hình sin bằng 0.
- 25 - Hình 2.3 : Tích phân hai sóng hình sin khác tần số.
- 25 - Hình 2.4 : Tích phân hai sóng hình sin cùng tần số.
- 26 - Hình 2.5:Mô tả dạng sóng tín hiệu OFDM được mang bới bốn sóng mang trong miền tần số và miền thời gian.
- 28 - Hình 2.6: Hình ảnh phổ của tín hiệu OFDM băng tần cơ sở 5 sóng mang.
- 30 - Hinh 2.8: Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK với mã Gray .Mỗi ký hiệu chỉ khác nhau một bit.
- 33 - Hình 2.9 : Giản đồ chòm sao tín hiệu M-QAM.
- 34 - Hình 2.10 Bộ điều chế OFDM.
- 35 - Hình 2.11.
- Ví dụ về phổ phức thay thế cho tín hiệu miền thời gian hoàn toàn thực- 37 - Hình 2.12 : Giải thuật DFT và IDFT phức.
- 39 - Hình 2.13 : Chèn khoảng thời gian bảo vệ vào tín hiệu OFDM.
- 40 - Hình 2.14 : Khoảng thời gian bảo vệ giảm ảnh hưởng của ISI.
- 41 - Hình 3.1 Hiện tượng phản xạ.
- 47 - Hình 3.2 Hiện tượng tán xạ.
- 48 - Hình 3.4 Mô hình hệ thống ước lượng kênh dùng pilot.
- 54 - Hình 3.5: Sự sắp xếp pilot và mẫu tin có ích trên miền tần số và miền thời gian.
- 55 - Hình 3.6 : Mối liên hệ giữa hiệu ứng Doppler và trễ kênh truyền trong sự lựa chọn sự sắp xếp các pilot ( CIR là đáp ứng xung của kênh truyền – Channel Impulse Response.
- 55 - Hình 3.7 : Kiểu chèn Pilot dạng khối.
- 57 - Hình 3.8 Sắp xếp pilot dạng răng lược.
- 60 - Hình 3.9 : Sơ đồ bộ ước lượng kênh theo thuật toán LMS.
- 61 - Hình 3.10 : Hàm nội suy tuyến tính.
- 62 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 8 - Hình 3.11 : Các kỹ thuật nội suy đa thức và nội suy SI.
- 63 - Hình 3.12 : Sơ đồ tổng quát bộ lọc Wiener.
- 64 - Hình 4.1 : Độ rộng băng tần hệ thống và độ rộng băng tần con.
- 75 - Hình 4.2 : Phổ của tín hiệu OFDM tổng hợp của 5 sóng mang phụ.
- 78 - Hình 4.3 Đặc tuyến bộ lọc dùng cửa sổ Kaiser với các giá trị tf bằng 0,2Hz và 0,8Hz.
- 80 - Hình 4.4: Phổ tín hiệu OFDM có và không sử dụng bộ lọc.
- 83 - Hình 4.5: SNR ứng với từng sóng mang con của tín hiệu OFDM khi dùng bộ lọc- 84 - Hình 4.6 : Cấu trúc của khoảng bảo vệ RC.
- 85 - Hình 4.7 : Đường bao ký hiệu OFDM với khoảng bảo vệ RC chồng lấn.
- 85 - Hình 4.8 : Một số không gian tín hiệu.
- 87 - Hình 4.9 : Phương pháp chọn các dãy truyền dẫn thành phần.
- 92 - Hình 5.2 : Sơ đồ bộ điều chế số của DVB-T.
- 93 - Hình 5.3: Thuật toán interleaving / Deinterleaving.
- 95 - Hình 5.4 : Sơ đồ khối convolution interleaving / Deinterleaving.
- 96 - Hình 5.5 : Giản đồ chòm sao tương ứng các kiểu điều chế QPSK , 16-QAM , 64-QAM.
- 97 - Hình 5.6 : Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng bảo vệ.
- 99 - Hình 5.7 : Mô tả khả năng chống nhiễu nhờ dùng khoảng bảo vệ.
- 100 - Hình 5.8 : Phân bố các pilot của DVB-T.
- 103 - Hình 5.9 : Vị trí các pilot và các TPS được điều chế BPSK trên giản đồ chòm sao- 104 - Hình 6.1 : Sơ đồ mô phỏng bên phát của OFDM.
- 109 - Hình 6.2 .Đáp ứng thời gian của tín hiệu sóng mang tại B.
- Đáp ứng của tín hiệu sóng mang tại điểm B.
- 111 - Hình 6.4 Đáp ứng miền thời gian tín hiệu U tại C.
- 112 - Hình 6.5 Đáp ứng miến tần số của tín hiệu U tại C.
- 113 - Hình 6.6.Đáp ứng thời gian của tín hiệu Ouft tại D.
- 114 - Hình 6.7.Đáp ứng tần số của tín hiệu Ouft tại D.
- 114 - Hình 6.8 Đáp ứng thời gian của tín hiệu S(t) tại điểm E.
- 115 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 9 - Hình 6.9 Đáp ứng tần số của tín hiệu S(t) tại điểm E.
- 116 - Hình 6.10 Sơ đồ các bước mô phỏng bên thu.
- 116 - Hình 6.11 Đáp ứng thời gian của tín hiệu r_tilde tại điểm F.
- 117 - Hình 6.12 Đáp ứng tần số của tín hiệu r_tilde tại điểm F.
- 117 - Hình 6.13 Đáp ứng miền thời gian của tín hiệu r_info tại điểm G.
- 118 - Hình 6.14 Đáp ứng miền tần số của tín hiệu r_info tại điểm G.
- 118 - Hình 6.15 Đáp ứng miền thời gian của điểm r_data tại điểm H.
- 119 - Hình 6.16 Đáp ứng miền tần số của điểm r_data tại điểm H.
- 119 - Hình 6.17 Giản đồ chòm sao tại info_h.
- 120 - Hình 6.18 Giản đồ chòm sao tại a_hat.
- 120 - Hình 6.19.
- Sơ đồ simulink của hệ thu phát tín hiệu OFDM trong DVB-T chế độ 2K.
- 121 - Hình 6.20 Hình dạng tín hiệu OFDM phát.
- 122 - Hình 6.21 Hình dạng tín hiệu OFDM thu.
- 122 - Hình 6.22.
- Hình dang phổ tín hiệu OFDM bên phát.
- 122 - Hình 6.23.
- Hình dang phổ tín hiệu OFDM bên thu.
- 123 - Hình 6.24 Hình dạng chòm sao QPSK.
- 123 - Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 10 - LỜI NÓI ĐẦU rong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) đã được đề xuất và chuẩn hoá cho truyền thông tốc độ cao.
- Ngoài ra kỹ thuật OFDM còn được kết hợp với nhiều kỹ thuật khác nữa như kỹ thuật phân tập anten phát và thu (MIMO technique) nhằm nâng cao dung lượng kênh vô tuyến và kết hợp với công nghệ CDMA nhằm mục đích đa truy cập của mạng.
- Chính vì vậy , kỹ thuật OFDM là nền tảng của các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến , có ý nghĩa thực tế và là một công nghệ tiên tiến , sự lựa chọn của tương lai.
- Do đó , em đã lựa chọn nghiên cứu “ Kỹ thuật OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T ” làm đề tài nghiên cứu cho đồ án của mình.
- Mục đích chính của đồ án là hiểu được bản chất ,các ưu , nhược điểm của kỹ thuật điều chế , cách thức tạo tín hiệu cũng như các vấn đề liên quan đến chất lượng và hệ thống OFDM .
- Qua đó, nghiên cứu sự áp dụng của kỹ thuật này trong hệ thống thực tế , đó là truyền hình kỹ thuật số DVB-T để thấy rõ việc khai thác ưu điểm của OFDM trong môi trường truyền mặt đất với tốc độ truyền cao .Và để hiểu rõ hơn bản chất của kỹ thuật điều chế này , trong phạm vi đồ án , em cũng thực Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 11 - hiện việc mô phỏng hệ thu , phát OFDM đơn giản sử dụng trong hệ thống DVB-T chế độ 2K .
- Hà Nội , 08/2013 Học Viên Thực Hiện Nguyễn Thế Thắng – KTTT2 Kỹ thuật điều chế OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T Nguyễn Thế Thắng-KTTT2 - 12 - TÓM TẮT ĐỒ ÁN ỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao (OFDM) là một dạng đặc biệt của kỹ thuật truyền đa sóng mang ,tại đó các dòng dữ liệu đơn được phát với một tốc độ thấp hơn nhờ các sóng mang phụ .
- Do đó có thể coi các sóng mang là gần như độc lập (trực giao) nếu khoảng cách giữa sóng mang là 1/T.Nhờ vậy, tuy biên tần của các sóng mang con chồng lên nhau nhưng bên thu vẫn có thể thu được tín hiệu mà không bị nhiễu bởi các sóng mang liền sát nhau.
- Vào năm 1971 ,Weinstein và Ebert đã ứng dụng biến đổi Furie rời rạc (DFT) vào thu phát OFDM .Do đó nếu sử dụng biến đổi DFT tính toán giá trị tương quan với tần số trung tâm của các sóng mang thì có thể thu được tín hiệu bên phát.
- COFDM là một dạng của điều chế OFDM trong đó có thêm mã sửa sai.COFDM đặc biệt thích hợp với hệ thống quảng bá mặt đất .Vì nó có khả năng chịu được hiệu ứng đa đường với độ trải trễ lớn giữa các tín hiệu bên thu .Điều này cho phép sử dụng mạng đơn tần SFN là mạng các máy phát cùng gửi đi các tín hiệu như nhau trên cũng một tần số

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt