Trong luận văn với đề tài: “Ảnh hưởng của độ lệch pha trên OFDM”, chúng tôi giới thiệu sơ qua về các khái niệm trong truyền thông di động, trình bày cấu trúc cùng các vấn đề quan trọng trong một hệ thống OFDM và giải quyết vấn đề về độ lệch pha trên hệ thống này. Các khái niệm bao gồm những hiện tượng thường xảy ra trên đường truyền như suy giảm, Fading đa đường, Doppler. Ở đây, chúng tôi xét hai kênh truyền di động là kênh Gaussian và kênh Fading Rayleigh. Chúng tôi cũng giới thiệu các dạng nhiễu trong thông tin di động như ISI, ICI, CCI. Fading là một hiện tượng đôi khi gây ra sự suy giảm nghiêm trọng và một phương pháp hữu hiệu để chống lại nó là sử dụng tính phân tập, chúng tôi trình bày tính phân tập phân chia theo theo thời gian, không gian và tần số. Tiếp theo hệ thống OFDM được trình bày cùng các vấn đề tiêu biểu như hệ thống đa sóng mang, phát sóng mang con bằng FFT, khoảng bảo vệ,… Cuối cùng, chúng tôi trình bày về hiện tượng lệch pha và quan sát ảnh hưởng của nó lên chất lượng hệ thống OFDMQPSK thông qua mô phỏng bằng Matlab.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Minh Thư ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ LỆCH PHA TRÊN OFDM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Điện tử - Viễn Thông Giáo viên hướng dẫn: GS, TSKH Huỳnh Hữu Tuệ HÀ NỘI – 2005 LỜI CẢM ƠN Bằng tất lòng mình, xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ - người bên q trình học tập Bên cạnh đó, thầy giáo, GS, TSKH Huỳnh Hữu Tuệ, người tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian xây dựng hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy Ngoài ra, em xin cảm ơn quan tâm Khoa Điện tử - Viễn thông Trường đại học Công Nghệ thầy cô trường Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến tất bạn bè, người động viên chia sẻ em thời gian qua Hà Nội, tháng 05 năm 2005 Sinh viên Phạm Minh Thư TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Trong luận văn với đề tài: “Ảnh hưởng độ lệch pha OFDM”, giới thiệu sơ qua khái niệm truyền thơng di động, trình bày cấu trúc vấn đề quan trọng hệ thống OFDM giải vấn đề độ lệch pha hệ thống Các khái niệm bao gồm tượng thường xảy đường truyền suy giảm, Fading đa đường, Doppler Ở đây, xét hai kênh truyền di động kênh Gaussian kênh Fading Rayleigh Chúng giới thiệu dạng nhiễu thông tin di động ISI, ICI, CCI Fading tượng gây suy giảm nghiêm trọng phương pháp hữu hiệu để chống lại sử dụng tính phân tập, chúng tơi trình bày tính phân tập phân chia theo theo thời gian, không gian tần số Tiếp theo hệ thống OFDM trình bày vấn đề tiêu biểu hệ thống đa sóng mang, phát sóng mang FFT, khoảng bảo vệ,… Cuối cùng, trình bày tượng lệch pha quan sát ảnh hưởng lên chất lượng hệ thống OFDM/QPSK thông qua mô Matlab MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 1.1 CÁC HIệN TƯợNG THƯờNG XảY RA TRÊN ĐƯờNG TRUYềN 1.1.1 Hiện tượng suy giảm 1.1.2 Hiện tượng đa đường 1.1.3 Hiện tượng dịch tần Doppler 10 1.2 CÁC DạNG KÊNH TRUYềN DI ĐộNG 11 1.2.1 Kênh di động Gaussian 12 1.2.2 Kênh Rayleigh Fading 13 1.3 CÁC LOạI NHIễU 16 1.3.1 Nhiễu xuyên kí tự ISI 16 1.3.2 Nhiễu kênh chung CCI 19 1.3.3 Nhiễu xuyên kênh ICI 21 1.4 TÍNH PHÂN TậP 21 1.4.1 Tính phân tập thời gian 22 1.4.2 Tính phân tập tần số 22 1.4.3 Tính phân tập khơng gian 22 CHƯƠNG OFDM 23 2.1 LịCH Sử OFDM 23 2.2 Hệ THốNG OFDM 26 2.2.1 Nguyên lí OFDM 27 2.2.2 Hệ thống đa sóng mang đơn sóng mang 29 2.2.3 Phát sóng mang phương pháp sử dụng IFFT 30 2.2.4 Khoảng thời gian bảo vệ chèn vòng 33 2.2.5 Tạo dạng xung 35 CHƯƠNG ĐỘ LỆCH PHA TRÊN OFDM/QPSK 38 3.1 Hệ THốNG OFDM 38 3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIềU CHế TÍN HIệU QPSK: 39 3.3 Độ LệCH PHA TRONG Hệ THốNG OFDM/QPSK 42 3.3.1 Các nguyên nhân gây lệch pha 42 3.3.2 Ảnh hưởng độ lệch pha 44 3.4 MÔ PHỏNG 46 3.5 KếT QUả THU ĐƯợC 53 TÀI LIệU THAM KHảO 57 PHụ LụC: CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐÃ Sử DụNG 58 Bảng giải số cụm từ viết tắt Tên viết tắt AGC Amplitude Modulation Nghĩa Tiếng Việt Bộ điều khiển hệ số khuếch đại tự động Điều chế biên độ Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tốc độ bit lỗi BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha số BS Base Station Trạm sở CCI Co - Channel Interference Nhiễu kênh FM Frequency Modulation Điều chế tần số ICI Interchannel Interference Nhiễu xuyên kênh ISI Intersymbol Interference Nhiễu xuyên kí tự LO Local Oscillator Bộ dao động cục MS Mobile Station Trạm di động Phân chia theo tần số trực giao PLL Orthorgonal Frequency Division Multiplexing Phase Locked Loop PM Phase Modulation Điều chế pha Quadrature Amplitude Modulation Quadratude Phase Shift Keying Điều chế biên độ cầu phương Khoá dịch chuyển pha cầu phương Signal to Noise Ratio Tỉ lệ tín nhiễu AM AWGN OFDM QAM QPSK SNR Tiếng Anh Automatic gain control Vòng bám pha MỞ ĐẦU Hệ thống OFDM sử dụng hiệu nhiều ứng dụng đường dây thuê bao số tốc độ cao (HDSL; 1.6Mbps), thuê bao số tốc độ cao (VDSL; lên đến 100Mbps), thuê bao số bất đối xứng (ADSL; 6Mbps), phát quảng bá số truyền (DAB) quảng bá số truyền hình với độ phân giải cao (HDTV) Tuy nhiên, với bùng nổ truyền thông số thời gian gần đây, hệ thống viễn thông tương lai đòi hỏi truyền liệu tốc độ cao hàng Mbs để phục vụ cho dịch vụ hình ảnh, âm chất lượng cao, mạng di động số đa dịch vụ tích hợp,… Để truyền liệu tốc độ cao vậy, tham số hệ thống đòi hỏi phải lựa chọn kĩ vấn đề chấp nhận hệ thống cũ phải giải Đối với hệ thống OFDM, vấn đề độ dịch tần, nhiễu pha, giảm tỉ số cơng suất đỉnh trung bình,… Trong luận văn, muốn đánh giá đưa phương án giải cho vấn đề độ lệch pha hệ thống Cách tốt để thực nghiên cứu hệ thống OFDM vận hành thực Tuy nhiên, điều khó khăn tốn kém, thế, chúng tơi chọn Matlab công cụ mô hữu hiệu để xây dựng hệ thống OFDM tiến hành khảo sát Chương KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN So với với truyền thông truyền thống (truyền thông dây), truyền thông vô tuyến cho khả di động cho phép người dùng giao tiếp cách thuận tiện toàn giới Tuy nhiên, truyền thơng sóng vơ tuyến có tượng xảy hồn tồn ngẫu nhiên khơng thể dự đốn trước, khơng dễ dàng để phân tích Tín hiệu gặp vật cản đường truyền bị phản xạ, nhiễu xạ,… Thêm vào đó, chất lượng tín hiệu đầu máy thu chí thiếu chân thực di chuyển thuê bao Như vậy, mặt ổn định phương tiện truyền thông, truyền thông di động rõ ràng tốt truyền thông truyền thống Do đó, thiết kế hệ thống vơ tuyến di động, điều định phải mơ hình hố kênh truyền vơ tuyến Mặt khác, giải thơng hạn chế đặc tính kênh truyền, nhiều nhiễu có ảnh hưởng lên chất lượng tín hiệu nên cần có phương pháp để giảm ảnh hưởng sử dụng tính phân tập để tăng hiệu suất hệ thống mối liên hệ với môi trường di động đối nghịch xung quanh Đó đặc tính thảo luận chương 1.1 Các tượng thường xảy đường truyền Với kênh truyền lí tưởng, tín hiệu thu gồm tín hiệu phát từ trạm BS truyền thẳng đến máy thu, tái tạo tín hiệu phát cách xác Tuy nhiên, thực tế, tín hiệu bị thay đổi trình truyền dẫn Các tượng phản xạ, nhiễu xạ dao động xảy từ nhiều vật thể khác Các tượng gây nên Fading đa đường mà đó, hai hay nhiều phiên tín hiệu truyền đến máy thu thời gian khác với độ suy giảm khác Điều gây nên nhiều loại nhiễu khác tín hiệu thu tuỳ thuộc vào tốc độ truyền độ rộng kênh truyền Thêm vào đó, dịch chuyển Doppler khác tín hiệu đa đường khác nhau, dẫn đến trải rộng phổ số hay biến đổi ngẫu nhiên tần số Những đặc tính kênh truyền có ảnh hưởng trực tiếp lên hiệu suất hệ thống vô tuyến Ở đây, xem xét tượng phổ biến thường xảy tượng suy giảm, Fading đa đường trải phổ Doppler 1.1.1 Hiện tượng suy giảm Suy giảm tượng tín hiệu bị lượng trình truyền từ điểm đến điểm khác Nó xảy ảnh hưởng yếu tố: độ dài đường truyền, vật cản đường truyền, tượng đa đường Hình 1.1 miêu tả nhân tố Hiện tượng tín hiệu bị chắn xảy đường truyền máy phát máy thu có vật thể nhà, hay núi Những nhân tố tác nhân gây suy giảm quan trọng số nhân tố môi trường gây nên đặc biệt nghiêm trọng khu vực trung tâm với mật độ tồ nhà lớn cao Tuy nhiên, nhờ có tượng nhiễu xạ, phần tín hiệu qua vật cản này, đó, tránh suy giảm tồn tín hiệu vùng phía sau Độ lớn tín hiệu nhiễu xạ phụ thuộc vào tần số sóng tới, sóng có tần số thấp nhiễu xạ mạnh sóng có tần số cao Bởi vậy, tín hiệu UHF hay tín hiệu vi-ba đòi hỏi cơng suất tín hiệu đủ lớn tương ứng Để giảm bớt ảnh hưởng tượng này, trạm phát thường đặt vị trí cao để tối thiểu số lượng vật chắn đường truyền Hình 1.1 Các nhân tố gây suy giảm đường truyền Vùng bị chắn lớn, gây nên suy giảm cơng suất tín hiệu Do đó, gọi Fading chậm – slow Fading hay log – normal shadowing 1.1.2 Hiện tượng đa đường a) Rayleigh Fading Trên đường truyền vơ tuyến, tín hiệu RF (radio frequency) bị phản xạ vật thể có mặt tồ nhà, cối, đồi núi hay phương tiện giao thơng, …tạo nên tín hiệu khác tín hiệu ban đầu truyền đến MS Tín hiệu phản xạ có pha ngược với pha tín hiệu ban đầu, tín hiệu khúc xạ hay nhiễu pha có pha thay đổi Mối liên hệ pha tín hiệu phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ với tín hiệu ban đầu làm cho tín hiệu tổng hợp máy thu có độ sai pha so với tín hiệu tryền trực tiếp Bên cạnh đó, điều gây nên nhiễu tích cực hay tiêu cực cho tín hiệu máy thu Nếu ảnh hưởng xảy thời gian ngắn (thơng thường khoảng 1/2 bước sóng) gọi Fading nhanh Sự biến đổi thường có giá trị khoảng 10-30 dB Hình vẽ 1.2 miêu tả biến đổi lượng tín hiệu xảy tượng Fading với MS di động, tần số sóng mang tín hiệu 900(MHz) [3]: Hình 1.2 Sự biến đổi tín hiệu có Fading nhanh với MS di động, tần số sóng mang tín hiệu 900(MHz) b) Fading