Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4g lte) và kỹ thuật ofdm trong mạng 4g lte

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH 621.382 KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: H THNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ (4G LTE) VÀ KỸ THUẬT OFDM TRONG MẠNG 4G LTE Ngườ g Mã số sinh viên : ThS Lê Thị Kiều Nga : Trần Phi Hùng : 50K1 - ĐTVT : 0951080283 NGHỆ AN - 2014 iv LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin di động ngày trở thành ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà khai thác Sự phát triển thị trƣờng viễn thông di động thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu triển khai hệ thống thông tin di động tƣơng lai Hệ thống di động hệ thứ hai, với GSM CDMA ví dụ điển hình phát triển mạnh mẽ nhiều quốc gia Tuy nhiên, thị trƣờng viễn thông mở rộng thể rõ hạn chế dung lƣợng băng thông hệ thống thông tin di động hệ thứ hai Sự đời hệ thống di động hệ thứ ba với công nghệ tiêu biểu nhƣ WCDMA hay HSPA tất yếu để đáp ứng đƣợc nhu cầu truy cập liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thơng rộng ngƣời sử dụng Mặc dù hệ thống thông tin di động hệ 2.5G hay 3G phát triển không ngừng nhƣng nhà khai thác viễn thông lớn giới bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm chuẩn di động hệ có nhiều tiềm trở thành chuẩn di động 4G tƣơng lai, LTE (Long Term Evolution) Các thử nghiệm trình diễn chứng tỏ lực tuyệt vời công nghệ LTE khả thƣơng mại hóa LTE đến gần Trƣớc đây, muốn truy cập liệu, bạn phải cần có đƣờng dây cố định để kết nối Trong tƣơng lai không xa với LTE, bạn truy cập tất dịch vụ lúc nơi di chuyển: xem phim chất lƣợng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải sở liệu v.v… với tốc độ “siêu tốc” Đó khác biệt mạng di động hệ thứ (3G) mạng di động hệ thứ tƣ (4G) Tuy mẻ nhƣng mạng di động băng rộng 4G đƣợc kỳ vọng tạo nhiều thay đổi khác biệt so với mạng di động Xuất phát từ vấn đề trên, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: “Hệ thống thơng tin di động hệ thứ (4G LTE) kỹ thuật OFDM mạng 4G” Đề tài vào tìm hiểu tổng quan công nghệ LTE nhƣ kỹ thuật thành phần đƣợc sử dụng công nghệ để hiểu rõ thêm tiềm hấp dẫn mà công nghệ mang lại v Đề tài em bao gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động hệ thông tin di động thứ (4G LTE) Chƣơng đề cập đến lộ trình phát triển thơng tin di động, bên cạnh tổng quan mạng thông tin di động hệ thứ (4G LTE) khác mạng 4G so với hệ thông tin di động 3G, HSPA WiMax Chƣơng 2: Cấu trúc mạng 4G LTE kỹ thuật đƣợc sử dụng mạng 4G LTE Chƣơng sâu trình bày đặc tả kỹ thuật mạng 4G LTE nhƣ mục tiêu thiết kế, giao thức LTE, kiến trúc mạng, phƣơng thức truy nhập vô tuyến,… đồng thời nêu lên đƣợc kỹ thuật đƣợc sử dụng phổ biến mạng 4G LTE Chƣơng 3: Mô kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM sử dụng mạng 4G LTE Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM kỹ thuật đƣợc sử dụng truy nhập đƣờng xuống mạng 4G LTE Nó cho phép cải thiện chất lƣợng hệ thống, nâng cao dịch vụ để phục vụ cho ngƣời sử dụng Trong trình làm đồ án tốt nghiệp trình độ lực than cịn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, em mong nhận đƣợc dẫn thầy giáo góp ý bạn để đồ án đƣợc hoàn thiện Để hoàn thành đƣợc đồ án này, trƣớc tiên em xin gửi đến cô giáo ThS Lê Thị Kiều Nga lời cảm ơn chân