MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

H C VI N CÔNG NGH B U CHệNH VI N THÔNG BÀI GI NG MÔ PH NG H TH NG TRUY N THÔNG KHOA VI N THÔNG Tác gi : TS Nguy n Đức Nhân HÀ N I 07-2014 i L IM Đ U Trong phát triển nhanh chóng hệ thống viễn thơng với phát triển m nh m hệ thống máy tính, ngày mơ đư tr thành cơng cụ khơng thể thi u q trình nghiên cứu phát triển hệ thống nh trình thi t k triển khai hệ thống Do v y gi ng ắMô hệ thống truyền thông” đ ợc vi t nhằm cung cấp cho sinh viên nh ng ki n thức bổ ích liên quan đ n môn học Tài liệu gồm ch ơng với nội dung b n nh sau:       Ch ơng 1: Trình bày tổng quan kỹ thu t mô bao gồm ph ơng pháp lu n, vấn đề mơ hình hóa vai trị mơ thi t k hệ thống Ch ơng 2: Giới thiệu MATLAB giúp sinh viên n m đ ợc vấn đề b n việc s dụng MATLAB làm công cụ tính tốn kỹ thu t nói chung mô hệ thống truyền thông ch ơng sau Ch ơng 3: Giới thiệu Simulink, công cụ MATLAB đ ợc s dụng để mô dựa mơ hình hay sơ đồ khối, thu n tiện cho việc mô hệ thống Ch ơng 4: Mô q trình thu phát tín hiệu bao gồm vấn đề b n tín hiệu mơ phỏng, mơ q trình b n thực t i phát thu hệ thống truyền thông Ch ơng 5: Mô kênh thông tin bao gồm ph ơng pháp thực để mơ kênh b n nói chung đ n kênh thông tin cụ thể nh kênh h u n kênh vô n Ch ơng 6: ớc tính tham số hiệu hệ thống giúp sinh viên n m đ ợc vấn đề b n ớc tính thống kê, đặc biệt đánh giá hiệu hệ thống Chúng hy vọng gi ng s tài liệu tham kh o h u ích cho sinh viên chuyên ngành viễn thông nh ng ng i quan tâm Tuy nhiên để giúp sinh viên n m b t nh ng vấn đề b n kỹ thu t mô hệ thống truyền thông địi hỏi ng i học ph i có nh ng ki n thức tổng hợp môn học s khác mà không ph i thuộc mục tiêu nội dung mơn học Đây phiên b n đ ợc vi t th i gian ng n v y s không tránh khỏi nh ng sai sót Chúng tơi mong nh n đ ợc ý ki n đóng góp q thầy cơ, b n sinh viên nh ng ng i quan tâm để hoàn thiện tài liệu Tác gi TS Nguyễn Đức Nhân ii M CL C Ch ơng Tổng quan v kỹ thuật mô ph ng 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Ph ơng pháp lu n mô 1.2.1 Mơ hình hóa tốn 1.2.2 Tính đa mặt mô 1.3 Các khái niệm b n mơ hình hóa 1.3.1 Mơ hình hóa hệ thống 10 1.3.2 Mơ hình hóa thành phần chức 11 1.3.3 Mơ hình hóa q trình ng u nhiên 11 1.3.4 Mơ hình hóa hệ thống gi định 12 1.4 Kỹ thu t đánh giá hiệu 13 1.5 Sai số mô 14 1.5.1 Sai số mơ hình hóa hệ thống 14 1.5.2 Sai số mơ hình hóa linh kiện 15 1.5.3 Sai số mơ hình hóa q trình ng u nhiên 16 1.5.4 Sai số x lý 17 1.6 Vai trò mô thi t k hệ thống truyền thông 17 1.7 Tổng k t ch ơng 21 Câu hỏi/bài t p ch ơng 21 Ch ơng Gi i thi u v MATLAB 22 2.1 Giới thiệu chung 22 2.2 Các cấu trúc b n MATLAB 23 2.2.1 Các bi n MATLAB 23 2.2.2 Các phép tính số học 27 2.2.3 Các phép tính logic quan hệ 31 2.2.4 Các hàm toán học 33 2.2.5 Các hàm đồ họa 35 iii 2.2.6 Các ho t động I/O 43 2.3 Thao tác ma tr n vectơ 44 2.4 L p trình MATLAB 47 2.4.1 Các thủ tục MATLAB 47 2.4.2 Các hàm MATLAB 49 2.4.3 Cấu trúc ngôn ng MATLAB 50 2.4.4 Hàm eval 54 2.4.5 Điều khiển hàm 55 2.5 MATLAB Editor Debugger 56 2.5.1 Các chức Editor 56 2.5.2 Các chức Debugger 57 2.6 Một số ph ơng pháp số s dụng MATLAB 58 2.6.1 Ph ơng pháp tìm nghiệm 58 2.6.2 Ph ơng pháp tích phân 59 2.6.3 Ph ơng pháp gi i ph ơng trình vi phân 61 2.7 Tổng k t ch ơng 68 Câu hỏi/bài t p ch ơng 69 Ch ơng Gi i thi u v Simulink 72 3.1 Giới thiệu chung 72 3.2 Nguyên lý ho t động Simulink 73 3.2.1 Xây