Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO HỌC PHẦN XỬ LÝ TÍN HIỆU KHƠNG GIAN THỜI GIAN Đề tài: Mơ hệ thống hai anten phát anten thu sử dụng điều chế QAM Vẽ kết đồ thị SER trường hợp M-QAM = 2,4,16,64 Kênh truyền sử dụng kênh Rayleigh đa đường Sinh viên thực Lưu Ngọc Minh MSHV 20212161M Nhóm đề tài 02 Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Quốc Khương Hà Nội, 03-2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong khoảng thời gian học tập học phần Xử lý tín hiệu khơng gian thời gian thầy Nguyễn Quốc Khương, thân thực hiểu rõ sâu kiến thức thông tin vô tuyến học bậc đại học Bên cạnh đó, thơng qua đề tài mơ mơn học, tơi linh hoạt việc sử dụng phương pháp điều chế cân kênh học học phần Xử lý tín hiệu khơng gian thời gian để áp dụng thực đề tài Với giảng dạy tâm huyết tận tâm thầy, giúp đỡ thành viên lớp, tơi hồn thành đề tài Trong trình thực đề tài, dù cố gắng, thân tránh khỏi sai sót cần có góp ý từ thầy bạn để hiểu rõ phát triển kiến thức Tôi xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG BIỂU i CHƯƠNG NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Nội dung đề tài 1.2 Phương pháp thực CHƯƠNG THÔNG SỐ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 2.1 Thông số mô 2.2 Kết mô CHƯƠNG KẾT LUẬN Kết luận chung Hướng phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương STBC Space Time Block Coding Mã hóa khối khơng gian thời gian Guard Inteval Khoảng bảo vệ MIMO Multiple Input Single Output Đa đầu vào đa đầu MISO Multiple Input Single Output Đa đầu vào đơn đầu Symbols Error Rate Tỷ lệ lỗi tín hiệu GI SER DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống mơ theo đề tài 02 Hình 1-2 Mơ hình thực mơ sử dụng thêm kỹ thuật STBC Hình 2-1 Sơ đồ khối mã xoắn Hình 2-2 SER hệ thống chưa sử dụng khối mã xoắn Hình 2-3 SER hệ thống sử dụng khối mã xoắn Hình 2-4 So sánh SER trường hợp có khơng có mã chập với trường hợp MQAM = 16 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Thông số mô i CHƯƠNG NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Nội dung đề tài Đề tài thực mô hệ thống hai anten phát anten thu sử dụng điều chế QAM, kênh truyền kênh Rayleigh đa đường [1]–[9], yêu cầu vẽ đồ thị biểu diễn SER (Symbols Error Rate) hệ thống theo mơ sau: Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống mô theo đề tài 02 Phân tích hệ thống mơ hình: • Đầu vào gồm chuỗi bit St • Dãy bit St đưa qua mã xoắn [7], [10], [11](hoặc mã chập: Convolution Code) thu tín hiệu R • Tín hiệu sau mã chập thực hiệu điều chế QAM [5], [12]–[14] (Quadrature Amplitude Modulation) thu tín hiệu A • Tín hiệu qua N-IFFT để chèn thêm khoảng bảo vệ GI (Guard Inteval) thu tín hiệu X phát qua mơi trường kênh truyền có đáp ứng [h1 ; h2 ] • Tín hiệu nhận anten thu Y thực giải điều chế MIMO – OFDM thơng qua khối giải điều chế Viterbi [15]–[19] • Tín hiệu thu thực so sánh với tín hiệu ST đầu vào để thực tính tốn SER 1.2 Phương pháp thực Trong trình thực mơ phỏng, đặc thù kênh thơng tin hệ thống mô kênh đa anten phát đơn anten thu MISO (Multiple Input Multiple Output) nên thân tơi thực thêm khối mã hóa khơng gian thời gian STBC [20]–[23] (Space-Time Block Coding) để cân kênh giải điều chế tín hiệu thu đầu Như mơ hình hệ thống q trình thực mơ sau: Hình 1-2 Mơ hình thực mơ sử dụng thêm kỹ thuật STBC Mơ hình đề xuất thực theo bước sau: • Thực đưa tín hiệu qua khối mã chập • Tín hiệu từ khối mã chập vào khối mã hóa QAM • Tín hiệu sau qua khối mã hóa QAM thực chèn khoảng bảo vệ • Sau tín hiệu đưa qua khối mã hóa khơng gian thời gian STBC phát qua hai anten phát • Tín hiệu truyền qua kênh truyền Rayleigh thu vào qua anten thu đưa vào giải mã hóa STBC • Loại bỏ khoảng bảo vệ • Thực đưa tín hiệu thơng qua khối giải điều chế QAM • Thực giải mã tín hiệu thơng qua thuật tốn Viterbi • Tín hiệu thu so sánh với tín hiệu đầu vào để tính tốn SER CHƯƠNG THÔNG SỐ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 2.1 Thông số mô Hệ thống mô mã chập tỷ lệ ½ mơ hình dưới: Hình 2-1 Sơ đồ khối mã xoắn Các