Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng hệ thống truyền dẫn tín hiệu tương tự
Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG Giảng viên : Ngơ Thị Thu Trang Sinh viên : Lớp : D14CQVT3 BÀI TẬP LỚN November 2017 MỤC LỤC I MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ I.1 Mơ tả hệ thống mô tham số sử dụng mô I.2 Kết mô nhận xét đánh giá I.3 Mã chương trình 11 II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ 13 II.1 Mô tả hệ thống mô tham số sử dụng mô 13 II.2 Kết mô nhận xét đánh giá 13 II.3 Mã chương trình .18 BÀI TẬP LỚN - MPHTTT| MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TƯƠNG TỰMƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ a, Sơ đồ hệ thống Tín hiệu tương tự Bộ nén biê độ Bộ lượng tử hóa Bộ mã hóa Chuỗi bit MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ Tín hiệu trước sau khơi phục Bieu dien tin hieu goc va sau khoi phuc Tin hieu sau khoi phuc Tin hieu goc Amplitude 1 2 0.5 1.5 2.5 3.5 time (s) Phổ tín hiệu Pho tin hieu goc 10 5 10 15 10 5 10 15 10 15 10 15 Pho tin hieu luong tu hoa 10 5 10 10 10 15 10 5 Pho tin hieu khoi phuc 10 5 10 10 10 15 10 5 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ Sai số Sai so 0.14 0.12 0.1 error 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.5 1.5 time (s) 2.5 3.5 b, Nhận xét đánh giá Thực mô ta thấy mã hóa PCM có tổn thất Sai số lớn biên độ tín hiệu thay đổi lớn, sai số nhỏ biên độ tín hiệu có thay đổi Tín hiệu khơi phục có dạng tương tự tín hiệu gốc MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ I.3 Mã chương trình Assgnmt1.m %=========================================================================% % Sinh vien: Duong Van Hai, Lop D14VT3 % % Ma sv: B14DCVT077, f1=0, f2=7, f3=7 % % Tan so lay mau Fs= 28 Hz %=========================================================================% close all; clear; clc; f = [0 7] % Tan so cua cac phan % Thuc hien lay mau giay (3 chu ki tin hieu); toc 28 mau/s Fs = 28; % Tan so lay mau t = 0:1/Fs:(3*Fs+1)/Fs; % Vecto thoi gian % Tao tin hieu tuong tu theo de bai s = cos(2*pi*f(1)*(t+ ((-1).^2)*t.^2)) + 2*cos(2*pi*f(2)*(t+((-1).^3)*t.^2))+ cos(2*pi*f(3)*(t+ ((-1).^4)*t.^2)); %=============================== Cau b ====================================% mu = 255; % He so nen M = 32; % so muc luong tu [y,amax] = mulaw(s,mu); % nen bien [code,yq,sqnr] = uniform_pcm(y,M); % luong tu hoa PCM xq = invmulaw(yq,mu); % giai nen tin hieu xq = xq*amax; % giai nen bien %=============================== Cau c ====================================% figure(1) plot(t,s,'r ','linewidth',2); % Tin hieu goc title ('Bieu dien tin hieu goc','fontsize',15); xlabel('time (s)'); ylabel('Amplitude'); figure(2) hold on plot(t,s,'r ','linewidth',2); % tin hieu goc stairs(t,yq); % tin hieu luong tu hoa title ('Bieu dien tin hieu goc va tin hieu luong tu hoa','fontsize',15); xlabel('time (s)'); ylabel('Amplitude'); legend('Tin hieu goc','Tin hieu luong tu hoa'); figure(3) plot(t,xq,'g'); % Tin sau khoi phuc title ('Bieu dien tin sau khoi phuc','fontsize',15); xlabel('time (s)'); ylabel('Amplitude'); figure(4) plot(t,xq,'g'); hold on; % Tin hieu sau khoi phuc plot(t,s,'r ','linewidth',2); % Tin hieu goc title ('Bieu dien tin hieu goc va sau khoi phuc','fontsize',15); xlabel('time (s)'); ylabel('Amplitude'); legend('Tin hieu sau khoi phuc','Tin hieu goc'); % Bieu dien tin hieu figure(5) subplot(3,1,1); [f,Xf] = spectrocal(t,s); semilogy(f,Xf);grid; % Pho tin hieu goc title('Pho tin hieu goc'); subplot(3,1,2); [f,Yf] = spectrocal(t,yq); semilogy(f,Yf);grid; % Pho tin hieu luong tu hoa title('Pho tin hieu luong tu hoa'); subplot(3,1,3); [f,Zf] = spectrocal(t,xq); semilogy(f,Zf);grid; % Pho tin hieu khoi phuc MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ title('Pho tin hieu khoi phuc'); %=============================== Cau d ===================================% % Xac dinh va bieu dien sai so tai SNR tuong ung error = (s-xq).^2; % Xac dinh sai so figure(6) plot(t,error); % Bieu dien sai so title('Sai so','fontsize',13); xlabel('time (s)'); ylabel('error'); mulaw.m function [y,a] = mulaw(x,mu) % Mu-law nonlinearity for nonuniform PCM % x - input sequence % mu - mu constant % y - compressed output % a - maximum amplitute % Written by Nguyen Duc Nhan - 2012 a = max(abs(x)); % tinh bien max y = sign(x).*log(1+mu*abs(x/a))/log(1+mu); % tin hieu sau nen bien uniform_pcm.m function [code,xq,sqnr] = uniform_pcm(x,M) % Uniform PCM encoding of a sequence % x = input sequence % M = number of quantization levels % code = the encoded output % xq = quantized sequence before encoding % sqnr = signal to quantization noise ratio in dB % Written by Nguyen Duc Nhan - 2012 Nb = log2(M); Amax = max(abs(x)); delta = 2*Amax/(M-1); Mq = -Amax:delta:Amax; Ml = 0:M-1; xq = zeros(size(x)); xcode = xq; for k = 1:M ind = find(x > Mq(k)-delta/2 & x N = 40*10^6, minerr = 400) ser = MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ Columns through 0.2917000 0.2472000 0.0765000 0.0448000 0.1968000 0.1551000 0.1124000 0.0051111 0.0015074 0.0004060 Columns through 14 0.0239500 0.0119500 0.0000681 0.0000082 So sánh kết mô đường cong xác suất lỗi với kết lý thuyết kiểu điều chế mà hệ thống sử dụng: Câu c: Tín hiệu sau điều chế qua kênh AWGN: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 10 SỐ Tín hiệu ban đầu tín hiệu khơi phục: Biểu đồ chòm sao: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 11 SỐ Mẫu mắt tín hiệu: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 12 SỐ Phổ tín hiệu: b, Nhận xét đánh giá MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 13 SỐ Thực điều chế 4-PSK tín hiệu số với kết cho thấy tín hiệu bị ảnh hưởng nhiễu AWGN so với tín hiệu tương tự Qua thấy ưu điểm truyền dẫn số bới truyền dẫn tương tự hạn chế lỗi Sai số kí hiệu nhỏ, SNR = 13 dB SER < 10-5 Xác suất lỗi ước tính thu gần với giá trị lí thuyết II.3 Mã chương trình Assgnmt2.m %=========================================================================% % Le Cong Duc, D10VT6, Ma sv: 1021010259 % %=========================================================================% close all;clear;clc; N = 9; M = 4; R = N*10^6; % Nsym = 40; % Es = 2*10^-6; phi = pi/4; % disp('Sinh vien Le Cong Duc bt=input('Nhap cho y b va switch bt Tham so ban dau So ki hieu mo phong Nang luong ki hieu va goc quay pha – 1021010259 – BTL MPHTTT – Bai '); d; cho y c: '); %============================= Cau b va d ===============================% case %====== Dat gia tri ban dau va gia tri cho vong lap====% Ns_sym = 1; snrmax = 13; fltsw = 0; Nsym = 10^4; minerr = 400; maxsym=4*10^7; err=zeros(1,snrmax+1); nsym=err; snr=0:snrmax; snr_lin = 10.^(snr/10); ser = zeros(1,snrmax); %=======Vong lap ngoai=================================% for k = 1:snrmax+1 Done = false; %=======Vong lap trong=============================% while ( ~Done ) [t, d, dr, s, s_flt,s_noisy] = Assgnmt2_run(R,M,Nsym, Ns_sym,snr(1,k),fltsw,Es,phi); % Thuc hien mo phong ind = d ~= dr; err(1,k) = err(1,k)+ sum(ind); nsym(1,k)=nsym(1,k)+ Nsym; Done = err(1,k)>minerr || nsym(1,k)>maxsym; % Dieu kien dung end ser(1,k) = err(1,k)/nsym(1,k); % Tinh ti le loi ki hieu end %=======Xac suat loi uoc tinh (CAU B) =================% disp('Vector loi ki hieu mo phong ung voi snr tu toi 13dB la') disp('(Theo cac tham so: Pe = 10^(-5), Sc = 10^(-6), Pc = 95%'); disp('==> N = 40*10^6, minerr = 400)'); format long; ser = single(ser) %========Bieu dien so sanh voi li thuyet (CAU D) ======% ser_theory = 2*qfunc(sqrt(snr_lin)); % SER li thuyet semilogy(snr,ser,'ro-.','linewidth',2),hold on; semilogy(snr,ser_theory,'b','linewidth',2); grid on; legend('SER mo phong','SER ly thuyet'); title('Bieu dien xac suat loi ki hieu mo phong va ly thuyet'); MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 14 SỐ xlabel('snr (dB)'); ylabel('Ps'); %================================ Cau c ================================% end case snr = 8; Tsym = 1/R; fltsw = 0; Ns_sym = 100; Ns=Ns_sym*Nsym; [t, d, d_demod, s, s_flt,s_noisy] = Assgnmt2_run(R,M,Nsym, Ns_sym,snr,fltsw,Es,phi); [t1, d_demod1, dr1, s1, s_flt1,s_noisy1] = Assgnmt2_run(R,M, Nsym,Ns_sym,snr,1,Es,phi); % fltsw = % Lay mau khoi phuc tin hieu:(tai diem Tsym/2 (giua ki hieu) dr = d_demod(fix(Ns_sym/2):Ns_sym:end); %===== Ve bieu chom sao========% k = scatterplot(s_noisy,1,0,'bx'); hold on; scatterplot(s,1,0,'ro',k); legend('Tin hieu thu','Tin hieu phat'); %===== Ve bieu mat=============% eyediagram(s,Ns_sym,Ns,Ns_sym/2); % Tin hieu phat khong loc eyediagram(s_flt1,Ns_sym); % Tin hieu phat co loc eyediagram(s_noisy,Ns_sym,Ns,Ns_sym/2);%Tin hieu thu khong loc eyediagram(s_noisy1,Ns_sym); % Tin hieu thu co loc %===== Ve dang song tin hieu =====% figure;subplot(2,1,1); plot(t,real(s_noisy),'color','b'); grid on; hold on; plot(t,real(s),'r','linewidth',3); subplot(2,1,2); plot(t,imag(s_noisy),'color','c'); hold on; plot(t,imag(s),'g','linewidth',3); grid on;figure; stem(d,'-.','MarkerFaceColor','b'); %Tin hieu ban dau hold on; stem(dr,'r-.'); grid on; %Tin hieu khoi phuc %===== Ve tin hieu ===========% [f,Sf] = spectrocal(t,s); [fn,Snf] = spectrocal(t,s_noisy); figure; subplot(2,1,1);semilogy(f,Sf,'r'); title('Pho tin hieu sau dieu che');xlabel('Hz'); subplot(2,1,2);semilogy(fn,Snf,'g'); title('Pho tin hieu qua kenh AWGN');xlabel('Hz'); Assgnmt2_run.m function [t, d, dr, s, s_flt,s_noisy] = Assgnmt2_run(R,M,Nsym, Ns_sym,SNR,fltsw,Es,phi) % R: toc ki hieu, M: kich thuoc tap ki hieu % Nsym: so ki hieu, Ns_sym: so mau tren moi ki hieu % SNR: SNR chua tin hieu thu (Es/No), fltsw: chon thuc hien loc hay khong Tsym= 1/R; % Chu ki ki hieu d = randint(1,Nsym,M); % Tao tin hieu ngau nhien h = modem.pskmod('M', M, 'SymbolOrder', 'Gray'); dk = modulate(h,d); % Dieu che 4-PSK (chuyen sang mien phuc) Tw = Nsym*Tsym; % Cua so mien tin hieu Ts = Tsym/Ns_sym; % Chu ki lay mau t = 0:Ts:Tw-Ts; % Vector thoi gian Ns = Tw/Ts; % Tong so mau %====== Tao tin hieu phat s theo cong thuc de bai cho ============% if Ns_sym > MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 15 SỐ for k = 1:Ns i = fix(t(k)/Tsym+1); s(1,k) = (sqrt(2*Es/Tsym)*exp(1i*phi))*dk(i); end; else s = dk*(sqrt(2*Es/Tsym)*exp(1i*phi)); end; s_flt=0; %====== Thuc hien loc neu fltsw = va truyen qua kenh AWGN =======% if fltsw == [BTx,ATx] = butter(5,2/Ns_sym); % Tao tham so bo loc tin hieu phat [s_flt] = filter(BTx,ATx,s); s_noisy = awgn(s_flt,SNR,'measured'); else s_noisy = awgn(s,SNR,'measured'); end %====== Giai dieu che tin hieu thu duoc ===========================% h1 = modem.pskdemod('M', M, 'SymbolOrder', 'Gray','phaseoffset',pi/4); dr = demodulate(h1,s_noisy); spectrocal.m: Như ... sign(y).*((1+mu).^abs(y)-1)/mu; MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐ II.1 Mô tả hệ thống mô tham số sử dụng mô a, Sơ đồ hệ thống Tínb ,hiệu mãtham Các hóa PCM M phỏng. .. TỰMƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ a, Sơ đồ hệ thống Tín hiệu tương tự Bộ nén biê độ Bộ lượng tử hóa Bộ mã hóa Chuỗi bit MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN... SỐ Tín hiệu ban đầu tín hiệu khơi phục: Biểu đồ chòm sao: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 11 SỐ Mẫu mắt tín hiệu: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỐMƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN