Bài tập thực hành cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến

Báo cáo Sim_FWC01 Biểu diễn mật độ phổ công suất của các kỹ thuật điều chế trên Matlab I.. Mục đích Hiểu mật độ phổ công suất PSD của tín hiệu ngẫu nhiên băng gốc và PSD của tín hiệu n

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI TẬP THỰC HÀNH

CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN

VÔ TUYẾN

Giảng viên giảng dạy: Nguyễn Viết Đảm Tên sinh viên: Nguyễn Phúc Lâm

Mã sinh viên: B19DCVT213 STT: 32

Nhóm lớp học: 05

HÀ NỘI, THÁNG 4/2022

Báo cáo Sim_FWC01

Biểu diễn mật độ phổ công suất của các kỹ thuật điều chế trên Matlab

I Mục đích

Hiểu mật độ phổ công suất PSD của tín hiệu ngẫu nhiên băng gốc và PSD của tín hiệu ngẫu nhiên thông dải và quá trình dịch phổ tần tín hiệu Phân tích so sánh PSD của các kỹ thuật điều chế

II Nội dung

- Phân tích biểu thức tín hiệu băng tần cơ sở và biểu thức tín hiệu thông dải trong miền thời gian (dạng sóng tín hiệu và hàm tự tương quan), tính toán và mô tả trên Matlab

- Phân tích biểu thức PSD của tín hiệu băng tần cơ sở, tính toán và biểu diễn trên Matlab

- Phân tích biểu thức PSD của tín hiệu thông dải, tính toán và biểu diễn trên Matlab - Phân tích các biểu thức tín hiệu điều chế trong miền thời gian và tần số

- Phân tích các biểu thức PSD của các kỹ thuật điều chế, tính toán và biểu diễn trên Matlab

III Giải thích code MATLAB và mô phỏng

1 Mô phỏng PSD của tín hiệu băng tần cơ sở và tín hiệu thông dải

a Giải thích code MATLAB

Câu lệnh Giải thích Ghi chú

giải phóng bộ nhớ hệ thống

không xử lí được ẩn

f = -200:5:200; Tạo một vector biến f giá trị bắt đầu từ

-200 đến 200 cách nhau 5

Khảo sát mật độ phổ công suất theo tần số

Tb = 0.02;

Rb = 1/Tb;

A = 10;

AA = A^2*Tb;

Tb: thời gian một bit Rb: tốc độ bit

A (AA): biên độ

PSD_BaseBand = AA*(sinc((f*Tb)).^2); Mật độ phổ công suất của tín hiệu tần

PSD_PassBand=(AA/4)*((sinc((f+fc)*Tb)).^2

PSD_PassBand_1=(AA/4)*((sinc((ffc)*Tb)).^2);

PSD_PassBand_2=(AA/4)*((sinc((f+fc)*Tb)).^2

);

Hai thành phần cấu tạo nên mật độ phổ công suất của tín hiệu BDSK

đồ thị

2 x1 khoảng để vẽ đồ thị, và chọn cửa

sổ 1 là cửa sổ hoạt động Các đồ thị thành phần được đánh số từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, sau đó đến hàng thứ hai

stem(f,PSD_BaseBand, 'b' , 'LineWidth' ,3); Tạo biểu đồ gốc và đặt kiểu đường

thành đường chấm đứt, màu mặt của điểm đánh dấu thành màu đỏ và màu cạnh của điểm dánh dấu thành màu xanh lá cây bằng cách sử dụng các đối

số cặp tên, giá trị

hệ trục đã tồn tại trong khi lệnh plot mới đang được thuc hiện, thay vào đó,

nó thêm đường cong mới vào hệ trục hiện tại.Tuy nhiên, nếu dữ liệu không phù hợp hệ trục tọa độ cũ, thì trục được chia lại

plot(f,PSD_BaseBand,'b', 'LineWidth',3); Vẽ 2D với trục x và y tuyến tính

Lệnh plot vẽ đồ thị của một mảng dữ liệu trong một hệ trục thích hợp và nối các điểm bằng đường thẳng

xlabel ('Tần số [H_z]','FontName','.VnTime',

'color','b','FontSize', 14); xlabel (str,name,value) ghi tên trục x

của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ xung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ

title ([ 'Mật độ phổ cống suất của tín hiệu băng

tần cơ sở với Rb =',num2str (Rb), 'b/s'],

'FontName', '.VnTime','color', 'b','FontSize',

12);

title (str, name, value, ) bố sung thêm các thuộc tính title: tên, đơn vị, font chữ, màu,cỡ chữ,

lưới chính cho các đồ thị hiện tại

Các đường lưới chính kéo dài từ mỗi dấu tick

b Công thức tính toán

- Mật độ công suất của tín hiệu băng tần cơ sở

- Mật độ công suất của tín hiệu thông dải

c Mô phỏng MATLAB

d Nhận xét đồ thị

- Khảo sát cho thấy PSD phụ thuộc vào tốc độ bit và tốc độ sóng mang

- Mật độ phổ công suất càng nhỏ thì tốc độ bit càng lớn

2 Mô tả và so sánh PDS của các tín hiệu BPSK, QPSK, MSK, Q-MSK

a Giải thích code MATLAB

vùng làm

liệu mà không xử lí được ẩn

bắt đầu từ 500 đến 500 cách -nhau 50

Khảo sát

phổ công suất theo tần

số

Tb = 0.002;

Rb = 1/Tb;

A = 10;

AA = A^2*Tb; fc = 120; Eb =

P*Tb;

Tb: thời gian một bit Rb: tốc độ bit A (AA): biên

độ fc : tần

số sóng

mang Eb:

Năng lượng 1 bit

PSD_BaseBand = AA*(sinc((f*Tb)).^2)

Mật độ phổ công suất của tín hiệu băng tần cơ sở

Khai triển công thức thành phần

(Eb*log2(2))*((sinc((ffc)*Tb*log2(2))).^2); PSD_QPSK

= (Eb*log2(4))*((sinc((ffc)*Tb*log2(4))).^2);

(Eb*log2(8))*((sinc((ffc)*Tb*log2(8))).^2);

Khai triển công thức thành phần

PSD_BPSK_2 =

(Eb*log2(2)/2)*(((sinc((ffc)*Tb*log2(2))).^2) +

((sinc((f+fc)*Tb*log2(2))).^2));

PSD_QPSK_2 =

(Eb*log2(4)/2)*(((sinc((ffc)*Tb*log2(4))).^2) +

((sinc((f+fc)*Tb*log2(4))).^2));

(Eb*log2(8)/2)*(((sinc((ffc)*Tb*log2(8))).^2)

+

((sinc((f+fc)*Tb*log2(8))).^2));

Công thức tính PSD của BPSK, QPSK, 8-PSK

SF = ((16*Eb)/(pi^2));

Num = (cos(2*pi*(f-fc)*Tb));

Dum = (16*(Tb^2)*(f-fc).^2)-1;

PSD_MSK = SF*((Num./Dum).^2);

Khai triển công thức thành phần

Num_2 = (cos(2*pi*(f+fc)*Tb));

Dum_2 = (16*(Tb^2)*(f+fc).^2)-1; Khai triển công thức thành

phần

PSD_MSK_2 =

(SF/2)*(((Num./Dum).^2) +

((Num_2./Dum_2).^2));

Mật độ phổ công suất của MSK

Figure(1)

Hàm figure để tạo một figure mới để

vẽ đồ thị

2 x1 khoảng để vẽ đồ thị, và chọn cửa

sổ 1 là cửa sổ hoạt động Các đồ thị thành phần được đánh số từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, sau đó đến hàng thứ hai

stem (f, PSD_BaseBand,

thành đường chấm đứt, màu mặt của điểm đánh dấu thành màu đỏ và màu cạnh của điểm đánh dấu thành màu xanh lá cây

bằng cách sử dụng các đối số cặp tên, giá trị

bỏ đi hệ trục đã tồn tại trong khi lệnh plot mới đang được thực hiện, thay vào đó, nó thêm đường cong mới vào hệ trục hiện tại.Tuy nhiên, nếu dữ liệu không phù hợp

hệ trục tọa độ cũ, thì trục được chia lại,

plot (f, PSD BaseBand,

'b','LineWidth',3); Vẽ 2D với trục x và y tuyến tính

Lệnh plot vẽ đồ thị của một mảng

dữ liệu trong một hệ trục thích hợp

và nối các điểm bằng đường thẳng

xlabel ('Tần số

[H z]', 'FontName','.VnTime',

'color', 'b','FontSize,14);

xlabel (str,name,value) ghi tên trục x của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ xung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ

ylabel ('PSD B aseBand'

","color, FontName', T.VnTime"

'b','FontSize', 24);

ylabel (str,name, value) ghi tên trục y của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ xung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ

title (['Mật độ phổ công suất

của tín hiệu băng tần cơ sở với

Rb =',

title (str, name, value,.) bổ sung thêm các thuộc tính title: tên, đơn num2str (Rb), 'b/s'1,

'FontName','.VnTime', vị, font chữ, màu,cỡ chữ,

grid on; Trên màn hình hiển thị các đường

lưới chính cho các đồ thị hiện tại

Các đường lưới chính kéo dài từ mỗi dấu tick

set (L, 'fontname','.Vntime',

chú thích trong đồ thị: cỡ chữ, font chữ,

b Công thức tính toán

- Mật độ phổ công suất QPSK

- Mật đô phổ công suất của BPSK

- Mật độ phổ công suất của MSK

c Mô phỏng MATLAB

d Nhận xét đồ thị

- Các tín hiệu có PSD chênh lệch nhau tại cùng một điều kiện xét

- PSD của MSK nhỏ hơn PSD của QPSK và nhỏ hơn PSD của BPSK

* Sim_FWC_02_02_BER_BPSK_AWGN

1 SNRindB 0:1:9; Tạo và gán khoảng giá trị

cho tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNRindB

2 SNR = 10.^(SNRindB/10); Tạo và gán giá trị cho

SNR(tỷ số tns hiệu trên tạp âm) theo công thức

10.^(SNRindB/10);

3 Eb = 1; Tạo và gán giá trị cho

Eb( năng lượng bit)

4 sgma = Eb./sqrt(2*SNR); Tạo và gán giá trị cho

sgma( độ lệch chuẩn của nhiễu) theo công thức Eb./sqrt(2*SNR);

5 NumBits = 10^7; Tạo và gán giá trị cho

NumBít(số lượng bit)

6 theo_Orthogonal_err_prb = 0.5

*erfc(sqrt(SNR/2));

Tạo và gán giá trị cho theo_Orthogonal_err_prb 0.5 theo công

thức*erfc(sqrt(SNR/2));

7 theo_Antipodal_err_prb = 0.5 *erfc(sqrt(SNR)); Tạo và gán giá trị cho

theo_Antipodal_err_prb theo công thức 0.5

*erfc(sqrt(SNR));

8 h = waitbar(0,'Please wait '); Hiển thị thanh chờ ,hình

thanh chờ hiển thị cho đến khi mã điều khiển nó đóng

nó hoặc việc sử dụng nhấp vào nút CloseWindow Xử

lý (hình) của nó được trả

về trong h

bấm giờ để đo hiệu suất Hàm ghi lại thời gian nội

bộ khi thực hiện lệnh tic Hiển thị thời gian đã trôi qua với chức năng toc

=

10 SimTime = max(tElapsed) Gán giá trị SimTime là

giá trị lớn nhất của tElapsed

11 set(G,'LineWidth',[1.5]); Chỉ định nhiều giá

trị thuộc tính

12 xlabel('SNR

% Đặt nhãn cho trục X và đặt kiểu chữ, màu sắc, kích thước

13 ylabel('\bf X¸c suÊt lçi

% Đặt nhãn cho trục Y và đặt kiểu chữ, màu sắc, kích thước

14 title(['M« pháng BER hÖ thèng BPSK trong kªnh

bits ',

% Đặt tiêu đề, num2str

là chuyển đổi từ kiểu

số sang kiểu chữ

15 grid on %hiển thị các đường

lưới chính cho các trục hiện tại

-Kết quả mô phỏng:

-Nhận xét :

* Trong mô phỏng hệ thống BPSK trong kênh AWGN thì tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu càng tăng (tín hiệu thu càng tốt) thì xác xuất lỗi bit BER càng giảm đồ thị thể hiện cho việc tính toán và mô phỏng khác giống nhau

* Trong đồ thị so sánh xác suất lỗi bít hệ thống BPSK trực giao và đối cực trong kênh AWGN cho thấy thành phần trực giao có tỉ lệ lỗi bit cao hơn so với thành phần đối cực của phương pháp điều chế BPSK