Đề tài mô phỏng kênh truyền bằng matlab,gồm giới thiệu chung cơ bản về simulink. sau đó trình bày lý thuyết về kênh. code cụ thể các giai đoạn trên kênh truyề, code điều chế số và tương tự, vẽ BER của các điều chế trên các kênh khác nhau. code điều chế OFDM
UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB Mã số đề tài: SV2016-38 THUỘC NHÓM NGÀNH KHOA HỌC: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRƯƠNG THÙY DUNG THÀNH VIÊN THAM GIA: 1.NGUYỄN TIẾN QUANG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN THỊ THU HẰNG TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB Mã số đề tài: SV2016-38 Xác nhận Khoa Giáo viên hướng dẫn (ký, họ tên) (ký, họ tên) TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 MỤC LỤC Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) MỞ ĐẦU Các hệ thống thông tin đại hoạt động dãi rộng kênh thông tin bao gồm đôi dây xoắn, cáp đồng trục, sợi quang kênh vô tuyến Tất kênh thực tế gây méo dạng, nhiễn giao thoa Các yếu tố ảnh hướng tới trình điều chế , mã hóa số chức xử lý khác trình cân để loại bỏ suy giảm chất lượng gây bở kênh thông tin nhằm tạo hệ thống thõa mản mục tiêu dung lượng chất lượng dịch vụ điều kiện buộc công suất, băng thông , độ phức tạp chi phí Một thách thức mô hình hóa kênh thông tin chuyển đổi mô hình truyền sóng chi tiết thành dạng phù hợp mô .7 1.1.Giới thiệu chung 1.2.1.Giới thiệu chung 10 1.2.2.Nguyên lý hoạt động Simulink 10 1.2.3.Xây dựng sơ đồ khối Simulink 11 1.2.4.Tham số hóa khối Simulink 12 1.2.5.Mô Simulink 14 [S_TEST1_SIGNALS(:,2),S_TEST1_SIGNALS(:,3)]) 14 [S_TEST1_SIGNALS(:,2),S_TEST1_SIGNALS(:,3)]) .14 >> TITLE('RESULT OF S_TEST1 WITH ODE3') 14 CHƯƠNG GIỚI THIỆU KÊNH THÔNG TIN 15 2.1.Giới thiệu tổng quan hệ thống viễn thông .15 2.2.Kênh truyền vô tuyến 15 2.3.2.Hiệu ứng Doppler 18 2.3.3.Suy hao đường truyền 20 2.3.4.Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) 20 2.4.Các dạng kênh truyền 20 2.4.1.Kênh truyền chọn lọc tần số kênh truyền không chọn lọc tần số .20 2.4.2.Kênh truyền chọn lọc thời gian Kênh truyền không chọn lọc thời gian .21 2.5.Các mô hình kênh 21 2.5.1.Kênh theo phân bố Rayleigh 21 2.5.2.Phân bố Ricean 23 2.5.3.Mô hình kênh AWGN .24 2.5.4.Kênh rời rạc .26 CHƯƠNG MÔ PHỎNG TÍN HIỆU VÀ QUÁ TRÌNH THU PHÁT .29 3.1.Nguồn tương tự 29 3.1.1.Nguồn tín hiệu số .30 3.1.2.Nguồn tín hiệu ngẩu nhiên 30 3.2.1.Mã hóa nguồn 34 3.2.2.Mã đường truyền .35 3.2.3 Mã hóa kênh 37 3.3.Điều chế giải điều chế 40 3.3.1.Điều chế tín hiệu tương tự .40 3.3.1.1.Điều chế AM .40 3.3.1.2.Điều chế FM 42 3.3.1.3.Điều chế PM 44 3.3.1.4.Điều chế đơn biên SSB( Single Side Band ) 46 3.3.2.Điều chế số 49 3.3.2.1.Khóa dịch biên độ ( ASK – Amplitude Shift Keying) .49 3.3.2.2.Điều chế pha số PSK( Phase Shift Keying) 51 3.3.2.3.Điều chế pha số nhị phân BPSK 53 3.3.2.4.Điều chế pha số cầu phương 4PSK 55 3.3.2.5.Điều chế tần số FSK 57 3.3.2.6.Điều chế QAM .59 3.3.BER Trên kênh truyền AWGN, Rayleigh 60 3.3.1.BER kênh AWGN 60 3.3.1.1.BER BPSK kênh AWGN 60 3.3.1.2.BER QPSK kênh AWGN 63 3.3.1.3.BER 16QAM kênh AWGN 65 3.1.1.4 Sử dụng BER Tool để so sánh với mô 67 67 3.3.2.BER kênh Rayleigh 68 3.3.2.1.BER BPSK Trên kênh Rayleigh .68 3.3.2.2.BER MQAM Trên kênh Rayleigh 71 3.3.2.3.BER QPSK Trên kênh Rayleigh 72 CHƯƠNG KỸ THUẬT OFDM 75 4.3.2.Chống nhiều liên ký tự ISI cách chèn Guard Time 80 4.4.1.Ưu điểm 82 4.4.2.Nhược điểm .83 4.5.Kết luận 83 4.6 MÔ PHỎNG OFDM 83 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 1.2.Kiến nghị 90 1.2.1.Áp dụng thực tế .90 1.2.2.Hướng phát triển .90 BẢN TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB Mã số: SV2016-38 Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết) Trong thập kỹ qua hệ thống truyền thông kỹ thuật xử lý tín hiệu ngày tăng nhanh chóng độ phức tạp.Trong thời gian phát triển liên quan đến phấn cứng tốc độ cao chi phí rẻ xử lý tín hiệu số ảnh hưởng đến việc triển khai hệ thống truyền thông Trong phát triển độ phức tạp truyền thông tăng lên cần phân tích, thiết kế cần trợ giúp máy tính Vì việc mô kênh truyền giúp đánh giá hiệu hệ thống viễn thông Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu đánh giá hiệu kênh truyền việc sử dụng tính toán công thức, mô dạng sóng điều chế, OFDM, đánh giá tỉ số BER kênh truyền nhằm mục đích lựa chọn kênh truyền có hiệu hệ thống viễn thông Giúp sinh viên vận dụng kiến thức học ứng dụng vào thực tế Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng Guide mô dạng điều chế số điều chế tương tự, OFDM, vẽ BER kênh khác Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu Thu thập, tìm hiểu tài liệu liên quan tới kênh truyền Nghiên cứu phần mềm Matlab để mô tín hiệu kênh truyền.Mô tín hiệu điều chế BER Kênh truyền lựa chọn tốt để truyền liệu? Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu giáo trình, Các báo quốc tế, Những yêu cầu kênh truyền Tổng hợp lại kiến thức liên quan đến việc mô kênh Kết nghiên cứu (ý nghĩa kết quả) sản phẩm (Bài báo khoa học, phần mềm máy tính, quy trình công nghệ, mẫu, sáng chế…)(nếu có) Góp vào danh mục tài liệu tham khảo phục vụ công tác nghiên cứu thực tiễn giảng dạy, học tập sở đào tạo trường đại học sài gòn Đề tài dùng để giúp sinh viên hiểu rõ áp dụng kiến thức thực việc mô matlab DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cửa sổ Giao Diện MATLAB Hình 1.2 Mô tả hệ thống động sơ đồ khối Hình 1.3 Cửa sổ giao diện trình duyệt thư viện khối chức Simulink Hình 1.4 Mô hình ví dụ hệ thống tích phân test1.mdl Hình 1.5 Các cửa sổ thiết lập tham số cho khối chức mô hình Hình 1.6 Cửa sổ thiết lập tham số khối Scope Hình 1.7 Cửa sổ thiết lập tham số mô mô hình Hình 2.1 Mô hình tổng quát hệ thống viễn thông Hình 2.2 Mô hình hệ thống thông tin vô tuyến Hình 2.3 Hiện tượng pha đinh đa đường Hình 2.4 Hiện tượng Doppler Hình 2.5 Mật độ phổ tính hiệu thu Hình 2.6 Kênh chọn lọc tần số ( f0< W) Hình 2.7 Kênh truyền không chọn lọc tần số ( f0> W) Hình 2.8 Hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh Hình 2.9: Hàm mật độ xác suất phân bố Ricean: k = − ∞ dB (Rayleigh) k = dB Với k >>1, giá trị trung bình phân bố Ricean xấp xỉ với phân bố Gauss Hình 2.10 Mô hình kênh AWGN HÌnh 2.11 Mô hình kênh rời rạc hệ thống thông tin Hình 2.12 Mô hình kênh nhị phân Hình 3.1 ví dụ tạo tín hiệu đa tần Hình 3.2 Biểu đồ phân bố xác xuất phân bố 100 mẫu Hình 3.3 Biểu đồ phân bố chuẩn 100 mẫu Hình 3.4 Mật độ phân bố xác xuất hàm phân bố rayleigh Hình 3.5 Quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự qua số (ADC) Hình 3.6 Ví dụ lượng PCM Hình 3.7 Một số mã đường truyền Hình 3.8 Tạo xung vuông Hình 3.9 Điều chế AM Hình 3.10 Điều chế FM Hình 3.11 Điều chế PM Hình 3.12 Sơ đồ minh họa điều chế đơn biên SSB Hình 3.13 Điều chế SSB Hình 3.14 Điều chế biên độ nhị phân 10111001 Hình 3.15 Điều chế ASK Hình 3.16 Điều chế PSK Hình 3.17 Điều chế BPSK Hình 3.18 Điều chế QPSK Hình 3.19 Sơ đồ khối mạch điều chế FSK Hình 3.20 Điều chế FSK Hình 3.21 Điều chế 16QAM Hình 3.22 Sơ đồ thu-phát BPSK Hình 2.23 BER QPSK AWGN Hình 3.24 Mô hình điều chế QPSK Hình 3.25 Kết mô BER QPSK AWGN Hình 3.26 Điều chế 16QAM Hình 3.27 BER 16QAM kênh AWGN Hình 3.28 :Giao diện Bertool Hình 3.29 Vẽ BER Bertool Hình 3.30 BER BPSK AWGN Rayleigh Hình 3.31 BER MQAM Trên kênh Rayleigh Hình 3.32 BER QPSK- RAY-AWGN Hình 4.1 Mô Hình OFDM Hình 4.2 Sơ đồ khối OFDM Hình 4.3 Máy thu-phát OFDM Hình 4.4 Phổ bốn sóng mang trực giao Hình 4.5 Phổ bốn sóng mang không trực giao Hình 4.6 Các symbol OFDM nhận sau qua kênh đa Hình 4.7 Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM Đơn giản Hình 4.8: Dữ liệu gốc trước truyền Hình 4.9: Điều chế QPSK Hình 5.1 Vẽ điều chế ASK BER BPSK- AWGN Hình 5.2: Vẽ điều chế QPSK BER Của QPSK kênh AWGN RAY Hình 5.3: Tính hiệu thu-phát OFDM Hình 5.4: Vẽ điều chế Am BER M-QAM kênh AWGN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên Viết tắt MATLAB Cụm từ đầy đủ MATrix LABoratory ADC AM ASK AWGN BER DSB FSK FM PCM PM PSK QAM Analog to Digital Conversion Chuyển đổi tương tự sang số Amplitude Modulation Điều chế biên độ Amplitude Shift Keying Khóa dịch biên Additive White Gaussian Noise Nhiễu cộng Bit Errors Rate Tốc độ lỗi Double Side Band Điều biên kép Frequency Shift Keying Khóa dịch tần Frequency Modulation Điều tần` Pulse Code Modulation Điều xung mã Phase Modulation Điều pha Phase Shift Keying Khóa dịch pha Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phương QPSK Modulatiton Quadrature Phase Shift BPSK SSB OFDM Keying Binary Phase Shift Keying Single Side Band Orthogonal frequency-division multiplexing Ý nghĩa Phần mềm tính toán, mô Khóa dịch pha cầu phương Điều chế pha nhị phân Điều chế đơn biên Điều chế đa sóng mang THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương 1: Nghiên cứu phần mềm matlab toolbox, cho cách nhìn tổng quan việc sử dụng toolbox cụ thể Simulink việc mô tín hiệu kênh truyền Chương 2: Xây dựng mô hình kênh truyền, dạng kênh truyền, yếu tố ảnh hưởng Giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan , hiểu rỏ kênh truyền Chương 3: Lập trình ứng dụng, mô kênh truyền, điều chế kênh truyền, so sánh, đánh giá chất lượng kênh truyền qua BER Chương 4: Tổng quan OFDM mô tín hiệu truyền qua kênh truyền AWGN Chương 5: Kết luận kến nghị ký tự ISI truyền kênh di động vô tuyến đa đường Sau truyền kênh Trong trình truyền, kênh có nguồn nhiễu gây ảnh hưởng nhiễu trắng cộng AWGN, … Ở phía thu, tín hiệu chuyển xuống tần số thấp tín hiệu rời rạc đạt lọc thu Khoảng bảo vệ loại bỏ mẫu chuyển từ miền thời gian sang miền tần số phép biến đổi DFT dùng thuật toán FFT Sau đó, tùy vào sơ đồ điều chế sử dụng, dịch chuyển biên độ pha sóng mang nhánh cân bằng cân kênh (Channel Equalization) Các symbol hỗn hợp thu xếp ngược trở lại giải mã Cuối thu nhận dòng liệu nối tiếp ban đầu Hình 4.2 Sơ đồ khối OFDM Hình 4.3 Máy thu-phát OFDM Ở máy phát, chuỗi liệu nối tiếp qua S/P biến đổi thành N chuỗi 77 song song, chuỗi qua điều chế Ở ngõ điều chế, ta thu chuỗi số phức D0, D1, …, DN-1, Dk = Ak + jBk Chuỗi số phức vào IFFT: d [ n] = N Do N −1 ∑D [ k ].e j 2π k =0 k N = N N −1 j 2π f k t n D k e [ ] ∑ (4.2) k =0 k f n = k n = f k nTs = f k tn với Ts chu kỳ ký hiệu, f k tần số sóng mang N fs Ngõ IFFT mẫu rời rạc ký hiệu OFDM miền thời gian y ( n ) = Re { d [ n ] } = Re { ( Ak + jBk ) ( cos 2π f k t n + j sin 2π f k t n ) } N N −1 = ∑ ( Ak cos 2π f k tn − B sin 2π f k t n ) N k =0 (4.3) Các mẫu y(n) chèn thêm khoảng bảo vệ, cho qua biến đổi D/A để trở thành tín hiệu liên tục y(t), khuếch đại, đưa lên tần số cao phát lên kênh truyền y( t) = N N −1 ∑ ( A cos 2π f t k =0 k k n + B sin 2π f k tn ) (4.4) Trong trình truyền, kênh có nguồn nhiễu gây ảnh hưởng nhiễu Gausian trắng cộng AWGN N −1 D [ k ] = ∑ d [ n ] e − j 2π k n N (4.5) n =0 Ở máy thu, ta làm trình ngược lại: Tín hiệu OFDM đổi tần xuống, biến đổi A/D, loại bỏ khoảng bảo vệ, đưa vào FFT Sau giải điều chế, biến đổi từ song song sang nối tiếp để thu lại chuỗi liệu ban đầu 4.3 Nhiễu OFDM cách khắc phục 4.3.1 ISI ICI (intersymbol & intercarrier interference) 78 Trong môi trường vô tuyến đa đường, symbol truyền đến máy thu qua nhiều đường khác Đối với kênh tán xạ thời gian, chu kỳ symbol nhận bị trải rộng ra, làm cho symbol nhận thời chồng lấp với symbol nhận trước dẫn đến ISI (intersymbol interference) Trong OFDM, ISI dùng để đến nhiễu symbol OFDM với symbol trước Trong hệ thống OFDM, phổ subcarrier chồng lấp giữ tính trực giao với Nghĩa điểm mà phổ subcarrier đạt cực đại, tất phổ của subcarrier khác zero Máy thu lấy mẫu symbol liệu subcarrier riêng lẻ điểm cực đại giải điều chế chúng không bị nhiễu từ subcarrier khác Nhiễu gây symbol liệu subcarrier kề gọi ICI (intercarrier interference) Tính chất trực giao sóng mang nhìn thấy giản đồ miền thời gian miền tần số Từ giản đồ miền thời gian, sóng mang có dạng sin với số nguyên lần lặp với khoảng FFT Từ giản đồ miền tần số, điều tương ứng với sóng mang có giá trị cực đại tần số trung tâm không tần số trung tâm sóng mang khác Hình 4.4 Phổ bốn sóng mang trực giao Tính trực giao subcarrier với subcarrier khác bị subcarrier có giá trị phổ không zero tần số subcarrier khác Trong miền thời gian, sóng sin tương ứng không số nguyên chu kỳ thời khoảng FFT 79 Hình 4.5 Phổ bốn sóng mang không trực giao ICI xảy kênh đa đường biến đổi khoảng thời gian symbol Khi điều xảy ra, dịch Doppler thành phần đa đường gây độ lệch tần số subcarrier, dẫn đến tính trực giao chúng ICI xảy symbol OFDM bị ISI Tình quan sát miền thời gian mà đó, số nguyên lần chu kỳ subcarrier thời khoảng FFT symbol thời không trì dịch chuyển pha symbol trước Cuối cùng, độ lệch tần số subcarrier máy phát lẫn máy thu gây ICI cho symbol OFDM 4.3.2 Chống nhiều liên ký tự ISI cách chèn Guard Time OFDM có khả tự khắc phục ISI chu kỳ symbol (symbol period) dài so với symbol liệu luồng liệu nối tiếp Đối với máy phát OFDM có N subcarrier, chu kỳ symbol liệu T ′ , chu kỳ symbol OFDM ngỏ máy phát là: Tsym = T ′N (4.6) Nếu trải trễ (delay spread) kênh đa đường lớn T ′ nhỏ Tsym , symbol luồng liệu nối tiếp bị ảnh hưởng fading lựa chọn tần số symbol subcarrier bị ảnh hưởng fading phẳng Để tăng khả khắc phục ISI, guard time chèn vào đầu symbol OFDM trước truyền loại bỏ máy thu trước đưa qua FFT Nếu guard time chọn lớn delay spread, ISI loại bỏ hoàn toàn Hình 4.6 minh họa khái niệm chèn guard time để loại bỏ ISI cho symbol OFDM Trong hình 4.6a, symbol 80 OFDM nhận từ đường thứ bị gây nhiễu symbol OFDM trước nhận từ đường thứ hai thứ Trong hình 4.6 b symbol OFDM nhận từ đường thứ không bị nhiễu symbol OFDM trước Tuy nhiên, symbol nhận bị nhiễu phần “copy” ta gọi loại nhiễu loại tự gây nhiễu (self-interference) Để giữ tính trực giao subcarrier, guard time chèn vào cách mở rộng theo chu kỳ symbol OFDM Nếu delay spread nhỏ guard time, delay spread gây độ dịch pha vi sai cho subcarrier không phá vỡ tính trực giao subcarrier Việc chèn guard time thực hai cách: Kênh đa đường Thời gian Độ dài symbol Đường trực xạ Đường phản xạ Đường phản xạ ISI (a) Tự gây nhiễu Độ dài symbol Đường trực xạ GuardTi me Độ dài FFT Đường phản xạ Đường phản xạ Tự gây nhiễu (b) Hình 4.6 Các symbol OFDM nhận sau qua kênh đa đường: (a) guard time, (b) có guard time 81 Với chiều dài guard time, phương pháp cho ta độ chịu đựng delay spread cực đại toàn guard time dùng để loại bỏ ISI Phương pháp dùng phần guard time (phần đặt đầu symbol OFDM) để giảm ISI Phương pháp thích hợp windowing dùng symbol OFDM để giảm phổ băng vùng roll-off hai đầu cuối symbol không làm suy giảm symbol liệu subcarrier 4.4 Ưu, nhược điểm OFDM 4.4.1 Ưu điểm Hiệu sử dụng băng thông Trong hệ thống FDM truyền thống, kênh đặt cách khoảng phòng vệ để đảm bảo kênh lân cận không nhiễu lẫn Trong hệ thống OFDM có kênh chồng lấn lên nhau, sử dụng tối đa băng thông cho hệ thống Giảm ISI Trong hệ thống sóng mang, ISI thường tạo đặc tính truyền lan đa đường kênh thông tin vô tuyến Đặc biệt phát tín hiệu khoảng cách dài tín hiệu truyền theo nhiều đường khác Do tín hiệu thu có chứa tín hiệu truyền theo đường thẳng trực tiếp chồng lấn với tín hiệu phản xạ với biên độ nhỏ hơn, gây méo tín hiệu Các hệ thống OFDM hạn chế vấn đề cách tạo khoảng symbol dài trải trễ kênh truyền Tín hiệu từ luồng liệu tốc độ cao chia thành L luồng liệu tốc độ bit thấp Thời gian tồn symbol tăng lên L lần làm giảm ISI Bằng cách chia kênh thông tin thành nhiều kênh fading phẳng băng hẹp, hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hệ thống sóng mang đơn Sử dụng việc chèn kênh mã kênh thích hợp, hệ thống OFDM khôi phục lại symbol bị tượng lựa chọn tần số kênh Kỹ thuật cân kênh trở nên đơn giản kỹ thuật cân kênh thích ứng sử dụng hệ thống đơn sóng mang Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào chức điều chế giải điều chế làm giảm chức phức tạp OFDM Các phương pháp điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu cầu vào bổ sung giám sát kênh 82 OFDM bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing offsets) so với hệ thống đơn sóng mang OFDM chịu đựng tốt nhiễu xung với nhiễu xuyên kênh kết hợp 4.4.2 Nhược điểm Ngoài ưu điểm OFDM có hạn chế Symbol OFDM bị nhiễu biên độ với khoảng động lớn Vì tất hệ thống thông tin thực tế bị giới hạn công suất, tỷ số PARR cao bất lợi nghiêm trọng OFDM dùng khuếch đại công suất hoạt động miền bão hòa khuếch đại tín hiệu OFDM Nếu tín hiệu OFDM tỷ số PARR lớn Gây nên nhiễu xuyên điều chế Điều tăng độ phức tạp biến đổi từ analog sang digital từ digital sang analog Việc rút ngắn (clipping) tín hiệu làm xuất méo nhiễu (distortion) băng lẫn xạ băng OFDM nhạy với tần số offset trượt sóng mang hệ thống đơn sóng mang Vấn đề đồng tần số hệ thống OFDM phức tạp hệ thống đơn sóng mang Tần số offset sóng mang gây nhiễu cho sóng mang trực giao gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động giải điều chế cách trầm trọng Vì vậy, đồng tần số nhiệm vụ thiết yếu cần phải đạt thu OFDM 4.5 Kết luận OFDM dạng điều chế đa sóng mang (MCM) luồng liệu đơn chia thành nhiều luồng liệu con, luồng liệu truyền kênh riêng, sóng mang ghép trực giao với tiết kiệm băng thông, nhờ việc sử dụng kỹ thuật IFFT FFT để điều chế giải điều chế tín hiệu nên tốc độ xử lý nhanh Việc chia nhỏ dải tần thành nhiều kênh giúp chuyển kênh phading lựa chọn tần số thành nhiều kênh phading phẳng song song thuận lợi cho việc sử dụng kỹ thuật MIMO 4.6 Mô ofdm Sơ đồ Khối hệ thống thu – phát OFDM đơn giản 83 Hình 4.7 Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM Đơn giản CODE: % May Phat OFDM no_of_data_bits = 64%So bit moi kenh len den 128 M =4 %so kenh song mang n=256;% tong bit duoc truyen cua may phat block_size = 16; %Kich thuoc cua OFDM cp_len = floor(0.1 * block_size); % du lieu vao data = randsrc(1, no_of_data_bits, 0:M-1); figure(1),stem(data); grid on; xlabel('Diem du lieu'); ylabel('bien do') title('du lieu goc ') % Dieu che nguon dau vao voi dieu che BPSK qpsk_modulated_data = pskmod(data, M); figure(2),stem(qpsk_modulated_data);title(' Dieu che QPSK') % song mang S2P = reshape(qpsk_modulated_data, no_of_data_bits/M,M) Sub_carrier1 = S2P(:,1) Sub_carrier2 = S2P(:,2) Sub_carrier3 = S2P(:,3) Sub_carrier4 = S2P(:,4) % IFFT cua song mang number_of_subcarriers=4; cp_start=block_size-cp_len; ifft_Subcarrier1 = ifft(Sub_carrier1) ifft_Subcarrier2 = ifft(Sub_carrier2) ifft_Subcarrier3 = ifft(Sub_carrier3) ifft_Subcarrier4 = ifft(Sub_carrier4) for i=1:number_of_subcarriers, ifft_Subcarrier(:,i) = ifft((S2P(:,i)),16) for j=1:cp_len, cyclic_prefix(j,i) = ifft_Subcarrier(j+cp_start,i) end Append_prefix(:,i) = vertcat( cyclic_prefix(:,i), ifft_Subcarrier(:,i)) end % Tinh truc giao A1=Append_prefix(:,1); A2=Append_prefix(:,2); A3=Append_prefix(:,3); A4=Append_prefix(:,4); 84 %chuyen doi de truyen [rows_Append_prefix cols_Append_prefix]=size(Append_prefix) len_ofdm_data = rows_Append_prefix*cols_Append_prefix % Tin hieu OFDM duoc tryen ofdm_signal = reshape(Append_prefix, 1, len_ofdm_data); figure(3),plot(real(ofdm_signal)); xlabel('Thoi gian'); ylabel('bien do'); title('Tin hieu OFDM');grid on; % % Truyen du lieu qua kenh AWGN % channel = randn(1,2) + sqrt(-1)*randn(1,2); after_channel = filter(channel, 1, ofdm_signal); awgn_noise = awgn(zeros(1,length(after_channel)),0); recvd_signal = awgn_noise+after_channel; figure(4),plot(real(recvd_signal)),xlabel('Thoi gian'); ylabel('bien do'); title(' Tin hieu OFDM sau di qua kenh AWGN ');grid on; % % May thu % recvd_signal_paralleled = reshape(recvd_signal,rows_Append_prefix, cols_Append_prefix); recvd_signal_paralleled(1:cp_len,:)=[]; R1=recvd_signal_paralleled(:,1); R2=recvd_signal_paralleled(:,2); R3=recvd_signal_paralleled(:,3); R4=recvd_signal_paralleled(:,4); % FFT thu duoc for i=1:number_of_subcarriers, % FFT fft_data(:,i) = fft(recvd_signal_paralleled(:,i),16); end F1=fft_data(:,1); F2=fft_data(:,2); F3=fft_data(:,3); F4=fft_data(:,4); %Khoi phuc tin hieu va giai dieu che recvd_serial_data = reshape(fft_data, 1,(16*4)); qpsk_demodulated_data = pskdemod(recvd_serial_data,4); figure(5) stem(data) hold on stem(qpsk_demodulated_data,'rx'); grid on;xlabel('Diem du lieu');ylabel('Bien do'); title('Tin hieu thu duoc truyen qua kenh AWGN') Kết quả: 85 Hình 4.8: Dữ liệu gốc trước truyền Hình 4.9: Điều chế QPSK 86 Hình 4.10: Tính hiệu OFDM Trước truyền Hình 4.11: Tính hiệu OFDM sau truyền Hình 4.12: Tín hiêu thu sau truyền qua kênh so với liệu gốc 87 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.1 Kết đạt Đề tài thiết kế thi công mạch giám sát thực công việc sau: - Tìm hiểu Simulink - Tổng quát mô hình kênh truyền - Mô nguồn tín hiệu - Mô mã hóa - Mô điều chế số điều chế tương tự - Tính BER kênh truyền - Nghiên cứu mô OFDM - Xây dựng Guide điều chế vẽ BER kênh khác Kết mô Hình 5.1 Vẽ điều chế ASK BER BPSK- AWGN 88 Hình 5.2: Vẽ điều chế QPSK BER Của QPSK kênh AWGN RAY Hình 5.3: Tính hiệu thu-phát OFDM 89 Hình 5.4: Vẽ điều chế Am BER M-QAM kênh AWGN Kết luận: đề tài hoàn thành tất mục tiêu đề thuyết minh đề tài 1.2 Kiến nghị 1.2.1 Áp dụng thực tế Trong đề tài tổng quát lại mô hình truyền dẫn kênh truyền khác nhau, giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan kênh truyền hệ thống viễn thông nhằm mục đích trau dồi kiến thức, trực quan môn học hệ thống chương trình đào tạo 1.2.2 Hướng phát triển Xây dựng mô hình trực quan bao gồm tất bước truyền dẫn tín hiệu từ nguồn phát tới máy thu, kênh khác nhau.So sánh, đánh giá chất lương kênh, Tạo mã hóa riêng cho kênh truyền 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Hồ Văn Cừu, “Bài giảng điều chế tín hiệu số”, Đại Học Sài Gòn [2] TS Nguyễn Đức Nhân, “Bài giảng mô hệ thống truyền thông” [3] http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange [4] http://www.dsplog.com [5] http://www.matlabthayhai.info 91 ... số tín hiệu truyền qua kênh chịu suy giảm dịch pha gần Chính vậy, kênh truyền gọi kênh truyền không chọn lọc tần số kênh truyền fading phẳng 2.4.2 Kênh truyền chọn lọc thời gian Kênh truyền không... số kênh truyền băng thông tín hiệu phát mà ta có Kênh truyền chọn lọc tần số kênh truyền không chọn lọc tần số Kênh truyền chọn lọc thời gian kênh truyền không chọn lọc thời gian 2.4.1 Kênh. .. việc mô tín hiệu kênh truyền Chương 2: Xây dựng mô hình kênh truyền, dạng kênh truyền, yếu tố ảnh hưởng Giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan , hiểu rỏ kênh truyền Chương 3: Lập trình ứng dụng, mô