2. Ngày hoàn thành đồ ỏn: / /20
3.5.3. QAMqua kờnh AWGN
Trường hợp điều chế biờn độ cầu phương (QAM). Để tận dụng cụng cụ Matlab chỳng ta sẽ tận dụng hàm điều chế cú sẵn qammod.m trong Matlab. Thuật toỏn mụ phỏng QAM qua kờnh AWGN như sau:
Tạo dữ liệu và điều chế: Tương tự như trường hợp điều chế, dữ liệu phỏt cú thể được tạo ra từ một nguồn tạo ra cỏc số nguyờn ngẫu nhiờn nằm trong giải từ 0 đến M - 1, trong đú M là bậc điều chế. Nguồn số nguyờn này được tạo ra bằng hàm cú sẵn randint. m. Cụ thể
bk = randint (l, N, [0, M -1]) (3.19) Để điều chế, chỳng ta cú thể sử dụng trực tiếp hàm điều chế QAM cú sẵn
trong Communications Toolbox của Matlab. Vớ dụ
sk = qammod (bk, M) (3.20)
Tạo tạp õm AWGN nk: tạp õm nk được tạo ra như sau
nk = sqrt (No (k)./2).* (randn (1,N)+j*randn (1,N)) (3.21) Cỏc dấu phỏt sk truyền qua kờnh truyền và chịu ảnh hưởng của tạp õm AWGN. Do ảnh hưởng của AWGN, tớn hiệu thu yk là xếp chồng (cộng) của cỏc dấu phỏt sk và cỏc dấu tạp õm nk, tức là
yk = sk + nk (3.22)
Tỏch tớn hiệu đồng bộ (coherent detection): Bộ tỏch tớn hiệu thực hiện quyết định sử dụng hàm qamdemod.m trong Matlab
bkHat=qamdemod (yk,M) (3.23)
Tớnh toỏn tỉ số lỗi dấu SER và tỉ số lỗi bit BER: sai số dấu của giữa tớn hiệu phỏt bk và tớn hiệu thu được bˆk, được xỏc định nhờ so sỏnh hiệu số ∈k=bˆk −bk, mỗi
0 ≠
∈k tương ứng với một dấu bị sai. Vỡ vậy, tỉ số SER cú thể tớnh được tớnh bởi
SER (k)=noSymErr/N (3.24) với
noSymErr=sum ((bkHat-b)~=0) (3.25) Để tớnh được tỉ số BER chỳng ta cú thể sử dụng hàm biterr của Matlab như sau:
[ErrNum, BER] = biterr (bkHat,bk, m) (3.26) với
m = log2M (3.27)
a. 4-QAM qua kờnh AWGN
Theo lý thuyết hệ thống 4-QAM khi truyền qua kờnh AWGN, cú xỏc suất lỗi bớt được tớnh theo cụng thức [7]: = − 0 4 2 1 N E Q P b AWGN QAM (3.28) Bõy giờ ta tiến hành mụ phỏng hệ thống 4-QAM khi truyền qua kờnh AWGN với cỏc thụng số với N = 50000 mẫu tại cỏc điểm bớt lỗi là 0,1...10 và so sỏnh với kết quả lý thuyết
giao diện chương trỡnh ‘chuongtrinh’ Kết quả là:
Hỡnh 3.6 Mụ phỏng BER của điều chế 4-QAM qua kờnh AWGN
Nhận xột:
- Kết quả mụ phỏng hoàn toàn phự hợp với tớnh toỏn lý thuyết.
- Khi tăng Eb/No thỡ BER giảm (tức là tỷ lệ lỗi bớt giảm). Trong thụng tin vụ tuyến số để BER (10-3 ữ 10-6) thỡ trong điều chế 4-QAM qua kờnh AWGN muốn đạt được BER như vậy phải tăng cụng suất phỏt từ (7ữ10)dB.
b. 16-QAM qua kờnh AWGN
Theo lý thuyết hệ thống 16-QAM khi truyền qua kờnh AWGN, cú xỏc suất lỗi bớt được tớnh theo cụng thức [7]: 2 0 0 16 * )) 5 2 ( ( 64 9 5 2 8 3 N E Q N E Q P b b AWGN QAM − = − (3.29)
Bõy giờ ta tiến hành mụ phỏng hệ thống 16-QAM khi truyền qua kờnh AWGN với cỏc thụng số với N = 50000 mẫu tại cỏc điểm bớt lỗi là 0,1...10 và so sỏnh với kết quả lý thuyết.
Khi chọn cỏc thụng số như 16-QAM và AWGN và nhấn vào Mễ PHỎNG của giao diện chương trỡnh ‘chuongtrinh’ Kết quả là:
Hỡnh 3.7 Mụ phỏng BER của điều chế 16-QAM qua kờnh AWGN
Nhận xột:
- Kết quả mụ phỏng hoàn toàn phự hợp với tớnh toỏn lý thuyết.
- Khi tăng Eb/No thỡ BER giảm (tức là tỷ lệ lỗi bớt giảm). Trong thụng tin vụ tuyến số để BER (10-3 ữ 10-6) thỡ trong điều chế 16-QAM qua kờnh AWGN muốn đạt được BER như vậy phải tăng cụng suất phỏt từ (10.3ữ14)dB.
3.6. Kờnh Fading
Hỡnh 3.8 mụ tả một đường liờn lạc giữa anten trạm gốc (BS) và anten trạm di động (MS). Xung quanh MS cú nhiều vật phản xạ như nhà, cõy, đồi nỳi,...trong khi xung quanh BS lại cú rất ớt hoặc khụng cú cỏc vật phản xạ do anten trạm BS được đặt trờn cao. Cỏc vật phản xạ này được gọi chung là vật tỏn xạ. Liờn lạc giữa BS và MS thụng qua nhiều đường (path), mỗi đường chịu một hay nhiều phản xạ, và tớn hiệu đến mỏy thu là tớn hiệu tổng hợp từ tất cả cỏc đường này. Do cỏc đường cú biờn độ, pha, và độ trễ khỏc nhau, nờn tớn hiệu truyền qua cỏc đường cú thể kết hợp với nhau một cỏch cú lợi hoặc khụng cú lợi, tạo nờn một súng đứng ngẫu nhiờn. Hiện tượng này được gọi là truyền súng fading đa đường. Kờnh truyền súng kiểu này được gọi là kờnh fading đa đường [7].
Hỡnh 3.8 Mụ hỡnh truyền súng đa đường [7]