Đánh giá định lượng và dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB TH PAM

Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG : ANTEN THÔNG MINH KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ UWB – TH – PAM GVHD: TS ĐỖ HỒNG TUẤN HVTH: TRẦN THANH TRÚC HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn TĨM TẮT Cơng nghệ UWB với băng thơng cực rộng, định nghĩa băng thông với tỉ số độ rộng băng tần số sóng mang lớn 0,2; băng thông với độ rộng từ 500Mhz trở lên Với độ rộng băng vậy, theo định lí Shannon đem lại dung lượng đường truyền to lớn Vì nghiên cứu vấn đề cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống đặt Vấn đề áp dụng anten thông minh vào việc cải thiện dung lượng chất lượng băng hẹp nghiên cứu nhiều Với băng cực rộng có giải pháp anten thông minh băng cực rộng Tuy nhiên, áp dụng giải pháp anten thông minh băng hẹp vào băng cực rộng đem lại cải thiện tốc độ xử lí mà đảm bảo cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống Đề tài thực đánh giá cải thiện dung lượng chất lượng hệ thống UWB cách ứng dụng anten thông minh băng hẹp Đối với băng cực rộng, băng tần rộng nên dẫn tới hệ số mảng dãy anten theo tần số khơng đồng đều, hướng tia khơng thể xoay vị trí quan sát miền tần số Vì giải thuật định tia băng hẹp áp dụng vào băng UWB Để khắc phục điều đề tài sử dụng phương pháp định tia miền tần số sử dụng giải thuật định tia tối ưu băng hẹp Hệ thống UWB sử dụng để đánh giá chất lượng dung lượng UWB – TH – PAM Hệ thống truyền băng UWB với điều chế PAM, đa truy cập theo phương pháp nhảy thời gian Nội dung luận văn gồm có : phần mở đầu giới thiệu khái quát lí lựa chọn đề tài Chương phần tổng quan phương pháp xung quanh đề tài Chương hai sở lí thuyết Chương ba nói phương pháp định tia miền tần số để áp dụng giải pháp định tia băng hẹp Chương bốn kết mơ Sau kết luận HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Abstract UWB technology is identified that the wireless communcations technology with extremely wide band which has the fractional bandwidth ratio being greater or equal to 0.2, or has band width more than 500MHz wide With a very very wide band like that, according to Shannon theory, a very very high capacity in result Smart Antennas in narrow band has been researched and applied popularly sofar In ultra – wide band, there is also Smart Antennas technology for UWB However, why don’t we apply the narrow band Smart Antennas to ultra wide band If we can that, we can improve the processing speed of whole wireless communications system Doing so, there is some problem to overcome First, the array factor of antennas arrays is not equally in response to frequency because our band is extremely wide The second is we have to prove that solution improving quality and capacity in whole system This lecture research about problem of improving quality and capacity of UWB technology by combine the narrow band smart antennas solution with UWB technology The key solution to overcome those problem is to implement beamforming in frequency domain The choosen UWB system to evaluate quality and capacity is UWB – TH – PAM In which, the communication system is in UWB band, PAM modulation and time hopping multiaccess Lecture is included in these part : introduction part, overview part in chapter one, basic theories in chapter two, the beamformer in frequency domain in chapter three, simulation results in chapter four and conclusions part HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn MỤC LỤC MỞ ĐẤU .1 Phạm vi nghiên cứu .11 Lí chọn đề tài : .12 CHƯƠNG : TỔNG QUAN .13 1.1 Kĩ thuật dùng dây trễ - TDL [3] 13 1.2 Phương pháp chia băng chồng lấn 16 1.3 Kết chương 21 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÍ THUYẾT 22 2.1 Công nghệ UWB .22 2.1.1 Giới thiệu 22 2.1.2 Sơ lược lịch sử công nghệ UWB [4] 23 2.1.3 Đặc tả luật công nghệ UWB FCC qui định [5] .24 2.1.4 Các lợi điểm công nghệ UWB [5] 24 2.1.5 UWB định lí Shannon 25 2.1.6 Dạng tín hiệu phổ tín hiệu [5] .25 2.1.7 Mặt nạ phổ (spectral mask) 28 2.1.8 Các phương pháp điều chế [5] 28 2.1.9 Đa truy cập UWB – đa truy cập theo kiểu nhảy thời gian [6] 31 2.1.10 Kiến trúc thu .35 2.2 Anten thông minh băng hẹp [3], [7] 36 2.2.1 Giới thiệu chung .36 2.2.2 Lợi ích từ anten thơng minh [7] .36 2.2.3 Lí thuyết mảng anten 38 2.2.4 Phương pháp định tia thích nghi 42 2.2.5 Phương pháp định tia tối ưu [3 – mục 2.3] 46 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM 2.3 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Kết chương 54 CHƯƠNG : PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TIA BẰNG CÁCH CHIA BĂNG CON Ở MIỀN TẦN SỐ ĐỂ ỨNG DỤNG ANTEN THÔNG MINH VÀO CÔNG NGHỆ UWB …………………………………………………………………………………………55 3.1 Những hạn chế sử dụng anten đẳng hướng .55 3.2 Hạn chế phương pháp Beamforming thông thường 58 3.3 Giải pháp chia băng miền tần số 61 3.3.1 Cố định làm đồng búp tia hướng quan sát theo tần số 62 3.3.2 Mỗi tần số có tập trọng số tối ưu riêng .64 3.3.3 Nhóm tần số lân cận thành băng 66 3.3.4 Quan hệ mơ hình TDL mơ hình chia băng [3 – mục 4] .67 3.3.5 Cập nhật trọng số theo phương pháp định tia tối ưu giải thuật LMS [3 ] 73 3.3.6 Hệ số mảng hướng quan sát đồng sau thực tối ưu 75 3.3.7 Sơ đồ khối mô giải thuật 76 3.4 Kết chương 79 CHƯƠNG : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 81 4.1 Các tham số trường hợp mô 81 4.2 Các trường hợp thực mô .84 4.2.1 Hệ số mảng hệ anten 86 4.2.2 Trường hợp – có nguồn nhiễu giao thoa 87 4.2.3 Trường hợp , gồm nguồn nhiễu giao thoa 89 4.2.4 Trường hợp , gồm nhiễu giao thoa 90 4.2.5 Nhận xét kết 92 4.2.6 Giải thích kết .92 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM 4.2.7 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Cải thiện dung lượng 94 KẾT LUẬN 97 Kết luận 97 Các kết luận khác .97 Hướng phát triển .98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 CÁC TỪ VIẾT TẮT .100 PHỤ LỤC 101 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1 Cấu trúc TDL anten băng rộng .14 Hình Mật độ phổ công suất hệ anten 10 phần tử, hướng tia 00 17 Hình Mơ hình dãy anten hoạt động theo phương pháp chia băng 17 Hình Khoảng cách anten không .18 Hình Băng thơng chồng lấn tạo thành băng thơng tín hiệu .20 Hình Giản đồ tia sau chia băng 20 Hình 1.a Dạng xung vuông on – off nhanh b dạng xung Gauss đôi c Đạo hàm bậc xung Gauss đôi d Đạo hàm bậc dạng xung Gauss đơi [5 – figure1.4] 26 Hình 2.Dạng phổ tín hiệu tương ứng xung Gauss đơi vi phân bậc 1, vi phân bậc [5 – figure2.2] 28 Hình 3.Mặt nạ phổ tín hiệu UWB hoạt động chế độ indoor [5 – figure1.7] 28 Hình 4.Các giải pháp điều chế 29 Hình a Chuỗi xung chưa điều chế b Chuỗi xung điều chế PPM .30 Hình 6.a Chuỗi xung chưa điều chế b Chuỗi xung điều chế theo PAM c Chuỗi xung điều chế theo OOK 31 Hình a Mật độ phổ cơng suất với tập nhảy tuần hồn b Mật độ phổ công suất với tập nhảy giả ngẫu nhiên [6] 34 Hình Sơ đồ khối thu 35 Hình Sơ đồ mảng anten tổng quát 38 Hình 10 Anten mảng tuyến tính 40 Hình 11 Anten mảng tuyến tính điều khiển pha .41 Hình 12 cấu trúc mảng thích nghi .44 Hình 13 Các trọng số đặt anten để tối ưu hóa SNR .46 Hình Giản đồ beam anten đẳng hướng 57 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Hình Giản đồ lái tia τ = 0.5e-9, L = 8, fL = 3GHz, góc quan sát = 600 60 Hình 3 Sơ đồ khối giải pháp chia băng 62 Hình Các tần số gần xếp thành băng, có trọng số 67 Hình Thuật tốn LMS có điều kiện ràng buộc .75 Hình 6.Sơ đồ khối hệ thống mô 76 Hình Sơ đồ khối tính tốn trọng số .77 Hình Lưu đồ thuật toán giải thuật cập nhật trọng số LMS 79 Hình Dạng xung Gauss vi phân bậc dùng để mô 81 Hình Giản đồ tia trường hợp định tia miền tần số định tia thơng thường 86 Hình Biểu đồ SINR ngõ so với ngõ vào, trường hợp can nhiễu 88 Hình 4 BER anten đẳng hướng anten dùng giải thuật tối ưu DFT trường hợp có nhiễu giao thoa .89 Hình Biểu đồ SNR ngõ so với ngõ vào, trường hợp có nguồn nhiễu giao thoa 89 Hình BER anten đẳng hướng anten dùng giải thuật tối ưu DFT trường hợp có nhiễu giao thoa 90 Hình Biểu đồ SINR ngõ so với ngõ vào, trường hợp nhiễu giao thoa 91 Hình BER anten đẳng hướng anten dùng giải thuật tối ưu DFT trường hợp có nhiễu giao thoa 92 Hình Phổ khối 10 bit tín hiệu UWB 93 Hình 10 Dung lượng (Mbps), trường hợp nhiễu giao thoa 94 Hình 11 Dung lương (Mbps) , trường hợp nhiễu giao thoa 95 Hình 12 Dung lượng (Mbps), trường hợp nhiễu giao thoa .96 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn DANH SÁCH BẢNG Bảng Bảng so sánh công suất, mật độ phổ công suất hệ thống [5 – table1.1] 26 Bảng 2.Biểu thức toán học dạng xung Gauss [5] 27 Bảng Bảng thể nguyên tắc hoạt động đa truy cập theo mã nhảy 33 Bảng Bảng mã nhảy người dùng khác 82 Bảng Các thông số mô 84 Bảng Các trường hợp khảo sát 85 Bảng 4 Thông số mô cho trường hợp 87 Bảng SNR ngõ so với ngõ vào, trường hợp can nhiễu 88 Bảng Thông số mô trường hợp gồm nguồn nhiễu giao thoa 89 Bảng SNR ngõ so với ngõ vào, trường hợp có nguồn nhiễu giao thoa 89 Bảng Tham số mô trường hợp gồm nhiễu giao thoa .90 Bảng Giá trị SINR ngõ so với ngõ vào, trường hợp nhiễu giao thoa 91 Bảng 10 Dung lượng (Mbps) trường hợp nhiễu giao thoa 94 Bảng 11 Dung lượng (Mbps) , trường hợp nhiễu giao thoa 95 Bảng 12 Dung lượng (Mbps), trường hợp nhiễu giao thoa 96 HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Mở đầu UWB – ultra wideband – hệ thống sử dụng băng thông cực rộng tần số cao với công suất phát thấp truyền dẫn không dây Băng cực rộng FCC( ủy ban quản lí tần số Hoa Kì) định nghĩa băng thông lớn 500 Mhz băng thông thỏa mãn tỉ số băng thông tần số sóng mang lớn 0,2 Với băng thông rộng vậy, UWB mở khả to lớn cho truyền liệu tốc độ cao, cự li ngắn Qua đó, có tích hợp mạnh mẽ thiết bị số video số, ngoại vi máy tính, thiết bị cầm tay v.v… vào mạng WPAN Việc nghiên cứu UWB xem hướng nghiên cứu cơng nghệ UWB chưa sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Có hệ thống đa truy cập phổ biến UWB : DS – UWB TH – UWB DS – UWB hoạt động đa truy cập theo mã trải phổ trực tiếp tín hiệu, sau điều chế tín hiệu xung UWB (CDMA), TH – UWB hệ thống truy cập kiểu nhảy thời gian theo mã Đa truy cập theo phương pháp nhảy thời gian sử dụng đề tài Về điều chế, đề tài chọn phương pháp điều chế PAM PAM – pulse amplitude modulation – phương pháp điều chế biên độ xung mà theo giá trị bit tin giá trị kí hiệu xác định mức điện áp tín hiệu xung Chuỗi bit thực điều chế PAM đưa lên kênh truyền, sau giải điều chế khơi phục lại chuỗi bit tương ứng Nếu với chuỗi bít tin với hai mức thực hiệu điều chế PAM, ta có điều chế PAM hai mức, cịn gọi PAM Một hệ thống kết hợp phương pháp đa truy cập nhảy thời gian điều chế PAM viết tắt hệ thống truyền TH – PAM Đề tài sử dụng hệ thống TH – PAM để khảo sát vấn đề cải thiện chất lượng dung lượng công nghệ UWB HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn % 10 11 12 EbNo = [0 , , , , 12 , 15 , 18 , 21 , 24 , 27 , 30 , 33]; PiArr = dec2dB(dB2dec(berparam.Eb - EbNo) - dB2dec(PN)); snrin = dec2dB( berparam.blkbit * dB2dec(berparam.Eb) ) - dec2dB(dB2dec(berparam.Eb - EbNo)* berparam.blkbit * berparam.Nc); ncase = 3; NbitSimMul = [1e4,1e4, 1e4,1e4 ,1e4 1e5; %L = 1e4,1e4, 1e4,1e4 ,1e4 1e5; 1e5,1e5, 1e5,1e5 ,1e5 1e5]; fstval = [ 10, 9, 6]; endval = [12, 12, 8]; ,1e4 ,1e4 , 1e4 , 1e4 , 1e5, 1e5, ,1e4 ,1e4 , 1e4 , 1e5 , 1e5, 1e5, ,1e6 ,1e6 , 1e6 , 1e5 , 1e5, 1e5, filenameopen = ['packet21_4.mat';'packet21_6.mat';'packet21_8.mat']; filename = ['packet21_4';'packet21_6';'packet21_8']; if berparam.testmod ~= 'bertest' NbitSimMul = berparam.blkbit * ones(ncase,length(PiArr)); filenameopen = ['packet21_4snr.mat';'packet21_6snr.mat';'packet21_8snr.mat']; filename = ['packet21_4snr';'packet21_6snr';'packet21_8snr']; end; % % % % % PACKAGE 2.1 ; L = 4; NbitSim = NbitSimMul(1,:); berparam.L = 4; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 3; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 2.1 L = 4'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25];; berparam.isnOfSi = [1,1,1]; berparam.Nbit = 100; BER= 0; fid = fopen(filenameopen(1,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(1,:),'ketqua'); HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn else fclose(fid); end; fstv = fstval(1); endv = endval(1); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(1,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(1,:),'ketqua'); end; % % ========================================================================== % % ************************************************************************** NbitSim = NbitSimMul(2,:); % % PACKAGE 2.1 ; L = 6; berparam.L = 6; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 3; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 2.1 L = 6'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25];; berparam.isnOfSi = [1,1,1]; berparam.Nbit = 100; BER= 0; fid = fopen(filenameopen(2,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(2,:),'ketqua'); else fclose(fid); end; fstv = fstval(2); endv = endval(2); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(2,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(2,:),'ketqua'); end; % % ========================================================================== % % ************************************************************************** NbitSim = NbitSimMul(3,:);% % % = 8; berparam.L = 8; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 3; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 2.1 L = 8'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25];; berparam.isnOfSi = [1,1,1]; berparam.Nbit = 100; BER= 0; fid = fopen(filenameopen(3,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(3,:),'ketqua'); else fclose(fid); end; fstv = fstval(3); endv = endval(3); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(3,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(3,:),'ketqua'); end; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 PACKAGE 2.1 ; L Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Script31.m % ========================================================================== %************************************************************************** PN = -35; % ========================================================================== %************************************************************************** % 10 11 12 EbNo = [0 , , , , 12 , 15 , 18 , 21 , 24 , 27 , 30 , 33]; PiArr = dec2dB(dB2dec(berparam.Eb - EbNo) - dB2dec(PN)); snrin = dec2dB( berparam.blkbit * dB2dec(berparam.Eb) ) - dec2dB(dB2dec(berparam.Eb - EbNo)* berparam.blkbit * berparam.Nc); ncase = 3; NbitSimMul = [1e3,1e3, 1e3,1e3 ,1e3 1e3; %L = 1e3,1e3, 1e3,1e3 ,1e3 1e3; 1e3,1e3, 1e3,1e3 ,1e3 1e3]; fstval = [ 10, 9, 9]; endval = [10, 9, 9]; ,1e3 ,1e4 , 1e4 , 1e5 , 1e6, 1e3, ,1e3 ,1e4 , 1e5 , 1e6 , 1e5, 1e3, ,1e4 ,1e5 , 1e5 , 1e6 , 1e3, 1e3, filenameopen = ['packet31_4.mat';'packet31_6.mat';'packet31_8.mat']; filename = ['packet31_4';'packet31_6';'packet31_8']; if berparam.testmod ~= 'bertest' NbitSimMul = berparam.blkbit * ones(ncase,length(PiArr)); filenameopen = ['packet31_4snr.mat';'packet31_6snr.mat';'packet31_8snr.mat']; filename = ['packet31_4snr';'packet31_6snr';'packet31_8snr']; end; %PACKAGE 3.1 ; L = 4; NbitSim = NbitSimMul(1,:); berparam.L = 4; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 5; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 3.1 L = 4'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0 ,3*pi/10, 4*pi/7]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25,25,25]; berparam.isnOfSi = [1,1,1,1,1]; BER= 0; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn fid = fopen(filenameopen(1,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(1,:),'ketqua'); else fclose(fid); end; fstv = fstval(1); endv = endval(1); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(1,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(1,:),'ketqua'); end; % ========================================================================== %************************************************************************** NbitSim = NbitSimMul(2,:); % % %PACKAGE 3.1 ; L = 6; berparam.L = 6; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 5; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 3.1 L = 6'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0 ,3*pi/10, 4*pi/7]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25,25,25]; berparam.isnOfSi = [1,1,1,1,1]; BER= 0; fid = fopen(filenameopen(2,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(2,:),'ketqua'); else fclose(fid); end; fstv = fstval(2); endv = endval(2); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(2,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(2,:),'ketqua'); end; % % ========================================================================== % %************************************************************************** NbitSim = NbitSimMul(3,:); % % % %PACKAGE 3.1 ; L = 8; berparam.L = 8; berparam.Nbit = 100;berparam.numint = 5; berparam.pi = 1; berparam.pn = PN; %dB berparam.pack = 'package 3.1 L = 8'; berparam.Nlins = 100; berparam.phi = [pi/4,pi/10,0 ,3*pi/10, 4*pi/7]; berparam.theta = [pi/2,pi/2,pi/2,pi/2,pi/2]; berparam.EbNoOfSi = [25,25,25,25,25]; berparam.isnOfSi = [1,1,1,1,1]; BER= 0; fid = fopen(filenameopen(3,:),'r'); if fid == -1 ketqua = cell(1,length(PiArr)); save(filename(3,:),'ketqua'); else fclose(fid); end; fstv = fstval(3); endv = endval(3); for ebnoindex = fstv : endv berparam.pi = PiArr(ebnoindex); berparam.Nbit = NbitSim(ebnoindex); [BER,ppow] = berest(berparam); new_berparam = berparam; new_berparam.BER = BER; new_berparam.options = ppow; load(filename(3,:)); ketqua{ebnoindex} = new_berparam; save(filename(3,:),'ketqua'); end; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn ViewPattern.m function [] = viewpattern() hc = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9; 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0; 2,3,4,5,6,7,8,9,0,1; 3,4,5,6,7,8,9,0,1,2; 4,5,6,7,8,9,0,1,2,3; 5,6,7,8,9,0,1,2,3,4; 6,7,8,9,0,1,2,3,4,5; 7,8,9,0,1,2,3,4,5,6; 8,9,0,1,2,3,4,5,6,7; 9,0,1,2,3,4,5,6,7,8]; berparam.Nbit = 100; berparam.Eb = 0; berparam.numint = 1; berparam.pi = -20; berparam.pn = -20; berparam.Nlins = 300; berparam.L = 8; berparam.ffc = 1e9;%3e+9; %snr = berparam.snr; berparam.d = 3e8/(2*(berparam.ffc)); berparam.phi0 = pi/3; berparam.theta0 = pi/2; berparam.phi = pi/4; berparam.theta = pi/2; berparam.EbNoOfSi = 0; berparam.isnOfSi = 0; berparam.Ebtemp = 0; berparam.blkbit = 1;%10; berparam.Nc = 5000; berparam.Nh = 500; berparam.to = 1.63e-9; berparam.hctable = hc; berparam.threshold = 0.35; [iL,iH,iff,fs] = genband(berparam); berparam.iL = iL; berparam.iH = iH; berparam.iff = iL : iH; berparam.fs = fs; berparam.iSel = iH;%ceil((iL + iH)/2); NsamperBlkbit = berparam.Nc * berparam.blkbit; berparam.freqSel = berparam.iSel *fs/NsamperBlkbit + berparam.ffc; berparam.T0 = 0;%(berparam.L-1)*berparam.d/3e8; berparam.niter = 500; berparam.muy = 1e-6; gptparam.isrand = 0; gptparam.Nbit = berparam.blkbit; gptparam.Nh = berparam.Nh; gptparam.Nc = berparam.Nc; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn gptparam.to = berparam.to; gptparam.hc = berparam.hctable(:,1); % lenhc x Msig gptparam.isn = [0]; % x Msig gptparam.EbNo =[0]; % x Msig gptparam.Eb = 0; % x Msig [s,fs,sbit] = genpulsetrain(gptparam); phideg = linspace(-90,90,40); phi = pi*phideg/180; theta = pi/2*ones(1,length(phi)); phi0 = berparam.phi0; theta0 = berparam.theta0; fs = berparam.fs; L = berparam.L; d = berparam.d; T0 = berparam.T0;iff = berparam.iff; N = NsamperBlkbit; ffc = berparam.ffc; freqSel = berparam.freqSel; strmat = Smax(phi, theta, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel); %LxUxM S0 = Smax(phi0, theta0, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel); Sf = FreqTrans(s,iff)*ones(1,length(phi)); %UxM M = length(phi); U = length(iff); for m = : M for u = : U SSf(:,u,m) = conj(S0(:,u)).*strmat(:,u,m)*Sf(u,m); end end SSSf = zeros(length(iff),length(phi)); for m = : M for u = : U SSSf(u,m) = abs(sum(SSf(:,u,m))); end end figure(1); title('Dinh tia mien tan so'); [phi1,iff1] = meshgrid(phideg,iff); mesh(phi1,iff1, SSSf); % CONVENTIONAL BEAMPATTERN strmat = SmaxConv(phi, theta, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel); %LxUxM S0 = SmaxConv(phi0, theta0, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel); Sf = FreqTrans(s,iff)*ones(1,length(phi)); %UxM M = length(phi); U = length(iff); for m = : M for u = : U SSf(:,u,m) = strmat(:,u,m)*Sf(u,m); end HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn end SSSf = zeros(length(iff),length(phi)); for m = : M for u = : U SSSf(u,m) = abs(sum(SSf(:,u,m))); end end figure(2); title('Dinh tia thong thuong'); [phi1,iff1] = meshgrid(phideg,iff); mesh(phi1,iff1, SSSf); %========================================================================== function [strmat] = Smax(phi, theta, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel) c = 3e8; M = length(phi); U = length(iff); T = (T0 + d/c * cos(phi0)*sin(theta0)*(0:L-1)') * ones(1,M); % L x M to = d/c * (0:L-1)' * (cos(phi).* sin(theta)); %L x M toT = to - T; % L x M f = iff*fs/N + ffc; %1xU strmat = zeros(L,U,M); temp = zeros(L,U,M); temp2 = zeros(U,M); for m = : M strmat(:,:,m) = exp(j*2*pi*toT(:,m)*f + j*2*pi*T(:,m)*freqSel*ones(1,U)); % LxU % temp = 2*pi*toT(:,m)*f/pi; % temp2(:,m) = sum(strmat(:,:,m),1); end; % figure(3); % [phi1,iff1] = meshgrid(phi*180/pi,iff); % mesh(phi1,iff1,temp2); hold off; %========================================================================== function [Sf] = FreqTrans(s,iff) % s : % N x M Sf = fft(s,[],1); Sf = (Sf(iff,:)); % %========================================================================== function [iL,iH,iff,fs] = genband(berparam) Nbit = berparam.blkbit; Nc = berparam.Nc; Eb = berparam.Eb; Ebtemp = berparam.Ebtemp; Nh = berparam.Nh; to = berparam.to; hc = berparam.hctable; Nlins = berparam.Nlins; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn gptparam.isrand = 0; gptparam.Nbit = Nbit; gptparam.Nh = Nh; gptparam.Nc = Nc; gptparam.to = to; gptparam.hc = hc(:,[1,1]); % lenhc x Msig gptparam.isn = [0,0]; % x Msig gptparam.EbNo = [0,0]; % x Msig gptparam.Eb = [Eb,Ebtemp]; % x Msig [s,fs,sbit] = genpulsetrain(gptparam); [iL,iH] = Band(s(:,1)); iff = floor(linspace(iL,iH,Nlins)); %========================================================================= function [iL,iH] = Band(x1) N = length(x1); N_ = GetN_(N); Sf = fft(x1); Sf = Sf(1:N_); iL = find(abs(Sf) >= max(abs(Sf))/100,1); iH = find(abs(Sf) >= max(abs(Sf))/100,1, 'last'); %========================================================================= function [x,fs,sigbit] = genpulsetrain(gptparam) isrand = gptparam.isrand; Nbit = gptparam.Nbit; Nh = gptparam.Nh; Nc = gptparam.Nc; to = gptparam.to; hc = gptparam.hc; % lenhc x Msig isn = gptparam.isn; % x Msig EbNo = gptparam.EbNo; % x Msig Eb = gptparam.Eb; % 1x Msig Eb = dB2dec(Eb); Np = 41; t = linspace(-2.5*to, 2.5*to,Np); ts = t(2) - t(1); pulse = -t * exp(-(t/to).^2); pulse = pulse/sqrt(sum(pulse.^2)); M = length(isn); x = []; sigbit = zeros(Nbit,M); for i = : M pulse = pulse*sqrt(Eb(i)); if isrand == bits = randint(Nbit,1,[0,1]); else bits = ones(Nbit,1); end; hopcode = hc(:,i); lenhc = length(hopcode); HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn x1 = zeros(Nc*Nbit,1); for k = : Nbit hcode = hopcode(mod(k-1,lenhc)+1)*Nh+1; t1 = (k-1)*Nc + hcode; if bits(k) == x1(t1 : t1+Np-1) = pulse; end; end; if isn(i)==1 x1 = AddNoise(x1,Eb(i) - EbNo(i)); end; x = [x,x1]; sigbit(:,i) = bits; end; fs = 1/ts; %========================================================================= function [pout] = dB2dec(pin) pout = 10.^(pin/10); %========================================================================= function [pout] = dec2dB(pin) pout = 10*log10(pin); %========================================================================== function [strmat] = SmaxConv(phi, theta, phi0, theta0,fs, L, d, T0,iff,N,ffc,freqSel) c = 3e8; M = length(phi); U = length(iff); T = (T0 + d/c * cos(phi0)*sin(theta0)*(0:L-1)') * ones(1,M); % L x M to = d/c * (0:L-1)' * (cos(phi).* sin(theta)); %L x M % toT = to - T; % L x M f = iff*fs/N + ffc; %1xU strmat = zeros(L,U,M); for m = : M strmat(:,:,m) = exp(j*2*pi*(to(:,m)*f) j*2*pi*T(:,m)*freqSel*ones(1,U)) ;%+ j*2*pi*T(:,m)*freqSel*ones(1,U)); % LxU end; HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn Đánh giá chất lượng dung lượng hệ thống anten thông minh kết hợp với UWB – TH - PAM HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn ... dụng hệ th? ??ng TH – PAM để khảo sát vấn đề cải thiện chất lượng dung lượng công nghệ UWB HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ th? ??ng anten th? ?ng minh kết hợp với. . .Đánh giá chất lượng dung lượng hệ th? ??ng anten th? ?ng minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn TĨM TẮT Cơng nghệ UWB với băng th? ?ng cực rộng, định nghĩa băng th? ?ng với tỉ số... Hình Sơ đồ khối thu HVTH : Trần Thanh Trúc MSHV : 01406331 Đánh giá chất lượng dung lượng hệ th? ??ng anten th? ?ng minh kết hợp với UWB – TH - PAM GVHD : TS Đỗ Hồng Tuấn 2.2 Anten th? ?ng minh băng h p