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.

• Tác giả: Đỗ Thế Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Vũ Bằng Giang
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng máy thu tín hiệu số dựa trên vi mạch TMS320C6713
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

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

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu máy thu tín hiệu số trên vi mạch TMS320C6713

Nghiên cứu máy thu tín hiệu số trên vi mạch TMS320C6713 là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ điện tử và viễn thông. Vi mạch TMS320C6713, được phát triển bởi Texas Instruments, là một bộ xử lý tín hiệu số (DSP) mạnh mẽ, cho phép thực hiện các tác vụ xử lý tín hiệu phức tạp. Việc áp dụng công nghệ OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) trong máy thu tín hiệu số giúp nâng cao hiệu suất truyền dẫn và giảm thiểu nhiễu. Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn vào ứng dụng thực tiễn, nhằm phát triển các hệ thống thu phát tín hiệu hiệu quả.

1.1. Giới thiệu về vi mạch TMS320C6713 và ứng dụng của nó

Vi mạch TMS320C6713 là một trong những sản phẩm nổi bật của Texas Instruments, được thiết kế để xử lý tín hiệu số với hiệu suất cao. Với khả năng xử lý nhanh và linh hoạt, vi mạch này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống viễn thông, âm thanh và video. Việc nghiên cứu và phát triển máy thu tín hiệu số trên nền tảng TMS320C6713 mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực truyền thông số.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu máy thu tín hiệu số

Nghiên cứu máy thu tín hiệu số không chỉ giúp cải thiện chất lượng truyền dẫn mà còn đóng góp vào sự phát triển của các công nghệ mới trong lĩnh vực viễn thông. Việc tối ưu hóa các thuật toán xử lý tín hiệu trên vi mạch TMS320C6713 giúp nâng cao khả năng thu nhận và giải mã tín hiệu, từ đó cải thiện hiệu suất hệ thống truyền thông.

II. Thách thức trong việc phát triển máy thu tín hiệu số trên TMS320C6713

Mặc dù vi mạch TMS320C6713 mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc phát triển máy thu tín hiệu số trên nền tảng này cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như nhiễu tín hiệu, độ nhạy của máy thu và khả năng đồng bộ hóa là những yếu tố quan trọng cần được giải quyết. Đặc biệt, việc xử lý tín hiệu trong môi trường thực tế đòi hỏi các giải pháp hiệu quả để đảm bảo chất lượng tín hiệu thu được.

2.1. Nhiễu tín hiệu và ảnh hưởng đến chất lượng thu

Nhiễu tín hiệu là một trong những vấn đề lớn nhất trong hệ thống thu phát tín hiệu. Nhiễu có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nhiễu ISI (Inter-Symbol Interference) và nhiễu kênh. Việc phát triển các thuật toán xử lý tín hiệu để giảm thiểu nhiễu là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng tín hiệu thu được.

2.2. Độ nhạy của máy thu và các yếu tố ảnh hưởng

Độ nhạy của máy thu là khả năng nhận diện tín hiệu yếu trong môi trường có nhiễu. Các yếu tố như công suất phát, khoảng cách giữa máy phát và máy thu, cũng như các điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến độ nhạy. Việc tính toán và tối ưu hóa độ nhạy là một trong những thách thức lớn trong nghiên cứu này.

III. Phương pháp phát triển máy thu tín hiệu số trên TMS320C6713

Để phát triển máy thu tín hiệu số hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu và thiết kế hệ thống chặt chẽ. Việc xây dựng mô hình hệ thống OFDM và các thuật toán xử lý tín hiệu là rất quan trọng. Các bước thực hiện bao gồm thiết kế phần cứng, phát triển phần mềm và thử nghiệm thực tế trên vi mạch TMS320C6713.

3.1. Thiết kế phần cứng cho máy thu tín hiệu số

Thiết kế phần cứng cho máy thu tín hiệu số bao gồm việc lựa chọn các linh kiện phù hợp và xây dựng sơ đồ khối hệ thống. Việc sử dụng vi mạch TMS320C6713 cho phép thực hiện các tác vụ xử lý tín hiệu phức tạp trong thời gian thực, từ đó nâng cao hiệu suất của hệ thống.

3.2. Phát triển phần mềm xử lý tín hiệu

Phần mềm xử lý tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các thuật toán giải điều chế và đồng bộ hóa. Việc phát triển phần mềm trên nền tảng TMS320C6713 cần đảm bảo tính hiệu quả và khả năng xử lý nhanh chóng để đáp ứng yêu cầu của hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn của máy thu tín hiệu số trên TMS320C6713

Máy thu tín hiệu số trên vi mạch TMS320C6713 có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực viễn thông và truyền thông số. Các ứng dụng này bao gồm phát thanh số, truyền hình số và các dịch vụ truyền dữ liệu. Việc nghiên cứu và phát triển máy thu tín hiệu số không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp viễn thông.

4.1. Ứng dụng trong phát thanh và truyền hình số

Máy thu tín hiệu số có thể được sử dụng trong các hệ thống phát thanh và truyền hình số, giúp nâng cao chất lượng âm thanh và hình ảnh. Việc áp dụng công nghệ OFDM trong các hệ thống này giúp giảm thiểu nhiễu và cải thiện khả năng thu tín hiệu.

4.2. Ứng dụng trong truyền dữ liệu

Trong lĩnh vực truyền dữ liệu, máy thu tín hiệu số trên TMS320C6713 có thể được sử dụng để truyền tải thông tin một cách hiệu quả. Việc tối ưu hóa các thuật toán xử lý tín hiệu giúp nâng cao tốc độ truyền dẫn và giảm thiểu lỗi trong quá trình truyền tải.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu máy thu tín hiệu số

Nghiên cứu máy thu tín hiệu số trên vi mạch TMS320C6713 đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong việc phát triển các hệ thống truyền thông hiện đại. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc tối ưu hóa các thuật toán và cải thiện thiết kế hệ thống sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực viễn thông. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn và cải tiến trong chất lượng dịch vụ.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán mới để cải thiện khả năng thu tín hiệu trong môi trường có nhiễu cao. Việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo vào xử lý tín hiệu cũng là một hướng đi tiềm năng.

5.2. Tác động của nghiên cứu đến ngành công nghiệp viễn thông

Nghiên cứu máy thu tín hiệu số không chỉ có tác động đến chất lượng dịch vụ mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp viễn thông. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trong lĩnh vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một trong những giải pháp đột phá của công nghệ truyền thông hiện đại kể từ khi được phát minh vào năm 1966. Trong bối cảnh các dịch vụ truyền thông đa phương tiện, phát thanh truyền hình số và mạng không dây tốc độ cao bùng nổ, việc hiện thực hóa phần cứng cho máy thu tín hiệu số đòi hỏi năng lực xử lý tín hiệu theo thời gian thực với độ chính xác cao. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp tại phía thu OFDM, bao gồm hiện tượng suy hao kênh truyền, nhiễu liên ký tự (ISI), nhiễu liên sóng mang (ICI), và đặc biệt là bài toán đồng bộ khung cũng như ước lượng kênh truyền trên các nền tảng phần cứng giới hạn về tài nguyên bộ nhớ và năng lực tính toán.

Mục tiêu cụ thể của công trình là thiết kế, tích hợp và đánh giá thành công mô hình máy thu tín hiệu số OFDM hoàn chỉnh trên bo mạch xử lý tín hiệu số chuyên dụng TMS320C6713 của hãng Texas Instruments, kết hợp cùng khối phần cứng giải điều chế I/Q TRF371135. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Hà Nội trong giai đoạn 2011–2012, thuộc khuôn khổ đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia Hà Nội. Công trình mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi cung cấp phương pháp tối ưu hóa thuật toán đồng bộ ký tự, giúp cắt giảm khối lượng tính toán tới 48 lần so với phương pháp tìm kiếm vét cạn truyền thống, đồng thời đảm bảo hệ thống đạt độ nhạy thu tối thiểu theo tính toán lý thuyết là -58.3 dBm tại tỷ số tín hiệu trên nhiễu 28 dB và tốc độ lấy mẫu 48 kHz.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết truyền thông số tiên tiến và mô hình truyền sóng qua kênh vô tuyến:

• Lý thuyết điều chế đa sóng mang OFDM: Dựa trên nguyên lý biến đổi Fourier rời rạc (DFT) và khôi phục biến đổi Fourier nhanh (FFT), cho phép phân chia kênh truyền băng rộng thành 64 sóng mang con trực giao nhằm triệt tiêu hiện tượng chọn lọc tần số.
• Mô hình kênh truyền nhiễu trắng cộng Gauss (AWGN) và Fading đa đường: Đánh giá sự tác động của đáp ứng xung kênh truyền, trễ truyền dẫn gây nhiễu ISI và hiện tượng dịch tần Doppler gây nhiễu ICI.
• Lý thuyết giải điều chế pha trực giao I/Q: Phân tích và tách tín hiệu cao tần RF thành hai thành phần trực giao độc lập trong miền đồng pha và cầu phương thông qua các hàm giải tích kết hợp bộ lọc thông thấp.
• Khái niệm cốt lõi: Tiền tố lặp (Cyclic Prefix - CP) với chiều dài 32 mẫu, cấu trúc ký tự dẫn đường (Pilot) phân bố dạng lược, tỷ lệ lỗi bit (BER) trên các sơ đồ điều chế 16-QAM, BPSK, QPSK và tỷ số năng lượng bit trên mật độ phổ tạp âm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa mô phỏng số học, thiết kế mạch phần cứng thực tế và kiểm thử thực nghiệm truyền thông thời gian thực:

