Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng máy thu tín hiệu số dựa trên vi mạch TMS320C6713

Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu xây dựng máy thu tín hiệu số dựa trên vi mạch TMS320C6713, ứng dụng trong công nghệ tín hiệu số.

2012

51
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG I: MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG OFDM VÀ CÁC BÀI TOÁN CẦN THỰC HIỆN TẠI MÁY THU OFDM

1.1. Mô hình nghiên cứu về hệ thống OFDM

1.2. Các tác vụ cơ bản tại máy thu OFDM

1.2.1. Tách chuỗi bảo vệ

1.2.2. Biến đổi FFT

1.2.3. Ước lượng kênh

1.2.4. Thực hiện đồng bộ

1.2.5. Giải điều chế OFDM ở phía thu

1.2.6. Cân bằng kênh

1.3. Kết luận chương

2. CHƯƠNG II: DÒNG MÁY THU OFDM TRÊN BO MẠCH NHÚNG TMS320C6713-DSP

2.1. Mô hình phần cứng hệ thống và đặc trưng của máy thu OFDM

2.2. Lựa chọn về độ nhạy tại máy thu

2.3. Xây dựng hệ giải điều chế OFDM tại máy thu trên bo mạch nhúng

2.4. Kết luận chương

3. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU VÔ TUYẾN OFDM

3.1. Cấu trúc hệ thống vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM

3.2. Thiết kế khối thu vô tuyến tại máy thu

3.2.1. Lý thuyết giải điều chế I/Q

3.2.2. Mạch giải điều chế I/Q TRF371135EVM

3.3. Kết luận chương

4. CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THÔNG QUA CÁC PHÉP MÔ PHỎNG

4.1. Đánh giá hệ thống thông qua tỉ lệ lỗi bít (BER)

4.2. Kết quả phân tích tốc độ truyền dẫn của hệ thống

4.3. Kết luận chương

5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỆ THỐNG TRÊN CÁC BO MẠCH DSP

5.1. Kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP

5.2. Kết luận chương

KẾT LUẬN CHUNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com `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. TRƢƠNG VŨ BẰNG GI NG Hà Nội – 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. Xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 14 tháng 11 năm 2012 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN . 3 D NH MỤC C C HÌNH VẼ. 5 D NH S CH C C TỪ VIẾT TẮT . 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 .1 Mô hình nghiên cứu về hệ thống OFDM .2 Các tác vụ cơ bản tại máy thu OFDM .1 Tách chuỗi bảo vệ .2 Biến đổi FFT .3 Ƣớc lƣợng kênh .4 Thực hiện đồng bộ .5 Giải điều chế OFDM ở phía thu .6 Cân bằng kênh .3 Kết luận chƣơng . 16 CHƢƠNG II. 17 D NG M THU OFDM TR N BO MẠCH NHÚNG TMS320C6713- DSP .1 Mô hình phần cứng hệ thống và đặc trƣng của máy thu OFDM .2 Lựa chọn về độ nhạy tại máy thu .3 Xây dựng hệ giải điều chế OFDM tại máy thu trên bo mạch nhúng .1 Biến đổi tƣơng tự - số .2 Thực hiện FFT . 20 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Ƣớc lƣợng kênh truyền .4 Bài toán đồng bộ tại phía máy thu .5 Thực hiện giao tiếp truyền thông thời gian thực thông qua chuẩn RTDX .4 Kết luận chƣơng . 28 CHƢƠNG III. 29 THIẾT KẾ HỆ TH NG THU VÔ TU ẾN OFDM.1 Cấu trúc hệ thống vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM .2 Thiết kế khối thu vô tuyến tại máy thu .1 Lý thuyết giải điều chế I/Q .2 Mạch giải điều chế I/Q TRF371135EVM .3 Kết luận chƣơng . 34 CHƢƠNG IV. 35 Đ NH GI HỆ TH NG THÔNG QU C C PHÉP MÔ PHỎNG .1 Đánh giá hệ thống thông qua tỉ lệ lỗi bít (BER) .2 Kết quả phân tích tốc độ truyền dẫn của hệ thống .3 Kết luận chƣơng . 42 Đ NH GI KẾT QUẢ HỆ TH NG TR N C C BO MẠCH DSP .1 Kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP .2 Kết luận chƣơng . 45 KẾT LUẬN CHUNG . 46 TÀI LIỆU TH M KHẢO . 48 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