do an tot nghiep,tim hieu,ve ky thuat,uoc luong,kenh truyen,trong he thong ofdm,le thi bao quyen

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM

SV: Lê Thị Bảo Quyên

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1 Giới thiệu chung

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao là một kĩ thuật truyền mà trong đó tập hợp những sóng mang trực giao với nhau rồi truyền đồng thời. Ứng dụng kĩ thuật OFDM, ta có khả năng truyền thông tin tốc độ cao, sử dụng băng thông hiệu quả, chống được nhiễu liên kí tự ISI, nhiễu liên sóng mang ICI, chống được fading chọn lọc tần số.

Kĩ thuật OFDM được biết đến cách đây khoảng 40 năm nhưng mà nó mới được ứng dụng rộng rãi những năm gần đây. Những sản phẩm ứng dụng kĩ thuật OFDM có thể kể đến WIMAX (Worlwide interoperationability for Microwaves Access), WLAN (Wireless Local Area Network) 802.11, x-DSL (x-Digital Subcriber Line) Và DVT (Digital Video Broadcasting).

OFDM là một ứng cử viên sáng giá cho các hệ thống thông tin tốc độ cao, do đó ngày càng có nhiều hệ thống thông tin ứng dụng kĩ thuật OFDM. Việc ước lượng kênh truyền đóng vai trò quan trọng trong các hệ thông thông tin nói chung và hệ thống OFDM nói riêng. Với niềm đam mê trong lĩnh vực DSP, cùng với ham muốn tìm hiểu kĩ thuật OFDM, em đã chọn đề tài nghiên cứu này cho đồ án tốt nghiệp của mình.

1.2 Mục đích của đồ án:

 Đồ án tìm hiểu về kỹ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM. Trong đó, đồ án tập trung nghiên cứu hai loại ước lượng tương đối đơn giản là MMSE và LS, so sánh 2 phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất (MMSE) Và bình phương ít nhất (LS) Cũng như tác động của các loại nhiễu và các hiện tượng đa đường đến hệ thống thông tin.

1.3 Bố cục của đồ án Đồ án chia làm 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu khái quát đồ án

Chương 2: Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM. Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các kết quả mô phỏng

Chương 3: Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong kênh truyền vô tuyến, khái niệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường, đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian và kênh phụ thuộc thời gian, các mô hình kênh cơ bản, quan hệ giữa tín hiệu phát, tín hiệu thu và mô hình kênh, kênh truyền dẫn trong môi trường nhiễu trắng và một số kết quả mô phỏng. Ngoài ra vấn đề về dung lượng kênh vô tuyến cũng được đề cập đến.

Chương 4: Trong chương này sẽ trình bày về kĩ thuật ước lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM, trong đó đi sâu vào hai phương pháp ước lượng kênh lỗi bình phương trung bình nhỏ nhất (MMSE) Và bình phương ít nhất (LS).

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài trong tương lai

CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT OFDM

2.1 Giới thiệu chương

Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, vấn đề đồng bộ trong OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM.. Phần còn lại của chương sẽ trình bày các bước thiết kế hệ thống OFDM và các kết quả mô phỏng

2.2 Khái niệm OFDM

 Kỹ thuật OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đó là sự kết hợp giữa mã hóa và ghép kênh. Thường thường nói tới ghép kênh người ta thường nói tới những tín hiệu độc lập từ những nguồn độc lập được tổ hợp lại. Trong OFDM, những tín hiệu độc lập này là các sóng mang con.

Đầu tiên tín hiệu sẽ chia thành các nguồn độc lập, mã hóa và sau đó ghép kênh lại để tao nên sóng mang OFDM. OFDM là trường hợp đặc biệt của FDM (Frequency Divison Multiplex). Ta có thề liên tưởng kênh truyền FDM giống như một dòng nước đang chảy, nước chảy thành một dòng lớn; Kênh truyền OFDM giống như nước chảy ở vòi sen, chia ra thành từng dòng nước nhỏ.

Ta có thể dùng tay để chặn dòng nước từ vòi nước thông thường nhưng không thể làm tương tự với nước chảy ra ở vòi sen. Mặc dù cả hai kỹ thuật cùng thực hiện chung một công việc nhưng mà lại co những phản ứng khác nhau đối với nhiễu.

Ta cũng có thể liên tưởng tới sự vận chuyển hàng hóa bằng xe tải. Ta có hai phương án, dùng một chiếc xe lớn chở tất cả hàng hóa (FDM) Hoặc dùng một đoàn xe nhỏ (OFDM). Cả hai phương án đều chở cùng một loại hàng hóa nhưng trong trường hợp tai nạn xảy ra nếu ta dùng đoàn xe nhỏ thì chỉ có ¼ hàng hóa bị mất mát.

2.3 So sánh FDM và OFDM

 OFDM khác với FDM nhiều điểm. Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tần số với nhau, cho phép kiểm soát tốt can nhiễu giữa các sóng mang với nhau. Các sóng mang này chồng lấp trong miền tần số nhưng không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI: Inter-carrier interference) Do bản chất trực giao của điều chế.

Với FDM, tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa các kênh để đảm bảo không bị chồng phổ, vì vậy không có hiện tượng giao thoa kí tự ISI giữa những sóng mang. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM nhằm khắc phục hiệu quả phổ kém khi có khoảng bảo vệ (guard period) Bằng cách giảm khoảng cách các sóng mang và cho phép phổ của các sóng mang cạnh nhau trùng lắp nhau.

Sự trùng lắp này được phép nếu khoảng cách giữa các sóng mang được chọn chính xác sao cho đỉnh của sóng mang này sẽ đi qua diểm không của sóng mang kia tức là các sóng mang trực giao nhau để những tín hiệu được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ. Hình 2.2: Kỹ thuật đa sóng mang chồng xung và không chồng xung. Hình 2.3: Phổ của OFDM và FDM

2.4 Tính trực giao

Một tín hiệu được gọi là trực giao nếu nó có quan hệ độc lập với tín hiệu khác. Tính trực giao là một đặc tính cho phép truyền một lúc nhiều thông tin trên một kênh chung mà không gây ra nhiễu. Chính sự mất tính trực giao là nguyên nhân gây ra sự suy giảm tín hiệu trong viễn thông.

OFDM đạt được sự trực giao bằng cách cấp phát cho mỗi nguồn thông tin một số sóng mang nhất định khác nhau. Tín hiệu OFDM đạt được chính là tổng hợp của tất cả các sóng sin này. Mỗi một sóng mang có một chu kì sao cho bằng một số nguyên lần thời gian cần thiết để truyền một ký hiệu (symbol duration). Tức là để truyền một ký hiệu chúng ta sẽ cần mốt số nguyên lần của chu kỳ. Hình 2.4 là trường hợp của tín hiệu OFDM với 4 sóng mang phụ. Hình 2.4: Cấu trúc của một tín hiệu OFDM

Các hình (1a), (2a), (3a), (4a) Là miền thời gian của các sóng mang đơn tần với các chỉ số 1,2,3,4 là số chu kỳ trên mỗi ký hiệu. Các hình (1b), (2b), (3b), (4b) Là miền tần số nhờ sử dụng biến đổi Fourier nhanh của tín hiệu. Hình phía dưới cùng là tín hiệu tổng hợp của 4 sóng mang phụ.

Tập hợp các hàm được gọi là trực giao nếu thỏa mãn biểu thức (2.1) (2.1)

Những sóng mang này trực giao với nhau vì khi nhân dạng sóng của 2 sóng mang bất kỳ và sau đó lấy tích phân trong khoang thời gian T sẽ có kết quả bằng không.

--------------------------------------------

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

CÁC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Giới thiệu chung

1.2 Mục đích của đồ án

1.3 Bố cục của đồ án

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT OFDM

2.1 Giới thiệu chương

2.2 Khái niệm OFDM

2.3 So sánh FDM và OFDM

2.4 Tính trực giao

2.5 Cấu trúc OFDM

2.6 Sơ đồ khối của hệ thống OFDM

2.6.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp song song

2.6.2 Mã hóa kênh và sắp xếp (Coding & Mapping) Trong hệ thống OFDM

2.6.2.1 Mã hóa kênh

2.6.2.2 Ánh xạ (mapping)

2.6.3 Ứng dụng kĩ thuật IFT/ FFT trong OFDM

2.6.4 Tiền tố lặp CP (Cyclic Prefix)

2.6.5 Điều chế RF

2.7 Đồng bộ

2.7.1 Đồng bộ kí tự

2.7.2 Đồng bộ tần số sóng mang

2.7.3 Đồng bộ tần số lấy mẫu

2.8 Ưu nhược điểm của hệ thống OFDM

2.8.1 Ưu điểm

2.8.2 Nhược điểm

2.9 OFDM trong hệ thống

2.10 Các bước thiết lập một hệ thống OFDM

2.11 Một số ứng dụng của OFDM

2.12 Mô phỏng

2.13 Kết luận chương

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT VỀ KÊNH TRUYỀN

3.1 Giới thiệu chương

3.2 Đặc tính chung của kênh truyền tín hiệu OFDM

3.3 Khái niệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường

3.4 Đáp ứng xung của kênh phụ thuộc thời gian (time_invariant channel impulse)

3.4.1 Khái niệm về kênh không phụ thuộc thời gian

3.4.2 Khái niệm về đáp ứng xung của kênh (channel impulse response)

3.5 Hàm truyền đạt của kênh không phụ thuộc thời gian (time-invariant channel transfer function)

3.6 Bề rộng độ ổn định về tần số của kênh (coherence bandwidth of the channel)

3.7 Hiệu ứng Doppler

3.8 Kênh phụ thuộc thời gian

3.9 Bề rộng độ ổn định về thời gian của kênh (coherence duration of the channel)

3.10 Các mô hình kênh cơ bản

3.10.1 Kênh theo phân bố Rayleigh

3.10.2 Kênh theo phân bố Rice

3.11 Quan hệ giữa tín hiệu phát, tín hiệu thu và mô hình của kênh

3.11.1 Tín hiệu phát là hàm xác định

3.11.2 Tín hiệu phát là một hàm xác suất

3.11.3 Mối liên hệ giữa hàm tương quan chéo của các tín hiệu vào và ra của kênh

3.11.4 Mối liên hệ giữa hàm tương quan của các tín hiệu vào và ra của kênh

3.12 Kênh truyền dẫn trong môi trường nhiễu trắng

3.12.1 Khái niệm về nhiễu trắng

3.12.2 Các phép biểu diễn toán học của nhiễu trắng

3.12.3 Phổ công suất của nhiễu trắng có băng tần giới hạn

3.12.4 Ảnh hưởng của AWGN đến hệ thống OFDM

3.13 Nhiễu xuyên kí tự ISI

3.14 Nhiễu ICI (Inter-carrier interference)

3.15 Dung lượng kênh vô tuyến

3.15.1 Lý thuyết về dung lượng kênh số của Shannon

3.15.2 Thông lượng kênh tương tự có băng tần giới hạn

3.16 Kết luận chương

CHƯƠNG 4 ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM

4.1 Giới thiệu chương

4.2 Ước lượng 1D

4.2.1 Phương pháp ước lượng bình phương ít nhất (least squares estimation)

4.2.2 LMMSE (least minimum mean square error)

4.4 Ước lượng thích nghi

4.5 Nội suy

4.5.1 Nội suy trong miền tần số 4.5.2 Phương pháp nội suy trong miền thời gian

4.6 Mô phỏng

4.6.1 Giới thiệu

4.6.2 Kênh truyền

4.6.3 Tiến trình mô phỏng

4.6.4 Lưu đồ thuật toán

4.6.5 Kết quả mô phỏng

4.7 Kết luận chương

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

5.1 Kết luận

5.2 Hướng phát triển của đề tài

Tài liệu thao khảo

PHẦN PHỤ LỤC

--------------------------------------

Keyword: download,do an tot nghiep,tim hieu,ve ky thuat,uoc luong,kenh truyen,trong he thong ofdm,le thi bao quyen

linkdownload: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM