Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng Matlab

Mục đích nghiên cứu: Đề tài đã nghiên cứu đánh giá hiệu năng của kênh truyền bằng việc sử dụng tính toán trên công thức, mô phỏng các dạng sóng điều chế, OFDM, đánh giá tỉ số BER trên các kênh truyền nhằm mục đích lựa chọn kênh truyền có hiệu quả nhất trong hệ thống viễn thông và giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học ứng dụng vào thực tế.

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 NHĨM NGÀNH KHOA HỌC: ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG 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 Chủ tịch Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm đề tài hội đồng nghiệm thu (ký, họ tên) (ký, họ tên) (ký, họ tên) TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 MỤC LỤC BẢN TÓM TẮT .1 DANH MỤC HÌNH ẢNH .2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MATLAB VÀ TOOLBOX 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Giới thiệu Simulink 10 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 Giới thiệu chung 10 Nguyên lý hoạt động Simulink 11 Xây dựng sơ đồ khối Simulink .11 Tham số hóa khối Simulink 12 Mô Simulink .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 Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền .17 2.3.1 Hiện tượng pha đinh đa đường (Multipath) 17 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 2.5.2 2.5.3 2.5.4 Kênh theo phân bố Rayleigh 21 Phân bố Ricean .23 Mô hình kênh AWGN 24 Kênh rời rạc 26 CHƯƠNG MƠ PHỎNG TÍN HIỆU VÀ Q 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 31 3.2 Mã hóa 34 3.2.1 Mã hóa nguồn .34 3.2.2 Mã đường truyền 36 3.2.3 Mã hóa kênh 37 3.3 Điều chế giải điều chế 40 3.3.1 Điều chế tín hiệu tương tự 41 3.3.1.1 Điều chế AM 41 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 3.4 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 BER Trên kênh truyền AWGN, Rayleigh 60 3.4.1 BER kênh AWGN 60 3.4.1.1 BER BPSK kênh AWGN .60 3.4.1.2 BER QPSK kênh AWGN .63 3.4.1.3 BER 16QAM kênh AWGN 65 3.4.1.4 Sử dụng BER Tool để so sánh với mô .67 3.4.2 BER kênh Rayleigh .68 3.4.2.1 BER BPSK Trên kênh Rayleigh 68 3.4.2.2 BER MQAM Trên kênh Rayleigh .71 3.4.2.3 BER QPSK Trên kênh Rayleigh 73 CHƯƠNG KỸ THUẬT OFDM .75 4.1 Giới thiệu OFDM 75 4.2 Mơ hình hệ thống OFDM 76 4.3 Nhiễu OFDM cách khắc phục 79 4.3.1 ISI ICI (intersymbol & intercarrier interference) 79 4.3.2 Chống nhiều liên ký tự ISI cách chèn Guard Time 80 4.4 Ưu, nhược điểm OFDM .82 4.4.1 Ưu điểm 82 4.4.2 Nhược điểm 83 4.5 Kết luận 83 4.6 Mô ofdm .84 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .88 1.1 Kết đạt .88 1.2 Kiến nghị 90 1.2.1 1.2.2 Áp dụng thực tế 90 Hướng phát triển 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 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 phần 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 mơ kênh truyền giúp đánh giá hiệu hệ thống viễn thơng 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 tốn cơng thức, mơ dạng sóng điều chế, OFDM, đánh giá tỉ số BER kênh truyền nhằm mục đích lựa chọn kênh truyền có hiệu hệ thống viễn thơng 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.Mơ 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 cơng 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 gịn Đề tài dùng để giúp sinh viên hiểu rõ áp dụng kiến thức thực việc mơ matlab DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cửa sổ Giao Diện MATLAB Hình 1.2 Mơ tả hệ thống động sơ đồ khối 10 Hình 1.3 Cửa sổ giao diện trình duyệt thư viện khối chức Simulink 11 Hình 1.4 Mơ hình ví dụ hệ thống tích phân test1.mdl 12 Hình 1.5 Các cửa sổ thiết lập tham số cho khối chức mơ hình 13 Hình 1.6 Cửa sổ thiết lập tham số khối Scope 13 Hình 1.7 Cửa sổ thiết lập tham số mô mơ hình 14 Hình 2.1 Mơ hình tổng qt hệ thống viễn thơng 15 Hình 2.2 Mơ hình hệ thống thơng tin vơ tuyến 16 Hình 2.3 Hiện tượng pha đinh đa đường 18 Hình 2.4 Hiện tượng Doppler 19 Hình 2.6 Kênh chọn lọc tần số ( f0< W) 20 Hình 2.7 Kênh truyền khơng chọn lọc tần số ( f0> W) 21 Hình 2.8 Hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh 23 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 24 Hình 2.10 Mơ hình kênh AWGN 25 HÌnh 2.11 Mơ hình kênh rời rạc hệ thống thơng tin 26 Hình 2.12 Mơ hình kênh nhị phân 28 Hình 3.1 ví dụ tạo tín hiệu đa tần 30 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố xác xuất phân bố 100 mẫu 32 Hình 3.3 Biểu đồ phân bố chuẩn 100 mẫu 33 Hình 3.4 Mật độ phân bố xác xuất hàm phân bố Rayleigh 34 Hình 3.5 Quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự qua số (ADC) 35 Hình 3.6 Ví dụ lượng PCM 35 Hình 3.7 Một số mã đường truyền 36 Hình 3.8 Tạo xung vng 37 Hình 3.9 Điều chế AM 42 Hình 3.10 Điều chế FM 44 Hình 3.11 Điều chế PM 46 Hình 3.12 Sơ đồ minh họa điều chế đơn biên SSB 36 Hình 3.13 Điều chế SSB 48 Hình 3.14 Điều chế biên độ nhị phân 10111001 50 Hình 3.15 Điều chế ASK 51 Hình 3.16 Điều chế PSK 52 Hình 3.17 Điều chế BPSK 55 Hình 3.18 Điều chế QPSK 56 Hình 3.19 Sơ đồ khối mạch điều chế FSK 57 Hình 3.20 Điều chế FSK 58 Hình 3.21 Điều chế 16QAM 59 Hình 3.22 Sơ đồ thu-phát BPSK 60 Hình 3.23 BER BPSK AWGN 62 Hình 3.24 Mơ hình điều chế QPSK Hình 3.25 Kết mô BER QPSK AWGN 63 64 Hình 3.26 Điều chế 16QAM 65 Hình 3.27 BER 16QAM kênh AWGN Hình 3.28 :Giao diện Bertool 67 67 Hình 3.29 Vẽ BER Bertool 68 Hình 3.30: BER BPSK AWGN Rayleigh 71 Hình 3.31 BER MQAM Trên kênh Rayleigh 72 Hình 3.33 BER QPSK- RAY-AWGN 74 Hình 4.1 Mơ Hình OFDM 75 Hình 4.2 Sơ đồ khối OFDM 76 Hình 4.3 Máy thu-phát OFDM Hình 4.4 Phổ bốn sóng mang trực giao 79 Hình 4.5 Phổ bốn sóng mang khơng trực giao 80 Hình 4.6 Các symbol OFDM nhận sau qua kênh đa đường 81 Hình 4.7 Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM Đơn giản 84 Hình 4.8: Dữ liệu gốc trước truyền 86 Hình 4.9: Điều chế QPSK 86 Hình 4.10: Tính hiệu OFDM Trước truyền 87 Hình 4.11: Tính hiệu OFDM sau truyền 87 Hình 4.12: Tín hiêu thu sau truyền qua kênh so với liệu gốc 87 Hình 5.1 Vẽ điều chế ASK BER BPSK- AWGN 88 Hình 5.2: Vẽ điều chế QPSK BER Của QPSK kênh AWGN RAY 89 Hình 5.3: Tính hiệu thu-phát OFDM 89 Hình 5.4: Vẽ điều chế Am BER M-QAM kênh AWGN 90 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên Viết tắt MATLAB Cụm từ đầy đủ Ý nghĩa Phần mềm tính tốn, mô MATrix LABoratory ADC Analog to Digital Conversion Chuyển đổi tương tự sang số AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ ASK Amplitude Shift Keying Khóa dịch biên AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu cộng BER Bit Errors Rate Tốc độ lỗi DSB Double Side Band Điều biên kép FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần FM Frequency Modulation Điều tần` PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã PM Phase Modulation Điều pha PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu phương Modulatiton QPSK Quadrature Phase Shift Khóa dịch pha cầu phương Keying BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân SSB Single Side Band Điều chế đơn biên OFDM Orthogonal frequencydivision multiplexing Điều chế đa sóng mang nhánh miền tần số Sau đó, khoảng bảo vệ chèn vào để giảm nhiễu xuyên 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 tốn 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 77 Ở máy phát, chuỗi liệu nối tiếp qua S/P biến đổi thành N chuỗi 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: k N 1 j 2 N 1 d  n   D  k .e N   D  k .e j 2 fk tn