Nghiên cứu các kỹ thuật phân lập để nâng cao chất lượng truyền dẫn vô tuyến trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 lte

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - PHẠM TUẤN HUỆ NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ LTE/LTE-ADVANCED LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - PHẠM TUẤN HUỆ NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ LTE/LTE-ADVANCED Ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS TRỊNH QUANG KHẢI TP Hồ Chí Minh - 2014 I TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: Phạm Tuấn Huệ Năm sinh: 1986 Cơ quan cơng tác: Phịng Kỹ thuật- Cơng ty Gtel Mobile Khố: 20.1 Ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số: 60520203 Cán hƣớng dẫn: TS Trịnh Quang khải Bộ môn: KTVT Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu kỹ thuật phân tập để nâng cao chất lƣợng truyền dẫn vô tuyến hệ thống thông tin di dộng hệ thứ LTE/LTE-Advanced Mục đích nghiên cứu đề tài: Đề tài tiến hành tìm hiểu nguyên lý hoạt động nghiên cứu phƣơng pháp phân tập để nâng cao chất lƣợng truyền dẫn vô tuyến hệ thống thơng tin di động LTE/LTE-Advanced Phân tích, so sánh đánh giá phƣơng pháp phân tập để từ đƣa phƣơng pháp phân tập tối ƣu ứng với điều kiện cụ thể Phƣơng pháp nghiên cứu kết đạt đƣợc: Nghiên cứu dựa tài liệu từ cơng trình khoa học, đề tài tạp chí – hội thảo ngồi nƣớc vấn đề có liên quan đến công nghệ LTE/LTE-Advanced, kỹ thuật phân tập đƣợc sử dụng hệ thống vô tuyến Sự kết hợp kỹ thuật phân tập công nghệ OFDM hệ thống LTE/LTE-Advanced giải pháp kỹ thuật tối ƣu cho nhà mạng nhằm nâng cao chất lƣợng truyền dẫn mà không cần phải tăng công suất phát hay mở rông băng thông nhƣng đƣợc đảm bảo với tỷ lệ bit lỗi BER thấp khơng dùng kỹ thuật phân tập Điểm bình quân môn học: 7.61 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Điểm bảo vệ luận văn: Đại học Giao thông Vận tải II Xác nhận cán hƣớng dẫn: Ngày 27 tháng 05 năm 2014 Học viên TS Trịnh Quang Khải Phạm Tuấn Huệ Xác nhận môn KTVT Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng Vận tải III MỤC LỤC TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC I MỤC LỤC III MỞ ĐẦU VII THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XIV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ XV CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE VÀ LTE – ADVANCED 1.1 Giới Thiệu Chƣơng: 1.2 Tổ Chức 3GPP Và Các Phiên Bản Phát Hành: .1 1.3 Q Trình Phát Triển Truy Nhập Gói Tốc Độ Cao: .2 1.4 Quá Trình Phát Triển Tiến Đến LTE: 1.5 So Sánh Công Nghệ LTE Với Công Nghệ Wimax Và Những Triển Vọng Cho Công Nghệ LTE: 1.5.1 So sánh công nghệ LTE công nghệ Wimax: 1.5.2 Triển vọng cho công nghệ LTE: .6 1.6 Công Nghệ LTE: 1.6.1 Các chuẩn công nghệ LTE: .8 1.6.2 Kiến trúc LTE: 10 1.6.2.1 Tổng quan kiến trúc hệ thống LTE: .10 1.6.2.2 Chức thành phần kiến trúc mạng LTE: 12 1.6.3 Truy nhập vô tuyến LTE: 20 1.6.3.1 Truyền dẫn đường xuống: 20 1.6.3.2 Truyền dẫn đường lên: 21 1.7 Công Nghệ LTE-Advanced: 21 1.7.1 Các yêu cầu LTE-Advanced: 21 1.7.1.1 Truyền dẫn băng rộng chia phổ tần: 21 1.7.1.2 Giải pháp đa ăng-ten mở rộng: 22 1.7.1.3 Truyền dẫn đa điểm phối hợp: .23 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải IV 1.7.1.4 Các lặp lặp chuyển tiếp: 24 1.7.2 So sánh LTE LTE-Advancde: 26 1.8 Kết Luận Chƣơng: .27 CHƢƠNG - KỸ THUẬT OFDM VÀ ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN 28 2.1 Giới Thiệu Chƣơng: 28 2.2 Kỹ Thuật OFDM: 28 2.2.1 Khái niệm: .28 2.2.2 Tính trực giao hệ thống OFDM: 29 2.2.3 Mơ hình hệ thống OFDM: 31 2.2.3.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp - song song song song - nối tiếp: 33 2.2.3.2 Điều chế tín hiệu OFDM: .34 2.2.3.3 Bộ IFFT FFT: 35 2.3.3.4 Tiền tố lặp hệ thống OFDM: 36 2.2.4 Ƣu nhƣợc điểm kỹ thuật OFDM: 37 2.2.4.1 Ưu điểm: 37 2.2.4.2 Nhược điểm: 38 2.3 Đặc Tính Kênh Truyền Của Kỹ Thuật OFDM: 38 2.3.1 Đặc tính chung kênh truyền tính hiệu OFDM: .38 2.3.2 Các tƣợng ảnh hƣởng đến kênh truyền: 40 2.3.2.1 Hiện tượng Fading đa đường: 40 2.3.2.2 Hiệu ứng Doppler: 41 2.3.2.3 Nhiễu trắng AWGN (Additive White Gaussian Noise): 42 2.3.2.4 Nhiễu liên ký tự ISI (Inter-Symbol Interference): 44 2.3.2.5 Nhiễu liên sóng mang ICI (Inter-carrier Interference): 46 2.3.3 Kênh truyền Block-Fading OFDM: 47 2.3.3.1 Tín hiệu phát thu OFDM: 47 2.3.3.2 Kênh truyền Block-Fading: 48 2.4 Kết Luận Chƣơng: .50 CHƢƠNG - CÁC KỸ THUẬT PHÂN TẬP 51 3.1 Giới Thiệu Chƣơng: 51 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải V 3.2 Tổng Quan Về Phân Tập Trong Truyền Dẫn Vô Tuyến: 51 3.2.1 Phân tập không gian: .52 3.2.1.1 Phân tập thu: 53 3.2.1.2 Phân tập phát: 55 3.2.2 Phân tập thời gian: 56 3.2.3 Phân tập tần số: .58 3.3 Các Kỹ Thuật Phân Tập Thu Kết Hợp: .58 3.3.1 Kỹ thuật phân tập thu kết hợp theo ngƣỡng TC: 58 3.3.1.1 Nguyên lý: .58 3.3.1.2 Kết hợp kỹ thuật TC với OFDM: 59 3.3.1.3 Ưu nhược điểm kỹ thuật TC : 60 3.3.2 Kỹ thuật phân tập thu kết hợp lựa chọn SC: 60 3.3.2.1 Nguyên lý: .60 3.3.2.2 Kết hợp kỹ thuật SC với OFDM: 62 3.3.2.3 Ưu điểm nhược điểm: 62 3.3.3 Kỹ thuật phân tập thu kết hợp tỷ số cực đại MRC: 63 3.3.3.1 Nguyên lý: .63 3.3.3.2 Kết hợp kỹ thuật MRC với OFDM : .64 3.3.3.3 Ưu nhược điểm kỹ thuật MRC: 65 3.3.4 Kỹ thuật phân tập thu kết hợp cân độ lợi EGC (Equal-gain Combining): 66 3.3.4.1 Kỹ thuật phân Nguyên lý : 66 3.3.4.2 Kết hợp kỹ thuật EGC với OFDM: 66 3.3.4.3 Ưu nhược điểm kỹ thuật EGC : .67 3.4 Mô Phỏng Các Kỹ Thuật Phân Tập Thu Kết Hợp: .67 3.4.1 Lƣu đồ thuật tốn kết mơ kỹ thuật TC: 68 3.4.1.1 Lưu đồ thuật toán: 68 3.4.1.2 Kết mô phỏng: 70 3.4.2 Lƣu đồ thuật tốn kết mơ kỹ thuật SC: 72 3.4.2.1 Lưu đồ thuật toán: 72 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải VI 3.4.2.2 Kết mô phỏng: 73 3.4.3 Lƣu đồ thuật tốn kết mơ kỹ thuật MRC: .74 3.4.3.1 Lưu đồ thuật toán: 74 3.4.3.2 Kết mô : 76 3.4.4 Lƣu đồ thuật toán kết mô kỹ thuật EGC: .77 3.4.4.1 Lưu đồ thuật toán: 77 3.4.4.2 Kết mô EGC: 79 3.4.5 Lƣu đồ thuật tốn kết mơ so sánh kỹ thuật phân tập thu: 80 3.4.5.1 Lưu đồ thuật toán: 80 3.4.5.2 Kết mô so sánh kỹ thuật: 82 3.5 Các Kỹ Thuật Phân Tập Phát: .83 3.5.1 Một số đặc điểm kỹ thuật phân tập phát: .83 3.5.2 Phân tập trễ theo chu kỳ CDD (Cyclic delay diversity): 84 3.5.3 Phân tập phát thay đổi tần số FSTD (Frequency shift transmit diversity): 96 3.5.4 Phân tập phát thay đổi thời gian TSTD (Time shift transmit diversity): 97 3.5.5 Mô hình hệ thống Alamouti