Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THÍ NGHIỆM THÔNG TIN VÔ TUYẾN Họ và tên Nguyễn Hồ Giang Nam Lớp CTTN ĐTTT K64 MSSV 20193030 Mã lớp TN 7248[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG THÍ NGHIỆM THƠNG TIN VƠ TUYẾN Họ tên: Nguyễn Hồ Giang Nam Lớp: CTTN ĐTTT K64 MSSV: 20193030 Mã lớp TN: 724839 Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến Hà Nội, 2023 MỤC LỤC BÀI SỐ MÔ PHỎNG KÊNH RAYLEIGH THEO PHƯƠNG PHÁP RICE .2 Bài 1.1 Bài 1.2 Bài 1.3 Bài 1.4 BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QPSK QUA KÊNH RAYLEIGH Bài 2.1 Bài 2.2 BÀI SỐ PHÂN TẬP TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 10 Bài 3.1 .11 Bài 3.2 .12 BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM QUA KÊNH VÔ TUYẾN .13 Bài 4.1 .13 Bài 4.2 .16 Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến BÀI SỐ MƠ 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 Bài 1.1 i n f i ,n C i ,n θi , n [rad ] 1 7.9312 0.4714 0.6283 23.5525 0.4714 1.2566 38.4583 0.4714 1.8850 52.1955 0.4714 2.5133 64.3467 0.4714 3.1416 74.5428 0.4714 3.7699 82.4740 0.4714 4.3982 87.8993 0.4714 5.0265 90.6537 0.4714 5.6549 7.1398 0.4472 0.5712 2 21.2435 0.4472 1.1424 34.8242 0.4472 1.7136 47.5474 0.4472 2.2848 59.0998 0.4472 2.8560 69.1969 0.4472 3.4272 77.5903 0.4472 3.9984 84.0730 0.4472 4.5696 88.4857 0.4472 5.1408 10 90.7195 0.4472 5.7120 Bài 1.2 function y = g_function(c, f, th, t) y = zeros(size(t)); Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến for n = 1:length(f) y = y + c(n) * cos(2 * pi * f(n) * t + th(n)); end Bài 1.3 clear; load bai11_res f1 f2 c1 c2 th1 th2 fs = 270800; Tsim = 0.4; t = 0:1/fs:Tsim; g1 = g_function(c1, f1, th1, t); g2 = g_function(c2, f2, th2, t); g = g1 + 1i * g2; a_dB = 20 * log10(abs(g)); plot(t, a_dB); title('The channel amplitude in dB'); xlabel('t'); ylabel('\alpha(t)'); legend('\alpha(t) in dB'); Kết quả: Hình 1.1 The channel amplitube Bài 1.4 clear; load bai11_res f1 f2 c1 c2 th1 th2 fs = 50000; Tsim = 20; t = 1:1/fs:Tsim; g1 = g_function(c1, f1, th1, t); g2 = g_function(c2, f2, th2, t); g = g1 + 1i * g2; a = abs(g); Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến g_mean = mean(g); g_var = var(g); a_mean = mean(a); a_var = var(a); n = length(a); x = 0:0.1:3; b = hist(a, x); figure(1); stem(x, b/n/(x(2)-x(1))); hold on; k = 0; ohm_p = 2; p_a = (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_a, 'r'); title('The PDF of \alpha(x)'); xlabel('x'); ylabel('P_{\alpha}(x)'); legend('P_{\alpha}(x)', 'Rayleigh distribution (Theory)'); figure(2); n1 = length(g1); x1 = -4:0.1:4; c = hist(g1, x1); stem(x1, c/n1/(x1(2)-x1(1))); hold on; p=(1/sqrt(2*pi))*exp(-x1.^2/2); plot(x1, p, 'r'); title('The PDF of g1 process'); xlabel('x'); ylabel('P_{g1}(x)'); legend('P_{g1}(x)', 'Gaussian distribution (Theory)'); hold off; Kết quả: Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến Hình 1.2 Gaussian distribution Hình 1.3 Rayleigh distribution Nhận xét: Hàm phân phối Reyleight so với hàm α (t) có hình dạng tương tự nhau, so với phân phối Gauss hàm anlpha khơng đối xứng Kết mô lý thuyết giống Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QPSK QUA KÊNH RAYLEIGH Bài 2.1 Hàm receiver.m function chann_1=receiver(SNR_db,S_m,FS,x,S,g); Es=var(S); Eb=Es/2; N_0=Eb/10^(SNR_db/10); N0=sqrt(N_0/2)*(randn(size(FS))+j*randn(size(FS))); NFS=(FS+N0)./g; for i=1:length(FS) d=abs(S_m-NFS(i)); md=min(d); if md==d(1) R(2*i-1)=0; R(2*i)=0; elseif md==d(2) R(2*i-1)=0; R(2*i)=1; elseif md==d(3) R(2*i-1)=1; R(2*i)=1; elseif md==d(4) R(2*i-1)=1; R(2*i)=0; end end c=0; for i=1:length(x) if R(i)~=x(i) c=c+1; end end chann_1=c; Hàm Main Bai2_1.m clear; x = round(rand(1,100000)); for i = 1:2:length(x) if x(i)==0 & x(i+1)==0 S((i+1)/2)=exp(j*pi/4); elseif x(i)==0 & x(i+1)==1 S((i+1)/2)=exp(j*3*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==1 S((i+1)/2)=exp(j*5*pi/4); elseif x(i)==1 & x(i+1)==0 S((i+1)/2)=exp(j*7*pi/4); end end S=S(1:20000); x=x(1:40000); Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến f_m=91; b=1/2; N1=9; N2=N1+1; f1=f_m*sin(pi/2/N1*((1:N1)-1/2)); c1=sqrt(2*b/N1)*ones(size(f1)); th1=rand(size(f1))*2*pi; f2=f_m*sin(pi/2/N2*((1:N2)-1/2)); c2=sqrt(2*b/N2)*ones(size(f2)); th2=rand(size(f2))*2*pi; f_s=270800; T_symb=1/f_s; t=(0:length(S)-1)*T_symb; g1=g(c1,f1,th1,t); g2=g(c2,f2,th2,t); g=g1+j*g2; FS=g.*S; theta_m=[pi/4,3*pi/4,5*pi/4,7*pi/4]; S_m=exp(j*theta_m); for i=1:length(S)/4 gS_m(4*i-3:4*i)=S_m.*g(4*i-3:4*i); end SNR_db=0:5:30; for i=1:length(SNR_db) c(i)=receiver(SNR_db(i),S_m,FS,x,S,g); end BER=c/length(x); save Bai2_1 BER; semilogy(SNR_db,BER,'. '); title('The bit error probability of QPSK over a fading channel'); xlabel('SNR in dB'); ylabel('P_b'); Kết quả: 10 10 10 10 10 The bit error probability of QPSK over a fading channel -1 -2 -3 -4 10 15 20 25 SNR in dB Bài 2.2 clear; Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến b=1/2; SNR_db=0:5:30; Y_b=2*b*10.^(SNR_db/10); p_b=(1-sqrt(Y_b./(1+Y_b)))/2; k=semilogy(SNR_db,p_b,'* '); set(k,'LineWidth',1); hold on; load Bai2_1 BER; semilogy(SNR_db,BER,'ro'); hold off; title('BER of slow flat Rayleigh fading channel'); xlabel('Y_b'); ylabel('P_b'); legend('Theory','Simulation'); Kết quả: 10 BER of slow flat Rayleigh fading channel Theory Simulation 10 10 10 10 -1 -2 -3 -4 10 15 Y SNR (dB) pb lý thuyết BER mô 0.1464 0.1626 0.0642 0.0716 20 25 30 b 10 0.0233 0.0215 15 0.0077 0.0056 20 0.0025 0.0018 Nhận xét: Khi ta tăng tỷ số SNR lên tỷ lệ lỗi bit giảm dần SNR lớn mơ cho kết lỗi bit thấp lí thuyết So sánh với trường hợp điều chế QPSK qua kênh nhiễu Gauss Kênh Rayleigh có tir lệ lỗi bit cao nhiều so với kênh Gauss xét mức tỉ số SNR Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến BÀI SỐ PHÂN TẬP TRONG THƠNG TIN VÔ TUYẾN Hàm g.m function h = g(t); f_m=91; b=1/2; N1=9; N2=N1+1; f1=f_m*sin(pi/2/N1*((1:N1)-1/2)); c1=sqrt(2*b/N1)*ones(size(f1)); phi1=rand(size(f1))*2*pi; f2=f_m*sin(pi/2/N2*((1:N2)-1/2)); c2=sqrt(2*b/N2)*ones(size(f2)); phi2=rand(size(f2))*2*pi; y1 = zeros(size(t)); for n=1:length(f1); y1 = y1 + c1(n)*cos(2*pi*f1(n).*t + phi1(n)); end; y2 = zeros(size(t)); for n=1:length(f2); y2 = y2 + c2(n)*cos(2*pi*f2(n).