N k 0 N k 0 Do (4.2) 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 2 f k tn  j sin 2 f k tn  N N 1    Ak cos 2 f k tn  B sin 2 f k tn  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 N 1 y  t     Ak cos 2 f k tn  B sin 2 f k tn  N k 0 (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 2 k n N (4.5) n0 Ở máy thu, ta làm q 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 78 4.3 Nhiễu OFDM cách khắc phục 4.3.1 ISI ICI (intersymbol & intercarrier interference) 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 khơng 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 khơng cịn số ngun chu kỳ thời khoảng FFT 79 Hình 4.5 Phổ bốn sóng mang khơng 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 khơng cịn 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 hồn tồn Hình 4.6 minh họa khái niệm 80 chèn guard time để loại bỏ ISI cho symbol OFDM Trong hình 4.6a, symbol 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 khơng cịn bị nhiễu symbol OFDM trước Tuy nhiên, symbol nhận cịn 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 Tự gây nhiễu (a) 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) khơng có guard time, (b) có guard time 81 Với chiều dài guard time, phương pháp cho ta độ chịu đựng delay spread cực đại tồn 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 ngồi 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 khơng nhiễu lẫn Trong hệ thống OFDM có kênh chồng lấn lên nhau, sử dụng tối đa băng thơng cho hệ thống ➢ Giảm ISI Trong hệ thống sóng mang, ISI thường tạo đặc tính truyền lan đa đường kênh thơng tin vơ 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 82 Các phương pháp điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu cầu vào bổ sung giám sát kênh 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 Ngồi ưu điểm OFDM có hạn chế Symbol OFDM bị nhiễu biên độ với khoảng động lớn Vì tất hệ thống thơng 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 hịa khuếch đại tín hiệu OFDM Nếu tín hiệu OFDM tỷ số PARR lớn sẽ: 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 thơng, 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 83 4.6 Mô ofdm Sơ đồ Khối hệ thống thu – phát OFDM đơn giản 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 84 % Tinh truc giao A1=Append_prefix(:,1); A2=Append_prefix(:,2); A3=Append_prefix(:,3); A4=Append_prefix(:,4); %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') 85 Kết quả: 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 qt mơ hình kênh truyền - Mơ nguồn tín hiệu - Mơ mã hóa - Mơ 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 mơ 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 qt lại mơ hình truyền dẫn kênh truyền khác nhau, giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan kênh truyền hệ thống viễn thơng nhằm mục đích trau dồi kiến thức, trực quan mơn học hệ thống chương trình đào tạo 1.2.2 Hướng phát triển Xây dựng mơ hình trực quan bao gồm tất bước truyền dẫn tín hiệu từ nguồn phát tới máy thu, kênh khác So sánh, đánh giá chất lượng 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 Gịn [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 [6] https://www.csie.ntu.edu.tw/~hsinmu/courses/_media/wn_11fall/ofdm_new.pdf 91 ... 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 Chủ tịch Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm đề tài. .. 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 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... vị nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết liên quan tới kênh truyền Phạm vi nghiên cứu: Mô dạng điều chế vẽ BER cách kênh Phương pháp nghiên cứu ➢ Nghiên cứu phần mềm matlab ➢ Nghiên