Tìm hiểu và đánh giá kênh truyền hình trong hệ thống ofdm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH MẠCH KIẾN HUÂN TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒNG THÁP, 3/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH MẠCH KIẾN HUÂN TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số: 60.48.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Người hướng dẫn khoa học: TS, Lê Văn Minh ĐỒNG THÁP, 3/2017 LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành lịng biết ơn sâu sắc, tác giả luận văn xin cám ơn quý Thầy, Cô giáo Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Đồng Tháp Đặc biệt tác giả xin bày tỏ biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy, Tiến sỹ Lê Văn Minh – người trực tiếp hướng dẫn khoa học suốt trình thực luận văn, chu đáo tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả thực hoàn thành luận văn Xin cảm ơn bạn học viên lớp K23 Đại học Vinh Đồng Tháp đoàn kết, phối hợp hỗ trợ động viên nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn Do hạn chế thời gian kinh nghiệm, có thiếu sót xảy q trình thực luận văn Kính mong dẫn góp ý từ phía q Thầy, Cơ để có thêm đánh giá nhận xét quý báu hoàn thiện Đồng Tháp, ngày 10 tháng năm 2017 Tác giả Mạch Kiến Huân LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình tìm hiểu nghiên cứu tơi, có hỗ trợ Thầy hướng dẫn người cảm ơn Các nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa công bố Đồng Tháp, ngày 10 tháng năm 2017 Học viên Mạch Kiến Huân MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .5 Sự cần thiết vấn đề nghiên cứu .5 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .5 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM 1.1 Các nguyên lý OFDM .7 1.2 Đơn sóng mang (Single Carrier) 11 1.3 Đa sóng mang (Multi-Carrier) .12 1.4 Sự trực giao (Orthogonal) .13 1.4.1 Trực giao miền tần số .15 1.4.2 Mô tả toán học OFDM 15 1.5 Các kỹ thuật điều chế OFDM 21 1.5.1 Điều chế BPSK 21 1.5.2 Điều chế QPSK 23 1.5.3 Điều chế QAM 25 1.5.4 Mã Gray 26 1.6 Những ưu điểm nhược điểm kỹ thuật OFDM .27 1.6.1 Ưu điểm 27 1.6.2 Nhược điểm 28 CHƯƠNG CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VƠ TUYẾN 29 2.1 Đặc tính kênh truyền vô tuyến hệ thống OFDM 29 2.1.1 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation) 29 2.1.2 Hiệu ứng đa đường 29 2.1.3 Dịch Doppler 33 2.1.4 Nhiễu AWGN 34 2.1.5 Nhiễu liên ký tự ISI 34 2.1.6 Nhiễu liên sóng mang ICI 35 2.1.7 Tiền tố lặp CP 36 2.2 Khoảng bảo vệ 38 2.3 Giới hạn băng thông OFDM .40 2.3.1 Lọc băng thông 41 2.3.2 Độ phức tạp tính lọc băng thơng FIR .42 2.3.3 Ảnh hưởng lọc băng thông tới tiêu kỹ thuật OFDM 43 CHƯƠNG VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM .44 3.1 Sự đồng hệ thống OFDM 44 3.1.1 Nhận biết khung .45 3.1.2 Ước lượng khoảng dịch tần số 47 3.1.2.1 Ước lượng phần thập phân 48 3.1.2.2 Ước lượng phần nguyên 50 3.2 Đồng ký tự OFDM 51 3.2.1 Đồng tín hiệu dựa vào tín hiệu Pilot 52 3.2.2 Đồng ký tự dựa vào CP .53 3.2.3 Đồng khung ký tự dựa mã đồng khung (FSC) 54 3.2.3.1 Nhận biết FSC 56 3.2.3.2 Xác định mức ngưỡng Th1 56 3.2.3.3 Xác định mức ngưỡng Th2 58 3.3 Đồng tần số hệ thống OFDM 59 3.3.1 Đồng tần số lấy mẫu 59 3.3.2 Đồng tần số sóng mang .59 3.3.2.1 Ước lượng khoảng dịch tần số sóng mang CFO dựa vào pilot 60 3.3.2.2 Ước lượng tần số sóng mang sử dụng CP 60 3.3.2.3 Ước lượng CFO dựa liệu 61 3.4 Ảnh hưởng lỗi đồng tới hiệu suất hệ thống OFDM 62 3.4.1 Ảnh hưởng lỗi đồng thời gian 63 3.4.2 Ảnh hưởng lỗi đồng tần số 63 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KÊNH TRUYỀN TRONG HỆ THỐNG OFDM 66 4.1 Nghiên cứu mơ tả tín hiệu OFDM cài đặt Matlab số thuật toán hệ thống đánh giá kênh truyền 66 4.1.1 Mơ tả tín hiệu OFDM cài đặt Matlab số thuật toán hệ thống 66 4.1.2 Đánh giá kênh truyền .70 4.2 Một vài đánh giá nghiên cứu trước khác OFDM 71 KẾT LUẬN .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AM A Amplitude Modulation AWGN Additive White Gaussian Noise B BER Bit Error Rate BPSK Binary Phase Shift Keying BS Base Station C CDMA Code Division Multiple Access CP Cyclic Prefix D DC Direct Current (0 Hz) DFT Discrete Fourier Transform DPLL Digital Phase Look Loop DS-CDMA Direct Sequence CDMA DSP Digital Signal Processor DVB Digital Video Broadcasting F FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Correcting FFT Fast Fourier Transform FIR Finite Impulse Response (digital filter) FM Frequency Modulation FOE Frequency Offset Estimation FSC Frame Synchronization Code FSK Frequency Shift Keying G GI Guard Interval I ICI InterChannel Interference ICI InterCarrier Interference ISI InterSymbol Interference IDFT Inverse Discrete Fourier Transform IEEE Institute of Electrical and Electronic Engneers IFFT Inverse FFT IMD Inter-Modulation Distortion ISI InterSymbol Interference O FDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing P P/S Parallel to Serial PAPR Peak to Average Power Ratio PM Phase Modulation PN Pseudo Noise PSK Phase-Shift Keying Q QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase-Shift Keying S S/P Serial to Parallel SC Single Carrier SNR Signal to Noise Ratio W Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access DANH MỤC CÁC HÌNH STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 TÊN HÌNH Hình 1.1: So sánh kỹ thuật sóng mang khơng chồng xung (a) kỹ thuật sóng mang chồng xung (b) Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống OFDM Hình 1.3: Sắp xếp tần số hệ thống OFDM Hình 1.4: Symbol OFDM với subscriber Hình 1.5: Phổ sóng mang OFDM Hình 1.6: Truyền dẫn sóng mang đơn Hình 1.7: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn đa sóng mang Hình 1.8: Các sóng mang trực giao Hình 1.9: Thêm CP vào symbol OFDM Hình 1.10: Tích hai vector trực giao Hình 1.11: Giá trị sóng sin Hình 1.12: Tích phân hai sóng sin có tần số khác Hình 1.13: Tích hai sóng sin tần số Hình 1.14: Biểu đồ khơng gian tín hiệu BPSK Hình 1.15: Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK Hình 1.16: Chùm tín hiệu M-QAM Hình 2.1: Ảnh hưởng mơi trường vơ tuyến Hình 2.2: Tín hiệu đa đường Hình 2.3: Fading Rayleigh thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900MHz) Hình 2.4: Trải trễ đa đường Hình 2.5: Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI hệ thống OFDM Hình 2.6: Mơ tả tiền tố lặp Hình 2.7: OFDM có khoảng bảo vệ CP Hình 2.8: Phổ tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ khơng có hạn chế băng thơng Hình 3.1: Quá trình đồng OFDM Hình 3.2: Xác suất nhận biết mát nhận biết sai mức ngưỡng PAPR khác Hình 3.3: Độ lệch chuẩn ước lượng phần thập phân CFO giá trị SNR khác Hình 3.4: Pilot gói OFDM Hình 3.5: Một kiểu cấu trúc khung symbol OFDM Hình 3.6: Đồng khung ký tự dùng FSC Hình 3.7: Ngưỡng tối ưu Th1 với giá trị SNR Hình 3.8: CP symbol OFDM 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Hình 3.9: Tín hiệu OFDM Hình 3.10: SNR hiệu dụng tín hiệu OFDM với lỗi offset thời gian Hình 3.11: SNR hiệu dụng cho QAM kết hợp có lệch tần số SNR hiệu dụng cho symbol thứ nhất, thứ 4, thứ 16 thứ 64 cân kênh đầu frame Hình 4.1 Lưu đồ mơ tả phát ký tự OFDM Hình 4.2 Lưu đồ mơ tả thu ký tự OFDM Hình 4.3 Lưu đồ mơ thuật tốn tính BER Hình 4.4: Kết mơ tả tín hiệu QAM OFDM bên phát miền tần số Hình 4.5: Kết mơ tả tín hiệu QAM OFDM bên thu miền tần số Hình 4.6: Kết mơ tả biểu đồ hiệu suất lỗi M-PSK Hình 4.7: Kết mô tả biểu đồ hiệu suất lỗi M-QAM Hình 4.8: Kết mơ tả biểu đồ đáp ứng biên độ, đáp ứng pha kênh đa đường Hình 4.9: Sắp xếp pilot dạng khối dạng lược Hình 4.10: BER LSE với MMSE 69 Hình 4.6: Kết mơ tả biểu đồ hiệu suất lỗi M-PSK Hình 4.7: Kết mô tả biểu đồ hiệu suất lỗi M-QAM Biểu đồ mô tả cài đặt Matlab tham khảo mã nguồn file: digmodMPSK.m; digmodMQAM.m 70 Hình 4.8: Kết mô tả biểu đồ đáp ứng biên độ, đáp ứng pha kênh đa đường Biểu đồ mô tả cài đặt Matlab tham khảo mã nguồn file:a_filter_design.m 4.1.2 Đánh giá kênh truyền OFDM lĩnh vực nghiên cứu nhanh chóng phát triển sơi động tiên tiến truyền thông lý thuyết điều chế, mã hóa, tiếp nhận, dung lượng kênh áp dụng rộng rải Sự khác biệt công nghệ khác hiệu suất cao, khả chóng lại fading chọn lọc tần số, xuyên nhiễu băng hẹp, tín hiệu xử lý tốc độ cao nhiều, tiết kiệm băng thông Thách thức to lớn hội ứng dụng lĩnh vực điện tử tốc độ cao lượng tử ánh sáng Các ý tưởng nghiên cứu phát triển có kết đáng kể lĩnh vực OFDM quang: Truyền dẫn tốc độ Tb/s nghiên cứu với OTDM Và CO-OFDM có khả cung cấp lựa chọn đầy hứa hẹn truyền dẫn Ethernet tốc độ Tb/s Các mạng truyền thống hỗ trợ tốc độ liệu liên kết cố định suốt thời gian hoạt động Kỹ thuật OFDM, cung cấp nhiều tính thuận lợi cho mạng tự động cấu hình lại tương lai, chẳng hạn tốc độ kênh thích nghi với điều kiện 71 kênh OFDM cho phép linh hoạt việc phân chia miền thời gian tần số chứng minh phương pháp tiếp cận đầy hứa hẹn Các tiêu chuẩn OFDM ngày chuẩn hóa để phát triển ngành công nghiệp truyền thông Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao truyền dẫn OFDM công nghệ đại cho truyền thông tương lai 4.2 Một vài đánh giá nghiên cứu trước khác OFDM - Đánh giá tác giả: Mr ANIL KUMAR PATTANAYAK - Viện nghiên cứu kỹ thuật quốc gia Rourkela-769008-2007 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG CÁC HỆ THỐNG OFDM hướng dẫn tiến sỹ SUSMITA DAS; Đã nghiên cứu biết ước lượng kênh LSE MMSE xếp sóng hai dạng lược (răng lược) dạng khối (hình khối) Các ước lượng kênh nghiên cứu sử dụng để ước tính hiệu kênh truyền hệ thống OFDM, đúc kết kiến thức thống kê kênh Ước lượng MMSE mang đến cho kiến thức nhiễu phương sai hiệp phương sai kênh Ngoài độ phức tạp lớn so với ước lượng LSE Đối với ước lượng LSE có SNRs cao đơn giản thích hợp Ước lượng MMSE có hiệu suất tốt có độ phức tạp cao Cịn ước lượng LSE có độ phức tạp thấp, hiệu suất không tốt ước lượng MMSE, SNRs thấp Tần số Tần số Thời gian Hình 4.9: Sắp xếp pilot dạng khối dạng lược Thời gian 72 So sánh xếp pilot dạng khối dạng lược, xếp pilot dạng khối thích hợp để sử dụng cho pha đỉnh chậm, đáp ứng xung kênh khơng thay đổi nhanh Vì kênh truyền ước lượng khối ký hiệu OFDM thơng qua sóng mang thử sử dụng khối nhằm khôi phục liệu bị suy giảm kênh truyền Trong mô xếp pilot dạng khối, mô sử dụng tia tĩnh cho điều chế 16-QAM Ở có 64 số sóng mang sử dụng khối OFDM Đã tính BER MSE ước lượng kênh mô SNR khác Tỉ lệ lỗi Hình 4.10: BER LSE với MMSE Riêng xếp pilot dạng lược thích hợp sử dụng cho pha đỉnh nhanh, đáp ứng xung kênh thay đổi nhanh Sử dụng hai liệu sóng mang thử khối OFDM Các sóng mang thử sử dụng để ước lượng đáp ứng xung kênh Ước lượng kênh sử dụng để thu hồi liệu gửi thiết thiết bị truyền định có vài lỗi Trong mơ sử dụng 1024 số sóng mang khối OFDM Mà ¼ dùng cho sóng mang thử phần cịn lại cho liệu Tính tốn BER điều kiện SNR khác 73 tín hiệu truyền M-PSK So sánh hiệu suất ước lượng LSE với MMSE Sự ước lượng MMSE tốt ước lượng LSE lượng SNR thấp Ở nơi có hiệu suất SNR ước lượng LSE cao tiếp giáp với ước lượng MMSE Sử dụng công nghệ nội suy để ước lượng kênh truyền Từ cho thấy kỹ thuật nội suy thứ bậc cao cho hiệu suất tốt kỹ thuật nội suy có thứ bậc thấp Trong mơ tính tốn MSE cho ước lượng kênh với xếp số lượng pilot MSE giảm số lượng pilot tăng Nhưng giới hạn số lượng pilot mà sai số bình phương cho số 74 KẾT LUẬN Hệ thống kênh truyền OFDM sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM công nghệ đại cho truyền thông tương lai Hiện việc nghiên cứu ứng dụng OFDM không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng ưu điểm việc tiết kiệm băng thông khả chống lại fading chọn lọc tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đồng vấn đề quan trọng không hệ thống OFDM mà hệ thống khác Hệ thống OFDM yêu cầu khắt khe vấn đề đồng sai lệch tần số, ảnh hưởng hiệu ứng Doppler di chuyển lệch pha gây nhiễu giao thoa tần số (ICI) Trong hệ thống OFDM nào, hiệu suất cao phụ thuộc vào tính đồng hóa máy phát máy thu, làm tính xác định thời dẫn đến nhiễu ISI ICI độ xác tần số Qua nghiên cứu, tìm hiểu mơ tả cài đặt Matlab vài thuật tốn, phương pháp số vấn đề giải vấn đề kỹ thuật hệ thống OFDM đánh giá ưu, nhược điểm số đánh giá nghiên cứu trước, minh chứng cho hướng đến ứng dụng OFDM tương lai phù hợp với sưu phát triển mở rộng có hiệu Trong tương lai việc nghiên cứu tính khả thi hệ thống OFDM nhiều ngõ vào, nhiều ngõ (MIMO) MIMO OFDM sử dụng thực thi nhiều tín hiệu truyền anten nhận, cơng việc cần quan tâm tương lai nhằm ứng dụng cho nhu cầu theo hệ thống thực tế 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Phạm Khắc Kỷ, Hồ Văn Cừu (2004), "Ứng dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM thơng tin di động CDMA", Tạp chí Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ Thông tin, (12), trang 33 Nguyễn Văn Đức (2006), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Ahmad R.S Bahai, Burton R Saltzberg (2002), Multicarier Digital Communications Theory and Applications of OFDM, Kluwer Academic Publishers L.Hanzo, M.Munster, B.J.Choi and T.Keller (2003), OFDM and MCCDMA for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting, All of Univesity of Southampton, UK, IEEE Press/ Wiley L.HANZO,W.WEBB, and T.KELLER (Apr.2000), Single-and MultiCarrier Quadrature Amplititude Modulation, New York: IEEE Press/ Wiley Juha Heikala, John Terry, Ph.D OFDM Wireless LANS : A Theoritical and Practical Guide ISBN :0672321572 Ye(Geoffrey) Li, Gordon Stuber (2006), “Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Wireless Communications, Springer Hui Liu, Guoqing Li (2005), OFDM Based Broadband Wireless Networks, Wiley Interscience Richard van Nee, Ramjee Prasad (2000), OFDM for wireless multimedia communications, Artech House Ramjee Prasad (2004), OFDM for Wireless Communications Systems, Artech House Henrik Schulze and Christian Luders (Germany-2005), Theory and Application of OFDM and CDMA, Fachhochschule Sudwestfalen Meschede 76 PHỤ LỤC - Code mơ tả số thuật tốn thu phát tín hiệu hệ thống OFDM %============================== % Chuẩn hóa liệu trước sử dụng % Ch.m %============================== if channel_on == disp('Simulating Channel') norm_factor = max(abs(recv)); recv = (1/norm_factor) * recv; ch_clipping ch_multipath ch_noise recv = norm_factor * recv; end %================== % Mô tả hiệu ứng đa đường % Ch_multipath.m %==================== copy1=zeros(size(recv)); for i=1+d1:length(recv) copy1(i)=a1*recv(i-d1); end copy2=zeros(size(recv)); for i=1+d2:length(recv) copy2(i)=a2*recv(i-d2); end recv=recv+copy1+copy2; %======================== % Tính tốn nhiễu ( thực bên thu) % Ch_noise.m %=========================== if already_made_noise == % Chỉ tạo lần sử dụng cho QAM OFDM noise = (rand(1,length(recv))-0.5)*2*noise_level; already_made_noise = 1; end recv = recv + noise; % khôi phục biên độ liệu %===================== % Mô tả hiệu ứng xén tín hiệu % Ch_clipping.m %=================== for i = 1:length(recv) if recv(i) > clip_level recv(i) = clip_level; 77 end if recv(i) < -clip_level recv(i) = -clip_l evel; end end %================ % Phát symbol OFDM % tx.m %================ disp('Transmitting') // Đọc liệu vào// read data_in_pol = bin2pol(data_in);% Chuyển đổi liệu nhị phân thành liệu phân cực tx_chunk // Thực IFFT để tạo dạng sóng miền thời gian biểu diễn liệu// td_sets = zeros(num_chunks,fft_size); for i = 1:num_chunks td_sets(i,1:fft_size) = real(ifft(spaced_chunks(i,1:fft_size))); end tx_dechunk // Đổi liệu nhị phân (0,1) thành liệu cực (-1,1)// y = ones(1,length(x)); for i = 1:length(x) if x(i) == y(i) = -1; end end // Đổi liệu nhị phân thành hexa// y = 0; k = 0; for i = 1:8 y = y + x(8-k)*2^k; k = k+1; end %================== % Mô tả điều chế M-PSK % digmodMPSK.m %=================== clear Fd = 1; Fs = 1; N = 100000 ; method='psk'; set(1) = 2; set(2) = 4; set(3) = 8; for j=1:1:3 78 M = set(j); i=1; for esno=0:1:18 sigma = sqrt(10^(-esno/10)/2); x = floor(M*rand(N,1)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); snr(i) = esno; i=i+1; end j end semilogy(snr,ber(1,:),'-b^',snr,ber(2,:),'-bo',snr,ber(3,:),'-bs'); grid on; ylabel('BER'); xlabel('E/N_0 (dB)'); legend('BPSK', 'QPSK', '8PSK',1); title('Simulated error performance of M-PSK SJSU - Fall 2004.'); %==================== % Mô tả điều chế M-QAM % digmodMQAM.m %==================== clear Fd = 1; Fs = 1; N= 100000 ; method='qask'; set(1) = 4; set(2) = 16; set(3) = 64; for j=1:1:3 M = set(j); l=1:1:M; aux = sum(abs(modmap(l-1,Fd,Fs,method,M)).^2)/M; energy(j) = aux(1)+aux(2); i=1; for esno=0:2:26; sigma = sqrt(10^(-esno/10)/2)*sqrt(energy(j)); x = floor(M*rand(N,1)); y = modmap(x,Fd,Fs,method,M); ynoisy = y + sigma*randn(N*Fs,2); z = demodmap(ynoisy,Fd,Fs,method,M); s = symerr(x,z); ber(j,i) = (s/N)/log2(M); 79 snr(i) = esno; i=i+1; end j end semilogy(snr,ber(1,:),'-b^',snr,ber(2,:),'-bo',snr,ber(3,:),'-bs'); grid on; ylabel('BER'); xlabel('E/N_0 (dB)'); legend('QPSK', '16-QAM', '64-QAM',1); title('Các kiểu điều chế M-QAM khác kênh truyền AWGN'); %============================================= % Converts eight bit data (0-255 decimal) to a binary form for processing % eight2bin.m %============================================= function y = eight2bin(x) y = zeros(1,8); k = 0; while x > y(8-k) = rem(x,2); k = k+1; x = floor(x/2); end %================= % Chạy mô tả OFDM % OFDM.m %======================= tic % Start stopwatch to calculate how long QAM simulation takes disp(' '),disp(' ') disp('OFDM Simulation') tx ch rx // Stop stopwatch to calculate how long QAM simulation takes// OFDM_simulation_time = toc; if OFDM_simulation_time > 60 disp(strcat('Time for OFDM simulation=', num2str(OFDM_simulation_time/60), ' minutes.')); else disp(strcat('Time for OFDM simulation=', num2str(OFDM_simulation_time), ' seconds.')); end 80 %===================================== % Chuyển đổi số phân cực (-1,1) thành số nhị phân (0,1) % Chấp nhận mảng 1-D số phân cực % Loại bỏ zeros, chúng không hợp lệ % Loại bỏ zeros - Không cần cho giải mã % pol2bin.m %========================================= function y = pol2bin(x) y = ones(1,length(x)); for i = 1:length(x) if x(i) == -1 y(i) = 0; end end %========================================= % Mơ tả OFDM (Đa sóng mang) với QAM đa mức (Đơn sóng mang) % Phát số lượng bit giống chu kỳ thời gian % QAM.m %========================================== read % Đọc liệu cho QAM - Không ảnh hưởng đến OFDM data_in_pol = bin2pol(data_in);% Chuyển đổi liệu nhị phân thành liệu phân cực // Kiểm tra số sóng mang có phải luỹ thừa 2// is_pow_2 = num_carriers; temp_do_QAM = 0; if is_pow_2 ~= while temp_do_QAM == temp_do_QAM = rem(is_pow_2,2); is_pow_2 = is_pow_2/2; if is_pow_2 == temp_do_QAM = -99; end end else temp_do_QAM = -99; % lũy thừa end if temp_do_QAM ~= -99 do_QAM = 0; % Không thể thực disp(' '),disp('ERROR: Cannot run QAM because num_carriers is not valid.') disp(' Please see "setup.m" for details.') end if do_QAM == tic % Bắt đầu để tính tốn thời gian mơ tả thực QAM disp(' '), disp(' -') disp('QAM simulation'), disp('Transmitting') 81 //Thêm mục zeros để liệu chia thành phần nhau// data_length = length(data_in_pol); r = rem(data_length,num_carriers); if r ~= for i = 1:num_carriers-r data_in_pol(data_length+i) = 0; %Thêm đầu vào với zeros vào tập hợp liệu end %Tốc độ cải thiện end data_length = length(data_in_pol); %Cập nhật sau thêm num_OFDM_symbols = ceil(data_length / (2*num_carriers)); // Số ký hiệu QAM biểu diễn số lượng liệu ký hiệu OFDM num_QAM_symbols = num_carriers / 2; % Số mẫu ký hiệu QAM num_symbol_samples = fft_size / num_QAM_symbols; // Chuyển đổi liệu phân cực [-1, 1] thành liệu mức [-3, -1, 1, 3]// data_in_4 = zeros(1,data_length/2); for i = 1:2:data_length data_in_4(i - (i-1)/2) = data_in_pol(i)*2 + data_in_pol(i+1); end // Định rõ điểm lấy mẫu 2*pi // ts = linspace(0, 2*pi*QAM_periods, num_symbol_samples+1); // Phát liệu 16-QAM // Tổng độ dài truyền dẫn 16-QAM tx_length = num_OFDM_symbols * num_QAM_symbols * num_symbol_samples; QAM_tx_data = zeros(1,tx_length); for i = 1:2:data_length/2 for k = 1:num_symbol_samples QAM_tx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) = data_in_4(i)*cos(ts(k)) + data_in_4(i+1)*sin(ts(k)); end end // Do channel simulation on QAM data // xmit = QAM_tx_data; % ch dùng liệu 'xmit' trả 'recv' ch QAM_rx_data = recv; % Lưu liệu QAM sau mô kênh clear recv %Loại bỏ 'recv' cho khơng nhiễu với OFDM clear xmit % Loại bỏ 'xmit' cho không nhiễu với OFDM disp('Receiving') % Khôi phục liệu nhị phân (Giải mã QAM) cos_temp = zeros(1,num_symbol_samples); sin_temp = cos_temp; xxx = zeros(1,data_length/4); % Khởi tạo mục không cho tốc độ yyy = xxx; QAM_data_out_4 = zeros(1,data_length/2); for i = 1:2:data_length/2 % "cheating" for k = 1:num_symbol_samples 82 // Tăng số sóng mang để tạo tần số cao liệu góc // cos_temp(k) = QAM_rx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) * cos(ts(k)); sin_temp(k) = QAM_rx_data(k+((i-1)/2)*num_symbol_samples) * sin(ts(k)); end // LPF xác định - đơn giản LPF phép trung bình xxx(1+(i-1)/2) = mean(cos_temp); yyy(1+(i-1)/2) = mean(sin_temp); // Khôi phục liệu thành dạng nối tiếp QAM_data_out_4(i) = xxx(1+(i-1)/2); QAM_data_out_4(i+1) = yyy(1+(i-1)/2); end // Tính tốn mục khơng // zeros_between = ((fft_size/2) - (num_carriers + num_zeros))/(num_carriers + num_zeros); spaced_chunks = zeros(num_chunks,fft_size); // Thêm vào mục không // i = 1; for k = zeros_between +1:zeros_between +1:fft_size/2 spaced_chunks(1:num_chunks,k) = padded_chunks(1:num_chunks,i); i = i+1; end // Gap liệu để tạo hàm lẻ cho đầu vào IFFT for i = 1:num_chunks // Chú ý: mục = tần số chiều để IFFT -> khơng tạo lên trục y đồ thị spaced_chunks(i,fft_size:-1:fft_size/2+2) = conj(spaced_chunks(i,2:fft_size/2)); end // Thực xác định mục [-3, -1, 1, 3] // for i = 1:data_length/2 if QAM_data_out_4(i) >= 1, QAM_data_out_4(i) = 3; elseif QAM_data_out_4(i) >= 0, QAM_data_out_4(i) = 1; elseif QAM_data_out_4(i) >= -1, QAM_data_out_4(i) = -1; else QAM_data_out_4(i) = -3; end end // Chuyển đổi liệu mục [-3, -1, 1, 3] liệu phân cực [-1, 1] // QAM_data_out_pol = zeros(1,data_length); % "cheating" for i = 1:2:data_length switch QAM_data_out_4(1 + (i-1)/2) case -3 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+1) = -1; case -1 QAM_data_out_pol(i) = -1; QAM_data_out_pol(i+1) = 1; 83 case QAM_data_out_pol(i) = 1; QAM_data_out_pol(i+1) = -1; case QAM_data_out_pol(i) = 1; QAM_data_out_pol(i+1) = 1; otherwise disp('Error detected in switch statment - This should not be happening.'); end end % Chuyển đổi liệu nhị phân xuất kết QAM_data_out = pol2bin(QAM_data_out_pol); ... đồng hệ thống OFDM Chương Đánh giá kênh truyền hệ thống OFDM - Nghiên cứu mơ tả tín hiệu OFDM cài đặt Matlab số thuật toán hệ thống đánh giá kênh truyền - Một vài đánh giá nghiên cứu trước khác OFDM. .. Sơ đồ hệ thống OFDM Hình 1.3: Sắp xếp tần số hệ thống OFDM Hình 1.4: Symbol OFDM với subscriber Hình 1.5: Phổ sóng mang OFDM Hình 1.6: Truyền dẫn sóng mang đơn Hình 1.7: Cấu trúc hệ thống truyền. .. tín hiệu OFDM cài đặt Matlab số thuật toán hệ thống đánh giá kênh truyền 66 4.1.1 Mơ tả tín hiệu OFDM cài đặt Matlab số thuật toán hệ thống 66 4.1.2 Đánh giá kênh truyền