dựng sơ đồ khối Simulink 73 3.2.2 Tham số hóa khối Simulink 74 3.2.3 Mơ Simulink 76 3.3 Gi i ph ơng trình vi phân Simulink 77 3.4 Đơn gi n hóa hệ thống Simulink 81 3.5 T ơng tác với MATLAB 83 3.5.1 Truyền bi n gi a Simulink MATLAB 83 3.5.2 Lặp l i mô Simulink MATLAB 83 3.5.3 Truyền bi n thông qua bi n toàn cục 85 3.6 Tổng k t ch ơng 85 iv Câu hỏi/bài t p ch ơng 86 Ch ơng Mơ ph ng tín hi u trình thu phát 87 4.1 Giới thiệu 87 4.1.1 Mơ hình mơ tín hiệu băng gốc thơng d i 88 4.1.2 Q trình lấy m u nội suy 91 4.1.3 Khai triển Fourier 96 4.2 Mơ nguồn tín hiệu 98 4.2.1 Nguồn tín hiệu t ơng tự 98 4.2.2 Nguồn tín hiệu số 100 4.2.3 Nguồn tín hiệu ng u nhiên 101 4.3 Mã hóa 106 4.3.1 Mã hóa nguồn 106 4.3.2 Mư đ 109 ng truyền 4.3.3 Mã hóa kênh 113 4.4 Điều ch gi i điều ch 116 4.4.1 Điều ch tín hiệu t ơng tự 116 4.4.2 Điều ch tín hiệu số 119 4.4.3 Quá trình thu gi i điều ch 122 4.5 Quá trình lọc 127 4.5.1 Lọc t o d ng phổ 127 4.5.2 Lọc t o d ng xung 129 4.5.3 Các lọc phối hợp 132 4.6 Quá trình đồng 136 4.6.1 Quá trình đồng mô 136 4.6.2 Mô m ch vịng khóa pha (PLL) 140 4.7 Tổng k t ch ơng 142 Ch ơng Mô ph ng kênh thông tin 145 5.1 Giới thiệu chung 145 5.2 Mô hình kênh AWGN 148 5.3 Các mơ hình kênh thơng tin cụ thể 152 v 5.3.1 Kênh h u n ống d n sóng 152 5.3.2 Kênh vơ n 153 5.3.3 Kênh pha đinh đa đ ng 157 5.3.4 Kênh r i r c 162 5.4 Tổng k t ch ơng 168 Câu hỏi/bài t p ch ơng Ch ơng 6.1 c tính tham s đánh giá hi u ớc tính tham số 168 170 170 6.1.1 ớc tính mức sóng trung bình 170 6.1.2 ớc tính cơng suất trung bình 171 6.1.3 ớc tính phổ 172 6.2 ớc tính tỉ số SNR 174 6.3 Đánh giá hiệu hệ thống 176 6.3.1 Ph ơng pháp Monte-Carlo 177 6.3.2 Ph ơng pháp bán gi i tích 182 6.3.3 Các ph ơng pháp khác 183 6.3.4 Một số ví dụ mơ hệ thống viễn thông 184 6.4 Tổng k t ch ơng 187 Câu hỏi/bài t p ch ơng 187 Tài li u tham kh o 188 Ph l c A 189 vi DANH SÁCH THU T NG VI T T T Thu t ng ti ng Anh A ADC AM AMI ASK AWGN B BER D DFT DPSK DSB DSP E erp F FIR FM FSK H HDL HMM I I/O IDFT IIR IS ISI N NRZ O OFDM Thu t ng ti ng Việt Amplitude Modulation Alternate Mark Inversion Amplitude Shift Keying Additive White Gaussian Noise Chuyển đối tín hiệu t ơng tự sang số Điều ch biên độ Đ o dấu mã Khóa dịch biên độ Nhiễu Gauss tr ng cộng Bit Errors Rate Tốc độ lỗi Discrete Fourier Transform Differential Phase Shift Keying Double Side Band Digital Signal Processing Khai triển Fourier r i r c Khóa dịch pha vi sai Điều ch biên kép X lý tín hiệu số equivalent random process Q trình ng u nhiên t ơng đ ơng Finite Impulse Response Frequency Modulation Frequency Shift Keying Đáp ứng xung h u h n Điều ch tần số Khóa dịch tần Hardware Description Language Hiden Markov Model Ngôn ng đặc t phần cứng Mơ hình Markov ẩn Input/Output Inverse Discrete Fourier Transform Infinite Impulse Response Important Sampling Inter-Symbol Interference Vào/Ra Khai triển Fourier r i r c đ o Đáp ứng xung vô h n Lấy m u quan trọng Giao thoa gi a ký hiệu Non-Return-to-Zero Không tr không Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần Analog to Digital Conversion vii P PCM PET PLL PM PSD PSK Q QA QAM QPSK R RNG RZ S SER SNR SSB T TDL V VSB Multiplexing số trực giao Pulse Code Modulation Performance Evaluation Technique Phase Locked Loop Phase Modulation Power Spectral Density Phase Shift Keying Điều ch xung mã Kỹ thu t ớc tính hiệu M ch vịng khóa pha Điều ch pha M t