thông số sử dụng mô phỏng: Bảng 2-1 Thông số mô Thông số Giá trị Bộ mã chập Tỷ lệ 1/2 M - QAM 2, 4, 16, 64 SNR -10:5:20 dB Độ dài GI 100 Bộ mã hóa cân kênh STBC 2.2 Kết mơ Hình 2-2 SER hệ thống chưa sử dụng khối mã xoắn Hình 2-3 SER hệ thống sử dụng khối mã xoắn Hình 2-4 So sánh SER trường hợp có khơng có mã chập với trường hợp MQAM = 16 Kết quả: • Tỷ lệ lỗi symbol tăng tăng số M-QAM • Đối với trường hợp sử dụng khối mã xoắn, tỷ lệ lỗi symbol nhỏ so với trường hợp không sử dụng mã xoắn CHƯƠNG KẾT LUẬN Kết luận chung Hệ thống mơ sử dụng mã chập thực tính tốn vẽ tỷ lệ lỗi tín hiệu SER so sánh cho trường hợp điều chế QAM với mức khác Kết so sánh SER hệ thống có sử dụng mã chập giải điều chế thuật toán Viterbi cho kết tốt (tức tỷ lệ lỗi mẫu SER) nhỏ so với trường hợp không sử dụng mã chập Hướng phát triển Đề tài thực hệ thống mô áp dụng phương pháp điều chế cân kênh khác để làm giảm tỷ lệ lỗi mẫu SER TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J G Proakis, Digital Communications, 3rd ed Singapore: McGraw–Hill Book Co, 1995 [2] T S Rappaport, “Wireless communications : principles and practice,” p 707, 2002 [3] P Dent, G E Bottomley, and T Croft, “Jakes Fading Model Revisited,” Electron Lett., vol 29, no 13, pp 1162–1163, Jun 1993, doi: 10.1049/el:19930777 [4] D Chizhik, J Ling, P W Wolniansky, R A Valenzuela, N Costa, and K Huber, “Multiple-Input–Multiple-Output Measurements and Modeling in Manhattan,” IEEE J Sel Areas Commun., vol 21, no 3, pp 321–331, 2003, doi: 10.1109/JSAC.2003.809457 [5] B Sklar, “Rayleigh Fading Channels in Mobile Digital Communication Systems Part I: Characterization,” IEEE Commun Mag., vol 35, no 7, pp 90–100, Jul 1997, doi: 10.1109/35.601747 [6] J G Proakis, “Digital communications,” p 928, 1995 [7] W C Jakes, “Microwave mobile communications.,” p 642, 1974 [8] R H Clarke, “A Statistical Theory of Mobile Radio Reception,” Bell Syst Tech J., vol 47, no 6, pp 957–1000, 1968, doi: 10.1002/j.15387305.1968.tb00069.x [9] T S Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed Prentice Hall PTR, 2001 [10] Federal Standard 1037C [11] Convert convolutional code polynomials to trellis description - MATLAB poly2trellis [12] Digital Modulation Efficiencies Barnard Microsystems [13] H F and S Naik, “Hitless Space Diversity STL Enables IP+Audio in Narrow STL Bands,” 2005 Natl Assoc Broadcast Annu Conv., Accessed: Mar 31, 2022 [Online] Available: http://www.moseleysb.com/mb/whitepapers/friedenberg.pdf [14] Ciena tests 200G via 16-QAM with Japan-U.S Cable Network lightwave, 2014 [15] J F G David, “The Viterbi Algorithm: A Personal History,” arXiv, Apr 2005 [16] G D Forney, “The Viterbi Algorithm: A Personal History,” Apr 2005, Accessed: Mar 31, 2022 [Online] Available: http://arxiv.org/abs/cs/0504020 [17] A J Viterbi, “Error Bounds for Convolutional Codes and an Asymptotically Optimum Decoding Algorithm,” IEEE Trans Inf Theory, vol 13, no 2, pp 260–269, 1967, doi: 10.1109/tit.1967.1054010 [18] B Moision, “A truncation depth rule of thumb for convolutional codes,” 2008 Inf Theory Appl Work - Conf Proceedings, ITA, pp 555–557, 2008, doi: 10.1109/ITA.2008.4601052 [19] “Viterbi decoder - Wikipedia.” https://en.wikipedia.org/wiki/Viterbi_decoder (accessed Mar 31, 2022) [20] “2x2 MIMO matlab code | STBC matlab code.” https://www.rfwirelessworld.com/source-code/MATLAB/MIMO-matlab-code.html (accessed Mar 31, 2022) [21] “Symbol Error Rate for 16QAM in AWGN channel - File Exchange - MATLAB Central.” https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/19403symbol-error-rate-for-16qam-in-awgn-channel (accessed Mar 31, 2022) [22] “Alamouti STBC File Exchange MATLAB Central.” https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/22305-alamouti-stbc (accessed Mar 31, 2022) [23] J A Heller and I M Jacobs, “Viterbi Decoding for Satellite and Space Communication,” IEEE Trans Commun Technol., vol 19, no 5, pp 835–848, 1971, doi: 10.1109/TCOM.1971.1090711
Ngày đăng: 19/08/2022, 09:09
Xem thêm:
