Luận Văn Ứng dụng của điều chế OFDM trong kỹ thuật viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU

Mạng OFDM đang được ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều hệ thống vô tuyến riêng biệt đó là hệ thống phát thanh kỹ thuật số (DAB) và truyền hình kỹ thuật số (DVB). Truyền hình số mặt đất DVB-T (mà được chọn làm tiêu chuẩn cho truyền hình số tại Việt Nam) là một trong những ứng dụng của công nghệ OFDM. Công nghệ này sử dụng 1705 sóng mang (ở chế độ 2K) hoặc 6817 sóng mang (chế độ 8K) cho các luồng dữ liệu QPSK, 16-QAM hay 64-QAM và tỷ lệ khoảng bảo vệ có thể là Tu/Ts = 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 tuỳ môi trường có trễ dài hay ngắn.
Với khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt của OFDM đã tạo ngành truyền hình có hai khả năng mới mà truyền hình tương tự trước đây cũng như truyền hình số tuân theo tiêu chuẩn không thể đạt được là:
- Khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá.
- Khả năng tạo nên một mạng đơn tần trong một phạm vi rộng.
Để hoàn thành được luận văn này , tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những người đã giúp tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Do phạm vi đề tài rộng nên những gì tôi thực hiện được qua luận văn này chưa cung cấp nhiều thông tin về các ứng dụng truyền hình số mặt đất. Dù đã cố gắng nhưng luận văn vẫn còn nhiều sai sót kèm theo những giới hạn hiểu biết về đề tài. Hy vọng đây là những kinh nghiệm hữu ích cho tôi sau này.



MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1
Phần 1: Lý thuyết về công nghệ OFDM 2
Chương I: Khái quát chung về hệ thống thông tin vô tuyến 2
1. lịch sử phát triển hệ thống CELLULAR 2
1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 (1G) 2
1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) 2
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5 (2.5G) 4
1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) 5
2. Cấu hình hệ thống CELLULAR 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG 7
2.1. Tần số và đặt tính sóng vô tuyến 7
2.2. Phân loại truyền sóng 7
2.2.1 Không gian tự do 7
2.2.2. Vùng tối và Fading chậm 8
2.2.3. Vùng fading Rayleigh 8
Chương 3: lịch sử phát triển của công nghệ OFDM 9
3.1. Cuộc cách mạng của hệ thống thông tin 9
3.2. Các công nghệ đa truy cập 10
3.2.1. FDMA (Frequency Division Multiple Access) 10
3.2.2. TDMA (Time Division Multiple Access) 10
3.2.3. CDMA (Code division Multiple Access) 11
3.3. Sự phát triển của công nghệ CDMA 11
Chương 4: Tổng quan về kỹ thuật điều chế OFDM 14
A. Nguyên lý cơ bản của OFDM 14
4.1. ĐA SÓNG MANG (MULTICARRIER) 15
4.2. SỰ TRỰC GIAO (ORTHOGONAL) 17
4.2.1. Mô tả toán học của OFDM 21
4.2.2. Trực giao miền tần số 24
4.3. Tạo và thu OFDM 25
4.3.1. Nối tiếp - song song 26
4.3.2. Điều chế tải phụ 26
4.3.3. Điều chế RF 27
4.3.4. Thuật ngữ nhiễu pha và các vấn đề liên quan để nó. 27
4.4. Khoảng bảo vệ (GUARA PERIOD) 30
4.4.1. Bảo vệ chống lại OFFSET thời gian 30
4.4.2. Bảo vệ chống lại ISI 31
4.5. Giới hạn băng thông của OFDM và cửa sổ 32
4.5.1. Lọc băng thông 34
4.5.2. Độ phức tạp tính toán lọc băng thông FIR. 38
4.5.3. ảnh hưởng của lọc băng thông tới chỉ tiêu kỹ thuật OFDM. 39
4.6. Khoảng bảo vệ COSIN tăng RC (RAISED COSINE GUARD PERIOD) 40
4.7. Ảnh hưởng của nhiễu GAUSS trắng cộng AWGN (ADDITIVE WHITE GAUSIAN NOISE) đến OFEM. 41
4.7.1. Các sơ đồ điều chế 42
4.7.3. CÁC GIỚI HẠN ĐIỀU CHẾ CỦA HỆ THỐNG 44
4.7.4. Mã Gray 45
4.7.5. Điều chế kết hợp 48
4.7.6. Điều chế pha vi sai 49
4.7.7. Vi sai QAM 50
4.8. Ảnh hưởng của méo tới OFDM 56
4.8.1. Mô hình hoá méo 58
4.8.2. Mở rộng phổ do cắt méo 60
4.8.3. SNR hiệu dụng từ cắt méo 61
4.9. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ thời gian 62
4.10. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ tần số 63
PHẦN 2: ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU CHẾ OFDM TRONG KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 66
I.1. Ghép kênh theo tần số trực giao OFDM 66
5.1.1. Quảng bá Audio số DAB (DIGITAL AUDIO BROADCASTING) 66
5.1.2. Quảng bá video số DVB (DIGITAL VIDEO BROADCASTING) 68
I.2. Tiêu chuẩn OFDM DVB-T 70
I.3. Các bước chính thực hiện chuẩn này như sau 74
I.3.1. Các hệ thống quảng bá truyền hình số 74
I.3.2. Hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB - S 75
I.3.3. Hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB-C 76
PHỤ LỤC 78
Tài liệu tham khảo 83