thành bảo, giúp đỡ tận tình suốt thời gian qua Em xin gửi đến q thầy cơ, gia đình bạn bè lời cảm ơn chân thành biết ơn sâu sắc giúp đỡ tận tình suốt thời gian em học tai trƣờng Nghệ An, ngày tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực Trần Phi Hùng vi MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC THẾ HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ THẾ HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THỨ (4G LTE) 1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G) 1.1.2.1 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 1.1.2.2 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (3G) 1.1.4 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (4G) 1.2 Tổng quan mạng 4G 1.2.1 Mục tiêu cách tiếp cận 1.2.2 Các kỹ thuật đƣợc sử dụng 10 1.3 Sự khác mạng 4G LTE với mạng khác 10 1.3.1 Sự khác mạng 3G mạng 4G LTE 10 1.3.2 Sự khác mạng 4G LTE WiMax 11 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠNG 4G LTE 13 2.1 Giới thiệu công nghệ LTE 13 2.2 Các mục tiêu thiết kế LTE 14 2.2.1 Các khả 15 2.2.2 Hiệu hệ thống 16 vii 2.2.3 Các khía cạnh liên quan đến triển khai 17 2.2.4 Kiến trúc chuyển dịch 20 2.2.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến 20 2.2.6 Mức độ phức tạp 21 2.2.7 Các khía cạnh chung 21 2.3 Mục tiêu thiết kế SAE 21 2.4 Cấu trúc mạng 23 2.4.1 Mạng lõi 25 2.4.2 Mạng truy cập 27 2.4.3 Đƣờng giao tiếp mạng lõi với mạng truy cập vô tuyến 28 2.4.4 Đƣờng giao tiếp với sở liệu ngƣời dùng 30 2.4.5 Cấu trúc chuyển vùng Roaming 30 2.4.6 Kết nối với mạng khác 31 2.5 Truy cập vô tuyến LTE 31 2.5.1 Hệ thống truyền dẫn đƣờng xuống đƣờng lên LTE 31 2.5.2 Hoạch định phụ thuộc kênh truyền thích ứng tốc độ 33 2.5.2.1 Hoạch định đƣờng xuống 33 2.5.2.2 Hoạch định đƣờng lên 34 2.5.2.3 Điều phối nhiễu liên tế bào 35 2.5.3 HARQ với kết hợp mềm 35 2.5.4 Hỗ trợ nhiều anten 36 2.5.5 Hỗ trợ quảng bá đa phƣơng 36 2.5.6 Tính linh hoạt phổ 37 2.5.6.1 Tính linh hoạt phổ xếp song công 37 2.5.6.2 Tính linh hoạt băng tần hoạt động 38 viii 2.5.6.3 Tính linh hoạt băng thơng 39 2.6 Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE 39 2.6.1 Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC) 41 2.6.2 Điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC) 43 2.6.2.1 Kênh logic kênh truyền tải 43 2.6.2.2 Hoạch định đƣờng xuống 45 2.6.2.3 Hoạch định đƣờng lên 46 2.7 HARQ 48 2.8 Lớp vật lý 50 2.9 Các trạng thái LTE 52 2.10 Luồng số liệu 53 2.11 Các kỹ thuật sử dụng LTE 54 2.11.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 54 2.11.2 Kỹ thuật MIMO 62 2.11.3 Kỹ thuật SC-FDMA 63 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO OFDM TRONG MẠNG 4G (LTE) 66 3.1 Mô hệ thống OFDM Matlab 66 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 ix C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt 1G 2G 3G 4G 3GPP ACK BCCH BCH BW CDMA CN CP DL-SCH DL DTCH E-UTRAN EPC EPS ENodeB FDMA x Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an FDD FEC GSM GPRS GI Tiếng anh First Generation Second Generation Third Generation Four Generation Third Generation Patnership Project Acknowledgement Broadcast Control Chanel Broadcast Chanel Band Width Code Division Multiple Access Core Network Cycle Prefix Downlink Share Chanel Downlink Dedicated Control Channel Evoled UMTS Terrestrial Radio Access Evoled Packet Core Evoled Packet