lựa tần Trong q trình truyền sóng vơ tuyến nào, đáp ứng phổ kênh truyền không phẳng Tuỳ theo mức độ phản xạ, đáp ứng phổ gây số tần số định máy thu Phản xạ vật thể nhà, cối, mặt đất tạo nên số tín hiệu đa đường có cơng suất tương đương với tín hiệu truyền trực tiếp làm cho cơng suất tín hiệu bị suy giảm nặng đến hồn tồn Trong truyền băng hẹp, tượng đáp ứng tần suy giảm đến xảy dẫn đến tồn tín hiệu Ta khắc phục tượng theo hai cách sau: Bằng cách truyền tín hiệu băng rộng trải phổ CDMA, suy giảm miền phổ tần số làm cơng suất tín hiệu Cách khác chia dòng tín hiệu thành dòng sóng mang OFDM/COFDM Tín hiệu ban đầu trải phổ thành băng rộng, đó, suy giảm khơng thể xảy tồn tất sóng mang Lượng thơng tin bị phục hồi mã sửa lỗi gửi c) Hiện tượng mở rộng thời gian trễ Tín hiệu vô tuyến nhận máy thu bao gồm sóng trực tiếp từ BS sóng phản xạ Tín hiệu phản xạ đến MS với thời gian muộn quãng đường dài Điều làm tăng dải thời gian tín hiệu phát đến MS, nên lượng tín hiệu thu bị trải rộng Độ mở rộng thời gian trễ thời gian chênh lệch tín hiệu đến tín hiệu đến cuối máy thu Trong hệ thống số, độ mở rộng thời gian trễ gây nhiễu xuyên kí tự (ISI) tín hiệu đến trễ kéo dài chồng lên tín hiệu ISI gây nên lỗi nghiêm trọng truyền tốc độ cao, đặc biệt sử dụng phương pháp phân chia theo thời gian (TDM) Hình 1.3 mơ tả tượng ISI có tượng mở rộng thời gian trễ Hiện tượng xảy trầm trọng tốc độ truyền tín hiệu tăng ISI nghiêm trọng độ mở rộng thời gian trễ kéo dài q 50% chu kì tín hiệu Hình 1.3 Hiện tượng mở rộng thời gian trễ đa đường Bảng sau số độ mở rộng thời gian trễ môi trường khác Độ mở rộng thời gian trễ lớn mơi trường ngồi (outdoor environment) 20 µs, với tốc độ bit cao 25KHz xảy ISI nghiêm trọng Mơi trường Trong phòng Độ mở rộng gian trễ 40ns – 200 ns Ngồi khơng gian 1µs – 20µs thời Sự khác chiều dài đường truyền 12m – 60m 300m – 6km Bảng 1.1: Độ mở rộng thời gian trễ môi trường tiêu biểu Có thể hạn chế ISI nhiều cách Có cách giảm tốc độ tín hiệu cách giảm tốc độ liệu cho kênh truyền (chẳng hạn chia dải thông thành nhiều kênh OFDM) 1.1.3 Hiện tượng dịch tần Doppler 10 3.5 Kết thu Bây giờ, bắt đầu vào mô quan sát ảnh hưởng độ lệch pha hệ thống, trực tiếp đánh giá thông qua BER Để tạo độ lệch pha, tức làm cho tín hiệu có sai pha, ta phải thêm độ lệch pha vào tín hiệu trước cho tín hiệu vào mạch giải điều chế, nghĩa trước kênh Ich Qch vào mạch giải FFT, ta cho tín hiệu độ lệch pha cách nhân thêm tín hiệu ich5 qch5 với tham số exp(i*a): ich8=ich5.*exp(i*a); qch8=qch5.*exp(i*a); a tham số góc lệch hệ thống, a tính theo độ radian Để quan sát tổng quát tất trường hợp, ta cho a chạy từ giá trị nhỏ ứng với trường hợp khơng có góc lệch đến giá trị a lớn - ứng với góc lệch lớn xảy Nhớ đây, ta sử dụng phương pháp điều chế QPSK, nên góc lệch tối đa xảy 45o, tương đương với : π 45 π a= 180 = ≅ 0.79(radian) Với giá trị a=[0 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8] ta thu BER khác tương ứng với góc lệch theo hình 3.15 53 Hình 3.15 BER hệ thống với độ lệch pha khác Nhận xét thấy rằng, với góc lệch chưa 0.1 radian, đường BER (tức hiệu suất hệ thống) chưa chênh lệch rõ rệt so với giá trị BER trạng thái hồn hảo, sau đó, góc lệch cao, giá trị BER lớn lâu hội tụ trục Cho đến a ≈ 0.8 (độ giới hạn góc lệch hệ thống OFDM điều chế theo QPSK) đường BER hội tụ xa 54 KẾT LUẬN Trước tiên, muốn đưa khái niệm độ dự trữ tín nhiễu ∆SNR: Độ dự trữ tín nhiễu kí hiệu ∆SNR định nghĩa khác biệt hệ thống có lệch pha so với hệ thống hồn hảo, tức chịu ảnh hưởng nhiễu cộng Gauss để hai hệ thống có tỉ lệ lỗi bit Ở đây, mức lỗi bit đề xuất 10-4 Hình 3.16 Độ dự trữ tín nhiễu Nhìn chung với hệ thống truyền âm thanh, BER=10-4 chấp nhận được, với độ lệch pha khác nhau, để đạt điều kiện SNR có giá trị khác nói chung với độ lệch lớn cần SNR lớn Quan sát giá trị SNR giá trị này, ta mô độ lệch SNR-SNR0 theo thay đổi độ lệch pha SNR tỉ số tín hiệu nhiễu độ sai pha để thoả mãn BER=10-4 SNR0 tỉ số tín hiệu nhiễu khơng có độ sai pha thoả mãn BER=10-4 Lấy giá trị SNR thời điểm BER=10-4 độ sai pha sau: x=ginput(15); Sau đó, ta vẽ hàm SNR-SNR0 với độ sai pha a: plot(x,a); 55 Hình 3.17 Độ dự trữ tín nhiễu theo độ lệch pha Độ lệch pha tính theo radian Kết cuối thu được trình bày hình 3.17 Trong đó, độ dự trữ tín nhiễu để bảo vệ tỉ lệ lỗi bit mức 10-4 biểu diễn theo độ lệch pha Từ kết này, ta rút quan sát sau đây: Lúc độ lệch tiến gần sát giới hạn 450 độ dự trữ tín nhiễu tiến đến vô cực Kết hiển nhiên khẳng định độ xác hệ thống mơ chúng tơi xây dựng q trình nghiên cứu đề tài Nói chung, môi trường thông tin di động, hay mơi trường cơng nghiệp, tác động nhiễu xun kí tự nhiễu đa tuyến, thơng qua q trình điều chỉnh tự động độ khuếch đại công suất nhận (AGC), độ lệch pha thơng thường nhỏ 150 Trong trường hợp này, độ dự trữ không vượt 2dB Kết cho thấy lúc thiết kế hệ thống thu tín hiệu mơi trường truyền sóng tương đối khắc nghiệt, hệ thống sử dụng phương pháp điều chế pha sử dụng thu đồng giá phải trả 2dB thực khơng đắt Và kết mà chúng tơi đánh giá có tính thực tiễn cao Hệ thống OFDM/QPSK hệ thống tiêu biểu hệ thống viễn thông; nghiên cứu thành công ảnh hưởng độ lệch pha hệ thống này, chúng tơi khẳng định hồn tồn áp dụng phát triển để nghiên cứu hệ thống phức tạp 56 Tài liệu tham khảo [1] "Các hệ thống thơng tin nay, trình bày thơng qua sử dụng Matlab", Học viện kỹ thuật quân sự, Khoa vô tuyến điện tử , 2003 [2] C Richard Johnson Jr William A Sethares, “Telecommunication Breakdown”, Prentice Hall, 2004 [3] Hiroshi Harada and Ramjee Prasad, “Simulation and software radio for commumications”, ArtecHouse, 2003 [4] John B Anderson, “Digital transmission engineering”, IEEE & Wiley, 1999 [5] Proakis, J.G., Salehi, M., "Communication Systems Engineering", Prentice Hall, 1994 [6] Richard van Nee and Ramjee Prasad, “OFDM wireless multimedia communications”, ArtecHouse, 2003 [7] Viterbi A., "Coherent Communications", Wiley, 1966 57 Phụ lục: Các chương trình sử dụng Chương trình 1: % comb.m % % Generate additive white gausian noise % % Programmed by H.Harada % function [iout,qout] = comb (idata,qdata,attn) %****** variables ************** % idata : input Ich data % qdata : input Qch data % iout output Ich data % qout output Qch data % attn : attenuation level caused by Eb/No or C/N %******************************** iout = randn(1,length(idata)).