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.
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.
Trường đại học
Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà NộiChuyên ngành
Công Nghệ Điện Tử - Viễn ThôngNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Luận văn thạc sĩ2012
Phí lưu trữ
30 PointMục lục chi tiết
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.
TÀI LIỆU LIÊN QUAN
Bạn đang xem trước tài liệu:
Luận văn thạc sĩ vnu uet nghiên cứu xây dựng máy thu tín hiệu số dựa trên vi mạch tms320c6713
THÔNG TIN CHI TIẾT
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
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