Bài tập sim ma 06 trực quan hóa nguyên lý hoạt động hệ thống truyền dẫn ofdm trên cơ sở thực hiện fftfft và chèn khử cp

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÀI TIỂU LUẬN Đa truy nhập vô tuyến Giảng viên :N.V.Đảm 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 nguyên lý hoạt động sở mô 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; • 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 ngun lý hoạt động sở mô tả mô tín hiệu đặc trưng sơ đồ (mơ hình) Matlab Mơ chương trình Kết Nhận xét: - Phổ tần tín hiệu OFDM đầu vào có độ rộng phổ 2/Tb (Hz).Tần số trung tâm f = - Phổ tần tín hiệu SC_rf có độ rộng phổ 2/Tb Tần số trung tâm f = fRf - Độ rộng phổ khác tần số trung tâm  Mơ hình hóa hệ thống truyền dẫn OFDM sở thực IFFT/FFT chèn/khử CP Thực mô phỏng: 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)]; Tạo ma trận W_H 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);1 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)]; nhân W_H với 1/2 tạo ma trận W W=1/2*W test = abs(W_H*W) nhân W với 1/2 Tính giá trị modul W_H * W x11 = 1:4 x12 = W_H*x11' x13 = W*x12 test2 = x11~=round(x13') Khởi tạo chuỗi x11 =1,2,3,4 x12 = W_H nhân x11 chuyển vị x13 = W nhân x12 So sánh x11 x13’ N= 4; (1) W_H_2 = zeros(N); (2) Khai báo N =4 - (2) Tạo ma trận W_H_2 ma trận toàn có N phần tử for i =1:N (*) for m= 1:N (**) W_H_2(i,m) = exp(j*2*pi/N*(i-1)*(m-1)); (1) end (2) end (3) cho I chạy từ 1:N cho m chạy từ :N { W_H_2(i,m) m = exp(j*2*pi/N*(i1)*(m-1)) } W_H_2 = 1/sqrt(N)*W_H_2 (1) W_H_2 ~= W_H (2) W_H_2 = 1/sqrt(N)*W_H_2 W_H_2 so sánh W_H W_2 = zeros(N); tạo ma trận W_2 ma trận gồm N pt cho I chạy từ m:N vòng for cho i chạy từ :N{ W_H_2(m,i) = exp(-j*2*pi/N*(m-1)*(i1));} 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_2 ~= W Kết W_2 = 1/sqrt(N)*W_2 So sánh W_2 W  Chèn CP/ Khử CP -Chèn CP Tạo ma trận CP chèn function [CP_insert] = MA_06_CP_insert(N,V) % CP_insert -O_I = zeros(V,N); O_V_N_V = zeros(V,N-V); I_V = eye(V); for i=1:V O_I(i,:) = [O_V_N_V(i,:) I_V(i,:)] ; end I_N = eye(N); CP_insert = [O_I;I_N]; Kết Tạo ma trận khử CP mathlab function [CP_Remve] = MA_06_CP_Remove(N,V) % CP_Remove -CP_Remve = zeros(N,N+V); O_V = zeros(N,V); I_N = eye(N); for i =1:N CP_Remve(i,:) = [O_V(i,:) I_N(i,:)]; end Kết MA_06_OFDM_Principle: N = 4; %input('Enter N ='); V = 2; %input('Enter V ='); Khai báo giá trị N V đầu vào X1 = 1:N; [W_H] = MA_06_IFFT_matrix(N); [W] = MA_06_FFT_matrix(N); [CP_insert] = MA_06_CP_insert(N,V); [CP_Remve] = MA_06_CP_Remove(N,V); Khởi tạo chuỗi nhị phân X1 đầu vào - Các lệnh tạo ma trận IFFT/FFT chèn/khử CP từ function tạo trước 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' Thực xử lí IFFT/FFT chèn khử CP theo dạng ma trận data_IFFT = sqrt(N)*ifft(X1,N); data_IFFT_CP = [data_IFFT(N-V+1:N) data_IFFT]; data_CPR = data_IFFT_CP(V+1:N+V); data_FFT = (1/sqrt(N))*fft(data_CPR,N) Xử lý IFFT cho X1 Thực xử lý trình chèn CP Thực trình khử CP Xử lý FTT kết Sim_MA07 Mơ hình hóa mơ hiệu BERcho hệ thống truyền dẫn BPSK-OFDM dùngmã kênh môi trường kênh AWGN Mơ hình hóa mơ hệ thống truyền dẫn OFDM trênMatlab clc; clear all; close all; -Tham số đầu vào  SNR = [0:1:9];  FFTsize = 512;  CPsize = 20;  numRun = 10^3; % Note  NumBits = FFTsize*numRun; -Xác định hệ số ma trận mã hóa kênh mode_Sim = 2; % for No channel code (OFDM without channel coding); % for channel coding (OFDM with channel coding) Codding_Type = 1; % 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 -Thực mơ tính toán 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; % -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(inputSymbols)); 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 if mode_Sim==2 EstSymbols = FWC_COV_Dencoder(G,k0,Decis); else EstSymbols = EstSymbols_1; end 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 m· hãa kªnh; Sè bit m« pháng = ', 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'); 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 mà hóa 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; Kết quả: Nhận xét: +hệ thống BPSK OFDM kênh AWGN có SNR lớn tỉ lệ lỗi giảm .. .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 trình xây dựng mơ hình ngun lý hoạt động hệ thống truyền dẫn OFDM sở. .. 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 ngun lý hoạt động sở mô tả mô tín... data_IFFT _CP = [data_IFFT(N-V+1:N) data_IFFT]; data_CPR = data_IFFT _CP( V+1:N+V); data_FFT = (1/sqrt(N))*fft(data_CPR,N) Xử lý IFFT cho X1 Thực xử lý trình chèn CP Thực trình khử CP Xử lý FTT kết Sim_ MA0 7