*attn; qout = randn(1,length(qdata)).*attn; iout = iout+idata(1:length(idata)); qout = qout+qdata(1:length(qdata)); %****************end of file************* iout = conv(idata,filter); qout = conv(qdata,filter); %************* end of file ********** Chương trình 2: % qpskdemod.m % % Function to perform QPSK demodulation % % programmed by H.Harada % function [demodata]=qpskdemod(idata,qdata,para,nd,ml) 58 %************* variables *********** % idata :input Ich data % qdata :input Qch data % demodata: demodulated data (para-by-nd matrix) % para : Number of paralell channels % nd : Number of data % ml : Number of modulation levels % (QPSK ->2 16QAM -> 4) % ****************************** demodata=zeros(para,ml*nd); demodata((1:para),(1:ml:ml*nd-1))=idata((1:para),(1:nd))>=0; demodata((1:para),(2:ml:ml*nd))=qdata((1:para),(1:nd))>=0; %************ end of file ********* Chương trình 3: % qpskmod.m % % Function to perform QPSK modulation % % Programmed by H.Harada % function [iout,qout]=qpskmod(paradata,para,nd,ml) %********** variables ********* % paradata : input data (para-by-nd matrix) % iout :output Ich data % qout :output Qch data % para : Number of paralell channels % nd : Number of data % ml : Number of modulation levels % (QPSK ->2 16QAM -> 4) % ******************************* m2=ml./2; paradata2=paradata.*2-1; count2=0; for jj=1:nd isi = zeros(para,1); isq = zeros(para,1); 59 for ii = : m2 isi = isi + 2.^( m2 - ii ) * paradata2((1:para),ii+count2); isq = isq + 2.^( m2 - ii ) * paradata2((1:para),m2+ii+count2); end iout((1:para),jj)=isi; qout((1:para),jj)=isq; count2=count2+ml; end %********* end of file ********* Chương trình 4: % giins.m % % Function to insert guard interval into transmission signal % % Programmed by T.Yamamura and H.Harada % function [iout,qout]= giins(idata,qdata,fftlen,gilen,nd); %*********** variables ************ % idata : Input Ich data % qdata : Input Qch data % iout : Output Ich data % qout : Output Qch data % fftlen : Length of FFT (points) % gilen : Length of guard interval (points) % **************************** data1=reshape(idata,fftlen,nd); qdata1=reshape(qdata,fftlen,nd); idata2=[idata1(fftlen-gilen+1:fftlen,:); idata1]; qdata2=[qdata1(fftlen-gilen+1:fftlen,:); qdata1]; iout=reshape(idata2,1,(fftlen+gilen)*nd); qout=reshape(qdata2,1,(fftlen+gilen)*nd); %********** end of file ****** Chương trình % girem.m % 60 % Function to remove guard interval from received signal % % Programmed by T.Yamamura and H.Harada % function [iout,qout]= girem(idata,qdata,fftlen2,gilen,nd); %*********** variables ******* % idata : Input Ich data % qdata : Input Qch data % iout : Output Ich data % qout : Output Qch data % fftlen2 : Length of FFT (points) % gilen : Length of guard interval (points) % nd : Number of OFDM symbols % ********************* idata2=reshape(idata,fftlen2,nd); qdata2=reshape(qdata,fftlen2,nd); iout=idata2(gilen+1:fftlen2,:); qout=qdata2(gilen+1:fftlen2,:); %*********** end of file ******* Chương trình % ofdm.m % % Simulation program to realize OFDM transmission system % % programmed by T.Yamamura and H.Harada % %********* preparation part *********** para=128; % Number of parallel channel to transmit (points) fftlen=128; % FFT length noc=128; % Number of carrier nd=6; % Number of information OFDM symbol for one loop ml=2; % Modulation level : QPSK sr=250000; % Symbol rate br=sr.*ml; % Bit rate per carrier gilen=32; % Length of guard interval (points) ebn0=3; % Eb/N0 %********* main loop part ********* 61 nloop=100; % Number of simulation loops noe = 0; nod = 0; eop=0; nop=0; % Number of error data % Number of transmitted data % Number of error packet % Number of transmitted packet for iii=1:nloop %******** transmitter *********** %*********** Data generation ************ seldata=rand(1,para*nd*ml)>0.5; % rand : built in function %******** Serial to parallel conversion ********* paradata=reshape(seldata,para,nd*ml); % reshape : built in function %************ QPSK modulation ******** [ich,qch]=qpskmod(paradata,para,nd,ml); kmod=1/sqrt(2); % sqrt : built in function ich1=ich.*kmod; qch1=qch.*kmod; %*********** IFFT *************** x=ich1+qch1.*i; y=ifft(x); % ifft : built in function ich2=real(y); % real : built in function qch2=imag(y); % imag : built in function %********* Gurad interval insertion ********** [ich3,qch3]= giins(ich2,qch2,fftlen,gilen,nd); fftlen2=fftlen+gilen; %********* Attenuation Calculation ********* spow=sum(ich3.^2+qch3.^2)/nd./para; % sum : built in function attn=0.5*spow*sr/br*10.^(-ebn0/10); attn=sqrt(attn); %********* Receiver ******** %********** AWGN addition ********* 62 [ich4,qch4]=comb(ich3,qch3,attn); %********* Guard interval removal ********* [ich5,qch5]= girem(ich4,qch4,fftlen2,gilen,nd); %********* FFT ****************** rx=ich5+qch5.*i; ry=fft(rx); % fft : built in function ich6=real(ry); % real : built in function qch6=imag(ry); % imag : built in function %********* demoduration ********* ich7=ich6./kmod; qch7=qch6./kmod; [demodata]=qpskdemod(ich7,qch7,para,nd,ml); %**** Parallel to serial conversion ********* demodata1=reshape(demodata,1,para*nd*ml); %********* Bit Error Rate (BER) ****** % instantaneous number of error and data noe2=sum(abs(demodata1-seldata)); % sum : built in function nod2=length(seldata); % length : built in function % cumulative the number of error and data in noe and nod noe=noe+noe2; nod=nod+nod2; % calculating PER if noe2~=0 eop=eop+1; else eop=eop; end eop; nop=nop+1; fprintf('%d\t%e\t%d\n',iii,noe2/nod2,eop); % fprintf : built in function 63 end %************* Output result ************** per=eop/nop; ber=noe/nod; fprintf('%f\t%e\t%e\t%d\t\n',ebn0,ber,per,nloop); fid = fopen('BERofdm.dat','a'); fprintf(fid,'%f\t%e\t%e\t%d\t\n',ebn0,ber,per,nloop); fclose(fid); %********** end of file ************* Chương trình % ofdm_dolechpha.m % % Simulation program to realize OFDM transmission system % % programmed by T.Yamamura and H.Harada % %******** preparation part ************ para=128; % Number of parallel channel to transmit (points) fftlen=128; % FFT length noc=128; % Number of carrier nd=6; % Number of information OFDM symbol for one loop ml=2; % Modulation level : QPSK sr=250000; % Symbol rate br=sr.