• Nguồn dữ liệu và mẫu thử nghiệm: Tập dữ liệu truyền dẫn gồm 262.144 khung OFDM được mã hóa và truyền thử nghiệm liên tục trên kênh truyền thực tế; tập dữ liệu mô phỏng BER được thực hiện trên 5 cấu hình chiều dài FFT khác nhau (8, 16, 32, 64 và 128 điểm).
• Phương pháp chọn mẫu: Lấy mẫu đồng nhất theo thời gian thông qua vi mạch giao diện tương tự AIC23 trên bo mạch DSP với tần số lấy mẫu cố định 48 kHz, tạo ra chu kỳ lấy mẫu xấp xỉ 20.83 microgiây.
• Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn: Sử dụng môi trường MATLAB để phân tích lý thuyết các đường cong BER và mô phỏng hàm mật độ xác suất 2 chiều của điều chế 16-QAM. Môi trường Code Composer Studio (CCS) được lựa chọn để biên dịch mã nguồn C, tối ưu hóa các lệnh xử lý số dấu phẩy tĩnh/động trên lõi DSP có xung nhịp 1 GHz. Việc lựa chọn công cụ kép này giúp đối soát chính xác độ tương quan dạng sóng giữa lý thuyết và phần cứng thực tế.
• Thời gian thực hiện: Toàn bộ quá trình từ thiết kế thuật toán, mô phỏng đến kiểm thử thực nghiệm được tiến hành trong khoảng thời gian 12 tháng liên tục.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Tối ưu hóa thành công thuật toán đồng bộ 2 bước: Thuật toán đồng bộ dựa trên tín hiệu dẫn đường cho phép phát hiện chính xác điểm đầu khung dữ liệu qua hai giai đoạn: so sánh 6 khối dữ liệu chiều dài 48 mẫu để tìm cửa sổ nửa ký hiệu và thực hiện 48 phép so sánh chuỗi chiều dài 96 mẫu để xác định điểm bắt đầu. Giải pháp này giúp giảm độ phức tạp tính toán xuống khoảng 48 lần, đảm bảo thời gian xử lý một đa khung 192 mẫu phức chỉ tiêu tốn 4 mili-giây, hoàn toàn đáp ứng ngưỡng thời gian thực của bộ đệm Ping-Pong trên DSP.
• Đặc tính lỗi bit và hiệu suất điều chế 16-QAM: Kết quả mô phỏng cho thấy điều chế 16-QAM trên kênh AWGN đạt mức BER dưới 0.001 khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) vượt ngưỡng 18 dB, tiệm cận đường cong lý thuyết với độ lệch biên độ dưới 5%.
• Tương quan giữa chiều dài FFT và khả năng kháng nhiễu: Khi kích thước FFT tăng từ 8 lên 128 điểm, hiệu suất truyền dẫn tăng nhưng độ nhạy với nhiễu pha và ISI cũng tăng tương ứng; chiều dài 64 điểm được xác nhận là điểm cân bằng tối ưu cho hệ thống với suy hao kênh thấp hơn 28% so với cấu hình 128 điểm.
• Kiểm chứng truyền dữ liệu đa phương tiện thời gian thực: Hệ thống đã truyền nhận thành công toàn bộ 262.144 khung OFDM chứa các tệp văn bản và hình ảnh đồ họa thông qua chuẩn truyền thông thời gian thực RTDX và giao diện Visual Basic 2005 với tỷ lệ khôi phục dữ liệu chính xác tuyệt đối trên kênh đo kiểm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi giúp hệ thống vận hành ổn định là nhờ cơ chế điều phối bộ nhớ đệm kép Ping-Pong kết hợp với truy cập bộ nhớ trực tiếp nâng cao (EDMA), giúp quá trình thu nhận dữ liệu từ cổng âm thanh AIC23 không làm gián đoạn tiến trình tính toán FFT 64 điểm của thuật toán cánh bướm. Khi so sánh với các nghiên cứu truyền thống sử dụng phương pháp tương quan trực tiếp toàn phần trên tiền tố lặp, giải pháp đồng bộ 2 bước trong luận văn vượt trội về tốc độ xử lý trên vi xử lý 1 GHz mà không làm giảm xác suất khóa khung.

Dữ liệu kiểm thử hệ thống có thể được minh họa trực quan thông qua các dạng biểu đồ chuyên ngành:

• Biểu đồ phân bố phổ tần số: Đo đạc thực tế trên máy hiện sóng Oscilloscope và mô phỏng trên phần mềm thể hiện dải thông tín hiệu OFDM rộng chính xác 24 kHz (tương ứng với một nửa tần số lấy mẫu 48 kHz theo định lý Nyquist), với mức độ suy giảm biên độ ngoài băng đạt dưới -60 dB.
• Đồ thị so sánh tín hiệu miền thời gian: Dạng sóng thu được tại khoảng thời gian 700 đến 1100 microgiây trên ba môi trường MATLAB, CCS và máy hiện sóng thực tế có độ tương đồng hình dạng đạt trên 95%, chứng minh độ tin cậy của mô hình toán học khi chuyển đổi sang mã máy.

Đề xuất và khuyến nghị

• Tối ưu hóa cấu trúc khung truyền dẫn: Thực hiện cắt giảm số lượng ký tự vô công (NullHigh) và tái cấu trúc tỷ lệ chèn ký tự dẫn đường từ mức 50% hiện tại xuống còn 15% đến 20%, nhằm mục tiêu nâng tốc độ truyền dữ liệu thực tế lên gấp 2.5 lần trong thời gian triển khai 6 tháng tới. Chủ thể thực hiện: Đội ngũ kỹ sư phần mềm nhúng và thuật toán viễn thông.
• Nâng cấp phần cứng chuyển đổi tín hiệu: Thay thế vi mạch tương tự AIC23 bằng các mô-đun ADC/DAC chuyên dụng có tốc độ lấy mẫu đạt từ 20 đến 50 Mega-mẫu/giây (MSps), giúp mở rộng băng thông hệ thống từ 24 kHz lên 10 đến 20 MHz trong lộ trình 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Nhóm nghiên cứu phần cứng và mạch tích hợp cao tần.
• Hoàn thiện thuật toán bù dịch tần số sóng mang: Tích hợp khối ước lượng và hiệu chỉnh sai số dịch tần (CFO) kết hợp thuật toán khử nhiễu pha trên dải tần 1.7 đến 6 GHz của chip TRF371135 trong thời hạn 9 tháng, giảm thiểu triệt để hiện tượng mất trực giao giữa các kênh con. Chủ thể thực hiện: Chuyên gia xử lý tín hiệu số DSP.
• Ứng dụng kỹ thuật mã hóa kênh sửa lỗi: Triển khai các khối mã sửa lỗi tiến (FEC) như mã tích cuộn (Convolutional Code) kết hợp thuật toán giải mã Viterbi trên vi mạch TMS320C6713 để cải thiện tỷ lệ BER xuống dưới 0.00001 tại mức SNR thấp trong vòng 3 đến 6 tháng. Chủ thể thực hiện: Nhóm phát triển tiêu chuẩn truyền thông không dây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế hệ thống nhúng và xử lý tín hiệu số (DSP): Tiếp cận mã nguồn C tối ưu hóa trên kiến trúc vi mạch TMS320C6713, nắm vững kỹ thuật lập trình bộ đệm Ping-Pong và chuẩn giao tiếp dữ liệu thời gian thực RTDX trong các ứng dụng thực tế.
• Học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông: Sử dụng toàn bộ mô hình toán học giải điều chế I/Q, thuật toán đồng bộ hai bước và kỹ thuật ước lượng kênh dạng lược làm tài liệu tham khảo nền tảng cho các đề tài phát triển truyền thông không dây.
• Kỹ sư phát triển thiết bị vô tuyến và phát thanh truyền hình số: Vận dụng các thông số thiết kế mạch TRF371135 trên dải tần 1.7 đến 6 GHz để chế tạo bộ thu cho các chuẩn phát thanh số DAB và truyền hình số DVB-T2.
• Doanh nghiệp nghiên cứu và phát triển sản phẩm công nghệ không dây: Ứng dụng mô hình đánh giá BER và tối ưu hóa độ nhạy máy thu -58.3 dBm vào việc sản xuất các modem truyền số liệu chuyên dụng trong công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

• Vi mạch TMS320C6713 mang lại lợi thế gì khi triển khai máy thu OFDM? Vi mạch TMS320C6713 của Texas Instruments sở hữu tốc độ xung nhịp lên đến 1 GHz và hỗ trợ các phép tính dấu phẩy động linh hoạt. Cấu trúc phần cứng này cho phép thực hiện biến đổi FFT 64 điểm và thuật toán đồng bộ phức tạp trong khung thời gian giới hạn 4 mili-giây mà không gây tràn bộ đệm.
• Tại sao thuật toán đồng bộ hai bước lại tiết kiệm tài nguyên tính toán? Thay vì thực hiện hàng nghìn phép nhân chập trực tiếp trên toàn bộ khung dữ liệu, thuật toán chia quá trình thành hai giai đoạn gồm 6 phép so sánh chuỗi 48 mẫu và 48 phép so sánh chuỗi 96 mẫu. Cách tiếp cận này giúp giảm khối lượng tính toán xấp xỉ 48 lần, phù hợp hoàn hảo với khả năng xử lý của DSP.
• Vai trò của vi mạch TRF371135 trong hệ thống thu vô tuyến là gì? Vi mạch TRF371135 đảm nhận chức năng giải điều chế trực giao I/Q, tách tín hiệu cao tần RF trong dải từ 1.7 đến 6 GHz thành hai thành phần băng tần cơ sở I và Q. Thiết bị tích hợp sẵn bộ lọc thông thấp có tần số cắt từ 700 kHz đến 15 MHz, loại bỏ nhu cầu sử dụng các bộ lọc ngoài cồng kềnh.
• Yếu tố nào làm suy giảm tốc độ truyền dữ liệu thực tế của hệ thống? Tốc độ truyền thực tế bị giới hạn chủ yếu do tần số lấy mẫu của bộ chuyển đổi AIC23 ở mức 48 kHz và việc chèn tỷ lệ ký tự dẫn đường cao cùng các khoảng bảo vệ NullHigh. Việc tối ưu hóa các tham số này sẽ giúp tăng tốc độ truyền dẫn lên gấp nhiều lần.
• Chuẩn truyền thông RTDX hỗ trợ quá trình nghiên cứu như thế nào? Chuẩn trao đổi dữ liệu thời gian thực RTDX qua giao diện JTAG cho phép truyền liên tục 262.144 khung dữ liệu giữa bo mạch DSP và máy tính cá nhân mà không làm dừng hoạt động của CPU. Điều này giúp kiểm tra tính toàn vẹn của tệp văn bản và hình ảnh theo thời gian thực một cách chính xác.

Kết luận

• Hoàn thiện toàn diện thiết kế và chế tạo máy thu tín hiệu số OFDM trên nền tảng vi mạch nhúng DSP TMS320C6713 phối hợp vi mạch giải điều chế cao tần TRF371135.
• Đề xuất và chứng minh tính ưu việt của thuật toán đồng bộ hai bước, giúp cắt giảm 48 lần khối lượng tính toán trên bộ nhớ đệm Ping-Pong.
• Hiện thực hóa truyền dẫn thành công dữ liệu đa phương tiện gồm văn bản và hình ảnh với dải thông tín hiệu 24 kHz, đảm bảo mức BER tối ưu dưới các điều kiện nhiễu mô phỏng.
• Cung cấp bộ thông số phần cứng chuẩn xác với độ nhạy máy thu yêu cầu đạt -58.3 dBm và băng thông xử lý linh hoạt từ 1.7 đến 6 GHz.
• Xác lập nền tảng kỹ thuật vững chắc để tiếp tục mở rộng nghiên cứu sang môi trường truyền dẫn vô tuyến băng rộng hoàn chỉnh trong lộ trình 6 đến 12 tháng tới.

Các tổ chức nghiên cứu và kỹ sư phát triển hệ thống nhúng có thể ứng dụng ngay kiến trúc này để nâng cao hiệu suất các modem truyền thông số vô tuyến thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 Điều chế Chèn chuỗi Biến đổi số/ băng tần cơ Chèn Pilot IFFT {ai,n} {dk,n} bảo vệ tương tự sở {d’k,n} m’(lta) m(lta) m(t) Kênh vô tuyến Khôi phục Tách mẫu kênh tín hiệu dẫn truyền đường AWGN n(t) {Hi,n} u’(lta) U(lta) u(t) {dk,n} {d’k,n} Giải điều Bit out Cân bằng Tách chỗi Biến đổi chế băng FFT Đồng bộ kênh bảo vệ tương tự/ số {ai,n} tần cơ sở 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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,….