Báo Cáo Mô Phỏng Bpsk, Qpsk, 8-Psk, 16-Psk

Báo Cáo Mô Phỏng Bpsk, Qpsk, 8-Psk, 16-Psk

TÊN CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHÓM – ĐỀ TÀI 11 – LỚP D11CQVT01N

1 Lê Nhật Quang

2 Kiều Quang Lộc

3 Nguyễn Trọng Khải

4 Nguyễn Hoàng Long

5 Nguyễn Quốc Việt

6 Nguyễn Xuân Cảnh

BÁO CÁO MÔ PHỎNG

SỬ DỤNG SIMULINK KHẢO SÁT TỈ LỆ LỖI BÍT (BER) CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ BPSK, QPSK, 8-PSK, 16-PSK VỚI CÔNG SUẤT TÍN HIỆU TRÊN NHIỄU (SNR) 12dB

I XÁC ĐỊNH ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, YÊU CẦU

o Đối tượng: Các phương pháp điều chế: BPSK, QPSK, 8-PSK, 16-PSK

o Mục tiêu: Khảo sát, so sánh, đánh giá tị lệ lỗi bít (BER) của các phương pháp điều chế

o Yêu cầu: Chỉ khảo sát khi thay đổi các phương pháp điều chế, các thông số khác cố định

II THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU CỦA HỆ THỐNG

Mã hóa kênh:

 Mã hóa kênh các tín hiệu là thêm vào các thông tin gốc vào các bit dư để bảo vệ trước khi chúng được phát qua kênh truyền có nhiễu

 Mã Hamming là một mã khối Với mọi m>2 luôn tồn tại mã hamming với các thông số sau:

o Chiều dài từ mã: N = 2M – 1

o Chiều dài phần tin: K = 2M

- M -1

o Chiều dài phần kiểm tra: M = N –K

 Ở đây sử dụng mã Hamming để mã hóa, với các thông số sau:

o Chiều dài bit kiểm tra là: M =5 bit

o Chiều dài từ mã: N = 25

– 1 = 31 bit

o Chiều dài phần tin: K = N – M = 26 bit

III XÂY DỰNG MÔ HÌNH

 Đầu tiên, ta tạo ra một file mô phỏng mới bằng cách vào File > New > Simulink Model

 Tiếp theo, từ cửa sổ Simulink Library Browser , lấy các khối sau:

 Bernoulli Binary Generator: khối nguồn phát, hay còn gọi là

khối nhị phân Bernourlli, khối này tạo ra dữ liệu số gồm dãy bit 0, 1 theo phân bố Bernoulli

 AWGN Channel: Khối AWGN cộng nhiễu trắng Gauss vào

trong tín hiệu lới vào Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ cộng nhiễu Gauss thực và tạo ra một tín hiệu thực ở lối ra Khi tín hiệu lối vào là phức, khối này cộng tín hiệu Gauss phức và tạo ra một lối ra tín hiệu phức Khi

sử dụng sự thay đổi mode vớ i lối vào phức, giá trị thay đổi ngang bằng thành phần thực chia cho thành phần ảo của tín hiệu lối vào Thông số

có thể thay đổi được là Initial seed, Mode, Eb/No (dB), Number of bits per symbol, Input signal power (watts), Symbol period (s)

Khối này sự dụng khối Signal processing Blockset’s Random Source để tạo ra nhiễu Thông số intial seed trong khối khởi chạy tạo nhiễu Giá trị xác lập ban đầu (Initial seed) có thể là số hoặc vector mà

độ dài là số kênh trong tín hiệu lối vào

 Hamming Encoder: khối mã hóa Hamming, có nhiệm vụ mã

hoácác bít đầu vào thành chuỗi bít đầu ra bằng cách chèn cách bit kiểm tra lỗi

 Hamminh Decoder: khối giải mã hamming

 Error rate calculation: là khối tính toán tỉ lệ lỗi bít, hoặc tỉ lệ

lỗi Symbol của tín hiệu lỗi vào

 Sau khi thêm các khối trên vào vùng làm việc của file mô phỏng ta tiến hành nối các khối lại và được như hình sau:

 QPSK Modulator Baseband : Điều chế tín hiệu đầu vào sử

dụng phương pháp điều chế khóa dịch pha cầu phương QPSK

 QPSK Demodulator Baseband : Thực hiện giải điều chế, thực

hiên nhiệm vụ ngược lại khối điều chế QPSK

Hình 1: Mô hình QPSK

 BPSK Modulator Baseband : Điều chế tín hiệu đầu vào sử dụng

phương pháp điều chế khóa dịch pha nhị phân BPSK

 BPSK Demodulator Baseband : Thực hiện giải điều chế, thực hiên

nhiệm vụ ngược lại khối điều chế BPSK

Hình 2: Mô hình BPSK

 M-PSK Modulator Baseband : Điều chế tín hiệu đầu vào sử dụng

phương pháp điều chế khóa dịch pha M mức M-PSK

 M-PSK Demodulator Baseband : Thực hiện giải điều chế, thực hiên

nhiệm vụ ngược lại khối điều chế M mức M-PSK

Hình 3: Mô hình 8-PSK

Hình 4: Mô hình 16-PSK

 Thiết lập các khối:

 Khối: Bernoulli Binary Generator

1 Probability of a zero: xác xuất bít 0: 1/2

2 Initial seed: Giá trị xác lập ban đầu: 61

3 Sample time: 1

4 Samples per frame: số mẫu mỗi khung: 26

5 Output data type: kiểu “double” với điều QPSK, 8-PSK, 16-PSK và kiểu “boolean” với B16-PSK

Hình 5: khối Bernoulli Binary Generator

 Khối: Hamming Encoder và Hamming Decoder

1 Codeword length N: chiều dài từ mã: 31

2 Message length K, or M-degree primettive polinomial: chiều dài bản tin K hay đa thức nguyên thủy bậc M

Hình 6: Khối mã hóa Hamming

Hình 7: Khối giải mã Hamming

 Khối Điều chế và giải điều chế BPSK:

 Khối Điều chế và giải điều chế QPSK:

 Khối Điều chế và giải điềuchế 8-PSK:

 Khối Điều chế và giải điều chế 16-PSK:

 Khối AWGN Channel: khối này dùng để thêm nhiễu vào kênh

truyền, mục đích để tạo ra môi trường gần đúng với thực tế

Hình 8: khối AWGN Channel

1 Initial seed: giá trị khởi tạo: 67

2 SNR(dB) Tỉ số tín hiệu trên nhiễu: 12 dB

3 Input signal power, referenced to 1 ohm (watts): công suất tín hiệu ngõ vào tham chiếu tại 1 ohm (watts): 1

 Khối Error Rate Calculation:

1 Receive delay: thời gian trễ: 0

2 Computation delay: thời gian trễ do tính toán: 0

3 Computation mode: entire frame: chế độ tính toán tại một khung

4 Output data: dữ liệu ra hiện thị lên cửa sổ Workspace

5 Variable name: tiên biến nhận dữ liệu hiện thị

Hình 9: Khối Error Rate Calculation

IV KIỂM TRA VÀ XÁC NHẬN MÔ HÌNH

- Sau khi hoàn thiện mô hình, ta thấy mô hình trên gần giống với thực tế, có

bộ nguồn tạo chuỗi bit vào để giả lập dữ liệu, bên thu và phát có bộ mã hóa, giải mã, điều chế và giải điều chế Ngoài ra còn có khối tạo nhiễu (AWGN)

và khối Error rate Calculation để tính toán lỗi

- Mô hình trên có hai thông số đầu vào là ngẫu nhiên đó là: Dữ liệu đầu vào nhiễu Gauss trên kênh truyền, do đó thỏa được nguyên lý Monte-Carlo Do

vậy kết quả mô phỏng sẽ có giá trị thực tế

V THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM

1 Chiều dài bit dữ liệu:

 Lần 1: 10.000.000 bit (10 triệu bit)

 Lần 2: 20.000.000 bit (20 triệu bit),

 Lần 3: 30.000.000 bit (30 triệu bit)

2 Thay đổi lần lượt chiều dài bít mô phỏng và các phương pháp điều chế

VI THU THẬP SỐ LIỆU VÀO PHÂN TÍCH

 Kết quả chạy mô phỏng BPSK:

Hình 10: Chạy 10 triệu bit

Hình 11: Chạy 20 triệu bit

Hình 12: chạy 30 triệu bit

 Kết quả chạy mô phỏng QPSK:

Hình 13: chạy 10 triệu bit

Hình 14: Chạy 20 triệu bit

Hình 15: Chạy 30 triệu Bit

 Kết quả chạy mô phỏng 8-PSK:

Hình 16: Chạy 10 triệu bit

Hình 17: Chạy 20 triệu bit

Hình 18: Chạy 30 triệu bit

 Kết quả chạy mô phỏng 16-PSK:

Hình 19: Chạy 10 triệu bit

Hình 20: Chạy 20 triệu bit

Hình 21: Chạy 30 triệu bit

Loại điều

chế

Lần

Hình 22: Bảng giá trị lỗi bit (BER) của các phương pháp điều chế

khác nhau

VII BÁO CÁO KẾT QUẢ

 Qua quá trình mô phỏng và phân tích dữ liệu ta thấy:

o Các phương pháp điều chế khác nhau cho tỉ lệ lỗi bit (BER) khác

nhau

o Phương pháp BPSK cho tỉ lệ lỗi bit nhỏ nhất, phương pháp 16-PSK co

tỉ lệ lỗi bit lớn nhất

o Khi tặng chiều dài bit dữ liệu vào ở mỗi phương pháp điều chế, ta đều

thấy tỉ lệ lỗi bit (BER) giảm và giảm dần đến một giá trị, như vậy tỉ lệ lỗi bit BER càng chính xác khi chiều dài bit tăng

 Giải thích:

o Khi số mức điều chế tăng, thì khoảng cách Hamming giữa các symbol

giảm, dẫn đến tỉ lệ lỗi bit tăng