*ml; % Bit rate per carrier gilen=64; % Length of guard interval (points) ebn0=0; % Eb/N0 %*********** main loop part ********** nloop=100; % Number of simulation loops nloop1=30; % Number of eop=0; % Number of error packet nop=0; % Number of transmitted packet noe=0; nod=0; for iii=1:nloop1 noe=0; nod=0; ebn0=ebn0+1.0; 64 SNR(iii)=ebn0; for jjj=1:nloop %************* transmitter *********** %************ Data generation ************ seldata=rand(1,para*nd*ml)>0.5; % rand : built in function %*********** Serial to parallel conversion********** paradata=reshape(seldata,para,nd*ml); % reshape : built in function %************** QPSK modulation ******* [ich,qch]=qpskmod(paradata,para,nd,ml); kmod=1/sqrt(2); % sqrt : built in function ich1=ich.*kmod; qch1=qch.*kmod; %************* IFFT ************ x=ich1+qch1.*i; y=ifft(x); % ifft : built in function ich2=real(y); % real : built in function qch2=imag(y); % imag : built in function %********* Gurad interval insertion ********** [ich3,qch3]= giins(ich2,qch2,fftlen,gilen,nd); fftlen2=fftlen+gilen; %********* Attenuation Calculation ********* spow=sum(ich3.^2+qch3.^2)/nd./para; % sum : built in function attn=0.5*spow*sr/br*10.^(-ebn0/10); attn=sqrt(attn); %*************** Receiver *********** %***************** AWGN addition ********* [ich4,qch4]=comb(ich3,qch3,attn); %************ Guard interval removal ********* [ich5,qch5]= girem(ich4,qch4,fftlen2,gilen,nd); ich8=ich5.*exp(i*a); 65 qch8=qch5.*exp(i*a); %****************** FFT ************** rx=ich8+qch8.*i; ry=fft(rx); % fft : built in function ich6=real(ry); % real : built in function qch6=imag(ry); % imag : built in function %*********** demoduration ******************* ich7=ich6./kmod; qch7=qch6./kmod; [demodata]=qpskdemod(ich7,qch7,para,nd,ml); %********** Parallel to serial conversion ************** demodata1=reshape(demodata,1,para*nd*ml); %************* Bit Error Rate (BER)************ % instantaneous number of error and data noe2=sum(abs(demodata1-seldata)); % sum : built in function nod2=length(seldata); % length : built in function % cumulative the number of error and data in noe and nod noe=noe+noe2; nod=nod+nod2; % calculating PER if noe2~=0 eop=eop+1; else eop=eop; end eop; nop=nop+1; %fprintf('%d\t%e\t%d\n',iii,noe2/nod2,eop); % fprintf : built in function end ber=noe/nod; BER(iii)=ber; 66 end %************ Output result **************** per=eop/nop; ber=noe/nod; semilogy(SNR,BER); %fprintf('%f\t%e\t%e\t%d\t\n',ebn0,ber,per,nloop); %fid = fopen('BERofdm.dat','a'); %fprintf(fid,'%f\t%e\t%e\t%d\t\n',ebn0,ber,per,nloop); %fclose(fid); %**************** end of file ************ 67 ... 35 CHƯƠNG ĐỘ LỆCH PHA TRÊN OFDM/ QPSK 38 3.1 Hệ THốNG OFDM 38 3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIềU CHế TÍN HIệU QPSK: 39 3.3 Độ LệCH PHA TRONG Hệ THốNG OFDM/ QPSK ... Hình 2.4 Điều chế OFDM Hình 2.5 ví dụ sóng mang tín hiệu OFDM Trong ví dụ này, sóng mang có pha biên độ, thực tế biên độ pha sóng mang điều chế khác Hình 2.5 Ba sóng mang tín hiệu OFDM 31 ... Division Multiplexing Phase Locked Loop PM Phase Modulation Điều chế pha Quadrature Amplitude Modulation Quadratude Phase Shift Keying Điều chế biên độ cầu phương Khoá dịch chuyển pha cầu phương Signal