Ứng dụng các dsp khả trình trong 3G

§å ¸n tèt nghiÖp §¹i häc §Ò tµi øng dông c¸c DSP kh¶ tr×nh trong 3G Ng­êi h­íng dÉn: TS. NguyÔn Ph¹m Anh Dòng Ng­êi thùc hiÖn: NguyÔn Trung HiÕu Hµ néi - 2005 häc viÖn c«ng nghÖ b­u chÝnh viÔn th«ng Néi dung ®å ¸n Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng 3G øng dông DSP kh¶ tr×nh trong m¸y cÇm tay hai chÕ ®é (2G vµ 3G) C¸c DSP kh¶ tr×nh cho c¸c modem tr¹m gèc 3G Sö dông DSP kh¶ tr×nh trong xö lý dµn anten Tæng Quan vÒ th«ng tin di ®éng 3G LÞch sö ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng 1G 2G 3G 1920 1960 1980 2001 1991 Dịch vụ ĐTDĐ KiÕn tróc m¹ng trong 3GPP ph¸t hµnh 1999 øng dông DSP kh¶ tr×nh trong m¸y cÇm tay hai chÕ ®é So s¸nh mét sè tiªu chuÈn v« tuyÕn cña GSM vµ 3G FDD-DS. M« t¶ chøc n¨ng cña mét hÖ thèng hai chÕ ®é. Kh¸i qu¸t chøc n¨ng cña xö lý líp vËt lý trong DSP C¸c ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ phÇn cøng. Néi dung M« t¶ chøc n¨ng cña hÖ thèng hai chÕ ®é chøc n¨ng xö lý ë líp vËt lý cña DSP KiÕn tróc tËp trung vµ ph©n t¸n Ph­¬ng ph¸p bé ®ång xö lý C¸c ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ phÇn cøng KiÕn tróc tËp trung: mét bé phËn phÇn cøng cã thÓ ®­îc lËp tr×nh cho nhiÒu h¬n mét modem CDMA, c¸c tµi nguyªn cã thÓ chia sÎ cho c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau. * ¦u ®iÓm: Yªu cÇu tµi nguyªn nhá h¬n. * Nh­îc ®iÓm: §iÒu khiÓn phøc t¹p, trong c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm. Yªu cÇu tèc ®é ®ång hå cao h¬n, tiªu thô c«ng suÊt lín h¬n mét kiÕn tróc ph©n t¸n KiÕn tróc tËp trung vµ ph©n t¸n KiÕn tróc ph©n t¸n: Ýt liªn quan tíi viÖc chia sÎ tµi nguyªn, mçi khèi chøc n¨ng lµ riªng biÖt vµ t­¬ng ®èi ®éc lËp. * ¦u ®iÓm: DÔ ®iÒu khiÓn, qu¶n lý trong c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm do cã sù ph©n chia riªng biÖt. Yªu cÇu tèc ®é ®ång hå thÊp h¬n, tiªu thô c«ng suÊt nhá h¬n mét kiÕn tróc tËp trung. * Nh­îc ®iÓm: Yªu cÇu tµi nguyªn lín h¬n. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng kÕt hîp c¶ hai kiÓu kiÕn tróc tËp trung vµ ph©n t¸n ®Ó tËn dông ®­îc ­u ®iÓm cña c¶ hai ph­¬ng ph¸p. ¦u ®iÓm: N©ng cao kh¶ n¨ng tÝnh to¸n cña kiÕn tróc. Cung cÊp ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm vµ kh¶ n¨ng n©ng cÊp cÇn thiÕt ®Ó ®¸p øng sù ph¸t triÓn cña tiªu chuÈn. Cung cÊp sù ph©n biÖt dÞch vô. §¬n gi¶n hãa xö lý mÉu ban ®Çu vµ tÝch hîp sau cïng ph­¬ng ph¸p bé ®ång xö lý Ph©n lo¹i: TCC – Tightly Coupled Coprocessor (§é ®ång xö lý kÕt hîp chÆt) LCC – Loosely Coupled Coprocessor (Bé ®ång xö lý kÕt hîp láng) ph­¬ng ph¸p bé ®ång xö lý TCC: DSP khëi t¹o nhiÖm vô trªn bé ®ång xö lý, hoµn thµnh theo trËt tù sau kho¶ng vµi chu kú LCC: DSP khëi t¹o nhiÖm vô trªn bé ®ång xö lý, sÏ ch¹y trong nhiÒu chu kú lÖnh tr­íc khi nã cÇn nhiÒu sù t­¬ng t¸c h¬n víi DSP. ph­¬ng