Tiểu luận OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T

Tiểu Luận OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T. MỤC LỤC Giới thiệu tổng quan về hệ thống OFDM……………..........Trang 4 Lí thuyết về kênh vô tuyến ………………...........................Trang 7 Ứng dụng OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T…...Trang31 Kết quả và nhận xét………………………………………...Trang 40 Kết luận…………………………………………………….Trang 44 Phụ lục ……………………………………………………..Trang 46 LỜI MỞ ĐẦU Kĩ thuật điều chế đa sóng mang trực giao là một trong những lĩnh vực được nghiên cứu hàng đầu hiện nay. Kỹ thuật này đang được nghiên cứu, triển khai và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như: Wimax, Wlan, ADSL, DVB-T…vv. Kỹ thuật này cũng là ứng cử viên quan trọng nhất cho thế hệ di động thứ 4 (4G). Ở Việt Nam Kỹ thuật Ofdm đã được ứng dụng thành công trong lĩnh vực ADSL và cũng đang được triển khai thử nghiệm trong nhiều lĩnh vực khác như: DVB-T, Wimax…vv. Vì vậy chúng em quyết định chọn OFDM là chủ đề nghiên cứu để thực hiện bài tập lớn môn hệ thống vô tuyến. Bên cạnh OFDM chúng em cũng tập trung nghiên cứu một lĩnh vực tương đối điển hình cho iệc ứng dụng kỹ thuật OFDM vào thực tế đó là Truyền hình số mặt đất DVB-T. Chúng em hi vọng sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ phía thầy cô giáo và các bạn sinh viên để đề tài ngày càng được hoàn thiện. PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG OFDM (Overview about OFDM) 1.1 Lịch sử phát triển Trong những năm gần đây, Phương thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) không ngừng được nghiên cứu và mở rộng phạm vi ứng dụng bởi những ưu điểm của nó trong tiết kiệm băng tần và khả năng chống lại Fading chọn lọc theo tần số cũng như xuyên nhiễu băng hẹp. Kỹ thuật điều chế OFDM là một trường hợp đặc biệt của phuơng pháp điều chế đa sóng mang trong đó các sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tín hiệu ở các sóng mang phụ cho phếp chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Sự chồng lẫn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với các kỹ thuật điều chế thông thường. Nhờ đó OFDM là chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành các dòng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang, ta thấy rằng trong một số điều kiện cụ thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM bằng cách làm thích nghi tốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tuỳ theo tỷ số tín trên tạp SNR của sóng mang đó. Kỹ thuật OFDM do R.W Chang phát minh năm 1966 ở Mỹ. Trải qua 40 năm hình thành và phát triển nhiều công trình khoa học về kỹ thuật này đã được thực hiện ở khắp nơi trên thế giới. Đặc biệt là các công trình của Weistein và Ebert, người đã chứng minh răng phép điều chế OFDM có thể thực hiện bằng phép biến đổI IDFT và phép giải điều chế bằng phép biến đổi DFT. Phát minh này cùng vớI sự phát triển của kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM được ứng dụng rộng rãi. Thay vì sử dụng IDFT người ta có thể sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT cho bộ điều chế OFDM, sử dụng FFT cho bộ giải điều chế OFDM. 1.2. Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM 1.2.1. Các ứng dụng quan trọng của OFDM trên thế giới Kỹ thuật OFDM là nền tảng của các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến. Các ứng dụng cụ thể của OFDM trên thế giới. Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T (digital video broadcasting for terestrial transmission) (1995) Hệ thống phát thanh số đường dài DRM ( Digital Radio Mondiale) Truy cập internet băng thông rộng ADSL ( Asymmetric Digital Subscriber line) Các chuẩn IEEE 802.11a (1999) IEEE 802.11g. Mạng máy tính không dây với tốc độ truyền dẫn cao HiperLAN/2 (High Pefomance Local Area NetWork type 2)(2000) Đặc biệt OFDM là ứng cử viên triển vọng nhất cho hệ thống thông tin 4G ( hệ thống truy cập Internet không dây băng rộng theo tiêu chuẩn Wimax ) Hình1.1. Các ứng dụng của OFDM 1.2.2 Ứng dụng hiện tại của kỹ thuật OFDM ở Việt Nam Bên cạnh mạng cung cấp dịch vụ Internet ADSL, hiện đã được ứng dụng rất rông rãi ở Việt Nam, cá hệ thống thông tin vô tuyến như mạng truyền hình mặt đất DVB-T cũng đang được khai thác sử dụng. Các hệ thống phát thanh số như DAB và DRM chắc chắn sẽ được khai thác sử dụng trong tương lai không xa. Các mạng về thông tin máy tính không dây như hiperLAN/2, IEEE 802.11a, g cũng sẽ được khai thác một cách rộng rãi ở Việt Nam. Hiện tại trong thông tin di động đã có một số công ty Việt Nam thử nghiêm Wimax ứng dụng công nghệ OFDM như VDC, VNPT. Các hướng phát triển trong tương lai Kỹ thuật OFDM hiện được đề cử làm phương pháp điều chế sử dụng trong mạng thông tin thành thị bãng rộng Wimax theo tiêu chuẩn IEEE.802.16a và các hệ thông thông tin di động thứ 4 (4G). Trong hệ thống thông tin di động thứ 4, Kỹ thuật OFDM còn kết hợp với các kỹ thuật khác như kỹ thuật anten phát và thu (MIMO technique) Nhằm nâng cao dung lượng kênh vô tuyến cà kết hợp với công nghệ CDMA nhằm phuc vụ đa truy cập của mạng. Một vài hướng nghiên cứu với mục đích thay đổi phép biến đổ FFT trong bộ điều chế OFDM bằng phép biến đổI Wavelet nhằm cải thiện sự nhạy cảm của hệ thống đối với hiệu ứng dịch tần do mất đồng bộ gây ra và giảm độ dài tối thiểu của chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM. Tuy nhiên khả năng ứng dụng của công nghệ này cần được kiểm chứng. Phần 2: Lý thuyết về kênh vô tuyến 2.1 Từ điều chế đơn sóng mang đến điều chế trực giao OFDM 2.1.1 Phương pháp điều chế đơn sóng mang Hình 2.1. Biểu diễn tín hiệu trong miền thời gian Hình 2.2 Hệ thống đơn sóng mang Hình 2.2 Hệ thống đơn sóng mang Với mẫu tín hiệu có chu kỳ là T thì tín hiễu sẽ chiếm toàn bộ băng thông là 1/T. Trong phương pháp điều chế đơn sóng mang, dòng tín hiệu được truyền đi trên toàn bộ băng tần B, có nghĩa là tần số lấy mẫu của hệ thống bằng độ rộng băng tần và mỗI tín hiệu có độ dài là T sc= 1/B PT(2.1) Trong thông tin vô tuyến băng rộng, kênh vô tuyến thường là kênh phụ thuộc tần số (frequency selective channel). Tốc đọ lấy mẫu ở thồn tin băng rộng sẽ rất lớn, do đó chu lỳ lấy mẫu Tsc sẽ rất nhỏ. Do đó phương pháp điều chế đơn sóng mang có những nhược điểm sau: Ảnh hưởng của nhiễu liên tín hiệu ISI gây ra bởi hiệu ứng phân tập đa đường đối với tín hiệu thu là rất lớn.Điều này được giải thích do độ dài của 1 mẫu tín hiệu Tsc là rất nhỏ so với trường hợp điều chế đa sóng mang. Do vậy ảnh hưởng của trễ truyền dẫn có thể gây nhiễu liên tín hiệu ISI ở nhiều mẫu tín hiệu thu. Có 5 loại nhiễu trong thông tin vô tuyến Gaussian NoiseInterchannel InterferenceCo-channel InterferenceInter-symbol InterferenceMultiple Access Interference Ảnh hưởng của sự phụ thuộc kênh theo tần số là rất lớn đối với hệ thống. Do băng thông rộng kênh phụ thuộc vào tần số Hai lý do nêu trên làm cho bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu ở máy thu là phức tạp. Phương pháp điều chế đơn sóng mang hiện nay vẫn được sử dụng chủ yếu trong thông tin băng hẹp như hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM. Trong thông tin băng rộng, phương pháp điều chế đa sóng mang ra đời để cải thiện các nhược điểm trên. 2.1.2 Phương pháp điều chế đa sóng mang FDM Hình 2.3 Mật độ phổ của tín hiệu đa sóng mang Hình 2.4 Hệ thống đa sóng mang Phương pháp điều chế đa sóng mang được hiểu là toàn bộ băng tần của hệ thống được chia ra làm nhiều băng con với các sóng mang phụ cho mỗi băng tần con là khác nhau. Chi tiết của phương pháp này xem ở hình 2.2. Phương pháp điều chế đa sóng mang còn được biết như phương pháp phân kênh theo tần số FDM, trong đó phổ của tìn hiệu của hệ thống chia làm Nc = 2L+1 kênh song song. Vì vậy đọ dài của mẫu tín hiệu trong điều chế đơn sóng mang : Ts=1/Fs=Ts.Nc PT(2.2) Hệ quả đó là tỷ số tương đối giữa trễ truyền dẫn đối với độ dài mẫu tín hiệu trong điều chế đa sóng mang cũng giảm đi Nc lần. do vậy ảnh hưởng của nhiễu liên tín hiệu gây ra bởi trễ truyền dẫn sẽ giảm ( giảm ảnh hưởng của phân tập đa đường). Từ đó chúng ta có thể nêu ra một số các ưu điểm cơ bản của điều chế đa sóng mang so vớI các phương pháp điều chế đơn sóng mang là: Ảnh hưởng của nhiễu liên tín hiệu ISI (Inter-symbol Interference) giảm Ảnh hưởng của sự phụ thuộc kênh vào tần số giảm do kênh được chia làm nhiều phần ( Băng thông giảm-> B<Bc dẫn đến kênh ít phụ thuộc vào tn số) Từ 2 ưu điểm trên dẫn đến độ phức tạp của bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu cho hệ thống cũng giảm. Tuy nhiên phương pháp này còn một số nhược điểm cơ bản sau Hệ thống nhạy cảm với hiệu ứng phụ thuộc thời gian của kênh (time selectivity). Điều này được biết đến là do đọ dài của một mẫu tín hiệu tăng lên ( T tín hiếu tăng lên-> T>Tc -> kênh phụ thuộc thời gian). Dẫn đến sự biến đổi về thời gian của kênh vô tuyến có thể xảy ra trong một mẫu tín hiệu. Phương pháp điều chế đa sóng mang không làm tăng hiểu quả sử dụng băng tần của hệ thống so với phương pháp điều chế đơn tần, ngược lại nếu các kênh phụ được khoảng cách nhất định thì sẽ làm giảm hiệu quả sự dụng phổ. Để vừa tận dụng hết băng tần và có được các ưu điểm của điều chế đa sóng mang -> người ta sử dụng phương pháp điều chế OFDM với các sóng mang phụ trực giao nhau. 2.1.3 Phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM a)FDM b)OFDM OFDM là một trường hợp đặc biệt của FDM ( Frequency division Multiplex). Có thể hình dung kênh FDM giống như dòng nước chảy trong vòi nước hình a). Còn OFDM giống như nước chảy trong vòi hoa sen. Trong vòi nước ở hình a) nước sẽ chảy thành những dòng lớn nhưng không thể chia nhỏ. Còn vòi hoa sen (OFDM) lại có thể chia thành nhiều dòng nhỏ. Chúng ta có thể đặt ngón tay để dừng dòng nước ở vòi hình a) nhưng không thể làm như vậy với vòi hình b). Vì vậy tuy cả hai làm những công việc khác nhau nhưng đáp ứng với nhiễu của chúng là khác nhau. Một cách khác nhìn trực quan. Giả sử chúng ta vận chuyển một kiện hàng bằng xe kéo. Có hai cách. Cách thứ nhất chúng ta vận chuyển hết kiện hàng trong một chiếc xe. Cách thứ hai chúng chia kiện hàng thành những phần nhỏ rồI mang đi trên nhiều chuyến xe khác nhau. Cả hai đều mang chính xác một lượng dữ liệu. Nhưng trong trường hợp xảy ra tai nạn, chỉ ¼ dữ liệu trong kiện hàng OFDM bị hỏng. Hình 2.5 Biểu diễn tín hiệu OFDM trong miền tần số Hình 2.6 Biểu diễn tín hiệu OFDM trong miền thời gian Hệ thống OFDM là hệ thống sử dụng nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, hoạt động trên nghuyên lý phát dữ liệu bằng cách phân chia luồng dữ liệu thành nhiều luồng dữ liệu song song có tốc đọ bít thấp hơn nhiều và sử dụng các luồng con này để điều chế sóng mang với nhiều sóng mang con có tần số khác nhau. Cũng như các hệ thống đa sóng mang thông thường, hệ thống OFDM phân chia dải tần công tác thành các băng tần con khác nhau cho điều chế, đặc biệt tần số trung tâm của các băng con này trực giao với nhau về mặt toán học, cho phép phổ của các băng con chèn lẫn nhau tăng hiệu quả sử dụng phổ tần mà không gây nhiễu. Nguyên lý cơ bản : Kênh với băng thông lớn sẽ được chia làm nhiều kênh phụ để giảm nhiễu ISI và fading theo tần số. Mỗi sóng mang phu sẽ trực giao với nhau trong miền tần số. Sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng kênh. Hình 2.7 : Ưu điểm của OFDM so với điều chế đơn sóng mang Đó là hạn chế nhiễu liên kênh ISI FDM với 9 sóng mang phụ sử dụng bộ lọc OFDM với 9 sóng mang phụ Hình 2.8 : Ưu điểm của OFDM so với FDM Đó là tăng hiệu quả sử dụng kênh a)Tín hiệu gửi trong kênh không phụ thuộc vào tần số b) Tín hiệu gửi trong kênh fading theo tần số c) Với tín hiệu OFDM gửi trong kênh fading theo tần số Hình 2.9 Ảnh hưởng của kênh đối với tín hiệu ofdm Ưu điểm chống lại fading theo tần số Khi kênh có đáp ứng tần số tốt tín hiệu có thể truyền qua.Khi kênh fading với một vài tấn số( kênh lựa chọn tân số) thì tín hiệu không thể đi qua .Với OFDM chúng ta có rất nhiều sóng mang phụ vì vậy chỉ một lượng nhỏ sóng mang phụ mất dữ liệu do fading 2.2 Phương pháp điều chế OFDM 2.2.1 Khái niệm về sự trực giao của 2 tín hiệu Về mặt toán học xét tập hợp các tín hiệu Y vớI Y p là phần tử thứ p của tập, điều kiện để các tín hiệu trong tập Y trực giao vớI nhau đôi một là PT(2.3) Trong đó là liên hợp phức của . Khoảng thờI gian từ a đến b là chu kỳ của tín hiệu, còn k là hằng số. 2.2.2 Bộ điều chế OFDM Dựa vào tính trực giao, ph tín hiệu của các sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên nhau. Sự chồng lấn này làm cho hiệu suất sử dụng phổ của toàn bộ băng tần tăng lên một cách đáng kể Hình 2.4. Phổ của một sóng mang OFDM con và của tín hiệu OFDM Sự trực giao này thực hiện như sau: phổ của tín hiệu sóng mang phụ thứ p được dịch vào một kênh con thứ p thông qua phép nhân với hàm mũ . Trong đó = 2 fs là khoảng cách tần số giữa 2 sóng mang. Thông qua phép nhân vớI số phức này mà các sóng mang phụ trưc giao vớI nhau. Tính trực giao của 2 sóng mang phụ được kiểm chứng như sau: PT(2.5) Ở phương trình trên ta thấy hai sóng mang phụ p va q trực giao với nhau do tích phân của một sóng mang với liên hiệp phức của sóng mang còn lại băng 0 nếu chúng là hai sóng mang khác biệt. Trong trường hợp tích phân với chính nó sẽ cho kết quả là một hằng số. Sự trực giao này là nguyên tắc của phép giải điều chế OFDM. Hình 2.10 : Bộ điều chế OFDM Các bươc thực hiện điều chế tín hiệu OFDM Chuyển đổi dòng bít nối tiếp thành dòng bit song song Chuyển đổi dòng bit thành tín hiệu phức Tiến hành điều chế ở sóng mang phụ Nhân với hàm phức Tạo khoảng bảo vệ 2.2.2.1 Xét khối thứ nhất Hình 2.11 Khối biến đổi serial to parallel rồi điều chế số Khối này có nhiệm vụ biến đổi một chuỗi tín hiệu nối tiếp thành các chuỗi tín hiệu dưới dạng song song. Khối này thực hiện chức năng giống với điều chế FDM. Để hiểu rõ hơn ta xét một vi dụ. Trong OFDM có N sóng mang , N có thể là bất cứ giá trị nào trong khoảng từ 16 đến 1024 tùy thuộc vào môi trường mà hệ thống đang sử dụng. Chúng ta tiến hành thí nghiệm truyền bit mà chúng ta muốn truyền bằng việc sử dụng công nghệ OFDM vớI 4 sóng mang phụ. Tín hiệu có tần số lấy mẫu là 1sample/ 1 symbol. Hình 2.12 Dòng bit mà đã được điều biến sử dụng 4 sóng mang Những bit đầu tiên là : 1,1,-1,-1,1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1….. Chúng ta sẽ viết những bit này theo bốn cột, theo lý thuyết ta sử dụng 4 sóng mang. Chúng ta sẽ thấy hiệu quả của việc biến dòng bit từ dạng nối tiếp sang song song. Biến đổI các bit từ nối tiếp sang song song Mỗi cột biễu điễn những bit, những bít này được mang bởi một sóng mang phụ . Chúng ta sẽ bắt đàu vớI cột sóng mang đầu tiên , cột c1. Tần số ở đây là bao nhiêu. Theo định lý Nyquist về lấy mẫu, Chúng ta biết rằng tần số nhỏ nhất mà mà có thể truyền đạt thông tin phảI bằng 2 lần tốc đọ truyền tin. Trong trường hợp này , Tốc độ truyền thông tin sẽ là ¼ hay 4 sóng mang sẽ mang 1 symbol /1 s. Như vậy tần số sóng mang nhỏ nhất có thể truyền được 1/4 thông tin là 1/2Hz. Nhưng chúng ta chọn 1 Hz cho thuận lợi. Nếu chung ta chọn tần số bắt đầu là ½ thì các hài tiếp theo sẽ là 1,3/2,và 2. Chúng ta dùng phuơng pháp điều biến BPSK. Chú ý chúng ta cũng có thể dùng các phương pháp khác như QPSK, 8PSK, 32-QAM. Không có sự giới hạn phương pháp mà chứng ta sử dụng để điều biến. Sóng manng 1- Chúng ta cần truyền 1,1,1,-1,-1,-1 . Chúng sẽ được đặt lên tần số sóng mang là 1Hz. # bít đầu là 1 và các bít sau là –1. Hình 2.13 Sóng mang 1 và những bít đã được điều biến Sóng mang 2- Tần số tiếp theo là 2 Hz. Nó sẽ trực giao vớI tần số của sóng mang 1 Hz. Bây giờ ta sẽ sử dụng những bít ở cột 2 1,1,-1,1,1,-1 và điều biến chúng theo hình tiếp theo Hình 2.14 Sóng mang 2 và những bit đã được điều chế Tương tự sóng mang 3 và sóng mang 4 ta có Sóng mang phụ 3 và sóng mang phụ 4 và những bit đã được điều chế Bây giờ chúng ta sẽ điều biến tất cả các bit sử dụng 4 tần số sóng mang từ 1Hz đến 4 Hz. Sau khi chuyển thành dòng bit song song tín hiệu được điều chế số (PSK,QSK, QAM…) trở thành tín hiệu phức. 2.2.2.2.Xét khối thứ hai(khối điều chế tín hiệu OFDM) Khối điều chế tín hiệu OFDM Tín hiệu được chia nhỏ thành các luồng dữ liệu song song (qua bộ biến đổi serial-to- parallel converter). Thành các dòng bit trên mỗi luồng song song là {ai,n}, tốc độ dữ liệu trên môi luồng sẽ giảm đi n lần. Dòng bit trên mỗi luồng song song {ai,n} lại được điều chế thành các mẫu tín hiệu đa mức {dk,n} qua bộ điều chế số. Với chỉ số n là chỉ số của sóng mang phụ, i là chỉ số khe thời gian tương ứng với Nc bit song song khi qua bộ biến đôi nối tiếp song song (serial-to-parrallel converter), K là chỉ số của khe thời gian tương ứng với Nc mẫu tín hiệu phức . Sau khi nhân với xung cơ sở, được dịch tần và qua bộ tổng thì tín hiệu cuối cùng được biểu diễn như sau: PT(2.6) khi miến đổi luồng tín hiệu trên thành số, luồng tín hiệu trên được lấy mẫu với tần số: PT(2.7) Trong đó, B là toàn bộ băng tần của hệ thống. Tại thời điểm lấy mẫu t=kT+lta, S’(t-kT)=so, do vậy PT (2.7) được viết lạI là : = Do =, kết quả cuốI cùng là =1. Tương tự như vậy có thể khai triển do đó phương trình (2.7 được viết lại PT(2.8) Phép biến đổi OFDM ở phương trình 2.8 trùng với phép biến đổi IDFT. Do vậy, bộ điều chế OFDM có thể thực hiện dễ dàng bằng biến đổi IDFT. Trong trường hợp NFFT là bội số của 2, phép biến đổI IDFT được thay thế bằng phép biến đổi nhanh IFFT. Tóm lại : Các tín hiệu sau khi mã hóa được nhân với hàm mũ để dịch băng tần của tín hiệu từ băng tần gốc ra băng tần xác định. Phép biến đỏi OFDM ở phương trình trên trùng với phép biến đổi IDFT vì vậy ta có thể sử dụng phép biến đổi IDFT để tạo ra tín hiệu OFDM. Phép biến đổi IDFT sẽ chuyển tín hiệu từ miền tần số về miền thời gian. 2.2.2.3 Khối bảo vệ trong hệ thống OFDM Khối bảo vệ Hình dung khi bạn lái xe trong trời mưa. Và chiếc xe phía trước có thể bắn nước vào chiếc xe của bạn. Để tránh khỏi điều này chiếc xe của bạn phải giữ một khoảng cách nhất định với chiếc xe phía trước. Tương tự đối với nhiễu liên ký tự ISI. Các Symbol phía trước cũng có thể gây nhiễu đến các symbol phía sau. Nhiễu ISI Hinh 2.15 Dời ký tự phía sau một khoảng lớn hơn trễ đường truyền. Sẽ không có nhiễu ISI. Để tránh nhiễu từ Symbol phía trước, chúng ta sẽ rời các ký tự cách nhau một khoảng lớn hơn trễ trai rộng.Một vùng trống sẽ được thêm vào giữa các ký tự. Cách làm như trên chính là phương thức chèn chuỗi bảo vệ vào tín hiệu OFDM. Hình 2.7 Sơ đồ chuỗi bảo vệ Chuỗi bảo vệ kênh (Guard band) là một chuỗi tín hiệu có độ dài TG ở phía sau sao chép lên phía trước của mẫu tín hiệu xác định . Tốc độ của ký tự của tín hiệu OFDM thấp hơn nhiều so với việc điều chế đơn sóng mang . Thí dụ của điều chế đơn sóng mang BPSK, tốc độ của ký tự tương ứng với tốc độ bit truyền. Tuy nhiên đối với kỹ thuật OFDM, luồng dữ liệu ở ngõ vào được chia thành N luồng dữ liệu song song để phát đi, kết quả là tốc độ ký tự OFDM giảm đi N lần so với tốc đọ điều chế đơn sóng mang, do đó giảm được nhiễu ISI gây ra bởi phân tập đa đường . Hiệu ứng ISI trên tín hiệu OFDM có thể được loại bỏ hoàn toàn bằng cách cộng thêm một khoảng bảo vệ trước mỗI ký tự. Khoảng bảo vệ này được chọn sao cho lớn hơn giá trị trế cực đại của đường truyền. Tuy nhiên nếu ta sử dụng khoảng trống cho khoảng bảo vệ thì sẽ gây ra nhiễu liên sóng mang ICI(Interchannel Interference), vì khi đó các sóng mang con nhận được ở máy thu sẽ không còn trực giao nữa . Để loại bỏ nhiễu ICI thì ký tự OFDM phải được mở rộng chu kỳ trong khoảng bảo vệ để đảm bảo rằng các thành phần đa đường của ký tự luôn có số nguyên lần chu kỳ trong khoảng thời gian FFT. Do được mở rộng chu kỳ nên khoảng bảo vệ còn được gọi là cyclic prefix(tiền tố lặp). Khoàng bảo vệ được tạo ra bằng cách copy một số mẫu phía cuối của mỗI ký tự OFDM và đưa lên đầu Tóm lại một số ưu điểm nổi bật của chuỗi bảo vệ dùng trong công nghê OFDM Chống lại hoàn toàn nhiễu ISI, ICI. Duy trì sóng mang phụ trực giao. Khi chưa có chuỗi bảo vệ Khi chuỗi bảo vệ để trống Khi chuỗI bảo vệ là ký tự (cyclic prefix) Hình 2.16 Tác dụng của chuỗi bảo vệ (guard intervals) 2.2.3. Bộ giải điều chế OFDM Hình 2.17 Sơ đồ khối giải điều chế OFDM Sơ đồ cấu trúc bộ giải điều chế OFDM được mô tả như hình 2.8. Các bước thực hiện ở bộ giảI điều chế có chức năng ngược lại so với các chức năng đã thực hiện ở bộ điều chế Tách khoảng bảo vệ Nhân với hàm số phức )dịch băng tần của mỗi sóng mang về băng tần gốc như trước khi điều chế. Giải điều chế ở các sóng mang phụ. Chuyển đổi mẫu tín hiệu phức thành dòng bit. Chuyển đổi dòng bít song song thành dòng bít nối tiếp, giống như bít đã phát đi. 2.2.4. Ưu và nhược điểm khi sử dụng công nghệ OFDM Ưu điểm Loại bỏ hoàn toàn nhiễu ISI Phù hợp với truyền dẫn băng thông rộng do ảnh hưởng của fading theo tần số giảm nhiều Độ phức tạp của bộ cân bằng kênh bằng kênh và lọc nhiễu cho hệ thống cũng giảm Nhược điểm Sử dụng chuỗi bảo vệ tránh được phân tập đa đường nhưng lại giảm bớt một phần hiệu suất đường truyền Hệ thống nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như sự dịch tần (frequency offset) và dịch thời gian ( time offset) Cần các khốI IDFT và DFT Khó khăn trong đòng bộ Đường bao tín hiệu không bằng phẳng gây ra méo phi tuyến ở các bộ khuyếch đại công suất phía phat và thu. PHẦN3 : ỨNG DỤNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T 3.1 Giới thiệu chung về DVB (Digital Video Broadcasting) Việc phát triển các tiêu chuẩn DVB được khởi đầu vào năm 1993. DVB là sơ đồ truyền dựa trên tiêu chuẩn MPEG-2, là một phương pháp phân phối từ một điểm đến nhiều điểm video và audio số chất lượng cao có nén. Nó là sự thay thế có tăng cường tiêu chuẩn truyền hình tương tự (Analog) vì DVB cung cấp phương thức truyền dẫn linh hoạt để phân phối video, audio và các dịch vụ dữ liệu. DVB bao gồm các chuẩn: + Truyền hình vệ tinh (DVB-S): dùng sóng mang đơn với điều chế QPSK, là tối ưu cho ứng dụng này vì sóng mang đơn cho phép độ dịch tần Doppler lớn, QPSK cho phép hiệu suất năng lượng cực đại. + Các hệ thống cáp (DVB-C) + Truyền hình mặt đất (DVB-T): Phương pháp truyền sóng mang đơn không thích hợp với cho ứng dụng này vì multipath làm giảm nghiêm trọng chỉ tiêu kĩ thuật của truyền sóng mang đơn tốc độ cao. Vì vậy OFDM đã được sử dụng trong DVB-T. DVB-T là tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất được tổ chức DVB của châu Âu đưa ra vào năm 1997. Hiện nay tiêu chuẩn này đã được hầu hết các nước châu Âu và nhiều nước khác trên thế giới thừa nhận. DVB-T là kết nối không thuận nghịch do tính chất quảng bá của nó (tức là bên thu không thể tác động gì đến bên phát). Như vậy bất kì một sự lựa chọn về tốc độ dữ liệu nào ở bên phát cũng sẽ ảnh hưởng đến tất cả các máy thu. Nếu mục đích hệ thống là đạt độ tin cậy cao thì tốc độ dữ liệu phải thấp hơn để đáp ứng các điều kiện của máy thu xấu nhất. 3.2 Ứng dụng OFDM trong DVB-T 3.2.1.Sơ đồ khối tổng quan Hệ phát số theo tiêu chuẩn DVB-T sử dụng kĩ thuật COFDM (Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing – ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã sửa sai) như một phương thức điều chế dữ liệu. 3.2.3 Tiêu chuẩn OFDM DVB-T Kĩ thuật OFDM trong DVB-T phân chia kênh truyền cả trong miền thời gian lẫn tần số: +Miền tần số được phân thành một tập hợp các dải tần hẹp (Frequency Sub-band) hay còn gọi là các băng tần con. +Miền thời gian được phân thành các khe thời gian gần kề nhau (Time Segment) Hình 2. Sơ đồ phân chia miền thời gian và tần số +Mỗi phần tần số/thời gian được sử dụng để tải một sóng mang con riêng hay còn gọi là các tải phụ (Carier). Để tăng được hiệu quả sử dụng phổ thì các tải phụ này trực giao với nhau (Khoảng cách tần số trực giao là 1/Tu với Tu là chu kì symbol có ích). Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang tương ứng sẽ được điều chế bởi một số phức lấy từ tập chòm sao. Tùy thuộc vào kiểu điều chế cơ sở được chọn là QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM mỗi sóng mang sẽ vận chuyển được số bit dữ liệu tương ứng là 2, 4 hoặc 6 bit. Tuy nhiên với công suất phát cố định, khi có nhiều bit dữ liệu trong một symbol thì các điểm trong chòm sao sẽ gần nhau hơn và khả năng chống lỗi sẽ bị giảm. Do đó cần có sự cân đối giữa tốc độ dữ liệu và mức độ lỗi. Hình 3.Sơ đồ phân bố các sóng mang con trên kênh truyền Trong thực tế khi khoảng tổ hợp thu trải dài theo 2 symbol thì không chỉ có nhiễu giữa các symbol (ISI) mà còn có cả nhiễu tương hỗ giữa các sóng mang (ICI). Để tránh điều này người ta chèn thêm khoảng bảo vệ (Guard Interval duration) Tg trước mỗi symbol để đảm bảo các thông tin là đến từ cùng một symbol và xuất hiện cố định. Hình 4.Sơ đồ phân bố các sóng mang khi có khoảng bảo vệ Để triệt sóng phản xạ từ xa thì độ dài khoảng bảo vệ càng lớn càng tốt. Ta có công thức: Dmax = c.Tg Với: Tg là độ dài khoảng bảo vệ () c là vận tốc ánh sáng (=3.10^8 m/s) Dmax là hiệu khoảng cách tối đa của sóng phản xạ và sóng trực tiếp Việc chèn khoảng thời gian bảo vệ được thực hiện ở bên phát với độ dài khoảng bảo vệ được lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ thu đa đường (Multipath) của máy thu. Khoảng thời gian bảo vệ Tg có các giá trị khác nhau theo quy định của DVB: 1/4Tu, 1/8Tu, 1/16Tu và 1/32Tu. DVB-T cho phép hai Mode truyền phụ thuộc vào số sóng mang được sử dụng: Tham số Mode 2K Mode 8K Số tải phụ 1705 6817 Độ rộng symbol có ích (Tu) 224 896 Khoảng cách sóng mang (1/Tu) 4464 Hz 1116 Hz Băng thông 7.61 MHz 7.61 MHz Ví dụ: +trong mode 8K, Tu = 896 Tgmax = 1/4Tu = 896/4 = 224 àHiệu khoảng cách lớn nhất của sóng phản xạ để không có nhiễu: Dmax = c.Tg = 3.10^8.224.10^(-6) = 67200 m = 67,2 Km +trong mode 2K, Tu = 224 Tgmax = 1/4Tu = 224/4 = 56 àHiệu khoảng cách lớn nhất của sóng phản xạ để không có nhiễu: Dmax = c.Tg = 3.10^8.56.10^(-6) = 16800 m = 16,8 Km Hình 5.Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ Khi chênh lệch thời gian của các tia sóng đến đầu thu không vượt quá khoảng thời gian bảo vệ Tg thì máy thu hoàn toàn khắc phục tốt hiện tượng phản xạ. Thực chất khoảng thời gian bảo vệ Tg là khoảng thời gian trống không mang thông tin hữu ích, do đó cùng một chế độ phát, Tg càng lớn thì thông tin hữu ích sẽ càng ít, số lượng chương trình sẽ giảm. 3.2.4 Phân bố dữ liệu trong kênh Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành các khung và siêu khung. Mỗi symbol OFDM chứa hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang với chế độ 8K và 1705 sóng mang với chế độ 2K) nằm dày đặc trong dải thông 8MHz. Mỗi khung chứa 68 symbol OFDM trong miền thời gian (được đánh số từ 0à67). Cứ 4 khung liên tiếp tạo thành một siêu khung. Trong một symbol OFDM sẽ chứa: +Các sóng mang dữ liệu (video,audio, …): được điều chế M-QAM. Số lượng các sóng mang này là 6048 đối với mode 8K và 1512 với mode 2K. +Các pilot (sóng mang) liên tục: bao gồm 177 pilot với mode 8K và 45 pilot với mode 2K. Các pilot này có vị trí cố định trong dải tần 8MHz và cố định trong biểu đồ chòm sao để đầu thu đồng bộ và sửa lỗi pha. +Các pilot (sóng mang) rời rạc (phân tán): bao gồm 524 pilot với mode 8K và 131 pilot với mode 2K. Chúng có vị trí cố định trong biểu đồ chòm sao nhưng không có vị trí cố định trong miền tần số mà được trải đều trong dải thông 8MHz.Các pilot này được truyền đều theo thời gian và tần số, cho phép đánh giá các đặc trưng của kênh bằng các phép nội suy về thời gian và tần số. Bên thu khi nhận được thông tin từ các pilot này sẽ tự động điều chỉnh để đạt được đáp ứng kênh tốt nhất và thực hiện việc hiệu chỉnh nếu cần. Hình 6. Phân bố các pilot của DVB-T + Khác với các sóng mang chứa dữ liệu, các pilot không điều chế QAM mà chỉ điều chế BPSK với mức công suất lớn hơn 2,5 dB so với các sóng mang khác. +Các sóng mang báo hiệu thông số bên phát TPS (Transmission Parameter Signalling) chứa các thông tin điều khiển, có một bit TPS trong một symbol OFDM. Do đó một khối TPS (tương ứng với một khung OFDM chứa 68 symbol OFDM) chứa 68 bit được xác định như sau: +1 bit khởi đầu +16 bit đồng bộ +37 bit thông tin +14 bit dư cho bảo hiểm lỗi Trong 37 bit thông tin thì 23 bit đã được sử dụng, 14 bit chưa sử dụng tới phải đặt bằng không (dùng cho tương lai) TPS mang thông tin về: +Điều chế, gồm giá trị của giản đồ chòm sao QAM +Thông tin đã mã hóa theo lớp +Khoảng bảo vệ (hỗ trợ ban đầu cho máy thu) +Tỉ lệ mã trong +Mode truyền (2K or 8K) 3.2.5 Vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T Có thể thấy các tham số phát như kiểu điều chế (Modulation), tỉ lệ mã sửa sai (Code rate), và khoảng thời gian bảo vệ (Guard Interval) sẽ quyết định vận tốc dòng dữ liệu mà kênh có thể truyền tải. Hình 7.Vận tốc dòng dữ liệu phụ thuộc vào các tham số phát Lưu y: Chế độ phát 8K có số lượng sóng mang nhiều gấp 4 lần trong chế độ phát 2K nhưng thời gian để truyền hết số lượng sóng mang này cũng gấp 4 lần nên tổng vận tốc dòng dữ liệu cũng bằng chế độ 2K. Để giảm nhỏ ảnh hưởng không bằng phẳng của đáp tuyến kênh thì càng dùng nhiều sóng mang càng tốt. Tuy nhiên khi số sóng mang càng nhiều mạch sẽ càng phức tạp và ảnh hưởng của dịch tần Doppler càng lớn. 3.2.6 Điều biên cầu phương M mức M-QAM Phương pháp này được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960 với 2 mức biên độ ( tương đương 2 vòng ) và 8 mức pha cho mỗi vòng. Vì đây là sự kết hợp giữa điều biên và điều pha nên nó được gọi là điều chế khóa biên độ/pha APK. Sau đó người ta nhận thấy rằng nếu số điểm ở vòng trong giảm xuống còn 4 và số điểm ở vòng ngoài tăng lên 12 thì các điểm trên chòm sao cách đều nhâu hơn. Đến năm 1962 người ta đưa ra cách chọn biên độ và khóa pha khác (hình c). Người ta nhận thấy kiểu này dễ thực hiện hơn và Pe được cải hiện đôi chút. 3.2.7 Mô phỏng quá trình điều chế COFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T a)Lựa chọn số sóng mang Trong điều chế OFDM việc trực giao hóa các sóng mang con có thể được thực hiện bằng phép biến đổi IDFT. Tuy nhiên khi số sóng mang con bằng 2^x phép biến đổi IDFT chuyển thành IFFT, và khi đó số phép tính có thể được giảm xuống. Do đó chúng ta lựa chọn số sóng mang con có dạng 2^x để có thể sử dụng biến đổi furier nhanh IFFT. Trong bài này chúng ta lựa chọn số sóng mang con là 2048 sóng mang. b)Lựa chọn vị trí và giá trị các pilot Thực tế trong truyền hình số mặt đất thì giá trị các bit tương ứng với các pilot sẽ mang thông tin về bên phát. Tuy nhiên việc xác định được giá trị của các bít này tương đối phức tạp nên trong giới hạn của bài tập lớn này ta chỉ xem xét tới việc thêm các bít tương ứng với các pilot chứ chưa xét đến giá trị các bít tương ứng này. Trong phần mô phỏng COFDM cho DVB-T thì các bít này được lấy radom các giá trị 0 và 1( vì các pilot không được điều chế QAM mà được điều chế BPSK). Thêm nữa vị trí của các pilot tương ứng với các sóng mang con trực giao sẽ được lấy cố định. c) Lựa chọn mức điều chế QAM Số mức điều chế được lựa chọn là 16, tương ứng mỗi mức điều chế sẽ mã hóa được 4 bit dữ liệu. Số mức biên độ là 2 mức, vòng trong ứng với biên độ là 1 sẽ có 4 giá trị chòm sao ứng với các pha là pi/4, 3pi/4, 5pi/4, 7pi/4, còn vòng ngoài tương ứng với mức biên độ là 2 sẽ có 12 giá trị chòm sao tương ứng với các pha là pi/6, pi/4, pi/3, 2pi/3, 3pi/4, 5pi/6, 7pi/6, 5pi/4, 4pi/3, 5pi/3, 7pi/4, 11pi/6. Thông tin về các giá trị trong chòm sao này sẽ được các bit tương ứng với các sóng mang báo hiệu thông số bên phát TPS truyền đến bên thu. Trong bài này thì các bít này tương ứng với sóng mang được lựa chọn là sóng mang thứ 180. Giản đồ phân bố điểm tín hiệu 16-QAM sử dụng mã Gray Phần 4: Kết quả và nhận xét Điều chế OFDM Sau quá trình điều chế OFDM ( Phụ lục A) ta thu được các kết quả như sau: Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn phần thực và phần ảo của tín hiệu trên miền thời gian Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn giá trị tuyệt đối của tín hiệu ofdm trên miền thời gian Hình 4.3 Đồ thị biếu thị giá trị tuyệt đối của tín hiệu ofdm ở dạng dB trên miền tần số NHẬN XÉT: Phổ nhận được sau quá trình mô phỏng ofdm giống với kết quả toán học thu được. Chúng ta nhận thấy sườn phổ tín hiệu rất dốc, điều này làm tăng hiệu suất phổ tín hiệu của hệ thống và làm giảm nhiễu liên kênh với các hệ thống khác. Ứng dụng COFDM và DVB-T Sau quá trình điều chế COFDM ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T( Phụ lục B) ta thu được các kết quả như sau: Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn phần thực và phần ảo của tín hiệu điều chế COFDM trên miền thời gian Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn giá trị tuyệt đối của tín hiệu điều chế COFDM trên miển thời gian Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn giá trị tuyệt đối của tín hiệu điều chế COFDM dưới dạng dB trên miền thời gian. Phần 5: KẾT LUẬN Trải qua một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu về chương trình matlab và kĩ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM, chúng em đã có thêm nhiều hiểu biết mới phục vụ cho quá trình học tập môn hệ thống viễn thông cũng như nhiều môn học về chuyên ngành viễn thông và sẽ giúp ích rất nhiều sau khi ra trường. Các kết quả chính thu được sau bài tập lớn là: +Biết sử dụng chương trình matlab + Hiểu thêm về phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM- một phương pháp ngày càng được ứng dụng nhiều trong kĩ thuật viễn thông hiện đại. + Tìm hiểu về truyền hình số mặt đất DVB-T, một trong những ứng dụng quan trọng của phương pháp điều chế OFDM vào thực tế. + Xây dựng được chương trình mô phỏng quá trình điều chế OFDM và ứng dụng vào trong truyền hình số mặt đất DVB-T. Tuy nhiên do đây là lần đầu làm quen với việc xây dựng một chương trình trên matlab và phải tiếp cận với một lĩnh vực tương đối mới mẻ đó là ứng dụng OFDM vào truyền hình số mặt đất DVB-T nên bài làm không thể tránh khỏi nhiều hạn chế. Trong tương lai, chúng em sẽ cố gắng hoàn thiện chương trình để có thể khắc phục các hạn chế và giúp cho bài làm hoàn thiện hơn. Các điểm chính cần khắc phục đó là: +Tìm hiểu cách mã hóa dữ liệu các bít tương ứng với các sóng mang báo hiệu thông số bên phát TPS, áp dụng vào trong quá trình điều chế COFDM. + Lấy random vị trí các pilot rời rạc trong tập hợp các sóng mang con nhằm giúp cho bên thu đánh giá tốt hơn các đặc trưng của kênh thông qua phép nội suy về thời gian và tần số. Chúng em hi vọng sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy giáo để chúng em có thể hoàn thiện bài tập lớn này và thực hiện tốt hơn những bài tập về sau. Cuối cùng em xin cảm ơn sụ giúp đỡ, hướng dẫn của Thầy Vũ Văn Yêm, và ý kiến đóng góp của các bạn trong lớp. Phần 6: Phụ lục (code điều chế ofdm) Phần A: Điều chế OFDM gồm có file dc.m và qpsk_dc.m %Chương trình chính%%%%%%%%%%%%%%% clear all%xoa tat ca cac bien close all%xoa tat cac hinh clc%xoa man hinh Dlen=1024; % Tat ca du lieu symbol duoc truyen Flen=64; % 64 du lieu symbol tren khung duoc bien doi IFFT IFFTlen=2*Flen; % chieu dai 128 symbol cho IFFT F=Dlen/Flen; % so luong frame G=16; % chieu dai chuoi bao ve x1=zeros(Dlen/2,1);%tao ra chuoi symbol sau khi duoc ma hoa qpsk y=zeros(IFFTlen,1); y1=zeros(IFFTlen,1); z=zeros(F*IFFTlen,1);%chuoi symbol sau khi duoc chuyen doi song song noi tiep ofdm_sg=zeros(F*IFFTlen+G,1);%chuoi symbol sau khi duoc ghep chuoi bao ve % tao nguon tin hieu x=randint(Dlen,1,2);%tao chuoi tin hieu 0 va 1 bat ki % chuyen sang mien phuc x1=qpsk_dc(x);%ham con chuyen doi qpsk for i=1:F % chuyen doi noi tiep song song for j=1:Flen/2 y(j+IFFTlen/2-Flen/4)=x1((i-1)*Flen/2+j); end % dua ve cac song con truc giao y1=ifft(y,length(y));%bien doi ifft % chuyen doi song song noi tiep for j=1:IFFTlen z((i-1)*IFFTlen+j)=y1(j); end end %chen chuoi bao ve for i=1:G ofdm_sg(i)=z(F*IFFTlen-G+i); end for i=1:F*IFFTlen ofdm_sg(G+i)=z(i); end % Do thi trong mien thoi gian figure(1); subplot(2,1,1); stem(real(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan thuc'); subplot(2,1,2); stem(imag(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan ao'); figure(2); f = linspace(-Flen,Flen,length(z)); plot(f,abs(z));%bieu dien gia tri tuyet doi cua tin hieu sau dieu che ofdm theo mien thoi gian title('gia tri tuyet doi cua tin hieu trong mien thoi gian'); y2 = fft(z);%chuyen tin hieu sang mien tan so xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu'); % neu Y2 la be hon 0.01 thi Y2=0.001 for j=1:F*IFFTlen; if abs(y2(j)) < 0.01 y2(j)=0.01; end end y2 = 10*log10(abs(y2));%chuyen y2 sang dB % Do thi trong mien tan so figure(3); f = linspace(-Flen,Flen,length(y2)); plot(f,y2); axis([-IFFTlen/2 IFFTlen/2 -20 20]); xlabel('truc tan so');ylabel('chi so tuyet doi cua tin hieu theo dB'); title('pho cua tin hieu trong mien tan so'); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Chương trình con điều chế qpsk%%%%%%% function y=qpsk_dc(x) for i=1:2:length(x) if x(i)==0 & x(i+1)==0 y((i+1)/2)=exp(j*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 y((i+1)/2)=exp(j*3*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 y((i+1)/2)=exp(j*5*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 y((i+1)/2)=exp(j*7*pi/4); end end Phần B Ứng dụng huẩn của DVB-T mode 2K gồm file dc2.m và 16qam.m %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Chương trình chính clear all%xoa tat ca cac bien close all%xoa tat cac hinh clc%xoa man hinh Dlen=411264; % Tat ca du lieu symbol duoc truyen Flen=6048; % 64 du lieu symbol tren khung duoc bien doi IFFT IFFTlen=2048; % chieu dai 128 symbol cho IFFT F=Dlen/Flen; % so luong frame G=128; % chieu dai chuoi bao ve x1=zeros(Dlen/4,1);%tao ra chuoi symbol sau khi duoc ma hoa qpsk y=zeros(IFFTlen,1); y1=zeros(IFFTlen,1); z=zeros(F*IFFTlen,1);%chuoi symbol sau khi duoc chuyen doi song song noi tiep z_g=zeros(F*(IFFTlen+G),1);%chuoi symbol sau khi duoc ghep chuoi bao ve % tao nguon tin hieu x=randint(Dlen,1,2);%tao chuoi tin hieu 0 va 1 bat ki % chuyen sang mien phuc x1=dc16qam(x);%ham con chuyen doi 16_QAM %ghép các pilot for i=1:F % chuyen doi noi tiep song song y(180)=randint(1,1,2); %ghep cac pilot lien tuc vao symbol for j=1:45 y((j-1)*9+181)=randint(1,1,2); end %ghep cac pilot roi rac vao symbol for j=46:176 y((j-1)*9+181)=randint(1,1,2); end %ghep bit thong tin vao symbol for j=1:176 for t=1:8 y((j-1)*9+181+t)=x1((i-1)*1512+(j-1)*8+t); end end for j=1:104 y(176*9+180+j)=x((i-1)*1512+176*8+j); end % dua ve cac song con truc giao y1=ifft(y,length(y));%bien doi ifft % chuyen doi song song noi tiep for j=1:IFFTlen z((i-1)*IFFTlen+j)=y1(j); end end %chen chuoi bao ve for i=1:F for j=1:G z_g((i-1)*2176+j)=z(i*2048-G+j); end for j=1:2048 z_g((i-1)*2176+G+j)=z((i-1)*2048+j); end end % Do thi trong mien thoi gian figure(1); subplot(2,1,1); stem(real(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan thuc'); subplot(2,1,2); stem(imag(z),'r.'); xlabel('chi so thoi gian');ylabel('chi so bien do'); title('phan ao'); figure(2); f = linspace(-Flen,Flen,length(z)); plot(f,abs(z));%bieu dien gia tri tuyet doi cua tin hieu sau dieu che ofdm theo mien thoi gian title('gia tri tuyet doi cua tin hieu trong mien thoi gian'); y2 = fft(z);%chuyen tin hieu sang mien tan so % neu Y2 la be hon 0.01 thi Y2=0.001 for j=1:F*IFFTlen; if abs(y2(j)) < 0.01 y2(j)=0.01; end end y2 = 10*log10(abs(y2));%chuyen y2 sang dB % Do thi trong mien tan so figure(3); f = linspace(-F*IFFTlen/2,F*IFFTlen/2,length(y2)); plot(f,y2); title('pho cua tin hieu trong mien tan so'); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Chương trình con điều chế 16-QAM%%%%% function y=dc16qam(x) for i=1:4:length(x) if x(i)==0 & x(i+1)==0 & x(i+2)==0 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=exp(j*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 & x(i+2)==0 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=exp(j*3*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 & x(i+2)==0 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=exp(j*5*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 & x(i+2)==0 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=exp(j*7*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==0 & x(i+2)==1 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=2*exp(j*pi/6); elseif x(i)==0 & x(i+1)==0 & x(i+2)==1 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==0 & x(i+2)==0 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*pi/3); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 & x(i+2)==0 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*2*pi/3); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 & x(i+2)==1 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*3*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 & x(i+2)==1 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=2*exp(j*5*pi/6); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 & x(i+2)==1 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=2*exp(j*7*pi/6); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 & x(i+2)==1 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*5*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 & x(i+2)==0 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*4*pi/3); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 & x(i+2)==0 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*5*pi/3); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 & x(i+2)==1 & x(i+3)==1 y((i+3)/4)=2*exp(j*7*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 & x(i+2)==1 & x(i+3)==0 y((i+3)/4)=2*exp(j*11*pi/6); end end