BÁO cáo THÍ NGHIỆM THÔNG TIN vô TUYẾN bài số 1mô PHỎNG KÊNH RAYLEIGH THEO PHƯƠNG PHÁP RICE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THƠNG TIN VƠ TUYẾN Sinh viên: Hoàng Anh Tú Lớp : ĐTVT10 – K62 MSSV : 20172884 Hà Nội – 6/2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Bài số 1:MÔ PHỎNG KÊNH RAYLEIGH THEO PHƯƠNG PHÁP RICE Mô kênh vô tuyến theo phương pháp RICE: Phương pháp Rice hiểu phương pháp mơ hình q trình xác suốt sử dụng hàm tuần hoàn,tuy nhiên tham số chu kì dao động pha biên độ xác định trước.Đối với phương pháp Monte Carlo tham số xác định ngẫu nhiên 1.1 Tính thông số  Biết i i,n  2 fm =91 n 1 1 1 1 2 2 2 2 2 9 10 Hà Nội 11/4/2010 n Ni 1 b=1 N1 =9 f  f sin[ C  2b i,n Ni i,n m  (n  2Ni N2 =10 fi,n (Hz) Ci,n i,n (rad ) 0.1385 0.4155 0.6926 0.9696 1.2467 1.5237 1.8007 2.0778 2.3558 0.1247 0.3742 0.6236 0.8731 1.1226 1.3720 1.6215 1.8709 2.1204 2.3698 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.6283 1.2566 1.8849 2.5132 3.1415 3.7699 4.3982 5.0265 5.6548 0.5711 1.1423 1.7135 0.2077 0.2596 0.3115 0.3634 0.4154 0.4673 0.5192 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com )] Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến 1.2 Thiết lập hàm matlab tính g% i (t) biến đầu vào Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 với i=1,2.Sử dụng i , , Ci,n n %============================== % a function which creates the deterministic % process g(t) %============================== function y=g(c,f,th,t) y=zeros(size(t)); for n=1:length(f); y=y+c(n)*cos(2*pi*f(n).*t=th(n)); end; , fi,n t 1.3 Viết hàm matlab đưa biên độ kênh % (t) | g% (t ) || g%1 jg% (t) vẽ hàm (t)  % dB (t)  20 log % (t) Sử dụng | i,n , Ci,n , fi,n Ni lấy từ bảng.Thời gian mô Tsim  0.4s tần số lấy mẫu f  270.8Khz X Code: %============================ % Calculation of simulation parameters %============================ clear f_m=91; %Maximual Doppler frequency b=1; %Variance of in_phase or quadrature component N1=9; %Number of sinusoids for the in_phase component N2=10; %Number of sinusoids for the in_ quadrature component for n=1:1:N1; c1(n)=sqrt(2*b/N1); f1(n)=f_m*sin(pi*(n-0.5)/(2*N1)); th1(n)=2*pi*n/(N1+1); end for n=1:1:N2; c2(n)=sqrt(2*b/N2); f2(n)=f_m*sin(pi*(n-0.5)/(2*N2)); th2(n)=2*pi*n/(N2+1); end save ex4p1_Res f1 f2 c1 c2 th1 th2 Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 %================================= % Create a deterministic process by rice method %================================= clear; load ex4p1_Res f1 f2 c1 c2 th1 th2 f_s=270800; %the carrier frequency in Hertz T_sim=0.4; %simulation time in seconds t=0:1/f_s:T_sim; %discrete time interval g1=g(c1,f1,th1,t);%generation of process g1 by using the function"g.m" g2=g(c2,f2,th2,t); g=g1+j*g2; alpha=abs(g); alpha_dB=20*log10(alpha); plot(t,alpha_dB); title('The channel amplitube in dB'); xlabel('\alpha(t)'); legend('\alpha(t)in dB',0); Result: Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 1.4 Tạo hàm g%1 (t), g% (t),  với tần số lấy Code: % (t) mẫu fs =50Khz thời gian Tsim =20s %================================ % bai 4.1 %================================ clear f_m=91; b=1; N1=9; N2=10; for n=1:1:N1; c1(n)=sqrt(2*b/N1); f1(n)=f_m*sin(pi*(n-0.5)/(2*N1)); th1(n)=2*pi*n/(N1+1); end for n=1:1:N2; c2(n)=sqrt(2*b/N2); f2(n)=f_m*sin(pi*(n-0.5)/(2*N2)); th2(n)=2*pi*n/(N2+1); end save ex4p1_Res f1 f2 c1 c2 th1 th2 %============================================== %Comparison of theoretical Gaussian and Rayleigh % distribution with simulation results %============================================== clear; load ex4p1_Res f1 f2 c1 c2 th1 th2 f_s=50000; %the carrier frequency inhertz T_sim=20; %simulation time in seconds t=0:1/f_s:T_sim; g1=g(c1,f1,th1,t); g2=g(c2,f2,th2,t); g=g1+j*g2; alpha=abs(g); g_mean=mean(g); g_variance=var(g); g1_mean=mean(g1); g1_variance=var(g1); alpha_mean=mean(alpha); alpha_variance=var(alpha); n=length(alpha); x=0:0.1:3; % the time interval in seconds b=hist(alpha,x); Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 figure(1); stem(x,b/n/(x(2)-x(1))); hold on; k=0; % the rice factor k'=s^2/2b_0 ohm_p=2; % the total received power p_alpha=(2.*x.*(k+1)/ohm_p).*exp(-k-((k+1).*x.^2/ohm_p)).*besseli(0,(2.*x.*sqrt(k*(k+1)/ ohm_p))); plot(x,p_alpha,'r'); title('The PDF of alpha(x)'); xlabel('x'); ylabel('P_{\ alpha}(x)'); legend('p_{\alpha}(x)','Rayleigh distribution(Theory)'); hold off; figure(2); n1=length(g1); x1=-4:0.1:4; % the time interval in seconds c=hist(g1,x1); stem(x1,c/n1/(x1(2)-x1(1))); hold on; p=(1/sqrt(2*pi))*exp(-x1.^2/2); =[]\rtplot(x1,p,'r'); title('The PDF of g1 process'); xlabel('x'); ylabel('P_{g1} (x)'); legend('p_{g1}(x)','Gaussian distribution(Theory)'); hold off; Result: Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Rayleigh distribution(Theory and result obtained by the channel simulator Gaussian distribution(Theory and result obtained by the channel simulator) Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Bài số 2:MÔ PHỎNG KÊNH FADINH PHÂN TẠP ĐA ĐƯỜNG THEO PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO 2.1 Mơ hình kênh phân tập đa đường với rộng băng tần hệ thống bề B=1.25MHz.So sánh hàm truyền đạt kênh cho trường hợp tần số fD,max  0.0Hz, fD,max  5.0Hz, fD,max  500.0Hz, Code: %================================================================= ========= %MonteCarlo methode for a time-variant channel modelling %================================================================= ========= function [h,t_next] =MCM_channel_model(u,initial_time,number_of_summations,symbol_duration,f_dmax,chan nel_coefficients); %u is a random variable which is used to transform ro discrete Doppler %frequencies,discrete phase %number_of_summation is the number of discrete frequensy or %phase used by montecarlo methode %symbol+duration is the duration of a symbol.In the single carrier %system,this is the sampling interval %f_fmax is the maximum Doppler frequency %channel profile t=initial_time; %initial time at which the channel is observed Channel_Length=length(channel_coefficients); % channel impulse response length h_vector=[]; %a vector of the modelled CIR for k=1:Channel_Length; u_k=u(k,:); %A random variable for the path k phi=2*pi*u_k; %Discrete Doppler frequencies for Monte Carlo methode f_d=f_dmax*sin(2*pi*u_k); h_tem=channel_coefficients(k)*1/ (sqrt(number_of_summations))*sum(exp(j*phi).*exp(j*pi*f_d*t)); h_vector=[h_vector,h_tem]; end; h=h_vector; t_next=initial_time+symbol_duration; %Coherence time the next symbol end %================================================================= ========= %Main program of Monte Carlo method %================================================================= Hà Nội 11/4/2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến ========= Hà Nội 11/4/2010 Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 clear all; %set paramters NFFT=64; %FFT length t_a=8.0000e-007; %sampling interval the banwidth of the channel is 1/t_a T_S=NFFT*t_a; %Duration of observed window number_of_summations=40; %Number of summations for Monte Carlo method f_dmax=500.0; %Maximum Doppler frequency channel_profile=[1.0000,0.8487,0.7663,0.7880,0.6658,0.6658,0.5174,0.0543,0.0456]; %channel profile rho=channel_profile; N_P=length(rho); %channel impulse response length u=rand(N_P,number_of_summations); %Generation of random variable for N_P paths initial_time=1.1; %initial_time h=[]; %CIR vector H=[]; %CTF vector for i= 1:100; h_i=MCM_channel_model(u,initial_time,number_of_summations,T_S,f_dmax,rho); %CIR coefficients h_i_tem=[h_i,zeros(1,NFFT-N_P)]; H_i_tem=fft(h_i_tem); %CTF coefficients H_i=[H_i_tem(NFFT/2+1:NFFT),H_i_tem(1:NFFT/2)]; %Rearrange for plotting initial_time=initial_time+T_S; %observed the channek in the next time window h=[h;h_i]; H=[H;H_i]; end; %plot the CIR figure(1); mesh(abs(h)) xlabel('\ tau in 8.0e-7s') Hà Nội 11/4/2010 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 ylabel('t in 1.024e-0.4s') zlabel('h(\tau,t)') title('Doppler frequency 5.0Hz') %plot the CTF figure(2); mesh(abs(H)) xlabel('f in 9.7KHz') %9.7 KHz is the frequncy spacing and is B/NFFT ylabel('t in 1.024e-0.4s') zlabel('H(f,t)') title('f_{D,max}=500.0Hz') Result: Hàm truyền đạt kênh không phụ thuộc thời gian(time-invariant channel) Hà Nội 11/4/2010 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Hàm truyền đạt kênh biến thiên chậm theo thời gian(slowly time-variant channel) Hà Nội 11/4/2010 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Hàm truyền đạt kênh biến thiên nhanh theo thời gian(fast time variant channel) 2.2 So sánh hàm tự tương quan thời gian kênh cho trường hợp fD,max =9.0Hz fD,max =90.0Hz Code: Hà Nội 11/4/2010 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 %================================================================= ========= %chuong trinh uoc luong ham tu tuong tuong quan thoi gian cua kenh %================================================================= ========= clear all; NFFT=64; t_a=8.0000e-007; T_S=NFFT*t_a; number_of_summations=40; f_dmax=90.0; channel_profile=[1.0000,0.8487,0.7663,0.7880,0.6658,0.5644,0.5174,0.0543,0.0465]; rho=channel_profile; N_P=length(rho); u=rand(N_P,number_of_summations); T_S=NFFT*t_a; NofSymbol=1000; t=0.1; H_sequence=[]; for i=0:NofSymbol-1; [h]=MCM_channel_model(u,t,number_of_summations,T_S,f_dmax,rho); h_extended=[h,zeros(1,NFFT-length(h))]; H=fft(h_extended); H_f1=H(3); H_sequence=[H_sequence,H_f1]; t=t+T_S; end; time_autoc=xcorr(H_sequence,'coeff'); tau=-(NofSymbol-1)*T_S:T_S:(NofSymbol-1)*T_S; plot(tau,real(time_autoc),'k.'); xlabel('\Delta t in seconds'); ylabel('TIme correlation function R(\Delta t)'); legend('f_{D,max}=9.0Hz','f_{D,max}=90.0Hz'); hold on; Result: Hà Nội 11/4/2010 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Bài số 3:MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM QUA KÊNH VƠ TUYẾN 3.1 Mơ hệ thống đa sóng mang tần trực giao (OFDM) sử dụng thông số lấy chuản HyperLan/2 :  Băng tần hệ thống B=20Mhz  Khoảng thời gian lấy mẫu Ts =1/B=50ns  Độ dài FFT:N=64  Khoảng bảo vệ G=9(mẫu) Lược đồ điều chế tất sóng mang 16-QAM.Kênh kênh biến thiên theo thời gian mô tả sơ lược kênh đa đường rời rạc p[k].Vẽ đồ thị SER(tỉ lệ kí hiệu lỗi)của hệ thống đa đường cho SNR=0,1,…,25dB Code: function [y] = OFDM_Modulator(data,NFFT,G) chnr=length(data); N=NFFT; x=[data,zeros(1,NFFT-chnr)]; %Zero padding a=ifft(x);%fft y=[a(NFFT-G+1:NFFT),a];%insert the gaurd interval Hà Nội 11/4/2010 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 end function [y] = OFDM_Demodulation(data,chnr,NFFT,G) %insert gaurd interval x_remove_gaurd_interval=[data(G+1:NFFT+G)]; x=fft(x_remove_gaurd_interval); y=x(1:chnr); %Zero removing end %============================= %Main function %============================ clear all; NFFT=64; %NFFT length G=9; %Guard interval M_ary=16; %Multilevel of M-ary symbol t_a=50*10^(-9);%Samping duration of HyperLAN/2 channel_profile=[1.0000,0.8487,0.7663,0.7880,0.6658,0.5644,0.5174,0.0543,0.0465]; rho=channel_profile; %load rho.am -ascii; %load discrete multi-path channel profile h=sqrt(rho); H=fft([h,zeros(1,NFFT-N_P)]); NofOFDMSymbol=100; %Number of OFDM symbols length_data=(NofOFDMSymbol)*NFFT; %The total data length % -%Source bites % -source_data=randint(length_data,sqrt(M_ary)); % -%bit to symbol coder % -symbols=bi2de(source_data); % -%QAM modulator in base band % -QAM_Symbol=dmodce(symbol,1,1,'qam',M_ary); % -%preparing data pattern % -Data_Pattern=[]; for i=0:NofOFDMSymbol-1; QAM_tem=[]; for n=1:NFFT; QAM_tem=[QAM_tem,QAM_Symbol(i*NFFT+n)]; end; Data_Pattern=[Data_Pattern;QAM_tem]; clear QAM_tem; end; ser=[];%set the counter of symbol error ratio to be a emty vector snr_min=0; Hà Nội 11/4/2010 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 snr_max=25; step=1; for snr=snr_min:step:snr_max; snr=snr-10*log10((NFFT-G)/NFFT);%Miss matching effect rs_frame=[];%A matrix of receive signal for i=0:NofOFDMSymbol-1; %OFDM modulator OFDM_signal_tem=OFDM_Modulator(Data_Pattern(i+1,:),NFFT,G); %The recieve signal over multi-path channel is creted by a %convolution operation rs=conv(OFDM_signal_tem,h); %Additive noise is added rs=awgn(rs,snr,'measured','dB'); rs_frame=[rs_frame;rs]; clear OFDM_signal_tem; end; % -%receive % -Receiver_Data=[];%Prepare a matrix for received data symbols d=[];%Demodulated symbols data_symbol=[]; for i=1:NofOFDMSymbol; if(N_P>G+1)&(i>1) previous_symbol=rs_frame(i-1,:); ISI_term=previuos_symbol(NFFT+2*G+1:NFFT+G+N_P-1); ISI=[ISI_term,zeros(1,length(previuos_symbol)-length(ISI_term))]; rs_i=rs_frame(i,:)+ISI; else rs_i=rs_frame(i,:); end; % -%OFDM demodulator % Demodulated_signal_i=OFDM_Demodulator(rs_i,NFFT,NFFT,G); % -%OFDM Equalization % d=Demodulated_signal_i./H; demodulated_symbol_i=ddemodce(d,1,1,'QAM',M_ary); data_symbol=[data_symbol,demodulated_symbol_i]; end; data_symbol=data_symbol'; %caculation of error symbols [number,ratio]=symerr(symbols,data_symbol); ser=[ser,ratio]; end; snr=snr_min:step:snr_max; semilogy(snr,ser,'bo'); ylabel('SER'); xlabel('SNR in dB'); Hà Nội 11/4/2010 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Result: SER of an OFDM system over a multi-path channel 3.2 Các thông số hệ thống OFDM lựa chọn 8.1 ngoại trừ khoảng bảo vệ đặt o mẫu.Kênh không phụ thuộc thời gian.Vẽ SER hệ thống so sánh kết nhận từ 3.1 Code : G=0; %Guard interval channel_profile=[1.0000,0.6095,0.4945,0.3940,0.2371,0.1900,0.1159,0.0699,0.0462]; Result: Hà Nội 11/4/2010 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Comparision of SER of an OFDM system with and without guard interval 8.3 Code: clear all; NFFT=64; G=9; M_ary=16; t_a=50*10^(-9); channel_profile=[1.0000,0.8487,0.7663,0.7880,0.6658,0.6658,0.5174,0.0543,0.0465]; rho=channel_profile; N_P=length(rho); % -%parameters for MonteCarlo channel % -symbol_duration=NFFT*t_a; number_of_summations=40; f_dmax=50.0; NofOFDMSymbol=1000; length_data=(NofOFDMSymbol)*NFFT; % %Source % Hà Nội 11/4/2010 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 source_data=randint(length_data,sqrt(M_ary)); % -%bit to symbol coder % symbols=bi2de(source_data); % %QAM modulator in base band % -\ QAM_Symbol=dmodce(symbols,1,1,'qam',M_ary); % -%preparing data pattern % -Data_Pattern=[]; for i=0:NofOFDMSymbol-1; QAM_tem=[]; for n=1:NFFT; QAM_tem=[QAM_tem,QAM_Symbol(i*NFFT+n)]; end; Data_Pattern=[Data_Pattern;QAM_tem]; clear QAM_tem; end; Number_Relz=50; ser_relz=[]; for number_of_relialization=1:Number_Relz; u=rand(N_P,number_of_summations); ser=[]; snr_min=0; snr_max=25; step=1; for snr=snr_min:step:snr_max; snr=snr-10*log10((NFFT-G)/NFFT); rs_frame=[]; h_frame=[]; initial_time=0; for i=0:NofOFDMSymbol-1; OFDM_signal_tem=OFDM_Modulator(Data_Pattern(i+1,:),NFFT,G); [h,t]=MCM_channel_model(u,initial_time,number_of_summations,symbol_duration,f _dmax,rho); h_frame=[h_frame;h]; rs=conv(OFDM_signal_tem,h); rs=awgn(rs,snr,'measured','dB'); rs_frame=[rs_frame;rs]; initial_time=t; clear OFDM_signal_tem; end; % -%Receive % -Reciver_Data=[]; d=[]; data_symbol=[]; for i=1:NofOFDMSymbol; Hà Nội 11/4/2010 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 if(N_P>G+1)&(i>1) previous_symbol=rs_frame(i-1,:); ISI_term=previous_symbol(NFFT+2*G+1:NFFT+G+N_P-1); ISI=[ISI_term,zeros(1,length(previous_symbol)-length(ISI_term))]; rs_i=rs_frame(i,:)+ISI; else rs_i=rs_frame(i,:); end; % %OFDM demodulator % Demodulated_signal_i=OFDM_Demodulator(rs_i,NFFT,NFFT,G); % %OFDM Equalize % h=h_frame(i,:); H=fft([h,zeros(1,NFFT-N_P)]); d=Demodulated_signal_i./H; demodulated_symbol_i=ddemodce(d,1,1,'QAM',M_ary); data_symbol=[data_symbol,demodulated_symbol_i]; end; data_symbol=data_symbol'; [number,ratio]=symerr(symbols,data_symbol); ser=[ser,ratio]; end; ser_relz=[ser_relz;ser]; end; ser=sum(ser_relz)/Number_Relz; snr=snr_min:step:snr_max; semilogy(snr,ser,'bo'); ylabel('SER'); xlabel('SNR in dB'); legend('Time-invariant channel, f_{D,max}=50.0Hz'); hold on; Hà Nội 11/4/2010 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com .. .Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Bài số 1:MÔ PHỎNG KÊNH RAYLEIGH THEO PHƯƠNG PHÁP RICE Mô kênh vô tuyến theo phương pháp RICE: Phương pháp Rice hiểu phương pháp. .. skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 Bài số 3:MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM QUA KÊNH VÔ TUYẾN 3.1 Mơ hệ thống đa sóng mang tần trực giao (OFDM) sử dụng thông số lấy chuản... skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến ========= Hà Nội 11/4/2010 Vũ Văn Sơn –ĐT9- K52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Vũ Văn Sơn