độ phổ cơng suất Khóa dịch pha Quasi-Analytical Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Phase Shift Keying Bán gi i tích Điều ch biên độ cầu ph ơng Khóa dịch pha cầu ph ơng Random Number Generator Return-to-Zero Bộ t o số ng u nhiên Tr không Symbol Error Rate Signal to Noise Ratio Single Side Band Tốc độ lỗi ký hiệu Tỉ số tín hiệu nhiễu Điều ch đơn biên Tributary Delay Line Đ Vestigial Side Band Điều ch rớt biên ng trễ nhánh viii Ch ơng Tổng quan kỹ thuật mơ Mơ ngày có mặt nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thu t đặc biệt thi t k hệ thống truyền thông Nội dung ch ơng s trình bày nh ng vấn đề tổng quan b n kỹ thu t mơ nói chung mơ hệ thống truyền thơng nói riêng 1.1 Gi i thi u chung Trong nh ng th p kỷ qua hệ thống truyền thơng kỹ thu t x lý tín hiệu ngày tăng nhanh chóng mức độ phức t p Trong suốt th i gian lên lo i công nghệ liên quan đ n phần cứng tốc độ cao chi phí rẻ x lý tín hiệu số, cơng nghệ quang sợi, linh kiện m ch tích hợp đư có tác động m nh m đ n việc triển khai hệ thống truyền thông Trong phát triển mức độ phức t p hệ thống truyền thông tăng lên theo th i gian nỗ lực địi hỏi cho q trình phân tích thi t k , cần thi t để đ a công nghệ vào s n phẩm th ơng m i nhanh chóng địi hỏi thi t k đ ợc hoàn thành th i gian, hiệu qu chi phí khơng nhiều cơng sức Các nhu cầu đ ợc đáp ứng cách s dụng công cụ thi t k phân tích m nh m đ ợc trợ giúp b i máy tính Một lo t kỹ thu t trợ giúp b i máy tính đư đ ợc phát triển nhiều năm qua để hỗ trợ q trình mơ hình hóa, phân tích thi t k hệ thống truyền thông Các kỹ thu t đ ợc trợ giúp b i máy tính nằm hai lo i b n: ti p c n dựa cơng thức mà máy tính đ ợc s dụng để ớc tính cơng thức phức t p ti p c n dựa mơ mà máy tính đ ợc s dụng để mơ d ng sóng tín hiệu truyền qua hệ thống Hiệu hệ thống truyền thơng đ ợc đánh giá việc s dụng tính tốn dựa cơng thức, mơ d ng sóng đo kiểm ch t o m u th Các kỹ thu t dựa cơng thức dựa vào mơ hình đ ợc đơn gi n hóa cung cấp nhìn sâu mối quan hệ gi a tham số thi t k hiệu hệ thống chúng h u ích giai đo n đầu trình thi t k cho việc khám phá không gian thi t k m rộng Tuy nhiên ngo i trừ tr ng hợp đơn gi n lý t ng hóa khó để đánh giá hiệu hệ thống truyền thông phức t p kỹ thu t gi i tích với độ xác cần cho q trình thi t k chi ti t Đánh giá hiệu dựa phép đo kiểm thu đ ợc từ m u thi t k th phần cứng tất nhiên ph ơng pháp xác đáng tin c y, h u ích giai đo n sau thi t k lựa chọn thi t k đ ợc giới h n t p nhỏ Ti p c n nhìn chung tốn nhiều th i gian khơng linh ho t Nó rõ ràng không kh thi để s dụng ti p c n giai đo n đầu chu trình thi t k số l ợng lựa chọn thi t k lớn Băng ti p c n dựa mô để đánh giá hiệu năng, hệ thống đ ợc mơ hình hóa gần nh mức chi ti t mong muốn không gian thi t k đ ợc khai thác cụ thể chi ti t ti p c n dựa công thức đo kiểm Dựa mơ ta k t hợp mơ hình thực nghiệm tốn học cách dễ dàng k t hợp đặc tính đo đ ợc linh kiện tín hiệu thực vào phân tích thi t k Các d ng sóng đ ợc mơ đ ợc s dụng nh tín hiệu đo th cho việc kiểm tra chức ho t động phần cứng Thực sự, ti p c n dựa mơ đ ợc s dụng để t o môi tr ng ch t o m u th nhanh chóng cho việc phân tích thi t k hệ thống x lý tín hiệu truyền thơng, mơi tr ng mơ hình phần mềm đ ợc k t hợp với d liệu phần cứng tín hiệu thực để t o m u thi t k khơng lỗi ti t kiệm chi phí th i gian Nh ợc điểm b n ti p c n mơ t i tính tốn lớn đ ợc gi m thiểu