(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu hệ thống thông tin không đối đất sử dụng dải lọc đa sóng mang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM TIẾN DŨNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN KHƠNG ĐỐI ĐẤT SỬ DỤNG DẢI LỌC ĐA SĨNG MANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THƠNG Bình Định - Năm 2019 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM TIẾN DŨNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG ĐỐI ĐẤT SỬ DỤNG DẢI LỌC ĐA SÓNG MANG Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 8520208 Người hướng dẫn: TS ĐÀO MINH HƯNG download by : skknchat@gmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Đào Minh Hưng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực Trong trình nghiên cứu, tơi có tham khảo tài liệu liên quan nhằm khẳng định tin cậy tính cấp thiết đề tài Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn download by : skknchat@gmail.com ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài 2 Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài Mục tiêu nghiên cứu 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5 Phương pháp nghiên cứu Nội dung luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG L-DACS1 1.1 Sơ lược hệ thống thông tin hàng không 1.2 Khái niệm hệ thống L-DACS 1.3 Mô tả hệ thống L-DACS1 1.3.1 Mơ hình kênh truyền 10 1.3.2 Đặc trưng băng tần L 10 1.3.3 Thiết kế lớp vật lý 12 1.3.4 Triển khai L-DACS1 13 1.3.5 Đặc điểm hệ thống L-DACS1 15 1.4 Các giao thức dịch vụ lớp vật lý 16 1.4.1 Đặc điểm lớp vật lý 16 1.4.2 Đường truyền hướng tới FL - OFDM 17 1.4.3 Đường truyền phản hồi RL, chuyển đổi OFDMA – TDMA 18 1.4.4 Thông số lớp PHY 19 download by : skknchat@gmail.com iii 1.4.5 Điều chế 20 1.4.6 Kỹ thuật giảm thiểu nhiễu 21 1.5 Kết luận chương 23 Chương TÌM HIỂU KỸ THUẬT FBMC 24 2.1 Giới thiệu FBMC 24 2.2 Kỹ thuật điều chế FBMC 27 2.2.1 Điều chế đa xung 27 2.2.2 Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM 29 2.2.3 Đa tần điều chế Cosine CMT 30 2.2.4 Đa tần điều chế so le SMT 33 2.2.5 Mô hình rời rạc thời gian, OFDM – OQAM 38 2.3 Bộ lọc nguyên mẫu cho FBMC 41 2.3.1 Giới thiệu lọc nguyên mẫu 41 2.3.2 Thông số kỹ thuật lọc nguyên mẫu 42 2.3.3 Thiết kế lọc nguyên mẫu 46 2.3.4 Thiết kế lọc cải tiến 47 2.4 Kết luận chương 49 Chương NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG NỔI BẬT CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN KHÔNG ĐỐI ĐẤT 50 3.1 Giới thiệu chương 50 3.2 Các hệ thống băng tần L có 52 3.3 Mơ hình tín hiệu thiết bị đo khoảng cách DME 53 3.4 Các hệ thống thông tin băng tần L tương lai 55 3.4.1 L-DACS1 55 3.4.2 L-DACS2 56 3.4.3 FBMC 57 3.5 Mơ hình kênh khơng đối đất băng tần L 62 download by : skknchat@gmail.com iv 3.6 Kết mô 66 3.6.1 Tỷ lệ cơng suất đỉnh/trung bình PAPR 66 3.6.2 Hình phổ tín hiệu ghép kênh phân chia tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) 66 3.6.3 Mật độ phổ công suất 68 3.6.4 Hiệu suất BER 70 3.7 Kết luận chương 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (Bản sao) download by : skknchat@gmail.com v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt AFB Analysis Filter Bank Dải lọc phân tích A/A Air-to-Air Không đối không A/G Air-to-Ground Không đối đất ACAS Airborne Collision Avoidance Hệ thống tránh va chạm System không ACM Adaptive Coding and Modulation Mã hóa điều chế thích ứng ACP Aeronautical Communications Hội thảo thơng tin Hàng không Panel ADSL Asynchronous Digital Subscriber Đường thuê bao số không đồng Line AGC Automatic Gain Control Điều khiển độ lợi tự động AMACS All-purpose Multi-carrier Hệ thống thông tin Hàng khơng Aviation Communication System đa sóng mang đa AMS Aeronautical Mobile Service Dịch vụ di động Hàng không AOC Aeronautical Operational Control Điều hành khai thác Hàng không AP17 Action Plan 17 Kế hoạch hành động 17 AS Aircraft Station Trạm máy bay ATM Air Traffic Management Quản lý không lưu ATN/IPS Aeronautical Telecommunication Mạng viễn thông hàng không Network based on Internet dựa giao thức internet Protocol Suite ATN/OSI Aeronautical Telecommunication Mạng viễn thông hàng không Network based on Open System dựa kết nối hệ thống mở Interconnect ATS Air Traffic Services Dịch vụ không lưu download by : skknchat@gmail.com vi Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt AWGN Additive white Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng B-AMC Broadband - Aeronautical Thông tin đa sóng mang hàng Multicarrier Communication khơng băng thơng rộng BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bit B-VHF Broadband – Very High Tần số cao – băng rộng Frequency BW Band Width Băng thông CAP Carrierless Amplitude Phase Pha biên độ khơng sóng mang CE2R Curved Earth two-Ray Cặp tia mặt đất cong CIR Channel Impulse Response Đáp ứng xung kênh CFO Carrier Frequency Offset Bù tần số sóng mang CMT Cosine Modulated Multitone Đa tần điều chế Cosine COCRv2 Communications Operating Khái niệm yêu cầu thông tin Concept and Requirements hoạt động phiên version CP Cyclic Prefix CP-OFDM Cyclic Prefix - Orthogonal Tiền tố tuần hoàn OFDM tiền tố tuần hoàn Frequency Division Multiplexing DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DME Distance Measuring Equipment Thiết bị đo khoảng cách DMT Digital MultiTone Kỹ thuật đa tần số DSL Digital Subscriber Line Đường thuê bao số EUROCONTROL Tổ chức an tồn Hàng khơng châu Âu FAA Federal Aviation Administration Cục Hàng không Liên bang Mỹ download by : skknchat@gmail.com vii Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt FBMC Filter Bank Multicarrier Dải lọc đa sóng mang FCI Future Communication Cơ sở hạ tầng thông tin Infrastructure tương lai FCS Future Communication System Hệ thống thông tin tương lai FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FE2R Flat Earth two-Ray Cặp tia mặt đất phẳng FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi hướng tới FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn FL Forward Link Liên kết hướng tới (từ mặt đất đến máy bay) GALILEO Hệ thống định vị Galileo GLONASS Global Orbiting Navigation Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn GMSK Satellite System cầu Gaussian Minimum Shift Keying Điều chế khóa dịch pha tối thiểu Gauss GNSS Global Navigation Satellite Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn Systems cầu GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu GS Ground Station Trạm mặt đất GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Communications cầu International Civil Aviation Tổ chức Hàng không dân dụng Organization quốc tế ICAO download by : skknchat@gmail.com viii Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt ICI Inter Carrier Interference Nhiễu sóng mang với ICONAV Integrated COmmunication and Thơng tin dẫn đường tích hợp NAVigation IDFT Inverse Discrete Fourier Biến đổi Fourier rời rạc ngược Transform IEEE Institute of Electrical and Hiệp hội kỹ sư điện điện Electronics Engineers tử IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược IMPC Intermittent Multipath Thành phần đa đường không Component liên tục Isotropic Orthogonal Transform Thuật toán biến đổi trực giao Algorithm đẳng hướng ISI Inter Symbol Interference Nhiễu xuyên ký hiệu ITU-T International Telecommunication Liên minh viễn thông quốc tế - Union – Telecommunication tiêu chuẩn viễn thông IOTA Standardization JTIDS Joint Tactical Information Hệ thống phân phối thông tin Distribution System quân kết hợp L-band Digital Aeronautical Hệ thống thông tin hàng không Communication Systems số băng tần L LDL L-band Data Link Liên kết liệu băng L LOS Line-of-Sight Nhìn thẳng MATLAB Matrix Laboratory Phần mền cung cấp mơi trường L-DACS tính tốn download by : skknchat@gmail.com 75 Nhận thấy FBMC mà khơng có PB có hiệu suất tốt số tất ba hệ thống, phần lớn lọc nguyên mẫu Hình 3.13 Kết BER hướng truyền FL có nhiễu DME Các hình 3.14 3.15 hiển thị kết BER mô cho đường bay mẫu (20 – 110 Km di chuyển khỏi trạm mặt đất) Những hình biểu diễn kết BER khoảng cách cho RL FL, tương ứng Các mô áp dụng nhiễu DME sử dụng mơ hình kênh thực tế cho mơi trường biển Mơ hình kênh sử dụng ba thành phần: LOS, phản xạ không liên tục Trong hình 3.14, xu hướng FBMC khơng có PB khơng hiển thị rõ ràng tồn đường bay có kết BER thấp (dưới 10-6) phần lớn thời gian Hình thức tuần hồn hình (rõ ràng hình 3.15) phản ánh mơ hình hai tia chủ yếu kênh biển, với đỉnh hình tương ứng với giá trị SNR thấp hình 3.6 (mơ hình CE2R) Theo hình 3.9 3.11, giá trị SNR khoảng cách (xem hình 3.6), FBMC có hiệu suất tốt nhiều so với L-DACS1 download by : skknchat@gmail.com 76 Hình 3.14 So sánh hiệu suất FBMC L-DACS1 có nhiễu DME so với khoảng cách bay cho kênh RL Hình 3.15 So sánh hiệu suất FBMC L-DACS1 có nhiễu DME so với khoảng cách bay cho kênh FL download by : skknchat@gmail.com 77 Theo thông số L-DACS, BER đo sau FEC phải < 10-6 mức công suất tương ứng với độ nhạy máy thu cho tin chuẩn điều kiện thử nghiệm (SNR dB [7] cho kênh AWGN –103,83 dBm công suất thu cho RL [21]) Hình 3.10 cho thấy BER < 10-6 SNR > dB cho kênh AWGN Theo kết hình 3.11 3.13, BER < 2.10-2 cho giá trị SNR RL, FL, đạt BER tương tự giá trị SNR cao nhiều Đối với liên kết thông tin FL với nhiễu DME cơng suất cao (xem hình 3.13), u cầu PB cho L-DACS1, khơng có PB có mức lỗi cao 2.10-2 Nhận thấy FBMC có khơng có PB ln có BER < 2.10-2 cho giá trị SNR thực tế (ngoại trừ đỉnh BER giá trị SNR thấp gây đỉnh suy hao hai tia, giống tất hệ thống); đó, FBMC khơng u cầu PB 3.7 Kết luận chương Trong luận văn này, mô tả so sánh tính hiệu suất số đề cử cho hệ thống thông tin hàng không băng tần L tương lai Kết cho thấy tín hiệu nhiễu DME có tác động nghiêm trọng đến hệ thống thông tin L-DACS FBMC FBMC LDACS2 mạnh việc chống lại nhiễu Kết mô cho thấy hệ thống dựa dải lọc đa sóng mang FBMC có khả hoạt động khơng có PB có hiệu suất tốt số tất hệ thống FBMC đề cử hấp dẫn cho FCI hệ thống thông tin hàng không, cung cấp thông lượng cao L-DACS1 cách khôi phục sóng mang băng bảo vệ cho sóng mang liệu mật độ phổ dải OOB thấp hơn, điều giảm nhiễu hệ thống thông tin liên lạc băng tần L download by : skknchat@gmail.com 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn nghiên cứu tiềm việc sử dụng thiết kế dạng sóng đa sóng mang có hiệu dựa FBMC cho kênh không đối đất băng tần L Nghiên cứu sử dụng phân tích mơ phỏng, dựa mơ hình kênh thực nghiệm cho môi trường thông tin hàng không, cung cấp kết so sánh hệ thống thông tin FBMC đề xuất hệ thống thông tin dựa CP-OFDM L-DACS1 Những kết cho thấy thiết kế FBMC cải thiện so với thiết kế hệ thống thông tin hàng không số băng tần L khác thông lượng hiệu suất xác suất lỗi Trong phần này, kết luận thảo luận hướng nghiên cứu tương lai trình bày Kết luận Trong bối cảnh ngành hàng khơng tìm kiếm giải pháp cho chật ních phổ tần cơng nghệ hoạt động tốt hơn,với mục tiêu nghiên cứu, đánh giá so sánh hệ thống thông tin không đối đất đa sóng mang FBMC L-DACS băng tần L, luận văn thực đạt kết sau:  Nghiên cứu tài liệu liên quan đến hệ thống thông tin không đối đất A/G băng tần L  Mô tả mô hình kênh A/G, cung cấp thơng số kỹ thuật liên quan đến lớp vật lý hệ thống L-DACS1, FBMC thực mô chúng  Thông qua kết mô tỷ lệ BER mật độ phổ công suất PSD, luận văn sử dụng FBMC mang lại lợi Những ưu điểm hiệu suất phổ (thông lượng) tốt nhiễu băng tần OOB thấp nhiều Luận văn so sánh kết BER FBMC với L-DACS hệ thống thông tin không đối đất nơi có hoạt động thiết bị DME Kết cho thấy FBMC có hiệu suất tương tự hệ thống khác, với lợi thông lượng cao nhiễu kênh lân cận thấp hơn, FBMC tăng phạm vi liên lạc Các kết mô luận văn tương đồng với phép đo thực tế Trung tâm nghiên cứu Glenn, NASA, Mỹ download by : skknchat@gmail.com 79 Trên giới, kỹ thuật FBMC nghiên cứu nhiều lĩnh vực viễn thông, đặc biệt thông tin di động hệ thứ năm 5G Trong lĩnh vực thông tin hàng không, FBMC nghiên cứu châu Âu Mỹ Tại Việt Nam, nghiên cứu hệ thống thông tin không đối đất sử dụng dải lọc đa sóng mang FBMC đề tài hồn tồn ngành hàng khơng dân dụng Việt Nam Kiến nghị Dựa kết đạt được, luận văn kiến nghị FBMC đề cử dạng sóng mạnh hiệu cho hệ thống thơng tin khơng đối đất đa sóng mang tương lai Hướng phát triển tương lai Phần mở rộng có luận văn đề xuất đây: - Triển khai hệ thống thông tin FBMC tảng sóng vơ tuyến định nghĩa phần mềm SDR (Software Defined Radio) thử nghiệm để so sánh hiệu suất với hệ thống CP-OFDM môi trường băng tần kênh A/G khác - Nghiên cứu kiểm tra cân kênh, đồng hóa khả MIMO FBMC thơng qua mô cuối triển khai môi trường băng tần kênh A/G khác - Nghiên cứu so sánh FBMC với hệ thống CP-OFDM môi trường độ cao thấp Ví dụ, máy bay khơng người lái UAV (Unmanned Aerial Vehicle) nhỏ bay độ cao thấp, độ cao hàng chục mét hơn, tịa nhà, cối vật thể khác cản trở tín hiệu LOS - Tiếp tục phát triển sơ đồ FBMC thích ứng hoạt động hai băng tần L C, xen kẽ đồng thời - Nghiên cứu hệ thống FBMC thay đổi linh hoạt số lượng sóng mang con, để đánh giá tỷ lệ công suất đỉnh trung bình PAPR thơng lượng - Phân tích độ trải dịch Doppler hệ thống thông tin A/G dựa CP-OFDM FBMC download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Akansu, A.N Duhamel, P Lin, X and Courville, M (1998), “Orthogonal Transmultiplexers in Communication: a Review”, IEEE Transactions on Signal Processing, vol 46, no 4, pp 979–995 [2] Bellanger, M (2001) “Specification and design of a prototype filter for filter bank based multicarrier transmission”, IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Salt Lake City, UT, USA, pp 2417–2420 [3] Bellanger, M (1999) “Digital Signal Processing-Theory and Practice”, Wiley, 3rd Ed., Chichester [4] Bellanger, M (2010) “FBMC physical layer: a primer” [5] Brandes, S Ulrich, E and Schnell, M (2009) “Compensation of the impact of interference mitigation by pulse blanking in OFDM systems,” in Proc IEEE Global Telecommunication Conference, Honolulu, HI, USA, pp 1–6 [6] Chang, R W (1966) “Synthesis of band-limited orthogonal signals for multichannel data transmission”, The Bell System Technical Journal, vol 45, no 10, pp 1775–1796 [7] Epple, U Hoffmann, F and Schnell, M (2012) “Modeling DME interference impact on LDACS1,” IEEE Integrated Communications, Navigation and Surveillance Conference, Herndon, VA, USA [8] Farhang-Boroujeny, B (2011) “OFDM versus filter bank multicarrier,” IEEE Signal Processing Magazine, vol 28, no 3, pp 92–112 [9] Farhang-Boroujeny, B and Yuen, C (2010) “Cosine modulated and offset QAM filter bank multicarrier techniques: a continuous-time prospect”, EURASIP journal on advances in signal processing 2010 [10] Fistas, N (2009) “L-DACS2 System Definition Proposal: Deliverable D2,” V1.0, EUROCONTROL download by : skknchat@gmail.com [11] Fliege, N (1992) “Orthogonal Multiple Carrier Data Transmission”, European Transactions on Telecommunication, vol 3, no 3, pp 35–44 [12] Heller, P N Karp, T and Nguyen, T.Q (1999) “A General Formulation of Modulated Filter Banks”, IEEE Transactions on Signal Processing, vol 47, no 4, pp 986–1001 [13] Kelly, R J and Cusick, D R (1986) “Distance measuring equipment in aviation,” in Advances in Electronics and Electron Physics, vol 68 New York, NY, USA [14] Khetmalis, V G and Shirsat, S A (2013) “Wavelet Based Multicarrier Modulation Schemes,” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol.2, no [15] Martin, K W (1998) “Small Side-lobe Filter Design for Multitone Data Communication”, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, vol 45, no 8, pp.1155–1161 [16] Matolak, D and Sun, R (2017) “Air-ground channel characterization for unmanned aircraft systems—Part I: Methods, measurements, and models for over-water settings,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 66, no 1, pp 26–44 [17] Matolak, D (2012) “Air-ground channels & models: Comprehensive review and considerations for unmanned aircraft systems,” 2012 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA, pp 1–17 [18] Mostafa, M Franzen, N and Schnell, M (2014) “DME signal power from inlay LDACS1 perspective,” IEEE/AIAA 33rd Digital Avionics Systems Conference (DASC), Colorado Springs, CO, USA [19] Murota, K and Hirade, K (1981) “GMSK modulation for digital mobile radio telephony,”IEEE Transactions on Communications, vol 29, no 7, pp 1044–1050 download by : skknchat@gmail.com [20] Qu, D Lu, S and Jiang, T (2013) “Multi-block joint optimization for the peak-to-average power ratio reduction of FBMC-OQAM signals,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 61, no 7, pp 1605–1613 [21] Sajatovic, M et al., (2009) “L-DACS1 System Definition Proposal: Deliverable D2,” V1.0, EUROCONTROL [22] Schnell, M Epple, U Shutin, D Schneckenburger, N and Bőgl, T (2013) “The German national project ICONAV,” IEEE Integrated Communications, Navigation and Surveillance Conference, Herndon, VA, USA, pp 1–19 [23] Shaat, M and Bader, F (2012) “Comparison of OFDM and FBMC performance in multi-relay cognitive radio network,” International Symposium on Wireless Communication Systems, pp 756-760 [24] Siohan, P Siclet, C and N Lacaille, (2002) “Analysis and design of OFDM/OQAM systems based on filterbank theory,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 50, no 5, pp 1170–1183 [25] Sun, R and Matolak, D (2017) “Air-ground channel characterization for unmanned aircraft systems—Part II: Hilly & mountainous settings,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 66, no 3, pp 1913– 1925 [26] Tang, S Y Muller, P and Sharif, H (2011) “WiMAX security and quality of service: an end-to-end perspective,” JohnWiley & Sons [27] Tensubam, B D and Singh, S (2014) “A Review on FBMC: An Efficient Multicarrier Modulation System,” International Journal of Computer Applications, vol 98, no.17 [28] Viholainen, A Bellanger, M and Huchard, M (2009) “PHYDYAS project, deliverable 5.1: Prototype filter and structure optimization” [29] ITU-T Rec G.992.1, “Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) Transceivers”, Geneva, Jun 1999 download by : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC mophong.m clear; close all; BW = 9.765625e3*64; Tsa = 1/BW; % Thời gian lấy mẫu 1,6µs % Thông số mô MophongSNR = [-5:2.5:30]; % SNR cho OFDM tính dB MonteCarlo = 1000; Vt_kmh = 316; % Vận tốc máy bay (km/h) Carrier = 995.5e6; % Tần số sóng mang 995.5 MHz QAMOrder = 64; % Bậc chịm tín hiệu: 4, 16, 64 % Các thông số FBMC FBMC_NFFT = 64; % Số sóng mang FBMC_Nu = 56; % Sóng mang sử dụng cho liệu FBMC_SubCarSpac = 9.765625e3; % Khoảng cách sóng mang FBMC_Filter = 'PHYDYAS'; % Bộ lọc nguyên mẫu FBMC_Overlap = 4; % Hệ số chồng chập % Thơng số CP_OFDM OFDM_NFFT = 64; % Số sóng mang OFDM_Nu = 50; % Sóng mang sử dụng cho liệu OFDM_SubCarSpac = 9.765625e3; % Khoảng cách sóng mang OFDM_Tcp % Chiều dài tiền tố tuần hồn 17,6µs = 11*Tsa; % FBMC Object FBMC = Modulation.FBMC(FBMC_NFFT, FBMC_Nu, FBMC_SubCarSpac, BW, 0, false, FBMC_Filter, FBMC_Overlap, 0, true); FBMC_BlockOverlapTime = (FBMC.Filter.Overlap-1/2)*FBMC.PHY.TimeSpac; % OFDM Object OFDM = Modulation.OFDM(OFDM_NFFT, OFDM_Nu, OFDM_SubCarSpac, BW, 0, false, OFDM_Tcp, FBMC_BlockOverlapTime); download by : skknchat@gmail.com N_FBMC = FBMC.Nr.SamplesTotal; N_OFDM = OFDM.Nr.SamplesTotal; N_GMSK = GMSK.Nr.SamplesTotal; N = max([N_FBMC N_OFDM N_GMSK]); ChannelModel = Channel.FastFading(BW, Channel_PwrDelay, N, Vt_Kmh/3.6*Carrier/2.998e8, Channel_Doppler, 2, 1, 1, true); % PAM and QAM Object QAM = Modulation.SignalConstellation(QAMOrder, 'QAM'); if strcmp(FBMC.Method(end-3),'O') % Truyền FBMC-OQAM, ký hiệu liệu có giá trị thực PAMorQAM = Modulation.SignalConstellation(sqrt(QAMOrder), 'PAM'); else % Truyền FBMC-OQAM, ký hiệu liệu có giá trị phức PAMorQAM = Modulation.SignalConstellation(QAMOrder, 'QAM'); end % Chỉ định công suất phát Ps_FBMC = zeros(N_FBMC,10); Ps_OFDM = zeros(N_OFDM,10); Ps_GMSK = zeros(N_GMSK,10); % Phân bổ mật độ phổ công suất PSD_FBMC = zeros(N_FBMC,10); PSD_OFDM = zeros(N_OFDM,10); PSD_GMSK = zeros(N_GMSK,10); %% Bắt đầu mô tic for i_rep = 1:MonteCarlo % Cập nhật kênh ChannelModel.NewRealization; download by : skknchat@gmail.com % Dữ liệu nhị phân BinData_FBMC = randi([0 1], FBMC.Nr.Subcarriers * FBMC.Nr.MCSymbols * log2(PAMorQAM.ModulationOrder),1); BinData_OFDM = randi([0 1], OFDM.Nr.Subcarriers * OFDM.Nr.MCSymbols * log2(QAM.ModulationOrder),1); BinData_GMSK = randi([0 1], GMSK.Nr.Subcarriers * GMSK.Nr.MCSymbols * log2(GMSK.ModulationOrder),1); % Ký hiệu liệu truyền (ánh xạ liệu nhị phân thành ký hiệu) x_FBMC = reshape(PAMorQAM.Bit2Symbol(BinData_FBMC), FBMC.Nr.Subcarriers, FBMC.Nr.MCSymbols); x_OFDM = reshape(QAM.Bit2Symbol(BinData_OFDM), OFDM.Nr.Subcarriers, OFDM.Nr.MCSymbols); x_GMSK = reshape(GMSK.Bit2Symbol(BinData_GMSK), GMSK.Nr.Subcarriers, GMSK.Nr.MCSymbols); % Tín hiệu phát miền thời gian s_FBMC = FBMC.Modulation(x_FBMC); s_OFDM = OFDM.Modulation(x_OFDM); s_GMSK = GMSK.Modulation(x_GMSK); r_FBMC_noNoise = ChannelModel.Convolution(s_FBMC); r_OFDM_noNoise = ChannelModel.Convolution(s_OFDM); r_GMSK_noNoise = ChannelModel.Convolution(s_GMSK); h_FBMC = ChannelModel.GetTransFunct(FBMC.GetTimeIndexMidPos, FBMC.Thuchien.FFTSize, (1:FBMC.Nr.Subcarriers)+FBMC.Thuchien.InterFreq); h_OFDM = ChannelModel.GetTransFunct(OFDM.GetTimeIndexMidPos, OFDM.Thuchien.FFTSize,(1:OFDM.Nr.Subcarriers)+OFDM.Thuchien.InterFreq); % Tính cơng suất truyền theo thời gian Ps_FBMC = Ps_FBMC + abs(s_FBMC).^2; Ps_OFDM = Ps_OFDM + abs(s_OFDM).^2; Ps_GMSK = Ps_GMSK + abs(s_GMSK).^2; download by : skknchat@gmail.com % Tính mật độ phổ công suất PSD_FBMC = PSD_FBMC + abs(fft(s_FBMC)/sqrt(N_FBMC)).^2; PSD_OFDM = PSD_OFDM + abs(fft(s_OFDM)/sqrt(N_OFDM)).^2; PSD_GMSK = PSD_GMSK + abs(fft(s_GMSK)/sqrt(N_GMSK)).^2; for i_SNR = 1:length(MophongSNR) % Thêm nhiễu SNR_OFDM_dB = MophongSNR(i_SNR); Pn_time = 1/OFDM.GetSymNoisePwr(1)*10^(-SNR_OFDM_dB/10); noise = sqrt(Pn_time/2)*(randn(N,1)+1j*randn(N,1)); r_FBMC = r_FBMC_noNoise + noise(1:N_FBMC); r_OFDM = r_OFDM_noNoise + noise(1:N_OFDM); r_GMSK = r_GMSK_noNoise + noise(1:N_GMSK); % Giải điều chế tín hiệu y_FBMC = FBMC.Demodulation(r_FBMC); y_OFDM = OFDM.Demodulation(r_OFDM); y_GMSK = GMSK.Demodulation(r_GMSK); y_Equalizer_FBMC = y_FBMC./h_FBMC; y_Equalizer_OFDM = y_OFDM./h_OFDM; y_Equalizer_GMSK = y_GMSK./h_GMSK; % Phát ký hiệu (lượng tử giải ánh xạ thành bit) DetectBit_Equalizer_FBMC = PAMorQAM.Sym2Bit(y_Equalizer_FBMC(:)); DetectBit_Equalizer_OFDM = QAM.Sym2Bit(y_Equalizer_OFDM(:)); DetectBit_Equalizer_GMSK = GMSK.Sym2Bit(y_Equalizer_GMSK(:)); % Tính BER BER_FBMC_Equalizer(i_SNR,i_rep) = mean(BinData_FBMC=DetectBit_Equalizer_FBMC); BER_OFDM_Equalizer(i_SNR,i_rep) = mean(BinData_OFDM=DetectBit_Equalizer_OFDM ); download by : skknchat@gmail.com BER_GMSK_Equalizer(i_SNR,i_rep) = mean(BinData_GMSK=DetectBit_Equalizer_GMSK ); end TimeNeededSoFar = toc; if mod(i_rep,25)==0 disp([int2str(i_rep/MonteCarlo*100) '% Completed Time Left, approx ' int2str(TimeNeededSoFar/i_rep*(MonteCarlo-i_rep)/60) 'min, corresponding to approx ' int2str(TimeNeededSoFar/i_rep*(MonteCarlo-i_rep)/3600) 'hour']) end end Ps_FBMC = Ps_FBMC/MonteCarlo; Ps_OFDM = Ps_OFDM/MonteCarlo; Ps_GMSK = Ps_GMSK/MonteCarlo; PSD_FBMC = PSD_FBMC/MonteCarlo; PSD_OFDM = PSD_OFDM/MonteCarlo; PSD_GMSK = PSD_GMSK/MonteCarlo; % Xác định màu cho biểu đồ MauFBMC = [0 1]*0.5; MauOFDM = [1 0]; MauGMSK = [1 1]; % Vẽ BER figure(1); semilogy(MophongSNR , mean(BER_FBMC_Equalizer,2) ,'x-','mau',MauFBMC); hold on; semilogy(MophongSNR ,mean(BER_OFDM_Equalizer,2) ,'o-','mau',MauOFDM); hold on; semilogy(MophongSNR , mean(BER_GMSK_Equalizer,2) ,'s-','mau',MauGMSK); hold on; download by : skknchat@gmail.com ylabel('Ty le loi bit BER'); xlabel('Ty le Tin hieu tren nhieu SNR [dB]'); % Xác suất lỗi bit lý thuyết if strcmp(Channel_PwrDelay,'AWGN') SNR_morePoints = linspace(min(MophongSNR),max(MophongSNR),100); BitError = BitErrorAWGN(SNR_morePoints,QAM.SymbolMap,QAM.BitMap); semilogy( SNR_morePoints , BitError ,'black'); hold on; ylim([10^-5 1]); legend({'FBMC','L-DACS1','L-DACS2', 'AWGN'},'Location','SouthWest'); else SNR_morePoints = linspace(min(MophongSNR),max(MophongSNR),100); BitError = BitErrorRayleigh(SNR_morePoints,QAM.SymbolMap,QAM.BitMap); semilogy( SNR_morePoints , BitError ,'black'); hold on; legend({'FBMC', 'L-DACS1','L-DACS2', 'Ly thuyet'}, 'Location', 'SouthWest'); end % Vẽ Công suất mô figure(2); time_FBMC = ((0:N_FBMC-1) *Tsa-FBMC_BlockOverlapTime); time_OFDM = ((0:N_OFDM-1) *Tsa-FBMC_BlockOverlapTime); time_GMSK = ((0:N_GMSK-1) *Tsa-FBMC_BlockOverlapTime); plot(time_FBMC/1e-3, Ps_FBMC, 'mau',MauFBMC); hold on; plot(time_OFDM/1e-3 , Ps_OFDM, 'mau',MauOFDM); hold on; plot(time_GMSK/1e-3, Ps_GMSK, 'mau',MauGMSK); hold on; ylabel('Cong suat Tin hieu'); xlabel('Thoi gian [ms]'); legend({'FBMC','L-DACS1','L-DACS2',}); title('Mo phong FBMC va cac L-DACS'); download by : skknchat@gmail.com figure(3); Tanso_FBMC = (0:N_FBMC -1) / (N_FBMC *Tsa); Tanso_OFDM = (0:N_OFDM -1) / (N_OFDM *Tsa); Tanso_GMSK = (0:N_GMSK -1) / (N_GMSK *Tsa); plot(Tanso_FBMC/1e6, 10*log10(PSD_FBMC/max(PSD_FBMC)),'mau', MauFBMC); hold on; plot(Tanso_OFDM/1e6, 10*log10(PSD_OFDM/max(PSD_FBMC)),'mau', MauOFDM); hold on; plot(Tanso_GMSK/1e6, 10*log10(PSD_GMSK/max(PSD_FBMC)) ,'mau',MauGMSK); hold on; ylabel('Mat cong suat PSD [dB]'); xlabel('Tan so [MHz]'); ylim([-100 0]); xlim([0 max([Tanso_FBMC(round(end/2)) Tanso_OFDM(round(end/2)) Tanso_GMSK(round(end/2))]); legend({'FBMC','L-DACS1','L-DACS2',}); title('Mo phong FBMC va cac L-DACS'); figure(1) grid on; figure(2) grid on; figure(3) grid on; download by : skknchat@gmail.com ... skknchat@gmail.com Đối tượng phạm vi nghiên cứu Hệ thống thông tin hàng không số băng tần L (L-DACS) hệ thống thông tin khơng đối đất dựa dải lọc đa sóng mang FBMC Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu, tổng... hiểu lọc nguyên mẫu sử dụng kỹ thuật FBMC + Chương 3: Nghiên cứu tính bật hệ thống thông tin không đối đất FBMC Chương mô tả hệ thống thông tin không đối đất dựa kỹ thuật FBMC ưu điểm vượt qua hệ. .. số sóng mang con, khoảng cách sóng mang tổng BW) FBMC có nhiều ưu điểm L-DACS1, chẳng hạn hiệu suất hình phổ tốt Mục tiêu nghiên cứu + Nghiên cứu hệ thống thông tin không đối đất dựa dải lọc đa