BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN KIT NI USRP – 2920 GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: NGUYỄN MINH MSSV: 11141340 SVTH: TRẦN ANH THƯƠNG MSSV: 11141349 SKL 0 0 4 1 1 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 do an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN KIT NI USRP – 2920 SVTH: NGUYỄN MINH MSSV: 11141340 SVTH: TRẦN ANH THƯƠNG MSSV: 11141349 KHÓA: 2011 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015 do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ----***---- Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: 1. Nguyễn Minh MSSV: 11141340 2.
Trần Anh Thương MSSV: 11141349 Ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn Thông Lớp: 11141CLVT Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm ĐT: 0908434763 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 20/07/2015 1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỈ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN KIT NI USRP – 2920 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:DWC-USRP - Student Lab Manual, DWC-USRP - Instructor Resources… 3. Nội dung thực hiện đề tài:Mô phỏng điều chế và giải điều chế OFDM 4.
Sản phẩm:Mô phỏng dựa trên kit NI USRP – 2920 và phần mềm LabView TRƯỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: 1. Nguyễn Minh MSSV: 11141340 2. Trần Anh Thương MSSV: 11141349 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN KIT NI USRP – 2920 Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện.
Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại: .Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: 1. Nguyễn Minh MSSV: 11141340 2. Trần Anh Thương MSSV: 11141349 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM TRÊN KIT NI USRP – 2920 Họ và tên Giáo viên phản biện: 1.
Huỳnh Tấn Dũng 2. Phạm Hồng Liên NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện. Đề nghị cho bảo vệ hay không?.
Đánh giá loại: .Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) do an LỜI CẢM ƠN Trong suốt những năm tháng học tập tại trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, chúng em đã đƣợc sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cô, sự động viên của gia đình, và sự ủng hộ của các bạn sinh viên. Và giờ đây với kiến thức chuyên môn đã học cùng với sự hƣớng dẫn tận tình của Thầy Cô cộng với sự nỗ lực của bản thân, nhóm thực hiện đề tài đã thực hiện thành công cuốn đồ án này. Trƣớc hết nhóm thực hiện đề tài xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, bố mẹ đã luôn bên cạnh ủng hộ, động viên cả về vật chất lẫn tinh thần giúp chúng con có đƣợc điều kiện tốt nhất để hoàn thành đƣợc đề tài này. Với tấm lòng tôn sƣ trọng đạo và tri ân sâu sắc, nhóm thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy NGUYỄN NGÔ LÂM, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, góp ý, động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm thực hiện đề tài gởi lời cám ơn đến ban giám hiệu trƣờng, quý Thầy Cô trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và đặc biệt là quí Thầy Cô Khoa Đào Tạo Chất Lƣợng Cao đã tận tình chỉ dẫn chúng em trong những năm tháng học tại trƣờng. Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức có hạn nên đồ án chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhóm thực hiện đề tài rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, các Cô và toàn thể các bạn. Một lần nữa xin cảm ơn tất cả mọi ngƣời với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất! TP.HCM, tháng 07 năm 2015 Nhóm thực hiện Nguyễn Minh Trần Anh Thƣơng i do an TÓM TẮT Trong thời đại của thế kỷ 21, với sự phát triển nhảy vọt của trình độ khoa học kỹ thuật, con ngƣời đã tạo nên và phát triển nhiều công trình khoa học mang tính tầm cỡ. Trong số đó phải kể đến mạng thông tin vô tuyến.
Mạng thông tin vô tuyến có những ƣu điểm mà mạng có dây không có đƣợc nhƣ: tính lƣu động, những nơi có địa hình phức tạp, trong không gian, v. Vì vậy con ngƣời không ngừng nghiên cứu để cải tiến mạng di động từng ngày, từ mạng 2G lên 2,5G; 3G và 4G và tƣơng lại không xa sẽ là 5G, xây dựng các mô hình mạng nhƣ WIFI, WIMAX. Song song với từng thế hệ là các giải pháp mới đƣợc đƣa ra nhƣ: FDMA, TDMA, CDMA, OFDM,… Mỗi giải pháp mới đều có những ƣu điểm hơn giải pháp cũ và đều đƣợc phát triển theo xu hƣớng sau: nâng cao tốc độ dữ liệu, nâng cao chất lƣợng tín hiệu, mở rộng băng thông, chất lƣợng dịch vụ… Trong đó OFDM là kỹ thuật mới nhất đang đƣợc áp dụng và nghiên cứu phát triển trong tƣơng lại. OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao.
OFDM đã đƣợc đƣa vào áp dụng trong thực tế nhƣ: truyền hình số, phát thanh số, truyền hình vệ tinh và đã đem lại những hiệu quả đáng kể Để đánh giá chất lƣợng của hệ thống, trong đồ án đã đi vào phân tích từng thành phần của các kỹ thuật, tổng hợp lại các lí thuyết liên quan. Sau cũng là thực hiện mô phỏng trên thiết bị USRP-2920 của National Instruments phát triển. ii do an ABSTRACT Now, in the age of the 21st century, thanks for the high speed development of Science and Technology, human is inventing and processing many scientific projects with theirs mega-structures. Among of them, image processing is an important field in our life.
In including the radio communication network. Radio communication network has the advantages that the wired network does not have to be like: mobility, the terrain is complex, in space, etc. So people are constantly researching to improve mobile network every day, from 2G to 2.5G; 3G and 4G and the near future will be the 5G, build the network model as WIFI, WIMAX. Along with each generation as the new solution is given as: FDMA, TDMA, CDMA, OFDM, … Each new solution has advantages than previous solutions and are developed according to the following trends: improving data rates and improve signal quality, bandwidth expansion, quality of service … In which OFDM is the latest technique being applied and development research in the future.
OFDM's technical division multiplexing orthogonal frequency. OFDM has been introduced in reality, such as digital TV, digital broadcasting, satellite and has brought significant efficiency To rated the quality of the system, the project has entered to analyze each of the technical components, summarized the related theories. Then the simulation was performed on USRP-2920 equipment developed by National Instruments. iii do an MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.
iii MỤC LỤC. iv CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU. Vai trò và ứng dụng của công nghệ hiện nay. Mục đích của đề tài.
Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Bố cục của đồ án .2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Sự suy yếu của đƣờng truyền. Khái niệm suy hao. Các loại nhiễu thƣờng gặp. Hiê ̣u ƣ́ng đa đƣờng.
Nhiễu liên ký tự ISI (Inter symbol interference). Fading lƣ̣a cho ̣n tầ n số. Hiệu ứng Doppler. Hiện tƣợng fading đa đƣờng (Multipath-Fading) .7 iv do an 2.
Kênh truyền nhiễu chọn lọc tần số và nhiễu phẳng. Kênh truyền biến đổi nhanh và kênh truyền biến đổi chậm. Kênh truyền Rayleigh và kênh truyền Raycean. Một số giải pháp.
Phƣơng pháp điều chế đơn song mang. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang FDM. Hệ thống OFDM .2 Khái quát về OFDM. Ƣu điểm của hệ thống OFDM.
Khuyết điểm của hệ thống OFDM. Cơ bản về kĩ thuật OFDM. Chuỗi trực giao. Ý nghĩa trực giao của OFDM:.
Biểu diễn toán học tín hiệu OFDM. Biến đổi FFT:. Khoảng thời gian bảo vệ Cyclic Prefix. Đánh giá kĩ thuật OFDM.
Mạch lọc định hình xung trong hệ thống truyền thông. Những nguyên tắc của định hình xung. Giảm băng thông kênh truyền. Giảm nhiễu liên ký tự (ISI).
Mạch lọc phối hợp. Mạch lọc định hình xung trong bộ công cụ điều chế LabView. Bộ lọc Raised Cosine. Bộ lọc Root Raised Cosine.
Bộ lọc Gaussian. Ƣớc lƣợng kênh truyền. Các phƣơng pháp ƣớc lƣợng kênh .1 Ƣớc lƣợng kênh dùng tín hiệu Pilot (Pilot-Aided Channel Estimation - PACE). Sắp xếp Pilot dạng khối.3 Sắp xếp Pilot dạng lƣợc.
Ƣớc lƣợng kênh đệ quy (Decision-Directed Channel Estimation - DDCE). Ƣớc lƣợng kênh bằng phƣơng pháp mù (Blind/Semi-Blind Channel Estimation -BCE) .42 CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU KIT NI USRP -2920 VÀ PHẦN MỀM LABVIEW. Giới thiệu phần mềm NI LabView. Giới thiệu NI LabView.
Giới thiệu những công cụ chi tiết dung trong mô phỏng. Hình thức mã (Code Style) trong LabView.2 Giới thiệu kit NI USRP-2920. Giới thiệu về phần cứng vô tuyến NI. Giao diện NI USRP-2920.
Sơ đồ module của kit USRP-2920 .50 CHƢƠNG 4: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG OFDM TRONG LABVIEW .52 vi do an 4. Yêu cầu của hệ thống. Sơ đồ khối hệ thống. Phƣơng thức giao tiếp với máy tính và các chuẩn kết nối.
Chúc năng các khối .Khối top_ofdm_tx. Khối ofdm_transmitter. Khối top_ofdm_rx. Khối ofdm_receiver.
Hoạt động của hệ thống.Thiết kế, cấu hình hệ thống. Lƣu đồ của hệ thống. Lƣu đồ kênh truyền hệ thống. Tính BER trong hệ thống.
Sơ đồ khối chƣơng trình .69 CHƢƠNG 5: KẾT QUÁ MÔ PHỎNG KỸ THUẬT OFDM.70 vii do an 5. Kết quả mô phỏng. Kết quả mô phỏng trên LabView. Kết quả thực tế trên kit USRP-2920.
So sánh kết quả. Phân tích kết quả .78 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. Giới hạn đề tài. Hƣớng phát triển của đề tài .79 PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH LABVIEW 2014 .80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .