Đồ Án Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống hàng ngày hiện nay, thông tin liên lạc đóng vai trò rất quan trọng không thể thiếu được. Chúng quyết định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp con người nhanh chóng nắm bắt các giá trị văn hóa, kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú. Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử - Tin Học – viễn thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút, tạo ra một trào lưu “Điện Tử - Tin Học – viễn thông” trong mọi lĩnh vực ở cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21.
Các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho hệ thống truyền dẫn thông tin. Các công nghệ truyền dẫn vô tuyến lần lược ra đời như FDMA, TDMA nhằm đáp ứng được nhu cầu về tốc độ và chất lượng truyền. Mặc dù các yêu cầu cho các dịch vụ này rất cao song vẫn yêu cầu các giải pháp thích hợp để thực hiện cho từng thế hệ.
Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu năm 1966. Tuy nhiên cho đến thời gian gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những tiến bộ trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi sử lý. OFDM là kỹ thuật điều chế phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao, điều này cho phép chồng phổ giữa các sóng mang. Do đó sử dụng dải thông một cách hiệu quả, ngoài ra họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi ích khác mà các kỹ thuật khác không có. Phương pháp này được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM.
Trong nội dung đồ án tốt nghiệp em xin giới thiệu tổng quát về công nghệ OFDM và các ứng dụng trong thông tin vô tuyến. Đồ án gồm các nội dung chính sau:
 Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật OFDM
 Chương 2: Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu.
 Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống OFDM
 Chương 4: Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T
Mục đích của đồ án là nêu được nguyên lý chung, cấu trúc và các ưu nhược điểm của công nghệ OFDM. Đồng thời nêu ra các ứng dụng trong thông tin vô tuyến và hướng phát triển trong tương lai. Vì thời gian có hạn và kiến thức con hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và bạn bè.
Trong quá trình làm đồ án em nhận được rất nhiều sự giúp đỡ thầy cô, bạn bè, các anh chị lớp trên và gia đình. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn đồ án ThS. Nguyễn Văn Hào cùng các thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ - Trường Đại Học Quy Nhơn. Đồng thời, em cũng xin cảm ơn các anh chị lớp trên đã tận tình giúp đỡ em cùng gia đình và bạn bè đã ủng hộ cả vật chất lẫn tinh thần để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 1
1.1. Giới thiệu chương 1
1.2. Khái niệm OFDM 3
1.3. Nguyên lý cơ bản của OFDM 3
1.4. Tính trực giao của tín hiệu OFDM 5
1.5. Sử dụng biến đổi IFFT để tạo sóng mang con(subcarrier) 8
1.6. ISI, ICI trong hệ thống OFDM 11
1.7. Các ảnh hưởng tới chỉ tiêu kỹ thuật OFDM 15
1.7.1. Ảnh hưởng của bộ lọc băng thông 15
1.7.2. Ảnh hưởng của nhiễu tạp âm trắng AWGN (Additive White Gaussian Noise) đến OFDM 16
1.7.3. Ảnh hưởng của méo tới OFDM 17
1.7.4. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ thời gian 19
1.7.5. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ tần số 20
1.8. Ưu điểm của hệ thống OFDM. 22
1.9. Các hạn chế khi sử dụng hệ thống OFDM 23
1.10. Kết luận 23
CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH VÔ TUYẾN ĐẾN TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 25
2.1. Giới thiệu chương 25
2.2. Tổng quan về kênh vô tuyến di động (mobile radio channel) 25
2.3. Suy hao đường truyền (pass loss and attenuation) 25
2.4. Fading chậm(slow fading) và fading nhanh(past fading) 27
2.5. Fading lựa chọn tần số và fading phẳng 28
2.6. Thông số tán xạ thời gian(time dispertin parameter) 31
2.7. Phổ Doppler (Doppler spectrum) 32
2.8. Trải phổ doppler và thời gian kết hợp (Doppler spread and coherence time) 35
2.9. Kết luận 37
CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM 38
3.1. Giới thiệu chương 38
3.2. Tổng quan về đồng bộ trong hệ thống OFDM 39
3.2.1. Nhận biết khung 40
3.2.2. Ước lượng khoảng dịch tần số 41
3.2.2.1. Ước lượng phần thập phân 42
3.2.2.2. Ước lượng phần nguyên 43
3.3. Các vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM 44
3.3.1. Đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM 45
3.3.1.1. Đồng bộ tần số lấy mẫu 45
3.3.1.2. Đồng bộ tần số sóng mang 45
3.3.2. Đồng bộ ký tự trong hệ thống OFDM 46
3.3.2.1. Đồng bộ ký tự dựa trên ký hiệu pilot 47
3.3.2.2. Đồng bộ ký tự dựa vào CP 49
3.3.2.3. Đồng bộ khung ký tự dựa trên mã đồng bộ khung (FSC : Frame synchronization Code) 49
3.3.3. Ảnh hưởng của sai lỗi đồng bộ đến chỉ tiêu chất lượng của hệ thống OFDM 51
3.4. Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) 52
3.5. Kết luận 53
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T 55
4.1. Giới thiệu chương 55
4.2. Tổng quan về DVB_T 56
4.3. Tính trực giao của các sóng mang OFDM trong DVB_T 59
4.4. Biến đổi IFFT và điều chế tín hiệu trong DVB-T 60
4.5. Lựa chọn điều chế cơ sở 60
4.6. Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang 62
4.7. Chèn khoảng thời gian bảo vệ 64
4.8. Tổng vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T 66
4.9. Kết luận 67
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO