Đề tài Ứng dụng các dsp khả trình trong 3g - Nguyễn Trung Hiếu

Đồ án tốt nghiệp Đại học Đề tài ứng dụng các DSP khả trình trong 3G Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Người thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu Hà nội - 2005 học viện công nghệ bưu chính viễn thông Nội dung đồ án Tổng quan về thông tin di động 3G ứng dụng DSP khả trình trong máy cầm tay hai chế độ (2G và 3G) Các DSP khả trình cho các modem trạm gốc 3G Sử dụng DSP khả trình trong xử lý dàn anten Tổng Quan về thông tin di động 3G Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động 1G 2G 3G 1920 1960 1980 2001 1991 Dịch vụ ĐTDĐ Kiến trúc mạng trong 3GPP phát hành 1999 ứng dụng DSP khả trình trong máy cầm tay hai chế độ So sánh một số tiêu chuẩn vô tuyến của GSM và 3G FDD-DS. Mô tả chức năng của một hệ thống hai chế độ. Khái quát chức năng của xử lý lớp vật lý trong DSP Các phương pháp thiết kế phần cứng. Nội dung Mô tả chức năng của hệ thống hai chế độ chức năng xử lý ở lớp vật lý của DSP Kiến trúc tập trung và phân tán Phương pháp bộ đồng xử lý Các phương pháp thiết kế phần cứng Kiến trúc tập trung: một bộ phận phần cứng có thể được lập trình cho nhiều hơn một modem CDMA, các tài nguyên có thể chia sẻ cho các chức năng khác nhau. * Ưu điểm: Yêu cầu tài nguyên nhỏ hơn. * Nhược điểm: Điều khiển phức tạp, trong cả phần cứng và phần mềm. Yêu cầu tốc độ đồng hồ cao hơn, tiêu thụ công suất lớn hơn một kiến trúc phân tán Kiến trúc tập trung và phân tán Kiến trúc phân tán: ít liên quan tới việc chia sẻ tài nguyên, mỗi khối chức năng là riêng biệt và tương đối độc lập. * Ưu điểm: Dễ điều khiển, quản lý trong cả phần cứng và phần mềm do có sự phân chia riêng biệt. Yêu cầu tốc độ đồng hồ thấp hơn, tiêu thụ công suất nhỏ hơn một kiến trúc tập trung. * Nhược điểm: Yêu cầu tài nguyên lớn hơn. Khi thiết kế hệ thống kết hợp cả hai kiểu kiến trúc tập trung và phân tán để tận dụng được ưu điểm của cả hai phương pháp. Ưu điểm: Nâng cao khả năng tính toán của kiến trúc. Cung cấp chương trình phần mềm và khả năng nâng cấp cần thiết để đáp ứng sự phát triển của tiêu chuẩn. Cung cấp sự phân biệt dịch vụ. Đơn giản hóa xử lý mẫu ban đầu và tích hợp sau cùng phương pháp bộ đồng xử lý Phân loại: TCC – Tightly Coupled Coprocessor (Độ đồng xử lý kết hợp chặt) LCC – Loosely Coupled Coprocessor (Bộ đồng xử lý kết hợp lỏng) phương pháp bộ đồng xử lý TCC: DSP khởi tạo nhiệm vụ trên bộ đồng xử lý, hoàn thành theo trật tự sau khoảng vài chu kỳ LCC: DSP khởi tạo nhiệm vụ trên bộ đồng xử lý, sẽ chạy trong nhiều chu kỳ lệnh trước khi nó cần nhiều sự tương tác hơn với DSP. phương pháp bộ đồng xử lý Bộ đồng xử lý kết hợp chặt (TCC) Bộ đồng xử lý kết hợp lỏng (LCC) Vai trò của DSP trong 2G và hai chế độ Trong 2G: Chi phí hiệu quả Phân tách HW và SW, giúp phát triển độc lập HW và SW. Dẫn đến dễ cải tiến, nâng cấp Trong 3G: Sử dụng các bộ đồng xử lý để bổ sung cho sự thiếu công xuất xử lý của DSP. Trong tương lai tích hợp các chức năng của bộ đồng xử lý vào trong DSP Phương pháp hiệu quả để xây dựng một đầu cuối hai chế độ (2G và 3G) là tích hợp tất cả các thủ tục DSP vào cùng một lõi DSP Sử dụng bộ nhớ hiệu quả Quản lý công suất hiệu quả Quản lý luồng bít Cơ chế tái đồng bộ Sự cải tiến trong tương lai Các DSP khả trình cho các modem trạm gốc 3G Thảo luận kiến trúc dựa trên TMS320C64x của TI làm DSP lõi, và sử dụng 3 bộ đồng xử lý mềm dẻo: Bộ đồng xử lý tương quan cho phần CDMA. Bộ đồng xử lý giải mã Turbo cho các dịch vụ số liệu. Bộ đồng xử lý giải mã Viterbi cho các dịch vụ thoại. Nội dung Xử lý băng tần gốc CDMA cơ bản Các giải pháp Bộ đồng xử lý mềm dẻo Bộ đồng xử lý giải mã Viterbi Bộ đồng xử lý giải mã Turbo Bộ đồng xử lý tương quan Bộ đồng xử lý giải mã Viterbi Bộ đồng xử lý giải mã Turbo Bộ đồng xử lý tương quan Sử dụng DSP khả trình trong xử lý dàn anten Mô hình dàn bộ phát và phần tử anten Bộ tạo búp sóng tuyến tính. Thích ứng tín hiệu mờ. Bộ tạo búp sóng phát và thu. ứng dụng trong mô hình kênh MIMO. Nội dung Mô hình bộ phát và phẩn tử dàn anten Tâm của hệ tọa độ là tâm của dàn bộ thu. Mỗi bộ cảm biến có một tọa độ trong không gian ba chiều được xác định bởi p1 đến pM Một an ten đẳng hướng lý tưởng được đặt tại một điểm trong không gian r sẽ theo dõi một điện áp tại bộ phát có dạng: Bộ tạo búp sóng tuyến tính tại bộ thu Biết do thu được, hay do ước tính từ đầu vào của một CODEC hoặc bằng cách sử dụng các thuộc tính của SOI Giá trị trọng số thu w tối ưu Hàm lỗi trung bình bình phương chuẩn NMSE Tỷ số tín hiệu trên tạp âm nhiễu SINR Đạo Hàm gần đúng cực đại Bộ xử lý chung cho một bộ tạo túp sóng mờ Mô hình kênh MIMO Dung lượng kênh truyền thông MIMO. Ước tính tuyến tính tín hiệu mong muốn trong mô hình kênh MIMO. Ước tính phi tuyến tín hiệu mong muốn trong mô hình kênh MIMO. ứng dụng trong mô hình kênh MIMO Các DSP khả trình được ứng dụng rộng rãi trong các thiết kế điện tử viễn thông, tin học… Các DSP khả trình ngày càng được cải tiến để đáp ứng các tiêu chuẩn của hệ thống 3G. Cung cấp khả năng xử lý thông tin, tính mềm dẻo, và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. Hướng tiếp theo của đề tài: Nghiên cứu ứng dụng của DSP trong SDR. Mô phỏng một số ứng dụng của DSP. Kết luận TMS320C64 Phụ lục Bảng mạch DSP ứng dụng trong mô hình MIMO của Smart Anten