(TIỂU LUẬN) bài tập môn học đa TRUY NHẬP vô TUYẾN đề tài bài tập về nhà số 7 SIM MA 06 + 07

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG =====***===== BÀI TẬP MÔN HỌC ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN ĐỀ TÀI: Bài tập nhà số SIM_MA 06 + 07 SINH VIÊN: HÀ LONG QUYỀN MÃ SV : B18DCVT341 LỚP : D18VT05-B GIẢNG VIÊN: THẦY NGUYỄN VIẾT ĐẢM HỌC KÌ NĂM HỌC: 2020-2021 HÀ NỘI – 12/2021 Hà Long Quyền – B18DCVT341 Mục Lục SIM_MA_06 A Tín hiệu phổ tần tín hiệu OFDM B Điều chế giải điều chế tín hiệu OFDM sở khơng gian tín hiệu : C Minh họa tín hiệu phổ tín hiệu OFDM băng tần gốc E Mơ hình hóa hệ thống truyền dẫn OFDM sở thực IFFT/FFT chèn/khử CP 14 F Chèn CP/ Khử CP 22 SIM_MA_07 30 A Mơ hình hóa mơ hệ thống truyền dẫn OFDM Matlab 30 B Mơ hình hóa mơ hệ thống truyền dẫn BPSK-OFDM dùng mã hóa kênh kênh AWGN 35 Hà Long Quyền – B18DCVT341 SIM_MA_06 Trực quan hóa nguyên lý hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM sở thực FFT/FFT chèn/khử CP Mục tiêu : ✓ Làm sáng q trình xây dựng mơ hình ngun lý hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM sở xử lý IFFT/FFT chèn/khử CP ❖ ✓ Trực quan hóa ngun lý hoạt động sở mơ tả mơ tín hiệu điển hình Matlab ❖ Nội dung ✓ Khái niệm bản: • • • • Tín hiệu phổ tần tín hiệu băng tần sở Tín hiệu phổ tần tín hiệu thơng dải/điều chế dịch phổ tần tín hiệu Truyền dẫn đơn sóng mang/đa sóng mang, MCM/FDM FDM OFDM ✓ Xây dựng trình bày nguyên lý hoạt động điều chế/giải điều chế OFDM sở khơng gian tín hiệu • • • • • • Mơ hình hóa q trình truyền thơng tín hiệu sở khơng gian tín hiệu Mơ hình hóa q trình điều chế/giải điều chế tín hiệu OFDM sở khơng gian tín hiệu: Ngun lý hoạt động q trình điều chế/giải điều chế Tín hiệu hệ thống miền thời gian Tín hiệu hệ thống miền tần số Thực điều chế/giải điều chế tín hiệu OFDM thuật tốn IFFT/FFT Matlab hóa mơ hệ thống OFDM sở thuật toán IFFT/FFT ✓ Các tham số đặc trưng tín hiệu OFDM • • • Tham số tín hiệu OFDM miền thời gian Tham số tín hiệu OFDM miền tần số Lựa chọn tham số OFDM sở tham số kênh vơ tuyến ✓ Truyền dẫn tín hiệu OFDM • Truyền dẫn tín hiệu OFDM băng tần sở; Hà Long Quyền – B18DCVT341 Matlab hóa để tính tốn biểu diễn tín hiệu OFDM băng tần sở; • Truyền dẫn tín hiệu OFDM băng tần vơ tuyến; • Matlab hóa để tính tốn biểu diễn tín hiệu OFDM băng tần vơ tuyến Trực quan hóa nguyên lý hoạt động sở mơ tả mơ tín hiệu đặc trưng sơ đồ (mơ hình) Matlab • ✓ B - Tín hiệu phổ tần tín hiệu OFDM Tín hiệu miền thời gian dạng xung có chu kì T Tín hiệu phổ tần miền tần số tuân theo hàm Sinc B Điều chế giải điều chế tín hiệu OFDM sở khơng gian tín hiệu : Hà Long Quyền – B18DCVT341 - Luồng liệu đầu vào 0, ; 1, ; 2, ;… −1, , qua khối xử lí số liệu S/P tách thành luồng liệu điều chế độc lập : ( ) = , , ,… − Sau luồng tổng hợp lại tạo nên tín hiệu s(t) trước gửi lên kênh truyền pha ding - Hà Long Quyền – B18DCVT341 − ( )=∑ , =− +∞ ( )= ∑∑ , =−∞ = Sau qua kênh truyền phía thu ta tín hiệu y(t) + y(t) = s(t) * h(t) + n(t) ( h(t) – đáp ứng xung kênh truyền ; n(t) thành phần tạp âm kênh truyền ) - Sau tín hiệu y(t) đưa vào nhân kết hợp với thành phần - ∗ - ( )= − với j = 0,1,2, N-1 Sau