ăng-ten phát ăng-ten thu: 98 3.5.5.1 Mã hóa chuỗi phát: 100 3.5.5.2 Sơ đồ kết hợp: .101 3.5.6 Mơ hình hệ thống Alamouti mở rộng ăng-ten phát Nr anten thu: 103 3.5.6.1 Ưu điểm kỹ thuật Alamouti: 106 3.5.6.2 Nhược điểm kỹ thuật Alamouti: .107 3.6 Kết Luận Chƣơng: .107 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .108 LỜI CẢM ƠN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO .111 PHỤ LỤC 112 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải VII MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, thông tin di động lĩnh vực phát triển nhanh viễn thông Nhu cầu sử dụng ngƣời ngày tăng số lƣợng chất lƣợng, dịch vụ đa phƣơng tiện ngày đa dạng nhƣ: thoại, video, hình ảnh liệu Để đáp ứng nhu cầu chất lƣợng dịch vụ ngày tăng cao đó, hệ thống thơng tin di động khơng ngừng đƣợc cải tiến đƣợc chuẩn hóa tổ chức giới Việc hệ thống thông tin di động tiến lên 4G điều tất yếu 3GPP LTE - chuẩn tổ chức 3GPP đƣờng tiến lên 4G, với mục tiêu tăng dung lƣợng truyền dẫn, giảm giá thành dịch vụ nhƣ thiết bị đầu cuối, cải thiện chất lƣợng dịch vụ tƣơng lai Các công nghệ đời nhƣ MIMO-OFDM, anten thông minh giúp nâng cao chất lƣợng hệ thống Đặc biệt kỹ thuật phân tập ăng-ten ứng dụng công nghệ OFDM đƣợc sử dụng rộng rãi cho hệ thống 4G nhằm giảm ảnh hƣởng Fading đa đƣờng cải thiện độ tin cậy tín hiệu truyền dẫn mà không cần phải tăng công suất phát mở rộng băng thông Xuất phát từ vấn đề trên, em lựa chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu kỹ thuật phân tập để nâng cao chất lƣợng truyền dẫn vô tuyến hệ thống thông tin di động hệ thứ LTE/LTE-Advanced” làm chủ đề nghiên cứu  Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Đề tài tiến hành tìm hiểu nguyên lý hoạt động nghiên cứu phƣơng pháp phân tập để nâng cao chất lƣợng truyền dẫn vô tuyến hệ thống thông tin di động hệ thứ LTE/LTE-Advanced Phân tích, so sánh đánh giá phƣơng pháp phân tập để từ đƣa phƣơng pháp phân tập tối ƣu ứng với điều kiện cụ thể  Đối tƣợng nghiên cứu: - Tìm hiểu tổng quan hệ thống thông tin di động LTE/LTE-Advanced - Kỹ thuật OFDM đặc tính kênh truyền Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải VIII - Các kỹ thuật phân tập đƣợc sử dụng LTE/LTE-Advanced  Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ LTE/LTE-Advanced, nghiên cứu kỹ thuật phân tập đƣợc sử dụng hệ thống thông tin di động LTE/LTE-Advanced  Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu dựa tài liệu từ cơng trình khoa học, đề tài tạp chí – hội thảo ngồi nƣớc vấn đề có liên quan đến cơng nghệ LTE/LTE-Advanced, kỹ thuật phân tập đƣợc sử dụng LTE/LTEAdvanced  Kết cấu luận văn: Chƣơng I: Tổng quan hệ thống thông tin di động LTE/LTE-Advanced Chƣơng II: Kỹ thuật OFDM đặc tính kênh truyền Chƣơng III: Các kỹ thuật phân tập Do nội dung đề tài rộng khó, thời gian kiến thức có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp Thầy Cơ bạn để Luận văn đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn hƣớng dẫn bảo tận tình Thầy Cô Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông - Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải, đặc biệt thầy giáo TS Trịnh Quang Khải Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên, ủng hộ giúp