lựa chọn cẩn th n kỹ thu t mơ hình hóa mơ 1.2 Ph ơng pháp luận mơ ph ng 1.2.1 Mơ hình hóa tốn Mục đích cuối mơ phỏng t o l i đặc tính hệ thống v t lý thực t thơng qua tính tốn dựa máy tính Một tốn mơ đơn gi n th ng bao gồm bốn b ớc b n sau: 6.3.2 Ph ơng pháp bán gi i tích Đối với ph ơng pháp Monte-Carlo, t i tính tốn lớn tốc độ lỗi kỳ vọng nhỏ Ví dụ t i tốc độ lỗi cỡ 10-8 địi hỏi 109 ậ 1010 ký hiệu đ ợc truyền Trong ph ơng pháp gi i tích khó đánh giá tốc độ lỗi xác nh ng hệ thống phức t p Do v y ph ơng pháp bán gi i tích đ ợc áp dụng để kh c phục giới h n ph ơng pháp Monte-Carlo gi i tích Trong ph ơng pháp bán gi i tích, ki n thức hệ thống phân tích đ ợc s dụng để gi m t i tính tốn mức độ phức t p mà mơ Monte-Carlo địi hỏi Hình 6-6 Các ph ơng pháp khác để đánh giá hiệu hệ thống Ý t ng thực ph ơng pháp bán gi i tích là: Thực phát chuỗi ký hiệu ng u nhiên có độ dài Lm (L b c điều ch ) qua hệ thống mô phỏng, ti p sau xác suất lỗi trung bình đ ợc tính dựa ph ơng pháp gi i tích thơng qua đánh giá hàm m t độ xác suất m u thu đ ợc t i quy t định Xét tr ng hợp hệ thống nhị phân đơn gi n nh mơ t hình 6-7 Trong hệ thống điểm thu đ ợc lý t ng A, méo d ng s tự biểu m u biên độ quanh nh ng điểm nh cho thấy b i m u ví dụ t i vk = (1 - k)A, k tỉ phần lỗi cho m u thứ k Đối với m u đó, xác suất lỗi có điều kiện đ ợc xác định b i pk  f  vk  n ( )d  Fn (vk )  (6.45)  fn hàm xác suất chiều Fn hàm phân bố tích lũy Đối với nguồn nhiễu Gauss, pk  12 erfc vk 2 , vk = (1 - k)A, 2 công suất nhiễu N u chuỗi N bít đ ợc phát đi, BER tổng cộng trung bình phép tính trung bình pk p N  pk N k 1 (6.46) 182 Nói cách khác ph ơng pháp bán gi i tích s dụng cơng thức tính BER ph ơng pháp gi i tích, nh ng tham số cơng thức đ ợc ớc tính từ m u thu đ ợc t i quy t định sau ch y mơ Hình 6-7 Mơ t ph ơng pháp bán gi i tích cho hệ thống nhị phân: Một đo n mư MATLAB d ới cho ví dụ ph ơng pháp bán gi i tích: ớc tính BER dựa % Ví dụ ớc tính BER dựa ph ơng pháp bán giải tích % xx – vector tín hiệu thu sau mơ % nbw – độ rộng băng tần nhiễu % EsOverN0dB – Tỉ số tín hiệu nhiễu theo dB … nx = length(xx); % Độ dài chuỗi ký hiệu đầu vào thu; % Xác định ph ơng sai nhiễu EsOverN0 = 10^(EsOverN0dB/10); % dB to linear N0 = Es/EsOverN0; % Công suất nhiễu sigma = sqrt(N0*nbw*2); % Ph ơng sai nhiễu d = abs(xx); pe = sum(Q(d/sigma)); pe = pe/nx; % ớc tính xác suất lỗi 6.3.3 Các ph ơng pháp khác Để gi m th i gian ớc tính hiệu hệ thống, số ph ơng pháp khác đ ợc s dụng Ph ơng pháp lấy m u quan trọng (IS): • Kỹ thu t để ớc tính tính chất phân bố xác định có m u từ d ng phân bố khác • Thực lấy m u trình: trình đặc tr ng cho trình khác nh h ng lên tín hiệu 183 Ph ơng pháp ngo i suy phân bố: • Kỹ thu t cho phép m rộng quan tâm • Thực xác định tốc độ lỗi t i ch độ lỗi cao: ớc tính có độ tin c y cao • M rộng ớc tính để dự đốn tốc độ lỗi t i nh ng điều kiện SNR mà tốc độ lỗi nhỏ Tuy nhiên việc c i thiện tốc độ ch y mô ph ơng pháp làm cho sai số k t qu đầu tăng lên Do v y cần ý áp dụng có đánh giá ph ơng pháp việc so sánh kiểm chứng với ph ơng pháp Monte-Carlo 6.3.4 M t s ví d mô ph ng h th ng vi n thông Ví dụ 6.1: Mơ hệ thống DPSK qua kênh AWGN Một mơ hình mơ hệ thống đơn gi n s dụng điều ch DPSK đ ợc cho thấy hình 6-8 mức ký hiệu, hiệu hệ thống đ ợc ớc tính ph ơng pháp Monte Carlo Ch ơng trình MATLAB mơ hệ thống đơn gi n đ ợc cho d ới k t qu đ ợc cho thấy hình 6-9 % Ví dụ mơ hệ thống DPSK qua kênh AWGN % Tạo tin tín hiệu số cho điều chế DPSK M = 2; N = 1000000; x = randint(1,N,M); % Điều chế DPSK s = dpskmod(x,M); % Truyền qua kenh AWGN SNRdB = 0:9; SNR = 10.