System xi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Enhance NodeB Frequency Division Multiple Access Frequency Division Duplexing Forward Error Correction Global System for Mobile General Packet Radio Service Guard Interval Tiếng việt Thế hệ thông tin di động thứ Thế hệ thông tin di động thứ Thế hệ thông tin di động thứ Thế hệ thông tin di động thứ Đề án đối tác hệ thứ Tín hiệu xác nhận Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Băng thông Đa truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Tiền tố lặp Kênh chia sẻ đƣờng xuống Đƣờng xuống Kênh điều khiển dành riêng xii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Mạng truy cập vô tuyến cải tiến Mạng lõi gói Hệ thống gói phát triển NodeB cải tiến Đa truy nhập phân chia theo tần số Ghép kênh phân chia theo tần số Sửa lỗi hồi tiếp Hệ thống di động toàn cầu Dịch vụ gói vơ tuyến Khoảng bảo vệ HSDPA HDTV HSUPA HSPA HSS HLR HARQ ITU IP IMS xiii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an chọn băng tần phù hợp xây dựng sở hạ tầng hợp lý Hi vọng thời gian sớm mà thị trƣờng thiết bị đầu cuối hỗ trợ mạng LTE nhà mạng Việt Nam triển khai xây dựng hệ thống sở hạ tầng, công nghệ thị trƣờng để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ chất ngƣời dân Với khoảng thời gian có hạn điều kiện khơng cho phép nên em chƣa tìm hiểu sâu vào vấn đề liên quan nhƣng kiến thức tảng giúp ems au tiếp cận đƣợc hệ thống thông tin di động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://en.wikipedia.org/wiki/4G, truy cập cuối ngày 1/12/2013 [2] Philip Solis Practice Director, Wireless Connectivity Aditya Kaul Senior Analyst, Mobile Networks Nadine Manjaro Associate Analyst Jake Saunders Vice President, Forecasting; Prospects for HSPA, LTE and WiMax; ABI reseach (tham khảo cho phần so sánh LTE WiMax) [3] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lộ trình phát triển thông tin di động từ 3G lên 4G, Học viện Cơng nghệ Bƣu Viễn thơng, 12/2008 [4] Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens Netwworks, Filand, LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access; John Wiley & Sons, Ltd xcviii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an [5] http://www.tutorialspoint.com/lte/lte_network_architecture.htm, truy cập cuối ngày 14/12/2013 PHỤ LỤC ******************Chuẩn hóa liệu trƣớc sử dụng******************* if channel_on == disp('Simulating Channel') norm_factor = max(abs(recv)); recv = (1/norm_factor) * recv; ch_clipping ch_multipath ch_noise recv = norm_factor * recv; end xcix Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an **********************Mô hiệu ứng xén tín hiệu************** for i = 1:length(recv) if recv(i) > clip_level recv(i) = clip_level; end if recv(i) < -clip_level recv(i) = -clip_level; end end ************************Mô hiệu ứng đa đƣờng******************* copy1=zeros(size(recv)); for i=1+d1:length(recv) copy1(i)=a1*recv(i-d1); end copy2=zeros(size(recv)); for i=1+d2:length(recv) copy2(i)=a2*recv(i-d2); end recv=recv+copy1+copy2; *******************Tính tốn nhiễu ( thực phiá thu) *********** if already_made_noise == % only generate once and use for both QAM and OFDM noise = (rand(1,length(recv))-0.5)*2*noise_level; already_made_noise = 1; end recv = recv + noise; % khôi phục biên độ liệu ****************** Phát symbol OFDM *********************** disp('Transmitting') read % Đọc liệu vào c Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an data_in_pol = bin2pol(data_in); % Chuyen doi du lieu nhi phan du lieu phan cuc tx_chunk *******Thuc hien IFFT de tao dang song mien thoi gian bieu dien du lieu***** td_sets = zeros(num_chunks,fft_size); for i = 1:num_chunks td_sets(i,1:fft_size) = real(ifft(spaced_chunks(i,1:fft_size))); end tx_dechunk **************Đổi liệu nhị phân (0,1) du lieu cuc (-1,1)************ y = ones(1,length(x)); for i = 1:length(x) if x(i) == y(i) = -1; end end **********************Đổi liệu nhị phân thành hexa******************* y = 0; k = 0; for i = 1:8 y = y + x(8-k)*2^k; k = k+1; end ******************* % Simulation of digital M-PSK modulation schemes over an AWGN channel % November 2004 Robert Morelos-Zaragoza San Jose State University % Needs the Communications toolbox clear ci Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Fd = 1; Fs = 1; N = 100000 ; method='psk'; set(1) = 2; set(2) = 4; set(3) = 8; for j=1:1:3 M = set(j); i=1; for esno=0:1:18 sigma = sqrt(10^(-esno/10)/2); x = floor(M*rand(N,1)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); snr(i) = esno; i=i+1; end j end semilogy(snr,ber(1,:),'-b^',snr,ber(2,:),'-bo',snr,ber(3,:),'-bs'); grid on; ylabel('BER'); xlabel('E/N_0 (dB)'); legend('BPSK', 'QPSK', '8PSK',1); title('Simulated error performance of M-PSK SJSU - Fall 2004.'); *************************** % Simulation of digital M-QAM modulation schemes over an AWGN channel % November 2004 Robert Morelos-Zaragoza San Jose State University % Needs the Communications toolbox cii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an clear Fd = 1; Fs = 1; N= 100000 ; method='qask'; set(1) = 4; set(2) = 16; set(3) = 64; for j=1:1:3 M = set(j); l=1:1:M; aux = sum(abs(modmap(l-1,Fd,Fs,method,M)).^2)/M; energy(j) = aux(1)+aux(2); i=1; for esno=0:2:26; sigma = sqrt(10^(-esno/10)/2)*sqrt(energy(j)); x = floor(M*rand(N,1)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); snr(i) = esno; i=i+1; end j end semilogy(snr,ber(1,:),'-b^',snr,ber(2,:),'-bo',snr,ber(3,:),'-bs'); grid on; ylabel('BER'); xlabel('E/N_0 (dB)'); legend('QPSK', '16-QAM', '64-QAM',1); title('Cac kieu dieu che M-QAM khac kenh truyen AWGN'); ciii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ************************ function y = eight2bin(x) % eight2bin % Converts eight bit data (0-255 decimal) to a binary form for processing y = zeros(1,8); k = 0; while x > y(8-k) = rem(x,2); k = k+1; x = floor(x/2); end ********************** % Run OFDM simulation tic % Start stopwatch to calculate how long QAM simulation takes disp(' '),disp(' ') disp('OFDM Simulation') tx ch rx % Stop stopwatch to calculate how long QAM simulation takes OFDM_simulation_time = toc; if OFDM_simulation_time > 60 disp(strcat('Time for OFDM simulation=', num2str(OFDM_simulation_time/60), ' minutes.')); else disp(strcat('Time for OFDM simulation=', num2str(OFDM_simulation_time), ' seconds.')); end ********************* civ Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an function y = pol2bin(x) % pol2bin % Chuyen doi cac so phan cuc (-1,1) cac so nhi phan (0,1) % Chap nhan mot mang 1-D cua cac so phan cuc % Loai bo cac zeros, chung khong hop le % % Loai bo cac zeros - Khong can cho giai ma y = ones(1,length(x)); for i = 1:length(x) if x(i) == -1 y(i) = 0; end end ***************************** % QAM.m So sanh OFDM (Da song mang) voi QAM da muc (Don song mang) % Khi chung ta phat cung mot so luong bit giong ngau tren mot chu ky thoi gian read % Doc du lieu cho QAM - Khong anh huong den OFDM data_in_pol = bin2pol(data_in); % Chuyen doi du lieu nhi phan du lieu phan cuc % Kiem tra so song mang co phai la luy thua cua is_pow_2 = num_carriers; temp_do_QAM = 0; if is_pow_2 ~= while temp_do_QAM == temp_do_QAM = rem(is_pow_2,2); is_pow_2 = is_pow_2/2; if is_pow_2 == temp_do_QAM = -99; end end else cv Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an temp_do_QAM = -99; % la luy thua cua end if temp_do_QAM ~= -99 do_QAM = 0; % Khong the thuc hien disp(' '),disp('ERROR: Cannot run QAM because num_carriers is not valid.') disp(' Please see "setup.m" for details.') end if do_QAM == tic % Bat dau de tinh toan thoi gian mo phong thuc hien QAM disp(' '), disp(' ') disp('QAM simulation'), disp('Transmitting') ****** Them cac muc zeros de du lieu duoc chia cac phan bang data_length = length(data_in_pol); r = rem(data_length,num_carriers); if r ~= for i = 1:num_carriers-r data_in_pol(data_length+i) = 0; %Them dau vao voi cac zeros vao tap hop du lieu end %Toc co the duoc cai thien end data_length = length(data_in_pol); %Cap nhat sau them num_OFDM_symbols = ceil(data_length / (2*num_carriers)); % So ky hieu QAM duoc bieu dien bang so luong cua du lieu tren mot ky % hieu OFDM num_QAM_symbols = num_carriers / 2; % So mau tren ky hieu QAM num_symbol_samples = fft_size / num_QAM_symbols; **** *Chuyen doi du lieu phan cuc [-1, 1] du lieu muc [-3, -1, 1, 3]**** cvi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an data_in_4 = zeros(1,data_length/2); for i = 1:2:data_length data_in_4(i - (i-1)/2) = data_in_pol(i)*2 + data_in_pol(i+1); end % Dinh ro diem lay mau giua va 2*pi ts = linspace(0, 2*pi*QAM_periods, num_symbol_samples+1); % Phat du lieu 16-QAM % Tong dai cua truyen dan 16-QAM tx_length=num_OFDM_symbols*num_QAM_symbols*num_symbol_samples; QAM_tx_data = zeros(1,tx_length); for i = 1:2:data_length/2 for k = 1:num_symbol_samples QAM_tx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) = data_in_4(i)*cos(ts(k)) + data_in_4(i+1)*sin(ts(k)); end end % Do channel simulation on QAM data xmit = QAM_tx_data; % ch dung du lieu 'xmit' va tra ve 'recv' ch QAM_rx_data = recv; clear recv % Luu du lieu QAM sau mo phong kenh %Loai bo 'recv' cho no khong nhieu voi OFDM clear xmit % Loai bo 'xmit' cho no khong nhieu voi OFDM disp('Receiving') % Khoi phuc du lieu nhi phan (Giai ma QAM) cos_temp = zeros(1,num_symbol_samples); sin_temp = cos_temp; % % xxx = zeros(1,data_length/4); % Khoi tao muc khong cho toc yyy = xxx; % cvii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an QAM_data_out_4 = zeros(1,data_length/2); for i = 1:2:data_length/2 % % "cheating" for k = 1:num_symbol_samples ************Tang so song mang de tao tan so cao va du lieu goc********** cos_temp(k) = QAM_rx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) * cos(ts(k)); sin_temp(k) = QAM_rx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) * sin(ts(k)); end % LPF va xac dinh - chung ta se rat don gian LPF bang phep trung % binh xxx(1+(i-1)/2) = mean(cos_temp); yyy(1+(i-1)/2) = mean(sin_temp); ************ Khoi phuc du lieu dang noi tiep******************** QAM_data_out_4(i) = xxx(1+(i-1)/2); QAM_data_out_4(i+1) = yyy(1+(i-1)/2); end ********************** %Tinh toan giua cac muc khong zeros_between = ((fft_size/2) - (num_carriers + num_zeros))/(num_carriers + num_zeros); spaced_chunks = zeros(num_chunks,fft_size); %Them vao giua cac muc khong i = 1; for k = zeros_between +1:zeros_between +1:fft_size/2 spaced_chunks(1:num_chunks,k) = padded_chunks(1:num_chunks,i); i = i+1; end % Gap du lieu de tao mot ham le cho dau vao IFFT for i = 1:num_chunks % Chu y: chi muc = that la tan so mot chieu de ifft -> no khong % tao ban len truc y thi cviii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an spaced_chunks(i,fft_size:-1:fft_size/2+2) = conj(spaced_chunks(i,2:fft_size/2)); end ********Thuc hien xac dinh giua cac muc [-3, -1, 1, 3]****** for i = 1:data_length/2 if QAM_data_out_4(i) >= 1, QAM_data_out_4(i) = 3; elseif QAM_data_out_4(i) >= 0, QAM_data_out_4(i) = 1; elseif QAM_data_out_4(i) >= -1, QAM_data_out_4(i) = -1; else QAM_data_out_4(i) = -3; end end ******Chuyen doi du lieu muc [-3, -1, 1, 3] ve du lieu phan cuc [-1, 1]****** QAM_data_out_pol = zeros(1,data_length); % "cheating" for i = 1:2:data_length switch QAM_data_out_4(1 + (i-1)/2) case -3 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+1) = -1; case -1 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+1) = 1; case QAM_data_out_pol(i) = 1; QAM_data_out_pol(i+1) = -1; case QAM_data_out_pol(i) = 1; QAM_data_out_pol(i+1) = 1; otherwise disp('Error detected in switch statment - This should not be happening.'); end end cix Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an QAM_data_out = pol2bin(QAM_data_out_pol); % Chuyen doi ve du lieu nhi phan ***********************OFDM Signal********************************* clear all; Fd=1; % symbol rate (1Hz) Fs=1*Fd; M=4; % number of sample per symbol % kind(range) of symbol (0,1,2,3) Ndata=1024; % all transmitted data symbol Sdata=64; % 64 data symbol per frame to ifft Slen=128; % 128 length symbol for IFFT Nsym=Ndata/Sdata; % number of frame -> Nsym frame GIlen=144; GI=16; % symbol with GI insertion % guard interval length % vector initialization X=zeros(Ndata,1); Y1=zeros(Ndata,1); Y2=zeros(Ndata,1); Y3=zeros(Slen,1); z0=zeros(Slen,1); z1=zeros(Ndata/Sdata*Slen,1); g=zeros(GIlen,1); z2=zeros(GIlen*Nsym,1); z3=zeros(GIlen*Nsym,1); % random integer generation by M kinds X = randint(Ndata, 1, M); % digital symbol mapped as analog symbol Y1 = modmap(X, Fd, Fs, 'qask', M); % covert to complex number Y2=amodce(Y1,1,'qam'); for j=1:Nsym; for i=1:Sdata; cx Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Y3(i+Slen/2-Sdata/2,1)=Y2(i+(j-1)*Sdata,1); End z0=ifft(Y3); for i=1:Slen; z1(((j-1)*Slen)+i)=z0(i,1); end for i=1:Slen; g(i+16)=z0(i,1); end for i=1:GI; g(i)=z0(i+Slen-GI,1); end for i=1:GIlen; z2(((j-1)*GIlen)+i)=g(i,1); end end % graph on time domain figure(1); f = linspace(-Sdata,Sdata,length(z1)); plot(f,abs(z1)); subplot(2,1,1);plot(f,abs(z1),'b');grid on; Title('Signal in Time Domain','Color','b'); xlabel('Time,s','Color','b'); ylabel('Amplitude','Color','b') Y4 = fft(z1); % if Y4 is under 0.01 Y4=0.001 for j=1:Ndata/Sdata*Slen; if abs(Y4(j)) < 0.01 Y4(j)=0.01; end end cxi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn