Mô phỏng, đánh giá hiệu quả điều chế trong hệ thống mimo

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐIỀU CHẾ TRONG HỆ THỐNG MIMO Giảng viên hƣớng dẫn : ThS NGUYỄN PHÚC NGỌC Sinh viên thực : NGUYỄN HỒNG THAO Lớp : 52K- ĐTVT i NGHỆ AN, 05/2016 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này, em nhận đƣợc giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Nguyễn Phúc Ngọc, giảng viên Bộ môn Điện tử, khoa Điện tử Viễn thông, Trƣờng đại học Vinh tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ bảo em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trƣờng đại học Vinh nói chung khoa Điện tử Viễn thơng nói riêng dạy dỗ, cho em kiến thức suốt thời gian qua tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Nguyễn Hồng Thao ii LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống thời đại công nghệ đại, với bùng nổ hệ thống thông tin vô tuyến thúc đẩy phát triển công nghệ truyền thông vô tuyến Trong đó, phải kể đến cơng nghệ nhƣ MIMO, anten thông minh, Sự đời hệ thống truyền dẫn vô tuyến sử dụng đa anten (MIMO) nhằm nâng cao dung lƣợng nhƣ chất lƣợng truyền thông vô tuyến, đồng thời thực mơ hình hóa để đánh giá tỉ lệ lỗi bit (BER) Ngoài ảnh hƣởng suy hao, can nhiễu, tín hiệu truyền qua kênh vô tuyến di động bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ tán xạ,… gây tƣợng fading đa đƣờng Điều dẫn đến tín hiệu nhận đƣợc đầu thu xấu nhiều so với tín hiệu tạo phát, làm giảm đáng kể chất lƣợng truyền thông Những nghiên cứu gần cho thấy, việc sử dụng kết hợp điều chế vào hệ thống MIMO cho phép cải thiện đáng kể ảnh hƣởng fading đa đƣờng từ môi trƣờng truyền, cho phép nâng cao chất lƣợng tốc độ truyền thơng, hệ thống MIMO cịn sử dụng mã khối khơng gian – thời gian (STBC) mã khối không gian thời gian trực giao (O-STBC) cho phép cải thiện xác suất lỗi bít (BER) Điều chế phần quan trọng hệ thống truyền dấn tín hiệu, nhờ có mà tin tức đƣợc truyền xa Vì vậy, đồ án “Mô phỏng, đánh giá điều chế sử dụng hệ thống MIMO” Đề tài hƣớng tới mục đích nhƣ sau: nghiên cứu thành phần hệ thống thông tin vô tuyến, hai tìm hiệu kỹ thuật MIMO OFDM từ sâu vào kỹ thuật nhỏ sử dung MIMO nhƣ STBC, O-STBC, ba tìm hiệu loại điều chế sử dụng MIMO cuối mô phỏng, đánh giá chất lƣợng hệ thống MIMO 4x4 sử dụng điều chế BPSK, 8-PSK,16-QAM Để thực đề tài thực nhiệm vụ sau: Tìm hiều kỹ thuật OFDM, hệ thống MIMO, kỹ thuật STBC, O-STBC loại điều chế sử dụng hệ thống MIMO Từ mô hệ thống MIMO 4x4 sử dụng loại điều chế BPSK, 8-PSK, 16-QAM Nghiên cứu kết mô để đánh giá điều chế iii Đề tài đƣợc thực phƣơng pháp: Tìm hiểu qua sách, trang mạng internet, diễn đàn, chủ yếu tài liệu, báo tiếng anh Sử dụng phần mềm Matlab để thực mô Cấu trúc đồ án, phần mở đầu, kết luận, danh mục bảng biểu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung đồ án đƣợc trình bày chƣơng: Chƣơng I: KÊNH TRUYỀN THÔNG TIN VÔ TUYẾN Chƣơng giới thiệu cách khái quát kênh truyền vô tuyền, ảnh hƣởng tác động lên Chƣơng II: KỸ THUẬT MIMO-OFDM Chƣơng trình bày tổng quan kỹ thuật OFDM, kỹ thuật MIMO loại mã hóa sử dụng hệ thống MIMO Chƣơng III: MƠ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐIỀU CHẾ TRONG MIMO Nội dung chƣơng trình bày điều chế sử dụng hệ thống MIMO đồng thời mô hệ thống MIMO sử dụng điều chế BPSK, 8-PSK, 16-QAM Do thời gian nghiên cứu, tài liệu nhiều hạn chế, nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy giáo để đồ án đƣợc hồn thiện ứng dụng vào thực tế iv TÓM TẮT Đề tài tìm hiểu cách tổng quan MIMO-OFDM, nghiên cứu kỹ thuật mã hóa khơng gian thời gian (STC), bên cạnh sâu nghiên cứu kỹ thuật mã khối không gian thời gian (STBC), mã khối không gian thời gian trƣc giao (O-STBC) loại điều chế sử dụng hệ thống MIMO Ảnh hƣởng phƣơng pháp điều chế khác lên hệ thống MIMO đƣợc mô phỏng, đánh giá phần mềm Matlab Kết mô cho thấy, với kỹ thuật điều chế BPSK, 8-PSK, 16-QAM kỹ thuật điều chế BPSK cho chất lƣợng tín hiệu tốt ABSTRACT This thesis study an overview of the issues involved the MIMO-OFDM and space - time coding techniques (STC) Besides, this thesis focus on space – time block code (STBC), Orthogonal- space time block code (O-STBC)and types of modulation using in MIMO system The influence of different modulating methods on MIMO system was simulated, evaluated by Matlab sofware The result simulations showed that BPSK modulation is better than BPSK, 8PSK, 16-QAM modulation in MIMO system v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI MỞ ĐẦU iii TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ix DANH SÁCH BẢNG BIỂU x DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .xi CHƢƠNG I KÊNH THÔNG TIN VÔ TUYẾN 1.1 Các đặc điểm thông tin số 1.2 Các tham số chất lƣợng hệ thống thông tin số 1.3 Hệ thống truyền dẫn số 1.4 Mơ hình kênh liên tục truyền tín hiệu số 1.5 Kênh tạp âm AWGN 1.5.1 Tạp âm AWGN 1.5.2 Mô tạp âm AWGN 1.5.3 Mô truyền dẫn qua kênh AWGN 1.6 Kênh pha-đinh 1.6.1 Mơ hình tốn học pha-đinh 1.6.2 Ảnh hƣởng chuyển động MS 10 1.7 Kênh pha-đinh Rayleigh 11 1.8 Pha-đinh pha-đinh đa đƣờng chọn lọc tần số 12 1.8.1 Pha-đinh hệ thống vô tuyến 12 1.8.2 Pha-đinh đa đƣờng chọn lọc theo tần số 17 1.9 Can nhiễu số tác động khác đƣờng truyền 19 1.9.1 Can nhiễu 19 1.9.2 Một số tác động khác đƣờng truyền 20 1.10 Kết luận chƣơng 22 CHƢƠNG II KỸ THUẬT MIMO – OFDM 23 2.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 23 vi 2.2 Hệ thống đơn sóng mang 23 2.3 Hệ thống đa sóng mang 24 2.4 Tín hiệu trực giao 25 2.5 Sơ đồ hệ thống OFDM 26 2.6 IFFT/FFT 27 2.7 Chèn chuỗi bảo vệ hệ thống OFDM 27 2.8 Kỹ thuật phân tập 28 2.9 Khái niệm mơ hình hệ thống MIMO 30 2.9.1 Khái niệm 30 2.9.2 Mơ hình hệ thống MIMO 31 2.10 Độ lợi hệ thống MIMO 32 2.11 Dung lƣợng kênh MIMO (Multiple input Multiple output) 33 2.12 Kỹ thuật mã hóa khơng gian thời gian 34 2.12.1 Mã hóa Alamouti STBC 35 2.12.2 STBC mở rộng với nhiều anten thu 36 2.13 Kỹ thuật O-STBC 37 2.13.1 Mã O-STBC cho tập tín hiệu thực 38 2.13.2 Mã O-STBC cho tập phức 39 2.14 Ghép kênh phân chia theo không gian (SDM) 44 2.15 Bộ tách tín hiệu tuyến tính 45 2.15.1 Bộ tách tín hiệu ZF 46 2.15.2 Bộ tách tín hiệu MMSE 46 2.15.3 Các tham số phẩm chất tách tín hiệu tuyến tính 47 2.16 Mơ hình STC-OFDM 47 2.17 Hệ thống STBC-OFDM 49 2.18 Kết luận chƣơng 52 CHƢƠNG III MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐIỀU CHẾ TRONG MIMO 53 3.1 Kỹ thuật điều chế đồng BPSK 53 3.2 Kỹ thuật điều chế QPSK 55 3.3 Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phƣơng QAM 57 3.4 Kỹ thuật điều chế 16-QAM 59 vii 3.5 Hệ thống MIMO bốn anten phát bốn anten thu (MIMO 4×4) 61 3.6 Kết mô MIMO 4x4 64 3.6.1 Sử dụng điều chế BPSK 64 3.6.2 Sử dụng điều chế 8-PSK 64 3.6.3 Sử dụng điều chế 16-QAM 65 3.6.4 So sánh dạng điều chế 65 3.7 Kết luận chƣơng 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình kênh liên tục Hình 1.2 Mật độ phổ cơng suất hàm tự tƣơng quan tạp âm trắng Hình 1.3 Sơ đồ mơ truyền dẫn BPSK kênh AWGN Hình 1.4 Mơ hình fading Hình 2.1 Sơ đồ chung hệ thống đơn sóng mang 24 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống đa sóng mang 24 Hình 2.3 Hình dạng sóng mang trực giao 25 Hình 2.4 Băng thông tiết kiểm đƣợc OFDM 26 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống OFDM 26 Hình 2.6 Chèn khoảng dự trữ vào ký tự OFDM 28 Hình 2.7 Xen kênh phân tập thời gian 30 Hình 2.8 Mơ hình hệ thống MIMO 31 Hình 2.9 Độ lợi Beamforming 32 Hình 2.10 Ghép kênh không gian 33 Hình 2.11 Phân tập không gian 33 Hình 2.12 Mơ hình hệ thống MIMO 34 Hình 2.13 Phân loại khơng gian thời gian 35 Hình 2.14 Mã hóa Alamouti với anten phát anten thu 36 Hình 2.15 Sơ đồ Alamouti STBC cụ thể 36 Hình 2.16 Sơ đồ mã hóa cho mã khối không gian thời gian cấu trúc trực giao 37 Hình 2.17 Mơ hình ghép kênh phân chia theo khơng gian 44 Hình 2.18 Phân loại tách tín hiệu MIMO-SDM 45 Hình 2.19 Sơ đồ tách tín hiệu tuyến tính cho MIMO-SDM 45 Hình 2.20 Hệ thống OFDM sử dụng FFT 47 Hình 2.21 Mơ hình hệ thống STBC-OFDM 50 Hình 3.1 Sơ đồ khối cho a) Điều chế BPSK b) Giải hiều chế BPSK đồng 53 Hình 3.2 Tín hiệu điều chế BPSK 54 Hình 3.3 Tín hiệu hệ thống QPSK đồng 55 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK 56 ix Hình 3.5 Sơ đồ giải điều chế QPSK 57 Hình 3.6 Điều chế QAM 58 Hình 3.7 Biểu đồ khơng gian tín hiệu 16-QAM 58 Hình 3.8 Sơ đồ giải mã M-QAM 59 Hình 3.9 Mơ hình sơ đồ giải mã 60 Hình 3.10 Mơ hình giải điều chế 16-QAM 61 Hình 3.11 Sơ đồ STBC với anten phát anten thu 62 Hình 3.12 Phẩm chất BER điều chế BPSK 64 Hình 3.13 Phẩm chất BER điều chế 8-PSK 65 Hình 3.14 Phẩm chất BER điều chế 16-QAM 65 Hình 3.15 So sánh dạng điều chế 66 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các ký tự phát thu Alamouti STBC 36 Bảng 3.1 Hệ số kênh với trƣờng hợp anten phát anten thu 61 x Hình 3.10 Mơ hình giải điều chế 16-QAM Tín hiệu sau đƣợc đƣa qua tƣơng quan lấy mẫu, đánh giá ngƣỡng (so sánh với L-1 ngƣỡng) để thu đƣợc kí hiệu Sau hai chuỗi số nhị phân đƣợc tách nói kết hợp với biến đổi song song vào nốí tiếp để khơi phục lại chuỗi nhị phân phía phát (ƣớc tính chuỗi phát) Để thực giải điều chế thành cơng máy thu phải biết đƣợc thông số  , ' , ti fc Thơng thƣờng máy thu biết đƣợc fc Quá trình nhận đƣợc  đƣợc gọi trình đồng bộ, thƣờng đƣợc thực bƣớc bắt bám Quá trình nhận đƣợc ti đƣợc gọi q trình khơi phục định thời kí hiệu.(Có thể dùng phƣơng pháp mở cổng sớm muộn) Quá trình nhận đƣợc  ' đƣợc gọi q trình khơi phục sóng mang Có thể dùng phƣơng pháp khố pha vịng nhân pha 3.5 Hệ thống MIMO bốn anten phát bốn anten thu (MIMO 4×4) Q trình thực trƣờng hợp anten phát anten thu giống nhƣ trƣờng hợp anten phát anten thu Trong anten thu thay anten thu Mỗi anten thu nhận tín hiệu khác từ kênh khác Bảng 3.1 Hệ số kênh với trƣờng hợp anten phát anten thu 61 Trong trƣờng hợp nơi thu nhận đƣợc tín hiệu khác tám khe thời gian khác Tín hiệu thu đƣợc nơi thu đƣợc biểu diễn nhƣ sau: y  Hs  z (3.26) Bộ kết hợp hình 3.15 kết hợp tín hiệu đến anten thu cộng chúng lại tạo thành tín hiệu mới, tín hiệu sau đƣợc gửi tới tách sóng hợp lệ tối đa (MLD) để đánh giá tín hiệu gốc phát Ƣớc lƣợng kênh Kết hợp Ƣớc lƣợng kênh Tách tín hiệu hợp lẽ tối đa Hình 3.11 Sơ đồ STBC với anten phát anten thu Chúng ta có: 62 (3.27) (3.28) (3.29) 63 (3.30) M 4  2 hm,n n 1 m 1 3.6 Kết mô MIMO 4x4 3.6.1 Sử dụng điều chế BPSK Hình 3.12 Phẩm chất BER điều chế BPSK Nhìn vào kết mơ phỏng, EbNo tăng lền tỉ lệ lỗi bit giảm Xét Eb/No = (dB), Ber hệ thống BPSK xấp xỉ 10-2 tức truyền 100 bit lỗi bit 3.6.2 Sử dụng điều chế 8-PSK 64 Hình 3.13 Phẩm chất BER điều chế 8-PSK Nhìn vào kết mơ phỏng, Eb/No tăng lên tỉ lệ lỗi bit giảm xuống Xét Eb/No (dB) tỉ lệ lỗi bit hệ thống xấp xỉ 10-1, tức truyền 10 bít lỗi bit, tỉ lệ tƣơng đối cao 3.6.3 Sử dụng điều chế 16-QAM Hình 3.14 Phẩm chất BER điều chế 16-QAM Nhìn vào đồ thị BER, Eb/No tăng lên tỉ lệ lỗi bit giảm, Eb/No=6 (dB) BER khoảng 10-1 3.6.4 So sánh dạng điều chế 65 Hình 3.15 So sánh dạng điều chế 3.7 Kết luận chƣơng Ở chƣơng này, em tìm hiệu phƣơng pháp điều chế đƣợc sử dụng hệ thống MIMO thực mô trình điều chế, đánh giá phẩm chất BER hệ thống MIMO bốn anten phát – bốn anten thu nhƣ sau: Đối với kênh pha-đinh Rayleigh ta thấy điều chế BPSK công suất phát 6dB xác suất lỗi bít (BER) khoảng 0.01593, điều chế 8-PSK xác suất lỗi bít (BER) khoảng 0.0759 tƣơng tự điều chế 16-QAM xác suất lỗi bít (BER) khoảng 0.8505 Hay nói cách khác vị trí phẩm chất BER =10-3 độ lợi hệ thống điều chế BPSK so với điều chế 16-QAM độ lợi 3.9 dB so với 8-PSK độ lợi 4,2 dB Từ kết ta thấy, phẩm chất BER hệ thống sử dụng điều chế BPSK tốt nhất, 8-PSK sau 16-QAM 66 KẾT LUẬN Với đề tài “Mô phỏng, đánh giá hiệu điều chế hệ thống MIMO”, tác giả trình bày đƣợc vấn đề kênh truyền vô tuyến, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM, kỹ thuật mã khối không gian thời gian STBC, kỹ thuật mã khối không gian thời gian trực giao (O-STBC), hệ thống STBC-OFDM phƣơng pháp điều chế hệ thống MIMO Các vấn đề kênh truyền vô tuyến nhƣ fading, doppler, … làm ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng tín hiệu truyền mơi trƣờng vơ tuyến Tác giả tìm hiểu mô đƣợc điều chế BPSK, 8-PSK, 16-QAM ứng dụng hệ thống MIMO 4x4 sử dụng phần mềm Matlab Đánh giá chất lƣợng điều chế ứng với loại điều chế hệ thống MIMO so sánh chất lƣợng loại điều chế hệ thống Hạn chế đề tài Về phần STBC O-STBC đƣa cách khái quát, chƣa sâu vào cụ thể hệ thống trình bày cụ thể sử kết hợp O-STBC với OFDM Hƣớng phát triển đề tài Đi sâu tìm hiệu vấn đề ƣớc lƣợng, đồng khung OFDM Nghiên cứu thêm kỹ thuật khác MIMO nhƣ mã lƣới không gian thời gian STTC, mã lớp không gian thời gian BLAST, từ so sánh tìm ƣu điểm kỹ thuật để ứng dụng thực tiễn Nghiên cứu phát triển kỹ thuật MIMO sử dụng O-STBC, STBC kết hợp OFDM để đạt đƣợc hệ thống nâng cao dung lƣợng chất lƣợng cho kênh truyền vô tuyến, hứa hẹn kỹ thuật mang lại lợi ích lớn cho nhà cung cấp dich vụ viễn thông 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Quốc Bình, khoa vô tuyến, Kỹ thuật truyền dẫn số, Nhà xuất Quân đội nhân dân, Hà Nội -2001 [2] Nguyễn Viết Đảm, Mô hệ thống viễn thông ứng dụng MATLAB, Nhà xuất Bƣu điện, Hà Nội - 2007 [3] Học viện cơng nghệ bƣu viễn thơng, Kỹ thuật thông tin số (Cơ sở nâng cao), Nhà xuất bƣu điện, Hà Nội 2004 [4] Phan Hồng Phƣơng, Lâm Chi Thƣơng, Kỹ thuật phân tập anten cải thiện dung lượng hệ thống MIMO 2004 [5] Trần Xn Nam, Lê Minh Tuấn, Xử lý tín hiệu khơng gian thời gian (Lý thuyết mà mô phỏng) Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2013 [6] Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Huy Qn, Các hệ thống thơng tin trình bày thơng qua sử dụng Matlab Hà Nội 2003 Tiếng Anh [7] Erik G Larsson, Petre Stoica, Girish Ganesan, Space-Time Block Coding for Wireless Communications 2009 [8].Vahid Tarokh, Space–Time Block Codes from Orthogonal Designs 1999 [9] Luis Miguel Cortes, MIMO Space-Time Block Coding (STBC) Simulations and Results 2003 [10] Ahmad R S Bahai, Communications Theory and Applications of OFDM Second Edition 2008 Website http://www.mathworks.com, truy cập lần cuối ngày 18-05-2016 http://www.dientuvietnam.net/forums/, truy cập lần cuối ngày 18-05-2016 http://www.google.com, truy cập lần cuối ngày 20-05-2016 http://www ket-noi.com/forum, truy cập lần cuối ngày 19-05-2016 68 Phụ lục * Hệ thống MIMO sử dụng điều chế BPSK clear all clc; N=4; M=4; Am=1/sqrt(N); EbNodB=0:3:18; EbNo=10.^(EbNodB/10); IterNo=100000; TxData=0:2^N-1; TxBin=dec2bin(TxData)'; Tx2Bin=zeros(N,2^N-1); for i=1:2^N for k=1:N Tx2Bin(k,i)=str2num(TxBin(k,i)); end end stSet=(2*Tx2Bin-1); stSetTx=Am*stSet; for i=1:IterNo data=sign(rand(1,N)-.5); s=reshape(data,N,1); st=Am*s; H=(randn(M,N)+j*randn(M,N))/sqrt(2); for n=1:length(EbNo); sigma=1/sqrt(2*EbNo(n)); z=sigma*(randn(M,1)+j*randn(M,1)); y=H*st+z; for k=1:2^N d(k)=norm(y-H*stSetTx(:,k))^2; end k_min=find(d==min(d)); s_hat=stSet(:,k_min); ErrChk=s_hat-s; ErrCount(i,n)=length(find(ErrChk~=0)); end end BER=sum(ErrCount)/(N*IterNo); semilogy(EbNodB,BER,'-o','linewidth',2); legend('BPSK') hold on grid on xlabel('Eb/No(dB)') ylabel('BER') title(['Ber of BPSK ',num2str(M),'x',num2str(N),'MIMO USing ']) * Hệ thống MIMO sử dụng điều chế 8-PSK clear all; clc; N=4; M=4; ml=3; EbNodB=[0:3:18]; EbNo=10.^(EbNodB/10); BlkSize=[10 10 10 20 30 40 50 100 ]; IterNo=[400 400 600 600 1000 2000 4000 10000]; Es=1; %8-PSK CN=2^ml; Const=pskmod([0:CN-1],CN,pi/CN); %gray mapping Pos=[0 4]; [a indx]=sort(Pos); ConstGray=Const(indx).'; LTab=[2 6;2 6; 5;1 5; 4;8 4; 3;7 3; 8;4 8; 7;3 7; 2;6 2; 1;5 1]; sigma=sqrt(N*Es./(2*ml*EbNo)); for n=1:length(EbNo) for i=1:IterNo(n) %dieu che 8-PSK data=randint(N,BlkSize(n),CN); st=ConstGray(data+1); %Kenh MIMO H=(randn(M,N)+j*randn(M,N))/sqrt(2); %nhieu z=sigma(n)*(randn(M,BlkSize(n))+j*randn(M,BlkSize(n))); %nhan r=H*st+z; [Q R]= QRD(H); y=Q'*r; for k=1:BlkSize(n) [Sout(:,k) dout(:,k)]=Thao(y(:,k),R,1000,Const.',LTab); end %giai ma Gray dataout=Pos(dout); ne(i)=biterr(data,dataout,ml); end ber2(n)=sum(ne)/N/BlkSize(n)/ml/IterNo(n); end semilogy(EbNodB,ber2,'-*','linewidth',2) xlabel('EbNo(dB)') ylabel('BER') legend('8-PSK') grid on; hold on; title('BER 8PSK MIMO 4x4') * Hệ thống MIMO sử dụng điều chế 16-QAM clear all clc M=4; N=4; ml=4; EbNodB=0:3:18; EbNo=10.^(EbNodB/10); BlkSize=[10 10 10 20 30 40 40 40 50 100]; IterNo=[400 400 400 400 400 400 1000 2000 3000 6000]; Es=10; %16 QAM %I &Q iv=[-3 -1 1]'; sigma=sqrt(N*Es./(2*ml*EbNo)); for n=1:length(EbNo) for i=1:IterNo(n) % dieu che 16QAM x=randint(N*BlkSize(n),2,ml); s=iv(x(:,1)+1)+j*iv(x(:,2)+1); st=reshape(s,N,BlkSize(n)); % kenh MIMO Hi=randn(M,N)/sqrt(2); Hq=randn(M,N)/sqrt(2); % nhieu z=sigma(n)*(randn(M,BlkSize(n))+j*randn(M,BlkSize(n))); % nhan r=(Hi+j*Hq)*st+z; Hr=[Hi -Hq; Hq Hi]; %QR decomposition [Q R]=QRD(Hr); y=Q'*[real(r);imag(r)]; %giai ma for k=1:BlkSize(n) [dout(:,k)]=SESD(y(:,k),R,1000,4); end %ber dataout=zeros(2*N,BlkSize(n)); for kk=0:length(iv)-1 dataout=dataout+kk*(dout==iv(kk+1)); end data=[reshape(x(:,1),N,BlkSize(n)); reshape(x(:,2),N,BlkSize(n))]; ne(i)=biterr(data,dataout,2); end ber(n)=sum(ne)/n/BlkSize(n)/ml/IterNo(n)/2; end semilogy(EbNodB,ber,'-^','linewidth',2) xlabel('EbNo(dB)') ylabel('BER') legend('16-QAM') hold on grid on title('BER of 16QAM MIMO 4x4') * Hàm Thao.m function[Sout,dout]=Thao(y,R,C,Const,LTab); start=1; NN=length(y); CS=length(Const); T=zeros(NN,1); Shi=zeros(NN,1); Len=zeros(NN,1); while (start==1) k=NN; T(k)=0; Shi(k)=y(k); Dc=C; validpoint=0; Enable1=1; start1=1; while(start1==1) if (Enable1==1) Trow=TableLookUp(Shi(k)); Indx(k,:)=LTab(Trow,:); Len(k)=1; end if Len(k)=Dc)||(Len(k)>CS)) if(k==NN) start1=0; break; else k=k+1; Len(k)=Len(k)+1; Enable1=0; Enable2=0; end end if(Enable2==1) if(k>1) kk=k; k=k-1; Cindx=[kk:NN]'+(Len(kk:NN)-1)*NN; Shi(k)=y(k)-R(k,kk:NN)*Const(Indx(Cindx)); T(k)=D; Enable1=1; else Dc=D; Cindx2=[1:NN]'+(Len(1:NN)-1)*NN; Sout=Const(Indx(Cindx2)); dout=Indx(Cindx2); validpoint=1; k=k+1; Len(k)=Len(k)+1; Enable1=0; end end end if (validpoint~=1) C=C*1.2; else start=0; break end end end %! * Hàm QRD.m function[Q,R]=QRD(M) [m,n]=size(M); R=zeros(n,n); M1=M; for k=1:n R(k,k)=norm(M1(:,k)); Q(:,k)=M1(:,k)/R(k,k); for kk=k+1:n R(k,kk)=Q(:,k)'*M1(:,kk); M1(:,kk)=M1(:,kk)-Q(:,k)*R(k,kk); end end %! * Hàm SESD.m function [Sout]=SESD(y,R,C,MLen) start=1; NN=length(y); T=zeros(NN,1); Shi=zeros(NN,1); Len=zeros(NN,1); Delta=zeros(NN,1); while(start==1) k=NN; T(k)=0; Shi(k)=0; Dc=C; validpoint=0; Enable1=1; start1=1; while(start1==1) if (Enable1==1) u=(y(k)-Shi(k))/R(k,k); if u>0 if u-2 ui(k,1)=-1; else ui(k,1)=-3; end end % temp=y(k)-Shi(k)-R(k,k)*ui(k,1); Delta(k)=2*sign(temp+1e-20); Len(k)=1; end if Len(k)MLen)) if (k==NN) start1=0; break; else k=k+1; Len(k)=Len(k)+1; Enable1=0; Enable2=0; Enable3=1; end end if (Enable2==1) if(k>1) kk=k; k=k-1; Shi(k)=R(k,kk:NN)*ui(kk:NN,1); T(k)=temp3; Enable1=1; Enable3=0; else if (Dc>temp3) Dc=temp3; Sout=ui; validpoint=1; end k=k+1; Len(k)=Len(k)+1; Enable1=0; Enable3=1; end end if(Enable3==1) ui(k)=ui(k)+Delta(k); Delta(k)=-Delta(k)-2*sign(Delta(k)+1e-18); if((abs(ui(k))>3)&&(Len(k)=0; iShi>=0]; t2=temp>=bc; t=[16 8]*t1+[4 1]*t2; Value=[31 30 28 24 16 20 23 22 12 15 14 0]; Trow=find(t==Value); end %! ... thống MIMO Chƣơng III: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐIỀU CHẾ TRONG MIMO Nội dung chƣơng trình bày điều chế sử dụng hệ thống MIMO đồng thời mô hệ thống MIMO sử dụng điều chế BPSK, 8-PSK, 16-QAM... giao (O-STBC) loại điều chế sử dụng hệ thống MIMO Ảnh hƣởng phƣơng pháp điều chế khác lên hệ thống MIMO đƣợc mô phỏng, đánh giá phần mềm Matlab Kết mô cho thấy, với kỹ thuật điều chế BPSK, 8-PSK,... 52 CHƢƠNG III MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐIỀU CHẾ TRONG MIMO 53 3.1 Kỹ thuật điều chế đồng BPSK 53 3.2 Kỹ thuật điều chế QPSK 55 3.3 Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phƣơng