^(SNRdB/10); ber = []; Pb = []; for k = 1:10 r = awgnchan(s,SNRdB(k)); xr = dpskdemod(r,M); % Giai dieu che DPSK % Xac dinh loi e = (x ~=xr); ne = sum(e); ber(k) = ne/N; % Xác suất lỗi ớc tính % Xác suất lỗi lý thuyết Pb(k) = 1/2*exp(-SNR(k)); end % Hiển thị kết figure(1); % BER curve semilogy(SNRdB,Pb,'-',SNRdB,ber,'r*-.');grid; xlabel('Eb/N0 in dB');ylabel('BER'); legend('Theory','Simulation'); 184 dk Mã hóa vi sai Bộ điều ch PSK sk rk Kênh AWGN Bộ gi i điều ch d k  d k 1  xk d’k Gi i mã vi sai x’k x k  d k  d k 1 So sánh ớc tính BER Hình 6-8 Mơ hình mơ hệ thống DPSK qua kênh AWGN 10 Theory Simulation 10 BER xk 10 10 10 -1 -2 -3 -4 10 Eb/N0 in dB Hình 6-9 K t qu BER hàm SNR hệ thống DPSK truyền qua kênh AWGN 185 Ví dụ 6.2: Mơ hệ thống BPSK qua kênh AWGN kênh pha đinh Rayleigh Mơ hình mơ hệ thống đ ợc cho thấy hình 6-10 hệ thống s dụng điều ch BPSK đ ợc truyền hai kênh AWGN kênh pha đinh Rayleigh để so sánh hiệu K t qu mô đ ợc cho thấy hình 611 Hình 6-10 Mơ hình mơ hệ thống Hình 6-11 K t qu mơ hệ thống BPSK 186 6.4 Tổng k t ch ơng Nội dung ch ơng đư đề c p đ n kỹ thu t ớc tính tham số bao gồm tham số tín hiệu, tỉ số tín hiệu nhiễu tham số hiệu hệ thống Trong kỹ thu t ớc tính tham số hiệu qua xác suất lỗi, ph ơng pháp Monte Carlo đư đ ợc trình bày cụ thể từ ph ơng pháp lu n đ n cách thức thực Ngoài ph ơng pháp bán gi i tích đ ợc giới thiệu nh cách để giúp ớc tính xác suất lỗi nhanh Các ph ơng pháp khác nh lấy m u quan trọng ngo i suy đuôi giới thiệu để gợi m cho ng i học tìm tịi thêm Một vài ví dụ mơ đư đ ợc đ a để minh họa nội dung ch ơng Câu h i/bài tập ch ơng 6-1/ Hãy tính số l ợng ký hiệu cần truyền mơ Monte Carlo ớc tính xác suất lỗi 10-3 đ m b o kho ng tin c y 10-4 với xác suất 90% 6-2/ Mô hiệu hệ thống điều ch DPSK nh cho ví dụ 6.1 ph ơng pháp Monte-Carlo với d ng xung điều ch xung vng có s dụng lọc phối hợp t i thu 6-3/ Mô hiệu hệ thống điều ch DPSK nh cho ví dụ 6.1 ph ơng pháp Monte-Carlo với d ng xung điều ch xung raised cosine có s dụng lọc phối hợp t i thu 6-4/ Mô hệ thống điều ch DPSK nh cho ví dụ 6.1 đánh giá hiệu ph ơng pháp bán gi i tích với d ng xung điều ch xung vuông có s dụng lọc phối hợp t i thu 6-5/ Mô hiệu hệ thống điều ch BPSK truyền qua kênh pha đinh đa đ ng có đặc tính nh cho t p 5-7 ph ơng pháp Monte-Carlo với d ng xung điều ch xung vng có s dụng lọc phối hợp t i thu 187 Tài liệu tham khảo [1] Michel C Jeruchim, Philip Balaban, Simulation of Communication Systems: Modeling, Methodology and Techniques, 2nd ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2000 [2] Nguyễn Vi t Đ m, Mô hệ thống viễn thông ứng dụng MATLAB, NXB B u Điện, 2007 [3] J G Proakis, M Salehi, G Bauch, Contemporary Communication Systems Using MATLAB and Simulink, 3rd ed., Cengage Learning, 2012 [4] O Beucher, M Weeks, Introduction to MATLAB and Simulink: A Project Approach, 3rd ed., Infinity Science Press, 2008 [5] Mathworks Inc., MATLAB and Simulink Student Version: Getting Started With MATLAB, 2007 [6] Steven C Chapra, R P Canale, Numerical Methods for Engineers, 6th ed., Mcgraw-Hill, 2010 [7] Dennis Silages, Digital Communication Systems using MATLAB and Simulink, Bookstand Publishing, 2009 [8] K C Raveendranathan, Communication Systems Modeling and Simulation using MATLAB and Simulink, Universities Press, 2011 [9] Mohsen Guizani, Ammar Rayes, Bilal Khan, Ala Al-Fuqaha, Network Modeling and Simulation: A Practical Perspective, Wiley, 2010 188 Ph l c A M t s th vi n hàm xử lý tính tốn MATLAB cho mơ ph ng h th ng truy n thông A.1 Th vi n Communications Toolbox Kênh truyền awgn bsc Doppler filter(channel) mimochan rayleighchan ricianchan stdchan Kênh AWGN Mơ hình kênh đối xứng nhị phân Gói lớp Doppler Lọc tín hiệu theo đối t ợng kênh T o đối t ợng kênh pha đinh MIMO Xây dựng đối t ợng kênh pha đinh Rayleigh Xây dựng đối t ợng kênh pha đinh Rice Xây dựng đối t ợng kênh từ t p mơ hình đ ợc tiêu chuẩn hóa Nguồn tín hiệu commsrc.pattern randerr randint randsrc wgn Xây dựng đối t ợng t o m u tín hiệu T o m u lỗi bit T o ma tr n số nguyên ng u nhiên phân bố T o ma tr n ng u nhiên s dụng b ng ký tự đ ợc quy định T o nhiễu Gauss tr ng Mã hóa nguồn arithdeco arithenco compand dpcmdeco dpcmenco dpcmopt huffmandeco huffmandict huffmanenco Gi i mã nhị phân s dụng gi i mã số học Mã hóa chuỗi ký hiệu s dụng mã hóa số học Bộ nén/giãn lu t  lu t A mã nguồn Gi i mã s dụng điều ch mã xung vi sai Mã hóa s dụng điều ch mã xung vi sai Tối u hóa tham số điều ch mã xung vi sai Gi i mã Huffman T o từ điển mã Huffman cho nguồn mơ hình xác suất đư bi t Mã hóa Huffman 189 Lloyds quantize Tối u hóa tham số l ợng t hóa s dụng thu t tốn Lloyd T o số l ợng t hóa giá trị đầu đ ợc l ợng t hóa Mã sửa lỗi bchdec bchenc bchgenpoly bchnumerr convenc cyclgen cyclpoly decode dvbs2ldpc encode fec.bchdec fec.bchenc fec.ldpcdec fec.ldpcenc fec.rsdec fec.rsenc gen2par gfweight hammgen rsdec rsdecof rsenc rsgenpoly syndtable vitdec Bộ gi i mã BCH Bộ mã hóa BCH Bộ t o đa thức t o mã BCH Số lỗi s a mã BCH Mã ch p d liệu nhị phân T o ma tr n sinh kiểm tra chẵn lẻ mã cyclic T o đa thức t o mã mã cyclic Bộ gi i mã khối Các mã LDPC theo tiêu chuẩn DVB-S.2 Bộ mã hóa khối Xây dựng đối t ợng gi i mã BCH Xây dựng đối t ợng mã hóa BCH Xây dựng đối t ợng gi i mã LDPC Xây dựng đối t ợng mã hóa LDPC Xây dựng đối t ợng gi i mã Reed-Solomon Xây dựng đối t ợng mã hóa Reed-Solomon Chuyển đổi gi a ma tr n sinh kiểm tra chẵn lẻ Tính kho ng cách tối thiểu mã khối n tính T o ma tr n sinh kiểm tra chẵn lẻ mã Hamming Bộ gi i mã Reed-Solomon Gi i mã tệp ASCII đ ợc mã hóa s dụng mã Reed-Solomon Bộ mã hóa Reed-Solomon T o đa thức t o mã mã Reed-Solomon T o b ng syndrome gi i mã Gi i mã ch p d liệu nhị phân s dụng thu t toán Viterbi Điều chế/giải điều chế tương tự amdemod ammod fmdemod fmmod pmdemod pmmod ssbdemod ssbmod Gi i điều ch AM Điều ch AM Gi i điều ch FM Điều ch FM Gi i điều ch PM Điều ch PM Gi i điều ch SSB Điều ch SSB 190 Điều chế/giải điều chế số dpskdemod dpskmod fskdemod fskmod genqamdemod genqammod modem modnorm mskdemod mskmod oqpskdemod oqpskmod pamdemod pammod pskdemod pskmod qamdemod qammod Gi i điều ch DPSK Điều ch DPSK Gi i điều ch FSK Điều ch FSK Gi i điều ch QAM tổng quát Điều ch QAM tổng quát Gói lớp modem Hệ số định cỡ cho chuẩn hóa đầu điều ch Gi i điều ch MSK Điều ch MSK Gi i điều ch QPSK bù Điều ch QPSK bù Gi i điều ch xung biên Điều ch xung biên Gi i điều ch PSK Điều ch PSK Gi i điều ch QAM Điều ch QAM Đánh giá hiệu berawgn bercoding berconfint berfading berfit BER cho kênh AWGN không s dụng mã BER cho kênh AWGN mã hóa BER kho ng tin c y mô Monte-Carlo BER cho kênh pha đinh Rayleigh Rice Làm khớp đ ng cong d liệu BER thực nghiệm khơng phẳng BER cho q trình đồng khơng hồn h o biterr Tính số l ợng lỗi bít BER commeasure.EVM T o đối t ợng đo EVM commeasure.MER T o đối t ợng đo MER commscope Gói lớp hiển thị thơng tin commscope.eyediagram Phân tích m u m t commscope.ScatterPlot T o hiển thị biểu đồ chịm distspec Tính phổ kho ng cách mã ch p eyediagram T o biểu đồ m t bersync EyeScope noisebw T o hiển thị biểu đồ m t cho đối t ợng m u m t H Độ rộng băng tần nhiễu t ơng đ ơng lọc 191 scatterplot semianalytic symerr T o biểu đồ chịm Tính BER s dụng kỹ thu t bán gi i tích Tính số l ợng lỗi ký hiệu SER Các lọc intdump hank2sys hilbiir rcosine rcosfir rcosiir rectpulse Lấy tích phân kh i t o (I&D) Chuyển đổi ma tr n Hankel thành mơ hình hệ thống n tính Thi t k lọc IIR khai triển Hilbert Thi t k lọc raised cosine Thi t k lọc FIR raised cosine Thi t k lọc IIR raised cosine T o d ng xung vuông Bộ cân cma dfe equalize lineareq lms mlseeq normlms reset(equalizer) rls signlms varlms Xây dựng đối t ợng gi i thu t modul số Xây dựng đối t ợng cân hồi ti p quy t định (DFE) Cân tín hiệu s dụng đối t ợng cân Xây dựng đối t ợng cân n tính Xây dựng đối t ợng gi i thu t thích ứng trung bình bình ph ơng tối thiểu (LMS) Cân tín hiệu điều ch n tính s dụng thu t tốn Viterbi Xây dựng đối t ợng gi i thu t thích ứng LMS chuẩn hóa Thi t l p l i đối t ợng cân Xây dựng đối t ợng gi i thu t thích ứng bình ph ơng tối thiểu đệ quy (RLS) Xây dựng đối t ợng gi i thu t thích ứng LMS có dấu Xây dựng đối t ợng gi i thu t thích ứng LMS cỡ b ớc bi n đổi Trường Galois convmtx cosets dftmtx filter(gf) gf gftable minpol mldivide primpoly Ma tr n tích ch p vector tr ng Galois T o coset cyclotomic tr ng Galois Ma tr n khai triển Fourier r i r c tr ng Galois Bộ lọc số 1-D tr ng Galois T o m ng tr ng Galois Sinh tệp để gia tốc tính tốn tr ng Galois Tìm đa thức nhỏ phần t tr ng Galois Phép chia trái ma tr n \ m ng Galois Tìm đa thức nguyên tr ng Galois 192 Interleaving/Deinterleaving convdeintrlv convintrlv deintrlv intrlv randdeintrlv randintrlv Khôi phục tr t tự ký hiệu s dụng ghi dịch Giao hoán ký hiệu s dụng ghi dịch Khôi phục tr t tự ký hiệu S p x p l i chuỗi ký hiệu Khôi phục tr t tự ký hiệu s dụng giao hoán ng u nhiên S p x p l i ký hiệu s dụng giao hoán ng u nhiên Một số hàm tiện ích alignsignals bi2de bin2gray de2bi finddelay gray2bin marcumq oct2dec poly2trellis qfunc qfuncinv seqgen seqgen.pn vec2mat erf erfc erfinv erfcinv Đồng chỉnh hai tín hiệu b i trễ tín hiệu tr ớc Chuyển đổi vector nhị phân thành số th p phân Chuyển đổi số nguyên d ơng thành số nguyên mã Gray t ơng ứng Chuyển đổi số th p phân thành vector nhị phân ớc tính trễ gi a tín hiệu Chuyển đổi số nguyên mã Gray thành số nguyên d ơng t ơng ứng Hàm Q Marcum tổng quát Chuyển đổi số bát phân sang th p phân Chuyển đổi đa thức mã ch p sang mô t d ng l ới Hàm Q Hàm Q đ o Gói t o chuỗi Xây dựng đối t ợng t o chuỗi gi ng u nhiên Chuyển đổi vector thành ma tr n Hàm lỗi Hàm lỗi bù Hàm lỗi đ o Hàm lỗi bù đ o A.2 Th vi n Signal Processing Toolbox Các hàm xử lý tín hiệu conv conv2 corrcoef cov cplxpair Tích ch p nhân đa thức Tích ch p 2-D Các hệ số t ơng quan Ma tr n t ơng quan S p x p số phức thành cặp liên hợp phức 193 deconv fft fft2 fftshift filter2 freqspace ifft ifft2 unwrap Kh tích ch p chia đa thức Khai triển Fourier r i r c Khai triển Fourier r i r c 2-D Dịch thành phần tần số trung tâm phổ Bộ lọc số 2-D Kho ng cách tần số đáp ứng tần Khai triển Fourier r i r c ng ợc Khai triển Fourier r i r c ng ợc 2-D Hiệu chỉnh pha để t o đồ thị pha phẳng Khai triển bitrevorder czt dct dftmtx digitrevorder fwht goertzel hilbert idct ifwht Giao hoán d liệu thành tr t tự đ o bit Khai triển z chirp Khai triển cosine r i r c Ma tr n khai triển Fourier r i r c Giao hoán đầu vào thành tr t tự đ o số Khai triển Walsh-Hadamard nhanh Khai triển Fourier r i r c s dụng thu t tốn Goertzel b c hai Tín hiệu gi i tích r i r c th i gian s dụng khai triển Hilbert Khai triển cosine r i r c ng ợc Khai triển Walsh-Hadamard nhanh ng ợc Xử lý tín hiệu thống kê corrmtx cpsd dspdata mscohere pburg pcov peig periodogram pmcov pmtm pmusic pwelch pyulear spectrogram spectrum tfestimate Ma tr n d liệu cho ớc tính ma tr n tự t ơng quan M t độ phổ công suất chéo Thông tin tham số d liệu DSP Tính k t hợp bình ph ơng biên độ PSD s dụng ph ơng pháp Burg PSD s dụng ph ơng pháp đồng ph ơng Gi phổ s dụng ph ơng pháp vector trị riêng PSD s dụng ph ơng pháp periodogram PSD s dụng ph ơng pháp đồng ph ơng bi n đổi PSD s dụng ph ơng pháp đa nón Gi phổ s dụng thu t toán MUSIC PSD s dụng ph ơng pháp Welch PSD s dụng ph ơng pháp AR Yule-Walker V tính phổ s dụng khai triển Fourier th i gian ng n ớc tính phổ ớc tính hàm truyền 194 xcorr xcorr2 xcov T ơng quan chéo T ơng quan chéo 2-D Đồng ph ơng chéo Xử lý tín hiệu đa tốc độ upfirdn Gi m tốc độ m u Gi m tốc độ m u b i hệ số nguyên Nội suy ậ Tăng tốc độ m u b i hệ số nguyên Thay đổi tốc độ m u b i hệ số tỉ lệ Tăng m u áp dụng lọc FIR gi m m u upsample Tăng tốc độ m u b i hệ số nguyên decimate downsample interp resample Tạo dạng sóng chirp diric gauspuls gmonopuls pulstran rectpuls sawtooth sinc square tripuls vco Hàm cosine tần số quét Hàm sinc tuần hoàn Dirichlet Xung hình sin đ ợc điều ch d ng Gauss Đơn xung Gauss T o chuỗi xung Xung vuông không tuần hồn đ ợc lấy m u Sóng tam giác c a Hàm sinc Sóng bình ph ơng Xung tam giác khơng tuần hồn đ ợc lấy m u Bộ dao động điều khiển điện áp Các lọc số cfirpm fir1 fir2 firls intfilt firrcos gaussfir butter cheby1 cheby2 freqz fvtool grpdelay Thi t k lọc FIR pha phi n phức Thi t k lọc FIR dựa c a số Thi t k lọc FIR dựa lấy m u tần số Thi t k lọc FIR pha n tính bình ph ơng tối thiểu Thi t k lọc FIR nội suy Thi t k lọc FIR raised cosine Bộ lọc t o d ng xung FIR Gauss Thi t k lọc Butterworth Thi t k lọc Chebyshev kiểu Thi t k lọc Chebyshev kiểu Đáp ứng tần lọc số Công cụ trực quan lọc Độ trễ lọc trung bình (độ trễ nhóm) 195 impz phasedelay phasez stepz zerophase zplane fftfilt filter filtfilt Đáp ứng xung lọc số Trễ pha lọc số Đáp ứng pha lọc số Đáp ứng b c lọc số Đáp ứng pha zero lọc số V đồ thị zero-pole Lọc FIR dựa FFT s dụng ph ơng pháp x p chồng-cộng Lọc d liệu lọc FIR IIR Lọc số pha zero Một số hàm đặc biệt buffer db2mag dB2pow eqtflength findpeaks mag2db pow2db udecode uencode Đệm vector tín hiệu thành ma tr n khung d liệu Chuyển đổi dB sang biên độ Chuyển đổi dB sang công suất Cân độ dài t m u số hàm truyền Tìm cực đ i cục Chuyển đổi biên độ sang dB Chuyển đổi công suất sang dB Gi i mư đầu vào số nguyên l ợng t hóa 2n mức thành giá trị m u đầu L ợng t hóa mã hóa m u đầu vào thành mức số nguyên đầu 196