Mô phỏng giản đồ BER của hệ thống trải phổ có sử dụng kỹ thuật Beamforming._2

Header Page of 95 LỜI CAM ĐOAN Kính gửi : Hội đồng bảo vệ, khoa Điện Tử-Viễn Thông, hệ Sau đại học, trường Đại Học Hàng Hải Tôi tên : Vũ Đức Huân Lớp : KTĐT 2013 Tên đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng mạng tế bào hệ thống thông tin di động” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hải Phịng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 Người thực Vũ Đức Huân i Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page1 of 95 Header Page of 95 LỜI CẢM ƠN Sau năm học tập nghiên cứu em hoàn thành khóa học luận văn tốt nghiệp Tập luận văn kết học tập Viện Sau đại học – Đài học Hàng Hải – Ngành Điện Tử Viễn Thông thay lời cảm ơn chân thành em đến tất thầy giáo, người tận tâm, nhiệt tình giảng dạy tất mơn học để em có kiến thức thực tốt đề tài Qua em gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Lê Quốc Vượng, người Thầy tận tình hướng dẫn em suốt thời gian qua Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người tạo điều kiện thuận lợi cho em việc học tập động viên giúp đỡ em cố gắng làm tốt đề tài tốt nghiệp Sau cùng, lời cảm ơn đến tất bạn bè, anh chị giúp đỡ em suốt trình học tập trường Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 Sinh viên Vũ Đức Huân ii Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page2 of 95 Header Page of 95 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN Giới thiệu chung 1.1 Hệ thống thông tin di động hệ 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ 1.3 Hệ thống thông tin di động hệ 3: 1.4 Tổng quan mạng WCDMA 1.5 Phân tập không gian thời gian 14 1.6 Các thu 23 Kết luận chƣơng: 25 CHƢƠNG CÁC KỸ THUẬT VÀ THUẬT TOÁN BEAMFORMING 27 2.1 Các kỹ thuật beamforming 27 2.2 Kỹ thuật MSNR Beamforming 27 2.3 Kỹ thuật MSINR Beamforming 32 2.4 Kỹ thuật MMSE Beamforming 35 2.5 So sánh MSINR MMSE Beamforming trƣờng hợp đơn giản 37 2.6 Các thuật toán beamforming 39 2.7 Thuật toán cho kỹ thuật MSNR 39 2.8 Thuật toán cho kỹ thuật MSINR 50 2.9 Thuật toán cho kỹ thuật MMSE 61 Kết luận chƣơng: 65 CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG 67 3.1 Giới thiệu chƣơng trình 67 3.2 Các lƣu đồ thuật toán 68 iii Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page3 of 95 Header Page of 95 3.3 Kết mô 72 Kết luận chƣơng: 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 86 iv Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page4 of 95 Header Page of 95 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Viết tắt Giải thích Ý nghĩa AOA AWGN BER BPSK CDMA Angle of Arrival Additive White Gaussian Noise Bit Error Rate Binary Phase Shift Keying Code Division Multiplex Access CG dB DMI DPCCH DPDCH EGC ISI GE ML MLSE Coding Gain Decibel Diercted Matric Invesion Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Data Channel Equal Gain Combine Inter Symbol Interfere Generalized Eigenvalue Maximum Likelihood Maximum Likelihood Sequence Estimation MMSE Minimum Mean Square Error MRC OFDM PAM PSK QAM QPSK RF SC SE SER SINR Maximum Ratio Combine Orthogonal Frequency Division Multiplexing Pulse Amplitude Modulation Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Phase Shift Keying Radio Frequence Selected Combine Simple Eigen Symbol Error Rate Signal to Interference plus-Noise Ratio SISO SNR TCM TDMA Single Input Single Output Signal to Noise Ratio Trellis Code Modulation Time Division Multiple Access WLAN WCDMA Wireless Local Area Network Wideband Code Division Multiplex Access v Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page5 of 95 Góc đến tín hiệu Cộng nhiễu trắng Tỷ lệ lỗi bít Điều chế pha PSK mức Đa truy cập phân chia theo mã Mã hoá cổng Ma trận đảo trực tiếp Kênh điều khiển vật lý Kênh điều khiển liệu Tổ hợp độ lợi Nhiễu xuyên ký tự Nhóm giá trị riêng Cực đại tối ƣu Đánh giá chuổi cực đại tối ƣu Tối thiểu bình phƣơng sai lệnh Bộ tổ hợp tỷ số tối đa Điều chế tần số trực giao Điều chế biên độ xung Điều chế pha Điều chế QAM Điều chế Sóng radio Bộ tổ hợp chọn lọc Giá trị riêng đơn giản Tỷ lệ lỗi ký tự Tỷ số tín hiệu/ nhiễu giao thoa nhiễu nhiệt Vào đơn đơn Tỷ số tín hiệu nhiễu Mã hoá lƣới TCM Đa truy cập phân chia theo thời gian Mạng không dây Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng Header Page of 95 DANH MỤC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên WCDM 1.3 Phân bố tần số FDD TDD 1.4 Các tín hiệu đa đƣờng 11 1.5 Các tín hiệu nhiễu giao thoa 12 1.6 Mảng antenULA 15 1.7 Mơ hình Beamformer 19 1.8 Đồ thị xạ anten dãy góc đến tín hiệu 00 nhiễu giao thoa 450 21 1.9 Mơ hình thu Rake 23 1.10 Bô thu Beamformer-Rake 25 vi Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page6 of 95 Header Page of 95 MỞ ĐẦU Thời đại vô tuyến cách 100 năm với phát minh máy điện báo radio Gudlielmo Marconi công nghệ không dây thiết lập với phát triển nhanh chóng đưa vào kỷ kỷ nguyên Sự tiến nhanh chóng kỹ thuật vơ tuyến tạo nhiều dịch vụ cải tiến với giá thấp hơn, dẫn đến gia tăng việc sử dụng khoảng không gian thời gian số lượng thuê bao Các xu hướng tiếp tục tăng năm tới Mục tiêu hệ thống thông tin hệ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ thông tin cho người vào lúc, nơi Các dịch vụ cung cấp cho thuê bao điện thoại di động hệ truyền liệu tốc độ cao, video multimeadia dịch vụ thoại Công nghệ thoả mãn yêu cầu làm cho dịch vụ sử dụng rộng rãi gọi hệ thống di động hệ thứ (3G) Hệ thống hệ thứ đáp ứng đáng kể phần thiếu hụt tiêu chuẩn hệ có, loại hình ứng dụng dung lượng Hệ thống di động số thiết kế tối ưu cho thông tin thoại, hệ thống 3G trọng đến khả truyền thông đa phương tiện Cùng với nhu cầu tăng lên nhanh chóng kênh truyền tốc độ cao tốn xử lý nhiễu giao thoa đồng kênh tăng lên làm ảnh hưởng đến dung lượng hệ thống đặt Vì mạng di động phải có nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu nhằm làm giảm ảnh hưởng nhiễu Các kỹ thuật gọi kỹ thuật phân tập tín hiệu Trong đồ án tìm hiểu kỹ thuật Beamforming, điều khiển hướng búp sóng anten mảng hướng đến tín hiệu thu hướng Null hướng đến tín hiệu với mục đích phân tập làm giảm ảnh hưởng nhiễu giao thoa nhiễu fading lên tín hiệu thơng qua việc làm tăng tỷ số tín hiệu nhiễu đầu mảng anten mảng Nội dung đồ án gồm chương : - Chương 1:Trình bày tổng quan mạng di động tế bào hệ thống anten mạng di động Trình bày khái niệm phân tập khơng gian - thời gian Phân tập anten thu Beamformer-Rake Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page7 of 95 Header Page of 95 - Chương 2: Trình bày kỹ thuật xử lý phân tập khơng gian thu Beamformer Các kỹ thuật xử lý bao gồm MSNR, MSINR MMSE Trình bày thuật tốn tính tốn cho kỹ thuật Beamformer - Chương 3: Chương trình mơ thực ngơn ngữ Matlap gồm phần sau:  Mô giải pháp điều khiển búp sóng anten dãy  Mơ giản đồ BER hệ thống trải phổ có sử dụng kỹ thuật Beamforming  Mô chất lượng tổ hợp (SC, EGC, MRC) thu Rake (phân tập thời gian) Đánh giá đồ thị BER  Mơ hệ thống WCDMA có sử dụng kỹ thuật phân tập Khơng gian - Thời gian Hải Phịng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page8 of 95 Header Page of 95 CHƢƠNG TỔNG QUAN Giới thiệu chung Trong năm gần đây, công nghệ không dây chủ đề đƣợc nhiều chuyên gia quan tâm lĩnh vực máy tính truyền thơng Trong thời gian công nghệ đƣợc nhiều