*t + phi2(n)); end; h = y1 + j*y2; clear y1,y2; Bai3.m x = round(rand(1,1000000)); S = qammod(x,2,'Inputtype','bit'); Es = var(S); Eb = Es/2; fs = 270800; T_sym = 1/fs; t = (0:length(S)-1)*T_sym; SNR_db = -10:30; L = [1 4]; BER = zeros(length(L),length(SNR_db)); Pb = zeros(length(L),length(SNR_db)); for a=1:length(L) for i=1:length(SNR_db) N_0 = Eb/10^(SNR_db(i)/10); N0 = sqrt(N_0/2)*(randn(size(S)) + j*randn(size(S))); z = zeros(1,length(S)); Báo cáo thí nghiệm thơng tin vô tuyến for l=1:L(a) h = g(t); y = S.*h; y = y + N0; w = conj(h); z = z + y.*w; end r = zeros(1,1000000); for j=1:length(z) if z(j) > r(j) = 1; end if z(j) G+1)&&(i>1) % If it is not first symbol and the length of CIR is longer than % the guard interval length,then the ISI term must be taken into % accout previous_symbol=rs_frame(i-1,:); % The previous OFDM symbol ISI_term=previous_symbol(NFFT+2*G+1:NFFT+G+N_P+1); % Position from NFFT+2G+1:NFFT+G+N_P-1 is ISI term ISI=[ISI_term,zeros(1,length(previous_symbol)-length(ISI_term))]; rs_i=rs_frame(i,:)+ISI; % the ISI term is added to the current OFDM symbol else rs_i=rs_frame(i,:); end % -% OFDM Demodulator % -Demolated_signal_i=OFDM_Demodulation(rs_i,NFFT,NFFT,G); % -% OFDM Equalization % -d=Demolated_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'; % Calculation of error symbols [number,ratio]=symerr(symbols,data_symbol); ser=[ser,ratio]; save Bai3_1 ser; end snr=snr_min:step:snr_max; semilogy(snr,ser,'bo'); ylabel('SER'); xlabel('SNR in dB'); 15 Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến 10 10 10 -1 -2 10 15 20 SNR in dB Hình 3.4 SER of an OFDM system over a multi-path channel Bài 4.2 G=0; 25 Báo cáo thí nghiệm thông tin vô tuyến 10 G=0 G=9 10 10 -1 -2 10 15 20 25 SER Hình 3.5 Comparision of SER of an OFDM system with and without guard interval SNR (dB) 10 15 20 25 SER(G=0) 0.78734375 0.724687 0.6109375 0.48171875 0.33875 0.2484375 SER(G=9) 0.7865625 0.710937 0.58734375 0.426875 0.21140625 0.06078125 Q4.1 Tiền tố vòng : cách chèn khoảng bảo vệ để tránh ISI, ngta sử dụng số lượng mẫu cuối ofdm symbol đưa lên đầu để tạo khoảng bảo vệ hau kí hiệu liên tiếp Q4.2 Tín hiệu OFDM tín hiệu phức truyền qua kênh phần thực nhân sóng mang cos, cịn phần ảo nhân sóng mang hình sin tạo hệ trực giao Q4.3 SER G=9 thấp SER G=0, nhiên SNR bé tỉ số SER nhau, điều chứng tỏ điều quan trọng khoảng bảo vệ tiền tố vòng crc 17 ... BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QPSK QUA KÊNH RAYLEIGH Bài 2. 1 Bài 2. 2 BÀI SỐ PHÂN TẬP TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 10 Bài 3.1 .11 Bài. .. 3 .2 . 12 BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM QUA KÊNH VÔ TUYẾN .13 Bài 4.1 .13 Bài 4 .2 .16 Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến BÀI SỐ MƠ PHỎNG KÊNH RAYLEIGH. .. Gauss hàm anlpha khơng đối xứng Kết mô lý thuyết giống Báo cáo thí nghiệm thơng tin vơ tuyến BÀI SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QPSK QUA KÊNH RAYLEIGH Bài 2. 1 Hàm receiver.m function chann_1=receiver(SNR_db,S_m,FS,x,S,g);