tín hiệu tiếp tục đưa qua tích phân ∫ = ∫ ( ( ) + ( )) − dt = - Sau tích phân ta thu tín hiệu ^ Nhờ có tính chất trực giao sóng mang , , = ,1,2, − ( ) ℎ đượ , ❖ Tính chất trực giao sóng mang Hà Long Quyền – B18DCVT341 ➔ ➔ − ∫ ∑ , = C Minh họa tín hiệu phổ tín hiệu OFDM băng tần gốc − = , = , , ,… − Hà Long Quyền – B18DCVT341 -> Tín hiệu OFDM có chu kì gấp N lần tín hiệu băng gốc nên độ rộng phổ tín hiệu ODFM nhỏ N lần so với tín hiệu gốc -> Chứa nhiều thành phần phổ băng tần cho trước D Mô tả phổ OFDM băng tần gốc Matlab ➢ Khai báo khởi tạo tham số đầu vào Hà Long Quyền – B18DCVT341 ➢ Tính tốn PSD → Kết : * Xét BW = 500Hz ; Delta_f = 100Hz Hà Long Quyền – B18DCVT341 Bài mô so sánh thực IFFT/FFT chèn/khử CP thông việc nhân ma trận – làm theo khồi sơ đồ kĩ thuật mathlab để làm đơn giản hóa q trình TH1 : Xử lí bước theo nhân ma trận ❖ Khởi tạo tham số đầu vào : N ; V ❖ Tạo chuỗi đầu vào mô ma trận IFFT/FFFT ; Chèn/khử CP ❖ Thực xử lí IFFT/FFT chèn/khử CP theo bước : → Kết X1 X13 26 Hà Long Quyền – B18DCVT341 → Nhận xét : Kết đầu vào đầu giống nên q trình xử lí xác TH2 : Xử lí bước theo biến đổi ma trận mathlab ❖ Dùng hàm ifft mathlab để xử lí IFFT ❖ Dùng kĩ thuật biến đổi ma trận mathlab xử lí q trình chèn CP ❖ Dùng kĩ thuật biến đổi ma trận mathlab xử lí q trình khử CP ❖ Dùng hàm fft mathlab xử lí q trình FFT → Kết đầu : Nhận xét : Kết đầu q trình hồn tồn giống Qua ta thấy việc sử dụng mathlab để xử lí q trình biến đổi OFDM ( IFFT/FFT chèn/khử CP ) giúp trở nên đơn giản hóa mà kết xác → 27 Hà Long Quyền – B18DCVT341 STT Clc ; Clear ; Close all ; N V X1 [W_H] [W] % note W=inv(W_H) W*W_H = I [CP_insert] = MA_06_CP_insert(N,V); [CP_Remve] = MA_06_CP_Remove(N,V); X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 = X9'; X11 = X10'; X12 = W*X11; % FFT X13 = X12' ; data_IFFT data_IFFT_CP = [data_IFFT(N-V+1:N) data_IFFT]; 28 = 8; =2 = X1'; = W_H*X2; % = X3'; = X4'; = CP_insert*X = X6'; = X7'; = CP_Remve* data_CPR data_IFFT_CP(V+1:N+V); 10 data_FFT (1/sqrt(N))*fft(data_CPR,N) 29 Hà Long Quyền – B18DCVT341 SIM_MA_07 Mơ hình hóa mơ hiệu BER cho hệ thống truyền dẫn BPSK-OFDM dùng mã kênh môi trường kênh AWGN Mục tiêu : - Mơ hình hóa trực quan hóa nguyên lý hoạt động hệ thống BPSK-OFDM dùng mã kênh môi trường kênh AWGN - Matlab hóa mơ hệ thống BPSK-OFDM dùng mã kênh môi trường kênh AWGN để: làm sáng tỏ nguyên lý hoạt động phân tích đánh giá hiệu ❖ Nội dung : - Xây dựng trình bày nguyên lý hoạt động trình điều chế/giải điều chế OFDM sở khơng gian tín hiệu - Xây dựng mơ hình ngun lý hoạt động hệ thống BPSK-OFDM dùng mã kênh môi trường kênh AWGN - Tiến trình mơ phỏng: Lưu đồ mơ thực mô hệ thống BPSK-OFDM dùng mã kênh mơi trường kênh AWGN - Matlab hóa mơ hiệu BER hệ thống BPSK-OFDM dùng mã kênh môi trường kênh AWGN - Thực mô Matlab để: sáng tỏ nguyên lý hoạt động khảo sát đánh giá hiệu BER ❖ B Mô hình hóa mơ hệ thống truyền dẫn OFDM Matlab 30 Hà Long Quyền – B18DCVT341 31 Hà Long Quyền – B18DCVT341 ❖ Thực mô mathlab ➢ Thiết lập tham số mô ➢ Điều chế BPSK ➢ Xử lí IFFT/FFT chèn/khử CP * Phía phát • Xử lí IFFT • Chèn CP • Mơ kênh AWGN Phía thu • Khử CP * • ➢ Xử Lí FFT Quyết định đầu thực so sánh lỗi • Quyết định đầu : 32 Hà Long Quyền – B18DCVT341 • Thực so sánh lỗi → Kết mô : → Nh ận xét : Thực mô 512 bit có 133 bit bị lỗi sau định phía thu ➢ Đoạn mã chương trình STT Clc ; Clear ; Close all ; FFTsize CPsize snr_in_dB noisePower (4) 33 Hà Long Quyền – B18DCVT341 data = 0.5*(sign(rand(1,FFTsize)0.5)+1); (1) data = 2*data-1; (2) data_IFFT data_IFFT_CP = [data_IFFT(FFTsizeCPsize+1:FFTsize) data_IFFT]; tmp (1) RV_Gausian tmp*noisePower; (2) RxSymbols RV_Gausian;(3) data_CPR RxSymbols(CPsize+1:FFTsize+CPsize); 10 data_FFT 11 data_des1 12 for i = 1:length(data_FFT) (*) if data_FFT(i) >= (1) data_des1(i) = 1; (2) else (3) data_des1(i) = -1; (4) end (5) end (6) 13 error_vector1 14 num_error1 15 BER = num_error1/FFTsize 34 Hà Long Quyền – B18DCVT341 B Mơ hình hóa mơ hệ thống truyền dẫn BPSKOFDM dùng mã hóa kênh kênh AWGN ❖ Thực mô mathlab ➢ Khởi tạo tham số đầu vào : ➢ Xác định hệ số ma trận mã hóa kênh theo mã hóa xoắn 35 Hà Long Quyền – B18DCVT341 ➢ Thực mơ tính tốn 36 Hà Long Quyền – B18DCVT341 → Kết : → Nhận xét : Kết mô hệ thống BPSK OFDM kênh AWGN - SNR lớn tỉ lệ lỗi giảm - > với thực tế So sánh có mã hóa kênh khơng mã hóa kênh : 37 Hà Long Quyền – B18DCVT341 → Nhận xét : + Ở giá trị SNR tỉ lệ lỗi có mã hóa kênh nhỏ khơng mã hóa - Tốc độ giảm lỗi SNR tăng cao mã hóa kênh lớn khơng mã hóa -> Hệ thống tối ưu mã hóa kênh ➢ Giải thích đoạn mã chương trình STT Clc ; Clear ; Close all ; SNR FFTsize CPsize numRun NumBits mode_Sim 38 Hà Long Quyền – B18DCVT341 (OFDM without channel coding); with channel coding) Codding_Type = 1; Matrix if mode_Sim ==2 if Codding_Type == k0 G elseif Codding_Type == k0 G else k0 G 000001]; end end 39 for n = 1:length(SNR) (*) errCount = 0; (1) for k = 1:numRun (**) % Generated BPSK data numSymbols data 0.5*(sign(rand(1,numSymbols)-0.5)+1); data2 if mode_Sim ==2 % Convolution code Enc inputSymbols FWC_COV_Encoder(G,k0,data); inputSymbols else inputSymbols end Hà Long Quyền – B18DCVT341 TxSamples = sqrt(length(inputSymbols)) * ifft(inputSymbols,length(inputSymbols)) numSymbols 10 Tx_ofdm CPsize+1:numSymbols) TxSamples]; 11 numSymbols_2 tmp noisePower RxSymbols sqrt(noisePower)*tmp; 12 EstSymbols_1 RxSymbols(CPsize+1:numSymbols_2+CP 13 Y fft(EstSymbols_1,length(EstSymbols_1)); 14 EstSymbols_1 EstSymbols_1 sign(real(EstSymbols_1)); for i = 1:length(EstSymbols_1) if EstSymbols_1(i)>0 else end end 15 if mode_Sim==2 % Convolution code Decoder EstSymbols FWC_COV_Dencoder(G,k0,Decis); else EstSymbols = EstSymbols_1; end 16 errCount end SER(n,:) (FFTsize*numRun); 40 ... gian Tham số tín hiệu OFDM miền tần số Lựa chọn tham số OFDM sở tham số kênh vô tuyến ✓ Truy? ??n dẫn tín hiệu OFDM • Truy? ??n dẫn tín hiệu OFDM băng tần sở; Hà Long Quyền – B18DCVT341 Matlab hóa... hình hóa hệ thống truy? ??n dẫn OFDM sở thực IFFT/FFT chèn/khử CP 14 F Chèn CP/ Khử CP 22 SIM_ MA_ 07 30 A Mơ hình hóa mô hệ thống truy? ??n dẫn OFDM Matlab ... lí bước theo biến đổi ma trận mathlab ❖ Dùng hàm ifft mathlab để xử lí IFFT ❖ Dùng kĩ thuật biến đổi ma trận mathlab xử lí q trình chèn CP ❖ Dùng kĩ thuật biến đổi ma trận mathlab xử lí q trình