ngƣời sử dụng trải qua nhiều thay đổi Quá trình thay đổi thể qua hệ:  Thế hệ không dây thứ hệ thông tin tƣơng tự, sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)  Thế hệ thứ sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) phân chia theo mã (CDMA)  Thế hệ thứ đời đánh giá nhảy vọt nhanh chóng dung lƣợng ứng dụng so với hệ trƣớc đó, có khả cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện gói 1.1 Hệ thống thơng tin di động hệ Hệ thống thông tin di động hệ hổ trợ dịch vụ thoại tƣơng tự sử dụng kỹ thuật điều chế tƣơng tự để mang liệu thoại ngƣời, sử dụng phƣơng pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Với FDMA, khách hàng đƣợc cấp phát kênh tập hợp có trật tự kênh lĩnh vực tần số Sơ đồ báo hiệu hệ thống FDMA phức tạp, MS bật nguồn để hoạt động dị sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho Nhờ kênh này, MS nhận đƣợc liệu báo hiệu gồm lệnh kênh tần số dành riêng cho lƣu lƣợng ngƣời dùng Trong trƣờng hợp số thuê bao nhiều số lƣợng kênh tần số có thể, số ngƣời bị chặn lại, không đƣợc truy cập Phổ tần số quy định cho liên lạc di động đƣợc chia thành 2N dải tần số đƣợc cách dải tần số phòng vệ Mỗi dải tần số đƣợc gán cho kênh liên lạc, N dải dành riêng cho liên lạc hƣớng lên, sau dải tần phân cách N dải dành riêng cho liên lạc hƣớng xuống Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page9 of 95 Header Page 10 of 95 Đặc điểm : - Mỗi MS đƣợc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến - Nhiễu giao thoa kênh lân cận đáng kể - BTS phải có thu phát riêng làm việc với MS Hệ thống FDMA điển hình hệ thống điện thoại di động AMPS (Advanced Mobile Phone System) Hệ thống di động sử dụng phƣơng pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên, hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày tăng ngƣời dùng dung lƣợng tốc độ Vì thế, hệ thống di động thứ đời đƣợc cải thiện dung lƣợng tốc độ 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ Với phát triển nhanh chóng thuê bao, hệ thống thông tin di động hệ đƣợc đƣa để đáp ứng kịp thời số lƣợng lớn thuê bao di động dựa công nghệ số Tất hệ thống thông tin di động hệ sử dụng phƣơng pháp điều chế số sử dụng phƣơng pháp đa truy cập : - Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA - Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: Phổ quy định cho liên lạc di động đƣợc chia thành dải tần liên lạc, dải tần liên lạc đƣợc dùng cho N kênh liên lạc, kênh liên lạc khe thời gian chu kì khung Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen khe thời gian, thuê bao đƣợc cấp phát cho khe thời gian cấu trúc khung Đặc điểm: - Tín hiệu thuê bao đƣợc truyền dẫn số - Liên lạc song công hƣớng thuộc dải tần liên lạc khác nhau, băng tần đƣợc sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động băng tần đƣợc sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page10 of 95 Header Page 89 of 95 Kết luận chƣơng: Chƣơng thực mô đầy đủ kỹ thuật phân tập, từ ta có nhìn tổng quan kỹ thuật phân tập Không gian -Thời gian, cụ thể phần cho ta thấy đƣợc nguyên lý hoạt động kỹ thuật phân tập, phần cho ta thấy đƣợc khả làm tăng chất lƣợng ber hệ thống có sử dụng phân tập thu Beamformer, phần cho ta thấy đƣợc lợi ích tổ hợp thu Rake Nhƣ vậy, ta kết luận: Nếu hệ thống WCDMA sử dụng giải pháp phân tập cải thiện chất lƣợng ber hệ thống nhiều, từ nâng cao đƣợc dung lƣợng hệ thống 83 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page89 of 95 Header Page 90 of 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bằng việc áp dụng kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng, hệ thống thông tin di động tế bào khắc phục đƣợc nhƣợc điểm nhiễu fading đa đƣờng, nhiễu giao thoa đồng kênh loại nhiễu khác Bằng việc xử lý phân tập, hệ thống thông tin di động cải thiện đƣợc chất lƣợng kênh truyền thông qua việc cải thiện tỷ số SINR đầu thu từ nâng cao đƣợc dung lƣợng hệ thống Với toàn luận văn bao gồm phần lý thuyết mô chứng minh kết lý thuết đƣợc trình bày cho nhìn tổng quan kỹ thuật xử lý antenna mảng hệ thống mạng di động Trong khơng hệ thống WCDMA mà hầu hết hệ thống thông tin di động không dây hệ nhƣ CDMA2000, OFDM áp dụng đƣợc kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng để nâng cao chất lƣợng kênh truyền từ tăng dung lƣợng hệ thống Tuy nhiên, luận văn có điều chƣa hoàn chỉnh kỹ thuật phân tập dừng lại việc thiết kế phân tập 2-D cho đƣờng lên tín hiệu chƣa có kỹ thuật phân tập 2-D cho đƣờng xuống tín hiệu Vì vậy, hƣớng phát triển đề tài là: “Nghiên cứu, thiết kế kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng cho đƣờng xuống tín hiệu hệ thống thơng tin di động mạng tế bào” 84 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page90 of 95 Header Page 91 of 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở lý thuyết truyền tin - Đặng Văn Chuyết , Nguyễn Tuấn Anh - NXB Giáo Dục [2] Đại Số Tyến Tính - NXB Giáo Dục [3] Thơng tin di động hệ – TS Nguyễn Phạm Anh Dũng – NXB Bƣu Điện [4] Thông tin di động số - Th.S Hồ Văn Cừu, Th.S Phạm Thanh Đàm [5] Digital Beamforming in Wireless Communications J Litva and T K Lo, Boston, MA: [6] Matrix Computations ,G H Golub and C.F Van Loan, Baltimore, MD, John Hopkins University Press, 1989 [7] Space Time Processing for the Wideband CDMA System K A Zahid, M.S Thesis, Virginia Tech, Jan 2001 [8].Adaptive convergence of linearly constrained beamformers based on the sample covariance matrix, B D Van Veen, IEEE Trans Signal Processing, vol 39, pp 1470.1473, 1991 [9] Controlling adaptive antenna arrays with the sample matrix inversion algorithm, L J Horowitz, H Blatt, W G Brodsky, and K D Senne, IEEE Trans Aerosp Electron Syst., vol AES-15,pp 840.847, 1979 [10] Adaptive Filter Theory S Haykin, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1991 [11] A novel adaptive beamforming algorithm for a smart antenna system in a CDMA mobile communication environment IEEE Transactions on Vehicular, S Choi and D Shim , vol 49, No 5, pp 1793 -1806, Sept 2000 [12] Simulation of Adaptive Array Algorithms for CDMA Systems M.S Thesis, VirginiaTech, Z Rong, Sept 1996 [13] Numerical Analysis Brooks/Cole, Pacific Grove, California, 7th ed., 2001 R L Burden, and J D Faires, 85 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page91 of 95 Header Page 92 of 95 PHỤ LỤC Code mơ Matlab ################################################### Antenday.m (Tên hàm giao diện mơ phần điều khiển búp sóng anten) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% (Hàm chạy chƣơng trình phần 1) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function chay_Callback(hObject, eventdata, handles) global goc1 goc2 goc3 goc4 goc5 goc6 gocden N check1 check noise global w gain a w1 w2 SNR N=str2num(get(handles.soanten,'string')); noise=str2num(get(handles.nhieu,'string')); gocden=str2num(get(handles.gocden,'string')); SNR=str2num(get(handles.editawgn,'string')); SNR=10^(SNR/10); if get(handles.but1,'value')==1 check=0; elseif ((get(handles.but1,'value')==0)&(get(handles.but3,'value')==1)) check=1; elseif ((get(handles.but1,'value')==0)&(get(handles.but3,'value')==0)) check=2; end; if (get(handles.but5,'value')==1) check1=0; elseif ((get(handles.but5,'value')==0)&(get(handles.but7,'value')==1)) check1=1; elseif ((get(handles.but5,'value')==0)&(get(handles.but7,'value')==0)) check1=2; end; if (check1==0) if (N==7) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); goc6=str2num(get(handles.goc6,'string')); elseif (N==6) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); elseif (N==5) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); 86 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page92 of 95 Header Page 93 of 95 elseif(N==4) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); elseif (N==3) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); elseif (N==2) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); end; gocden=gocden*pi/180; %chuyen doi sang radian goc1=goc1*pi/180; goc2=goc2*pi/180; goc3=goc3*pi/180; goc4=goc4*pi/180; goc5=goc5*pi/180; goc6=goc6*pi/180; % Tao ma tran tin hieu va nhieu for i=1:N a0(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(gocden)); a1(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc1)); a2(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc2)); a3(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc3)); a4(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc4)); a5(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc5)); a6(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc6)); end; matran=[a0;a1;a2;a3;a4;a5;a6]; matran1=[]; for i=2:N matran0(i-1,:)=matran(i,:); end; Rss0=a0'*a0; Ruu0=zeros(N); for i=1:N-1 Ruu0=Ruu0+matran0(i,:)'*matran0(i,:); end; % Giai he phuong trinh tuyen tinh, tinh ma tran phuong sai for i=1:N matran1(i,:)=matran(i,:); end; det0=det(matran1); t=[]; t(1)=1; for i=2:N t(i)=0; end; t=transpose(t); tg1=matran1; for i=1:N tg1(:,i)=t; 87 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page93 of 95 Header Page 94 of 95 det1(i)=det(tg1); tg1=matran1; end; % Tinh vector luong cua anten mang w0=0; for i=1:N w0(i)=det1(i)/det0; end; end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%% if (check1==1)|(check1==2)%%Tinh toan cho truong hop dung ky thuat MSINR snrin1=SNR_in(N,noise,SNR); set(handles.sinrin,'string',snrin1); if (noise==6) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); goc6=str2num(get(handles.goc6,'string')); elseif (noise==5) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); elseif (noise==4) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); elseif(noise==3) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); elseif (noise==2) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); elseif (noise==1) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); end; gocden=gocden*pi/180; %chuyen sang radian goc1=goc1*pi/180; goc2=goc2*pi/180; goc3=goc3*pi/180; goc4=goc4*pi/180; goc5=goc5*pi/180; goc6=goc6*pi/180; % Tao ma tran tin hieu va nhieu for i=1:N a0(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(gocden)); 88 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page94 of 95 Header Page 95 of 95 a1(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc1)); a2(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc2)); a3(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc3)); a4(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc4)); a5(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc5)); a6(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc6)); end; a00=transpose(a0);a11=transpose(a1);a22=transpose(a2);a33=transpose(a3); a44=transpose(a4);a55=transpose(a5);a66=transpose(a6); Rss=a0*a00; if (noise==1) Ruu=a1*a11;ax=a0+a1; Rxx=a0*a00+a1*a11; % r_xd=(a0+a1)*a00; elseif (noise==2) Ruu=a1*a11+a2*a22;ax=a0+a1+a2; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22; %r_xd=(a0+a1+a2)*a00; elseif (noise==3) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33;ax=a0+a1+a2+a3; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33; %r_xd=(a0+a1+a2+a3)*a00; elseif (noise==4) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44;ax=a0+a1+a2+a3+a4; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4)*a00; elseif (noise==5) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55;ax=a0+a1+a2+a3+a4+a5; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4+a5)*a00; elseif(noise==6) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55+a6*a66;ax=a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55+a6*a66; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6)*a00; end; w2=inv(Rxx)*ax; R=Rss*inv(Ruu); [w1,d]=eigs(R); max=d(1,1);t=1; for aa=1:N %Tim gia tri rieng lon nhat if (d(aa,aa)>max) max=d(aa,aa); t=aa; end; end; w1=w1(:,t);%Vector rieng tuong ung voi gia tri rieng lon nhat SINR1=(w1'*Rss*w1)/(w1'*Ruu*w1); %set(handles.sinrout,'string',SINR1); w1=transpose(w1); end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 89 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page95 of 95 Header Page 96 of 95 if check1==2 % Truong hop chon giai phap phan tap MMSE w=transpose(w2); elseif check1==1 w=w1; set(handles.sinrout,'string',SINR1); elseif check1==0 w=w0; sinr_in0=sinr_in0(N,SNR); set(handles.sinrin,'string',sinr_in0); sinr_out0=w*Rss0*w'/(w*Ruu0*w'); set(handles.sinrout,'string',sinr_out0); end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Tinh loi gain cho tung goc den khac bieudo(w,check,N); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ################################################ Bieudo.m (Hàm vẽ biểu đồ beam anten dãy) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function out=bieudo(w,check,N) %global w check N degree=linspace(0,360,240); anpha=degree*pi/180; a=[]; for n=1:length(anpha) for m=1:N a(n,m)=exp(-(sqrt(-1))*(m-1)*pi*sin(anpha(n))); end; end; z=0; gain=0; for i=1:length(anpha) z(i)=w*ctranspose(a(i,:)); x(i)=real(z(i)); y(i)=imag(z(i)); gain(i)=sqrt(x(i)*x(i)+y(i)*y(i)); end; max=0; for i=1:length(anpha) if (gain(i)>max) max=gain(i); end; end; max=max+0.2; % Ve bieu gain figure(1); if (check==0) plot(degree,gain,'r-'); grid on; h=title('Đồ thi xạ anten dãy :'); set(h,'Fontname','VNi-Times');set(h,'Fontsize',14); 90 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page96 of 95 Header Page 97 of 95 h1=xlabel('Góc đến AOA (độ)');set(h1,'Fontname','VNi-Times');set(h1,'Fontsize',14); h2=ylabel('Độ lợi Gain (anten)');set(h2,'Fontname','VNi-Times');set(h2,'Fontsize',14); axis([0 400 max]); scala=0:50:360; set(gca,'xtick',scala); set(gca,'xticklabel',scala); elseif (check==1) polar(anpha,gain); h=title('Đồ thị xạ anten dãy dạng búp sóng'); set(h,'Fontname','VNi-Times');set(h,'Fontsize',14); end; ################################################ Khaosatber.m (Tên hàm phần mô ber hệ thống trải phổ có sử dụng phân tập) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Run1_callback() : Hàm chạy khaosatber %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function run1_Callback(hObject, eventdata, handles) N=str2num(get(handles.edit4,'string')); theta_s=str2num(get(handles.edit1,'string')); theta_I1=str2num(get(handles.edit2,'string')); theta_I2=str2num(get(handles.edit3,'string')); INR1=str2num(get(handles.edit5,'string')); INR2=str2num(get(handles.edit6,'string')); SNR=[0:2:30]; D=[0:1:(N-1)].'; ns=length(SNR); us=sin(theta_s*pi/180); uI1=sin(theta_I1*pi/180); uI2=sin(theta_I2*pi/180); sigma_I1=10^(INR1/10); sigma_I2=10^(INR2/10); sigma_n=1; vs=exp(-j*pi*D*us); vI1=exp(-j*pi*D*uI1); vI2=exp(-j*pi*D*uI2); Rn=sigma_I1*vI1*vI1'+sigma_I2*vI2*vI2'+sigma_n*eye(N); A=sqrt(sigma_I1*sigma_I1+sigma_I2*sigma_I2); for n = 1:ns sigma_s = 10^(SNR(n)/10); Rs = sigma_s*vs*vs'; %vx=sqrt(sigma_s)*vs+sqrt(sigma_I1)*vI1+sqrt(sigma_I2)*vI2; %Rx = Rs+Rn; W_sinr=W_eigen(Rs,Rn); W_mmse=W_MMSE(Rn,sigma_s,vs); SINRopt(n)=sigma_s/(1+sigma_I1+sigma_I2); SINRopt_sinr(n) = real(W_sinr'*Rs*W_sinr)/real(W_sinr'*Rn*W_sinr); SINRopt_mmse(n) = real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_sinr'*Rn*W_mmse); end; figure h0=semilogy(SNR,SINRopt,'+-',SNR,SINRopt_sinr,'d-',SNR,SINRopt_mmse,'d-'); set(h0,'LineWidth',1.5) 91 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page97 of 95 Header Page 98 of 95 hold on; h=ylabel('SINR đầu ra') set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=xlabel('SNR đầu vào') set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=title('Khảo sát SINR đầu theo SNR đầu vào'); set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=legend('Không phân tập','Kỹ thuật phân tập MSINR','Kỹ thuật phân tập MMSE') set(h,'Fontname','VNi-Times'); grid on; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Khaosatber.m %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Run2_callback : chạy chƣơng trình vẽ biểu đồ ber %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function run2_Callback(hObject, eventdata, handles) N=str2num(get(handles.edit4,'string')); theta_s=str2num(get(handles.edit1,'string')); theta_I1=str2num(get(handles.edit2,'string')); theta_I2=str2num(get(handles.edit3,'string')); INR1=str2num(get(handles.edit5,'string')); INR2=str2num(get(handles.edit6,'string')); SNR=[0:2:30]; D=[0:1:(N-1)].'; ns=length(SNR); us=sin(theta_s*pi/180); uI1=sin(theta_I1*pi/180); uI2=sin(theta_I2*pi/180); sigma_I1=10^(INR1/10); sigma_I2=10^(INR2/10); sigma_n=1; vs=exp(-j*pi*D*us); vI1=exp(-j*pi*D*uI1); vI2=exp(-j*pi*D*uI2); Rn=sigma_I1*vI1*vI1'+sigma_I2*vI2*vI2'+sigma_n*eye(N); A=sqrt(sigma_I1*sigma_I1+sigma_I2*sigma_I2); w0=1;Lc=32; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% for n = 1:ns sigma_s = 10^(SNR(n)/10); Rs = sigma_s*vs*vs'; %vx=sqrt(sigma_s)*vs+sqrt(sigma_I1)*vI1+sqrt(sigma_I2)*vI2; %Rx = Rs+Rn; W_sinr=W_eigen(Rs,Rn); W_mmse=W_MMSE(Rn,sigma_s,vs); SINRopt(n)=sigma_s/(1+sigma_I1+sigma_I2); SINRopt_sinr(n) = real(W_sinr'*Rs*W_sinr)/real(W_sinr'*Rn*W_sinr); SINRopt_mmse(n) = real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_sinr'*Rn*W_mmse); Aout1=(1+A)*SINRopt(n)/SINRopt_sinr(n)-1; Aout2=(1+A)*SINRopt(n)/SINRopt_mmse(n)-1; SINRopt_mmse(n)=real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_mmse'*Rn*W_mmse); 92 Footer Page - Footer Page - Footer Page -Footer Page98 of 95 Header Page 99 of 95 a0(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,A,w0); a1(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,Aout1,w0); a2(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,Aout2,w0); end; figure; semilogy(SNR,a0,'+-',SNR,a1,'d-',SNR,a2,'+-'); hold on; grid on; h=title('Giản đồ ber tín hiệu trải phổ'); set(h,'Fontsize',14,'Fontname','VNi-Times'); h=legend('Ber trải phổ','Ber trải phổ + phân tập MSINR','Ber trải phổ + phân tập MMSE'); set(h,'Fontname','VNi-Times'); h=ylabel(' Tỷ lệ loåi bit BER'); set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); xlabel ('SNR'); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles) bertraipho %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Khaosatber.m %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [ber]=ber(snr_db,Lc,A,w0) snr=10^(snr_db/10); sgma=1;Eb=2*sgma^2*snr; E_chip=Eb/Lc; N=10000; err=0; for i=1:N temp=rand; if (temp