I. Mô hình nghiên cứu hệ thống OFDM và các bài toán cần thực hiện tại máy thu OFDM
Kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống truyền thông hiện đại. Việc ứng dụng OFDM giúp nâng cao hiệu suất truyền dẫn và đảm bảo thời gian đáp ứng dữ liệu. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu và hoàn thiện thiết kế hệ thống máy thu sử dụng công nghệ OFDM. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thu phát OFDM được trình bày, cho thấy các bước từ việc điều chế, chèn chuỗi bảo vệ, đến biến đổi IFFT và khôi phục tín hiệu tại phía thu. Tại máy thu, các chức năng như đồng bộ tín hiệu, ước lượng kênh và giải điều chế là rất quan trọng để đảm bảo tín hiệu nhận được chính xác. Việc khôi phục hàm truyền của kênh vô tuyến cũng cần thiết để loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu trong quá trình truyền dẫn. Những vấn đề này sẽ được phân tích chi tiết trong các chương tiếp theo.
1.1 Các tác vụ cơ bản tại máy thu OFDM
Quá trình xây dựng máy thu OFDM bao gồm nhiều tác vụ quan trọng. Đầu tiên là tách chuỗi bảo vệ, nhằm loại bỏ dữ liệu không có ích. Tiếp theo là thực hiện biến đổi FFT để khôi phục dữ liệu từ dạng dãy nhị phân. Ước lượng kênh là bước tiếp theo, giúp xác định chính xác đoạn dữ liệu có ích. Đồng bộ là một trong những bài toán quan trọng nhất, đảm bảo rằng dữ liệu có ích được thu thập chính xác. Cuối cùng, giải điều chế OFDM sẽ thực hiện các bước ngược lại với điều chế, bao gồm tách khoảng bảo vệ, ước lượng kênh và chuyển đổi mẫu tín hiệu phức thành dòng bit. Tất cả các bước này đều cần thiết để đảm bảo rằng tín hiệu thu được là chính xác và có thể sử dụng được.
II. Đề xuất máy thu OFDM trên bo mạch nhúng TMS320C6713 DSP
Hệ thống OFDM được xây dựng trên nền tảng bo mạch nhúng TMS320C6713 của Texas Instrument. Bo mạch này có tần số lấy mẫu 48 kHz và được kết nối với máy tính qua cổng USB. Hệ thống máy thu bao gồm ba thành phần chính: xử lý tín hiệu, đồng bộ và vào ra. Việc thiết kế máy thu yêu cầu sự chính xác và đồng bộ trong việc xử lý dữ liệu để tránh phá vỡ cấu trúc OFDM. Luận văn đã chỉ ra rằng việc lựa chọn các tham số phù hợp là rất quan trọng trong quá trình xây dựng máy thu. Các tính toán về đường truyền và thiết lập tham số OFDM đã được thực hiện trong các nghiên cứu trước đó, giúp tạo nền tảng cho việc thử nghiệm thực tế.
2.1 Lựa chọn về độ nhạy tại máy thu
Độ nhạy của máy thu là một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống OFDM. Tính toán độ nhạy máy thu dựa trên công suất phát và các yếu tố như tỷ lệ lỗi bit (BER) và tỷ số nhiễu tín hiệu (SNR). Kết quả cho thấy độ nhạy tối thiểu yêu cầu cho máy thu là -58.3 dBm, điều này cho thấy khả năng thu tín hiệu trong môi trường có nhiễu. Việc lựa chọn độ nhạy phù hợp sẽ giúp máy thu hoạt động hiệu quả hơn trong các điều kiện thực tế, đảm bảo rằng tín hiệu được nhận một cách chính xác và đáng tin cậy.
III. Thiết kế hệ thống thu vô tuyến OFDM
Thiết kế khối thu vô tuyến cho hệ thống OFDM là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Hệ thống thu vô tuyến cần phải đảm bảo rằng các tín hiệu được thu nhận một cách chính xác và hiệu quả. Luận văn đã trình bày cấu trúc hệ thống thu vô tuyến, bao gồm lý thuyết giải điều chế I/Q và mạch giải điều chế TRF371135EVM. Việc thiết kế này không chỉ giúp cải thiện chất lượng tín hiệu mà còn tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Các bước thiết kế được thực hiện một cách chi tiết, từ việc lựa chọn linh kiện đến việc lập trình các thuật toán xử lý tín hiệu.
3.1 Cấu trúc hệ thống vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM
Cấu trúc hệ thống vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM bao gồm nhiều khối chức năng khác nhau, từ khối phát đến khối thu. Mỗi khối đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng tín hiệu được truyền và nhận một cách chính xác. Việc thiết kế khối thu vô tuyến cần phải xem xét đến các yếu tố như tần số, độ nhạy và khả năng xử lý tín hiệu. Luận văn đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các khối này sẽ giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ trong các ứng dụng viễn thông.
IV. Đánh giá hệ thống thông qua phép mô phỏng
Đánh giá hệ thống thông qua các phép mô phỏng là một phần không thể thiếu trong nghiên cứu này. Việc sử dụng các phần mềm mô phỏng giúp phân tích hiệu suất của hệ thống OFDM trong các điều kiện khác nhau. Các chỉ số như tỷ lệ lỗi bit (BER) và tốc độ truyền dẫn được sử dụng để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng hệ thống có khả năng hoạt động tốt trong các điều kiện thực tế, đồng thời cũng chỉ ra những điểm cần cải thiện để nâng cao hiệu suất. Những kết quả này sẽ là cơ sở cho việc phát triển và hoàn thiện hệ thống trong tương lai.
4.1 Đánh giá hệ thống thông qua tỷ lệ lỗi bít BER
Tỷ lệ lỗi bit (BER) là một trong những chỉ số quan trọng nhất để đánh giá hiệu suất của hệ thống OFDM. Việc phân tích BER giúp xác định khả năng truyền dẫn của hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy rằng tỷ lệ lỗi bit có thể được cải thiện thông qua việc tối ưu hóa các tham số của hệ thống, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ. Các phương pháp cải thiện BER cũng được đề xuất, bao gồm việc sử dụng các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến và tối ưu hóa cấu trúc hệ thống.
V. Đánh giá kết quả hệ thống trên các bo mạch DSP
Đánh giá kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP là bước cuối cùng trong nghiên cứu này. Việc thử nghiệm thực tế giúp xác định tính khả thi của hệ thống OFDM trong môi trường thực tế. Các kết quả thu được từ các bo mạch DSP cho thấy rằng hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra. Những kết quả này không chỉ khẳng định tính khả thi của thiết kế mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho việc phát triển các ứng dụng viễn thông trong tương lai.
5.1 Kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP
Kết quả thực hiện hệ thống trên các bo mạch DSP cho thấy rằng hệ thống OFDM có khả năng hoạt động tốt trong các điều kiện thực tế. Việc thu nhận tín hiệu và xử lý dữ liệu diễn ra một cách chính xác, đảm bảo rằng các thông tin được truyền đi không bị mất mát. Các thử nghiệm cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các tham số của hệ thống có thể giúp cải thiện hiệu suất tổng thể, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ trong các ứng dụng viễn thông.
