HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I =====***===== Giảng viên: Nguyễn Viết Đảm Hà Nội, 11/2021 1.SIM_MA_06: Trực quan hóa nguyên lý hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM sở thực FFT/FFT chèn/khử CP VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Mơ hình hóa hệ thống OFDM băng gốc băng thơng Code Matlab: • MA_06_OFDM_Principle clc; clear; N = 4; %input('Enter N ='); V = 2; %input('Enter V ='); X1 = 1:N; [W_H] = MA_06_IFFT_matrix(N); [W] = MA_06_FFT_matrix(N); % 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); Mode = 1; if Mode == else X1 = 0.5*(sign(rand(1,N)-0.5)+1); % X1 = 2*X1-1; end % X2 = X1'; X3 = W_H*X2; % IFFT X4 = X3'; X5 = X4'; X6 = CP_insert*X5; X7 = X6'; X8 = X7'; X9 = CP_Remve*X8; X10 = X9'; X11 = X10'; X12 = W*X11; % FFT X13 = X12' % ===== Check for IFFT/FFT; CP_insert_remove % X13_T = abs(X13) Test_IFFT_FFT_matrix = abs(W_H*W); Test_CP_inser_remove = CP_Remve*CP_insert; % Test_CP_inser_remove2 = CP_insert*CP_Remve % ===== Check for System Modeling X1; X13; % Test_I_O = xor(X1,X13); % Note khong dung X1~=X13 %================================================== % IFFT & FFT Princeples % step 1: IFFT process data_IFFT = sqrt(N)*ifft(X1,N); % step 2: add CP % data_IFFT=data_IFFT'; data_IFFT_CP = [data_IFFT(N-V+1:N) data_IFFT]; % step 3: remove CP % data_IFFT_CP= data_IFFT_CP'; data_CPR = data_IFFT_CP(V+1:N+V); % step 4: IFFT process data_FFT = (1/sqrt(N))*fft(data_CPR,N) • MA_06_IFFT_FFT_AWGN clc; clear all; close all; % FFTsize = 1000; CPsize = 25; snr_in_dB = 10; noisePower = 10^(-snr_in_dB/10); % -% Generate for FFTsize bits: BPSK data = 0.5*(sign(rand(1,FFTsize)-0.5)+1); data = 2*data-1; % -% IFFT & FFT Princeples % step 1: IFFT process data_IFFT = ifft(data); % step 2: add CP data_IFFT_CP = [data_IFFT(FFTsize-CPsize+1:FFTsize) data_IFFT]; % step 3: AWGN channel tmp = randn(1,FFTsize+CPsize); RV_Gausian = tmp*noisePower; RxSymbols = data_IFFT_CP + RV_Gausian; % step 4: remove CP data_CPR = RxSymbols(CPsize+1:FFTsize+CPsize); % step 5: IFFT process data_FFT = fft(data_CPR); %%%%% decision and determine error % solution 1: % Hard decision data_des1 = zeros(1, length(data)); for i = 1:length(data_FFT) if data_FFT(i) >= data_des1(i) = 1; else data_des1(i) = -1; end end % to determine error (comparesion) error_vector1 = data~=data_des1; % errCount & number of errors num_error1 = sum(error_vector1); BER1 = num_error1/FFTsize % solution 2: % Hard decision data_des2 = sign(real(data_FFT)); % to determine error (comparesion) error_vector2 = data~=data_des2; % errCount & number of errors num_error2 = sum(error_vector2); BER2 = num_error2/FFTsize % optimal solution optimal BER_op = sum(sign(real(data_FFT))~=data)/FFTsize • MA_06_IFFT_FFT_matrix clc clear; % solution 1: belong to matrix W_H & W display('SOLUTION 1: belong to Generation OF MATRIX'); W_H = [1 1 1; exp(j*2*pi/4) exp(j*4*pi/4) exp(j*6*pi/4); exp(j*4*pi/4) exp(j*8*pi/4) exp(j*12*pi/4); exp(j*6*pi/4) exp(j*12*pi/4) exp(j*2*3*3*pi/4)]; W_H=1/2*W_H W = [1 1 1; exp(-j*2*pi/4) exp(-j*4*pi/4) exp(-j*6*pi/4); exp(-j*4*pi/4) exp(-j*8*pi/4) exp(-j*12*pi/4); exp(-j*6*pi/4) exp(-j*12*pi/4) exp(-j*2*3*3*pi/4)]; W=1/2*W test = abs(W_H*W); display('tich ma tran W_H*W'); disp(test); display(' so lieu vao ma tran IFFT (W_H)'); x11 = 1:4 display(' dau IFFT sau nhan ma tran W_H (W_H*x11)'); x12 = W_H*x11' display(' dau FFT sau nhan ma tran W'); x13 = W*x12 display(' so sanh I/O cua IFFT & FFT o dang ma tran'); test2 = x11~=round(x13') display('SOLUTION 2: belong to Generation OF MATRIX'); % clear; clc; N= 4; W_H_2 = zeros(N); for i =1:N for m= 1:N W_H_2(i,m) = exp(j*2*pi/N*(i-1)*(m-1)); end end W_H_2 = 1/sqrt(N)*W_H_2 W_H W_H_2~=W_H W_2 = zeros(N); for m =1:N for i= 1:N W_2(m,i) = exp(-j*2*pi/N*(m-1)*(i-1)); end end W_2 = 1/sqrt(N)*W_2 W W_2~=W 10 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 PSD_RF_SC = A1*(sinc(((f2fc)*Tb)).^2); PSD_OFDM = zeros(num_subcarrier,max(size(f))); for k = 1:num_subcarrier PSD_OFDM(k,:) = AA*(sinc((f f_i(k))*T_ofdm)).^2; PSD_OFDM_RF(k,:) = AA*(sinc((f2f_i(k)-fc)*T_ofdm)).^2; end Mật độ phổ cơng suất tín hiệu đơn sóng mang băng thơng Khởi tạo mật độ phổ cơng suất tín hiệu OFDM băng thơng Mật độ phổ cơng suất tín hiệu OFDM băng tần gốc, mật độ phổ cơng suất tín hiệu OFDM băng thông MA_06_IFFT_FFT_matrix 15 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 16 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 MA_06_Basis_OFDM_System_Modeling1 17 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Chèn CP Khử CP 18 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Bài Sim_MA07: Mơ hình hóa mô hiệu BER cho hệ thống truyền dẫn BPSK-OFDM dung mã kênh môi trường kênh AWGN 19 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 20 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 clc; clear all; close all; SNR = [0:1:9]; FFTsize = 512; CPsize = 20; numRun = 10^3; % NumBits = Not FFTsize*numRun; e %====================================================== ==================== mode_Sim = 2; % for No channel code (OFDM without coding); channel % for channel coding (OFDM with channel Codding_Type = 1; coding) % Code Generation Matrix if mode_Sim ==2 if Codding_Type == k0 = 1; G = [1 1;1 1]; elseif Codding_Type == k0 = 1; G = [1 1 0 1;1 1 0]; else k0 = 2; G = [0 1 0 1;0 0 0 0 1;1 0 0 0 1]; end end %====================================================== ==================== for n = 1:length(SNR), errCount = 0; for k = 1:numRun % Generated BPSK data numSymbols = FFTsize; data = 0.5*(sign(rand(1,numSymbols)-0.5)+1); data2 = 2*data-1; % -21 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 -if mode_Sim ==2 % Convolution code Encoder inputSymbols = FWC_COV_Encoder(G,k0,data); inputSymbols = 2*inputSymbols-1; else inputSymbols = 2*data-1; end % % IFFT (OFDM Modulation) TxSamples = sqrt(length(inputSymbols))*ifft(inputSymbols,length(inp utSymbols)); numSymbols = length(inputSymbols); % Insert CP Tx_ofdm = [TxSamples(numSymbols-CPsize+1:numSymbols) TxSamples]; % AWGN channel numSymbols_2 = length(inputSymbols); tmp = randn(1,numSymbols_2+CPsize); noisePower = 10^(-SNR(n)/10); RxSymbols = Tx_ofdm + sqrt(noisePower)*tmp; % Remove CP EstSymbols_1 = RxSymbols(CPsize+1:numSymbols_2+CPsize); % IFT (OFDM Demodulation) Y = fft(EstSymbols_1,length(EstSymbols_1)); % Detection and decide EstSymbols_1 = Y; EstSymbols_1 = sign(real(EstSymbols_1)); for i = 1:length(EstSymbols_1) if EstSymbols_1(i)>0 Decis(i)= 1; else Decis(i)= 0; end end % 22 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 if mode_Sim==2 % Convolution code Decoder EstSymbols = FWC_COV_Dencoder(G,k0,Decis); else EstSymbols = EstSymbols_1; end % % Check for Error if mode_Sim==2 I = find((data-EstSymbols) == 0); else I = find((data2-EstSymbols) == 0); end % Countered Errors errCount = errCount + (FFTsize-length(I)); end SER(n,:) = errCount / (FFTsize*numRun); end %====================================================== ==================== if mode_Sim ==2 save MA_07_BPSK_OFDM_CC_AWGN.mat; figure(1); G = semilogy(SNR,SER,'-vr'); title(['M« pháng SER hƯ thèng BPSK OFDM kªnh AWGN voi mà hóa kênh; Số bit mô = ', num2str(NumBits),' bits '],'FontName','.VnTime','color','b','FontSize',16); LT=legend('OFDM - kªnh AWGN cã m· hãa kªnh'); set(LT,'fontname','.Vntime','fontsize',16); else save MA_07_BPSK_OFDM_NoCC_AWGN.mat; figure(1); G = semilogy(SNR,SER,'-ob'); 23 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 title(['M« pháng SER hƯ thèng BPSK OFDM kênh AWGN; Số bit mô = ',num2str(NumBits),' bits ', ],'FontName','.VnTime','color','b','FontSize',16); LT=legend('OFDM - kênh AWGN không m· hãa kªnh'); set(LT,'fontname','.Vntime','fontsize',16); end set(G,'LineWidth',1.5); AX = gca; set(AX,'fontsize',14); X=xlabel('SNR (dB)'); set(X,'fontname','.Vntime','fontsize',14,'color','b'); Y=ylabel('SER'); set(Y,'fontname','.Vntime','fontsize',14,'color','b'); grid on; Tham số đầu vào 24 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 25 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Khơng sử dụng mã hóa kênh(mode=1) 26 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Dùng mã xoắn (mode = 2) 27 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 28 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Nhận xét: Ở SNR BER mã hóa kênh nhỏ khơng dùng mã hóa ➔ Phải sử dụng mã hóa kênh để tối ưu việc truyền dẫn 29 ...1 .SIM_ MA_ 06: Trực quan hóa nguyên lý hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM sở thực FFT/FFT chèn/khử CP VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Mô hình hóa hệ thống OFDM băng gốc băng thơng Code Matlab: • MA_ 06_ OFDM_ Principle... %input(''Enter V =''); X1 = 1:N; [W_H] = MA_ 06_ IFFT_matrix(N); [W] = MA_ 06_ FFT_matrix(N); % 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); Mode = 1; if Mode... MA_ 06_ Basis _OFDM_ System_Modeling1 17 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Chèn CP Khử CP 18 VŨ ĐỨC ĐỘ - B18DCVT103 Bài Sim_ MA0 7: Mơ hình hóa mơ hiệu BER cho hệ thống truyền dẫn BPSK -OFDM dung mã kênh môi trường kênh AWGN 19 VŨ