MỞ ĐẦU

Kĩ thuật MIMO xuất hiện rất sớm từ những năm 70 do A.R Kaye và D.A George đề ra năm 1970 và W. van Etten năm 1975, 1976. Trong quá trình phát triển, kĩ thuật này không ngừng được cải tiến. Ở Việt Nam, do điều kiện kỹ thuật công nghệ còn khá xa với thế giới nên việc nghiên cứu cũng gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong quá trình xây dựng và test một hệ MIMO. Tuy nhiên, vài năm trở lại đây ở Việt Nam đã bắt đầu được tiếp cận với một công nghệ mới. Đó là công nghệ FPGA. Với công nghệ này thì việc xây dựng và test một hệ MIMO không còn quá xa vời.

Với kiến thức của sinh viên năm cuối khoa điện tử - viễn thông em đã quyết định nhận một đề tài khóa luận liên quan đến FPGA với tên gọi “Thiết kế bộ phát mã Walsh cho hệ đo kênh MIMO dùng công nghệ FPGA” với mục đích từng bước xây dựng một hệ MIMO trong truyền thông vô tuyến. Nội dung của khóa luận gồm có 4 chương:

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MIMO và FPGA. Trong chương này em đi vào giới thiệu về hệ MIMO và những nét chính về FPGA như khái niệm và cấu trúc của FPGA.

Chương 2: NGÔN NGỮ VÀ MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH CHO FPGA: giới thiệu khái quát về ngôn ngữ lập trình VHDL, Verilog và môi trường lập trình cho FPGA của hãng Xilinx đó là ISE.

Chương 3: CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KIT VIRTEX 4 VÀ CÁC PHẦN MỀM BỔ TRỢ giới thiệu về kit FPGA Virtex 4 của Xilinx công cụ đã sử dụng trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài và các phần mềm bổ trợ như MATLAB, FUSE, công cụ System Generator.

Chương 4: THỰC HIỆN MÔ HÌNH THIẾT KẾ VỚI KIT VIRTEX 4. Chương này đưa ra cách thực hiện một sơ đồ thiết kế cụ thể bằng MATLAB cùng các công cụ sẵn có được cung cấp bởi Xilinx. Cuối cùng là kết quả thu được qua mô phỏng và kết quả quan sát được trên giao động ký tại lối ra của thiết kế.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT MIMO VÀ FPGA 2

1.1. Giới thiệu về MIMO. 2

1.1.1. Khái niệm. 2

1.1.2. Lịch sử phát triển. 2

1.1.3. Phân loại. 3

1.1.4. Ứng dụng của MIMO. 4

1.2. Giới thiệu về FPGA. 4

1.2.1. Khái niệm. 4

1.2.2. Ứng dụng. 6

1.2.3. Hệ thống mạch liên kết. 7

1.2.4. Các phần tử tích hợp sẵn. 7

CHƯƠNG 2: NGÔN NGỮ VÀ MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH CHO FPGA 9

2.1. Ngôn ngữ lập trình cho FPGA. 9

2.1.1 Giới thiệu. 9

2.1.2. Ngôn ngữ VHDL. 9

2.1.2.1. Khái niệm. 9

2.1.2.2. Cấu trúc một mô hình hệ thống mô tả bằng VHDL. 10

2.1.3. Giới thiệu khái quát về ngôn ngữ Verilog. 12

2.2. Môi trường lập trình cho FPGA. 14

2.2.1. ISE. 14

2.2.2. Các bước để tạo ra một thiết kế với ISE. 15

2.2.2.1. Tạo một Project. 15

2.2.2.2. Tạo mã nguồn VHDL. 16

2.2.2.3. Mô phỏng. 17

2.2.2.4. Tạo ràng buộc thời gian. 19

2.2.2.5. Gán chân. 19

CHƯƠNG 3: CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA VIRTEX 4 VÀ CÁC PHẦN MỀM HỖ TRỢ 20

3.1. Những đặc điểm cơ bản của XtremeDSP Development Kit Pro (Virtex IV). 20

3.1.1. Giới thiệu chung. 20

3.1.2. Các thành phần chính của Virtex 4. 21

3.2. Các phần mềm chuyên dụng hỗ trợ kit Virtex 4. 28

3.2.1. FUSE. 28

3.2.2. Matlab và các gói công cụ Xilinx hỗ trợ cho Matlab. 28

CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN MÔ HÌNH THIẾT KẾ VỚI KIT VIRTEX-4 32

4.1. Giới thiệu. 32

4.2. Hai khối chức năng chính trong sơ đồ. 32

4.2.1. Khối tạo mã Walsh. 32

4.2.1.1. Lý thuyết về mã Walsh. 32

4.2.1.2. Thực hiện trong thiết kế. 35

4.2.1.3. Sơ đồ và kết quả mô phỏng bộ tạo 2 dãy Walsh (4,16) và (3,16). 35

4.2.2. Khối mã hóa cosin tăng (Raised-Cosine). 36

4.2.2.1. Lý thuyết. 36

4.2.2.2. Thực hiện trong thiết kế. 40

4.2.3. Khối tạo dữ liệu. 43

4.2.4. Các khối khác. 43

4.3. Mô hình thiết kế và kết quả thu được. 44

4.3.1. Mô hình mô phỏng với các khối trong gói cung cấp bới Xilinx và trong System Generator. 44

4.3.2. Kết quả mô phỏng. 45

4.3.3. Thực hiện chương trình trên Kit Virtex 4 và kết quả thu được. 45

4.3.3.1. Thực hiện trên Kit Virtex 4. 45

4.3.3.2. Kết quả thu được. 46

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48