ph¸p bé ®ång xö lý Bé ®ång xö lý kÕt hîp chÆt (TCC) Bé ®ång xö lý kÕt hîp láng (LCC) Vai trß cña DSP trong 2G vµ hai chÕ ®é Trong 2G: Chi phÝ hiÖu qu¶ Ph©n t¸ch HW vµ SW, gióp ph¸t triÓn ®éc lËp HW vµ SW. DÉn ®Õn dÔ c¶i tiÕn, n©ng cÊp Trong 3G: Sö dông c¸c bé ®ång xö lý ®Ó bæ sung cho sù thiÕu c«ng xuÊt xö lý cña DSP. Trong t­¬ng lai tÝch hîp c¸c chøc n¨ng cña bé ®ång xö lý vµo trong DSP Ph­¬ng ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó x©y dùng mét ®Çu cuèi hai chÕ ®é (2G vµ 3G) lµ tÝch hîp tÊt c¶ c¸c thñ tôc DSP vµo cïng mét lâi DSP Sö dông bé nhí hiÖu qu¶ Qu¶n lý c«ng suÊt hiÖu qu¶ Qu¶n lý luång bÝt C¬ chÕ t¸i ®ång bé Sù c¶i tiÕn trong t­¬ng lai C¸c DSP kh¶ tr×nh cho c¸c modem tr¹m gèc 3G Th¶o luËn kiÕn tróc dùa trªn TMS320C64x cña TI lµm DSP lâi, vµ sö dông 3 bé ®ång xö lý mÒm dÎo: Bé ®ång xö lý t­¬ng quan cho phÇn CDMA. Bé ®ång xö lý gi¶i m· Turbo cho c¸c dÞch vô sè liÖu. Bé ®ång xö lý gi¶i m· Viterbi cho c¸c dÞch vô tho¹i. Néi dung Xö lý b¨ng tÇn gèc CDMA c¬ b¶n C¸c gi¶i ph¸p Bé ®ång xö lý mÒm dÎo Bé ®ång xö lý gi¶i m· Viterbi Bé ®ång xö lý gi¶i m· Turbo Bé ®ång xö lý t­¬ng quan Bé ®ång xö lý gi¶i m· Viterbi Bé ®ång xö lý gi¶i m· Turbo Bé ®ång xö lý t­¬ng quan Sö dông DSP kh¶ tr×nh trong xö lý dµn anten M« h×nh dµn bé ph¸t vµ phÇn tö anten Bé t¹o bóp sãng tuyÕn tÝnh. ThÝch øng tÝn hiÖu mê. Bé t¹o bóp sãng ph¸t vµ thu. øng dông trong m« h×nh kªnh MIMO. Néi dung M« h×nh bé ph¸t vµ phÈn tö dµn anten T©m cña hÖ täa ®é lµ t©m cña dµn bé thu. Mçi bé c¶m biÕn cã mét täa ®é trong kh«ng gian ba chiÒu ®­îc x¸c ®Þnh bëi p1 ®Õn pM Mét an ten ®¼ng h­íng lý t­ëng ®­îc ®Æt t¹i mét ®iÓm trong kh«ng gian r sÏ theo dâi mét ®iÖn ¸p t¹i bé ph¸t cã d¹ng: Bé t¹o bóp sãng tuyÕn tÝnh t¹i bé thu BiÕt do thu ®­îc, hay do ­íc tÝnh tõ ®Çu vµo cña mét CODEC hoÆc b»ng c¸ch sö dông c¸c thuéc tÝnh cña SOI Gi¸ trÞ träng sè thu w tèi ­u Hµm lçi trung b×nh b×nh ph­¬ng chuÈn NMSE Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m nhiÔu SINR §¹o Hµm gÇn ®óng cùc ®¹i Bé xö lý chung cho mét bé t¹o tóp sãng mê M« h×nh kªnh MIMO Dung l­îng kªnh truyÒn th«ng MIMO. ¦íc tÝnh tuyÕn tÝnh tÝn hiÖu mong muèn trong m« h×nh kªnh MIMO. ¦íc tÝnh phi tuyÕn tÝn hiÖu mong muèn trong m« h×nh kªnh MIMO. øng dông trong m« h×nh kªnh MIMO C¸c DSP kh¶ tr×nh ®­îc øng dông réng r·i trong c¸c thiÕt kÕ ®iÖn tö viÔn th«ng, tin häc… C¸c DSP kh¶ tr×nh ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn ®Ó ®¸p øng c¸c tiªu chuÈn cña hÖ thèng 3G. Cung cÊp kh¶ n¨ng xö lý th«ng tin, tÝnh mÒm dÎo, vµ cung cÊp c¸c dÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn. H­íng tiÕp theo cña ®Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông cña DSP trong SDR. M« pháng mét sè øng dông cña DSP. KÕt luËn TMS320C64 Phô lôc B¶ng m¹ch DSP øng dông trong m« h×nh MIMO cña Smart Anten