đỡ em hồn thành tốt Luận văn Hồ Chí Minh, Ngày 27 tháng 05 năm 2014 Phạm Tuấn Huệ Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 113 AWGN_sig = sqrt(No/2)*( randn(N_fft,1) + j*randn(N_fft,1) ); rx_sig(1:N_fft,rx_anten,mm) = rx_sig_nonoise + AWGN_sig; FD_rx_sig(1:N_fft,rx_anten,mm) = sqrt(1/N_fft)*fft(rx_sig(1:N_fft,rx_anten,mm));% chuyen lai qua mien tan so end end end % Đoạn chương trình mơ khối điều chế function [QAM_sym] = MQAM_modulator(bit_tupple) tupple_Len = length(bit_tupple(:,1));%so bit/subcarrier burst_len = length( bit_tupple(1,:) );%so subcarriers %[int_value] = two_bit_to_int(two_bits); QAM_sym = zeros(1,burst_len);% for sam =1:burst_len if tupple_Len == %M = QAM_sym(sam) = 2*bit_tupple(1,sam) -1; elseif tupple_Len == %M = QAM_sym(sam) = (2*bit_tupple(1,sam) -1) +1i*(2*bit_tupple(2,sam) -1); elseif tupple_Len == %M = QAM_sym(sam) = 2*bit_tupple(1,sam) -1+ 1i*sign(bit_tupple(2,sam)-0.5)*(2*bit_tupple(3,sam) +3); elseif tupple_Len == %M = 16 QAM_sym(sam) = sign(bit_tupple(1,sam)-0.5)*(-2*bit_tupple(2,sam) +3) + 1i*sign(bit_tupple(3,sam)-0.5)*(-2*bit_tupple(4,sam) +3); elseif tupple_Len == %M = 32 QAM_sym(sam) = sign(bit_tupple(1,sam)-0.5)*(-2*bit_tupple(2,sam) +3) + 1i*sign(bit_tupple(3,sam)0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(4:5,sam)); elseif tupple_Len == %M = 64 Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 114 QAM_sym(sam) = sign(bit_tupple(1,sam)0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(2:3,sam)) + 1i*sign(bit_tupple(4,sam)0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(5:6,sam)); elseif tupple_Len == %M = 128 QAM_sym(sam) = sign(bit_tupple(1,sam)0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(2:3,sam)) + 1i*(sign(bit_tupple(4,sam)-0.5)*8 - sign(bit_tupple(4,sam)0.5)*sign(bit_tupple(5,sam)-0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(6:7,sam))); elseif tupple_Len == %M = 256 QAM_sym(sam) = sign(bit_tupple(1,sam)-0.5)*8 - sign(bit_tupple(1,sam)0.5)*sign(bit_tupple(2,sam)-0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(3:4,sam)) + 1i*(sign(bit_tupple(5,sam)-0.5)*8 - sign(bit_tupple(5,sam)0.5)*sign(bit_tupple(6,sam)-0.5)*two_bit_to_int(bit_tupple(7:8,sam))); end end % Đoạn chương trình mơ khối giải điều chế function [recovered_bits] = MQAM_Demodulator(sig,M) num_sam = length(sig); if M == %bits:0 s = [-1 1]; for sam = 1:num_sam [distance,min_index] = min( abs( sig(sam) - s ).^2 ); recovered_bits(sam) = min_index-1; end elseif M == %bits:00 10 01 11 s = [-1-1i 1-1i -1+1i 1+1i]; for sam = 1:num_sam [distance,min_index] = min( abs( sig(sam) - s ).^2 ); Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 115 recovered_bit_temp(1:2,sam) = dec2bin(min_index-1,2); end recovered_bits = reshape(recovered_bit_temp,1,2*(num_sam)); elseif M == %new load QAM8dectab.mat [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(3,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 3)); end elseif M == 16 %new load QAM16dectab.mat [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(4,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 4)); end elseif M == 32 %new load QAM32dectab.mat [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(5,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 5)); end elseif M == 64 %new load QAM64dectab.mat Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 116 [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(6,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 6)); end elseif M == 128 %new load QAM128dectab.mat [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(7,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 7)); end elseif M==256 %new load QAM256dectab.mat [QAMbintab, QAMcplxtab] = make_tables(8,QAM_in); recovered_bits = []; for sam = 1:num_sam [y, x] = nearestIndex(sig(sam),QAMcplxtab); recovered_bits = horzcat(recovered_bits, reshape(QAMbintab(y, x, :), 1, 8)); end % Đoạn chƣơng trình mơ kỹ thuật TC clear all; close all; N_packet =300; % number of simulation packet for d=0:4:4; N_rx=2;% number of Rx antennas N_tx = 1; % number of Tx antennas Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 117 M_QAM =64; % MQAM modulation level used SNR = [1:1:20].'; N_data_sym = 21; %============== OFDM settings -L = 5; % number of resolvable multipaths < N_cp N_fft =128; % FFT size used N_cp = 10; % CP length in normal mode SigPow = N_tx*1; % Ns = N_fft + N_cp; PDP = exp(-(0:L-1)/4)/sum( exp(-(0:L-1)/4) ); % -subcarr_len = log2(M_QAM); % number of bits per subcarrier/MQAM constellation point BER = zeros(1,length(SNR)); tic for SNR_index = 1:length(SNR) No = SigPow/(10^(SNR(SNR_index)/10)); for packet = 1:N_packet disp([' SNR=', num2str(SNR(SNR_index)), '; Packet=', num2str(packet)]); if d==0 N_rx=1; end [tx_data_sig,data_bit_seq,data_sym] = Tx_data_signal_generator_Diversity(subcarr_len,N_fft,N_data_sym,L); h = zeros(L,N_tx,N_rx); for rx_anten = 1:N_rx h(:,1,rx_anten) = sqrt(PDP.'/2).*( randn(L,1) + 1j*randn(L,1) ); end % Received signal generation [rx_sig,FD_rx_sig] = Rx_Sig_Generator(N_tx,N_rx,L,N_fft,No,h,tx_data_sig); Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 118 % Demodulation [reco_bits, reco_sym] = Diversity( h, FD_rx_sig, subcarr_len, N_fft, N_data_sym, N_rx, L, d ); BER(SNR_index) = BER(SNR_index) + sum( abs(data_bit_seq - reco_bits) ); end end BER = BER/(N_packet*subcarr_len*N_fft*N_data_sym); switch(d) case figure(1) semilogy(SNR,BER,'r+-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'k >','LineWidth',2); hold on; otherwise end xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Bit error rate (BER)'); legend( 'No Diversity', 'TC Block-fading'); end % Đoạn chƣơng trình mô kỹ thuật SC clear all; close all; N_packet =300; % number of simulation packets for d=0:3:3; N_rx=2; % number of Rx antennas Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 119 N_tx = 1; % number of Tx antennas M_QAM =64; % MQAM modulation level used SNR = [1:1:20].'; N_data_sym = 21; %============== OFDM settings -L = 5; % number of resolvable multipaths < N_cp N_fft =128; % FFT size used N_cp = 10; % CP length in normal mode SigPow = N_tx*1; % Ns = N_fft + N_cp; PDP = exp(-(0:L-1)/4)/sum( exp(-(0:L-1)/4) ); % -subcarr_len = log2(M_QAM); % number of bits per subcarrier/MQAM constellation point BER = zeros(1,length(SNR)); tic for SNR_index = 1:length(SNR) No = SigPow/(10^(SNR(SNR_index)/10)); for packet = 1:N_packet disp([' SNR=', num2str(SNR(SNR_index)), '; Packet=', num2str(packet)]); if d==0 N_rx=1; end [tx_data_sig,data_bit_seq,data_sym] = Tx_data_signal_generator_Diversity(subcarr_len,N_fft,N_data_sym,L); h = zeros(L,N_tx,N_rx); for rx_anten = 1:N_rx h(:,1,rx_anten) = sqrt(PDP.'/2).*( randn(L,1) + 1j*randn(L,1) ); end Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 120 % Received signal generation [rx_sig,FD_rx_sig] = Rx_Sig_Generator(N_tx,N_rx,L,N_fft,No,h,tx_data_sig); % Demodulation [reco_bits, reco_sym] = Diversity( h, FD_rx_sig, subcarr_len, N_fft, N_data_sym, N_rx, L, d ); BER(SNR_index) = BER(SNR_index) + sum( abs(data_bit_seq - reco_bits) ); end end BER = BER/(N_packet*subcarr_len*N_fft*N_data_sym); switch(d) case figure(1) semilogy(SNR,BER,'r+-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'yx-','LineWidth',2); hold on; otherwise end xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Bit error rate (BER)'); legend( 'No Diversity', 'SC Block-fading'); end %Đoạn chƣơng trình mơ kỹ thuật EGC clear all; close all; Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 121 N_packet =300; % number of simulation packet for d=0:2:2; N_rx=2;% number of Rx antennas N_tx = 1; % number of Tx antennas M_QAM =64; % MQAM modulation level used SNR = [1:1:20].'; N_data_sym = 21; %============== OFDM settings -L = 5; % number of resolvable multipaths < N_cp N_fft =128; % FFT size used N_cp = 10; % CP length in normal mode SigPow = N_tx*1; % Ns = N_fft + N_cp; PDP = exp(-(0:L-1)/4)/sum( exp(-(0:L-1)/4) ); % -subcarr_len = log2(M_QAM); % number of bits per subcarrier/MQAM constellation point BER = zeros(1,length(SNR)); tic for SNR_index = 1:length(SNR) No = SigPow/(10^(SNR(SNR_index)/10)); for packet = 1:N_packet disp([' SNR=', num2str(SNR(SNR_index)), '; Packet=', num2str(packet)]); if d==0 N_rx=1; end [tx_data_sig,data_bit_seq,data_sym] = Tx_data_signal_generator_Diversity(subcarr_len,N_fft,N_data_sym,L); h = zeros(L,N_tx,N_rx); for rx_anten = 1:N_rx Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 122 h(:,1,rx_anten) = sqrt(PDP.'/2).*( randn(L,1) + 1j*randn(L,1) ); end % Received signal generation [rx_sig,FD_rx_sig] = Rx_Sig_Generator(N_tx,N_rx,L,N_fft,No,h,tx_data_sig); % Demodulation [reco_bits, reco_sym] = Diversity( h, FD_rx_sig, subcarr_len, N_fft, N_data_sym, N_rx, L, d ); BER(SNR_index) = BER(SNR_index) + sum( abs(data_bit_seq - reco_bits) ); end end BER = BER/(N_packet*subcarr_len*N_fft*N_data_sym); switch(d) case figure(1) semilogy(SNR,BER,'r+-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'b*:','LineWidth',2); hold on; otherwise end xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Bit error rate (BER)'); legend( 'No Diversity', 'EGC Block-fading'); end % Đoạn chƣơng trình mơ kỹ thuật MRC clear all; Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 123 close all; N_packet =300; % number of simulation packet for d=0:1:1; N_rx=2;% number of Rx antennas N_tx = 1; % number of Tx antennas M_QAM =64; % MQAM modulation level used SNR = [1:1:20].'; N_data_sym = 21; %============== OFDM settings -L = 5; % number of resolvable multipaths < N_cp N_fft =128; % FFT size used N_cp = 10; % CP length in normal mode SigPow = N_tx*1; % Ns = N_fft + N_cp; PDP = exp(-(0:L-1)/4)/sum( exp(-(0:L-1)/4) ); % -subcarr_len = log2(M_QAM); % number of bits per subcarrier/MQAM constellation point BER = zeros(1,length(SNR)); tic for SNR_index = 1:length(SNR) No = SigPow/(10^(SNR(SNR_index)/10)); for packet = 1:N_packet disp([' SNR=', num2str(SNR(SNR_index)), '; Packet=', num2str(packet)]); if d==0 N_rx=1; end [tx_data_sig,data_bit_seq,data_sym] = Tx_data_signal_generator_Diversity(subcarr_len,N_fft,N_data_sym,L); Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 124 h = zeros(L,N_tx,N_rx); for rx_anten = 1:N_rx h(:,1,rx_anten) = sqrt(PDP.'/2).*( randn(L,1) + 1j*randn(L,1) ); end % Received signal generation [rx_sig,FD_rx_sig] = Rx_Sig_Generator(N_tx,N_rx,L,N_fft,No,h,tx_data_sig); % Demodulation [reco_bits, reco_sym] = Diversity( h, FD_rx_sig, subcarr_len, N_fft, N_data_sym, N_rx, L, d ); BER(SNR_index) = BER(SNR_index) + sum( abs(data_bit_seq - reco_bits) ); end end BER = BER/(N_packet*subcarr_len*N_fft*N_data_sym); switch(d) case figure(1) semilogy(SNR,BER,'r+-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'b*:','LineWidth',2); hold on; otherwise end xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Bit error rate (BER)'); legend( 'No Diversity', 'MRC Block-fading'); end Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 125 %Đoạn chƣơng trình mơ so sánh kỹ thuật % Diversity clear all; close all; N_packet = 300 % number of simulation packets for d=1:1:4 N_rx=2; % So ang ten thu =2 N_tx = 1; % So ang ten phat =1 M_QAM =64; % Muc dieu che M-QAM SNR = [1:1:18]; N_data_sym =21; %============== OFDM settings -L = 5; % So resolvable multipaths < N_cp N_fft =128; N_cp = 10; SigPow = N_tx*1; Ns = N_fft + N_cp; PDP = exp(-(0:L-1)/4)/sum( exp(-(0:L-1)/4) ); subcarr_len = log2(M_QAM); BER = zeros(1,length(SNR)); tic for SNR_index = 1:length(SNR) No = SigPow/(10^(SNR(SNR_index)/10)); for packet = 1:N_packet disp(['SNR=', num2str(SNR(SNR_index)), ';Packet=', num2str(packet)]); if d==0 N_rx=1; end Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 126 [tx_data_sig,data_bit_seq,data_sym] = Tx_data_signal_generator_Diversity(subcarr_len,N_fft,N_data_sym,L); h = zeros(L,N_tx,N_rx); for rx_anten = 1:N_rx h(:,1,rx_anten) = sqrt(PDP.'/2).*( randn(L,1) + 1j*randn(L,1) ); end [rx_sig,FD_rx_sig] = Rx_Sig_Generator(N_tx,N_rx,L,N_fft,No,h,tx_data_sig); [reco_bits, reco_sym] = Diversity( h, FD_rx_sig, subcarr_len, N_fft, N_data_sym, N_rx, L, d ); BER(SNR_index) = BER(SNR_index) + sum( abs(data_bit_seq - reco_bits) ); end end BER = BER/(N_packet*subcarr_len*N_fft*N_data_sym); switch(d) case figure(1) semilogy(SNR,BER,'r+-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'b*:','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'yx-','LineWidth',2); hold on; case semilogy(SNR,BER,'k >','LineWidth',2); hold on; otherwise Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 127 end xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Bit error rate (BER)'); legend( 'MRC Bloc-fading', 'EGC Block-fading' , 'SC Block-fading', 'TC Block-fading'); End Phạm Tuấn Huệ - Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải