Chương 4 TÌM HIỂU MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN
5.1. Mô phỏng nhiễu trong hệ thống PLC
Như đã giới thiệu trong Chương 4, nhiễu trong hệ thống PLC được chia thành 5 loại và được tóm tắt trong 02 lớp nhiễu “Nhiễu nền tổng quát” và “Nhiễu xung”.Theo [9], nhiễu nền được xem như nhiễu trắng AWGN. Vì vậy, trong phạm vi luận văn này, chúng ta chỉ xem xét ảnh hưởng của nhiễu trắng lên hệ thống PLC.
“Nhiễu trắng là một quá trình ngẫu nhiên có hàm mật độ phổ năng lượng (PSD: power spectral density) là hằng số. Hàm mật độ phổ năng lượng cho biết có bao nhiêu năng lượng được chứa trong mỗi thành phần của phổ” [13].
Theo [13], một tín hiệu (quá trình) nhiễu trắng được tạo bởi tập hợp các biến ngẫu nhiên độc lập và phân bố đều. Trong trường hợp rời rạc, tín hiệu nhiễu trắng tạo ra một chuỗi các mẫu độc lập và tạo ra từ cùng một phân bố xác suất. Chúng ta có thể tạo tín hiệu nhiễu trắng sử dụng bộ tạo số ngẫu nhiên trong đó tất cả các mẫu tuân theo phân bố Gaussian; gọi là nhiễu Gaussian trắng (WGN: White Gaussian Noise). Nhiễu trắng Gaussian thường được sử dụng trong việc lập mô hình hệ thống.
Trong việc lập mô hình hay mô phỏng, nhiễu trắng có thể được tạo ra sử dụng bộ tạo số ngẫu nhiên thích hợp. Nhiễu trắng Gaussian có thể được tạo ra sử dụng hàm “randn” trong MATLAB, tạo ra các số ngẫu nhiên theo phân bố Gaussian. Khi bộ tạo số ngẫu nhiên được sử dụng, nó tạo ra một chuỗi số ngẫu nhiên từ phân bố được cung cấp.
Từ đó, hàm AWGNChan được xây dựng để thực hiện cộng nhiễu trắng Gaussian vào tín hiệu x với tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu là EbNodB. Chi tiết của hàm AWGNChan được giới thiệu trong Phụ lục 2.
5.2. Mô phỏng kênh truyền PLC và kênh RayleighFading
Như trình bày trong Chương 4, mô hình kênh truyền PLC được thể hiện qua Công thức (4.20): p v i d f j d f a a N i gi e e f H k i 2 ) ( 1 . . ) ( 0 1
Tham khảo [9],mô hình kênh truyền PLC với 04 đường (N=4) được mô phỏng trong dải tần số hoạt động tầng vật lý của chuẩn HPAV. Như đã trình bày trong Chương 2, dải tần số hoạt động của tầng vật lý trong chuẩn HPAV từ xấp xỉ từ 1.8 đến 30 MHz. N=4; k=1; a0=0; a1=7.8e-10; %Path parameters g(1:N)=[0.64,0.38,-0.15,0.05]; d(1:N)=[200,222.4,244.8,267.5]; %Spread velocity vp=1.5e8; ff=[1.8: (30-1.8)/1154 :30]; f=1:length(ff); H(f)=zeros(size(f));; for m=1:N H(f)=H(f)+g(m).*exp(-(a0+a1.*((ff.*1e6).^k)).*d(m)).*exp(- 2i.*pi.*(ff.*1e6).*(d(m)./vp)); end
Tạo kênh Rayleigh Fading với độ trễ và công suất trên các đường bằng kênh PLC.
ts=1; %Thời gian lấy mẫu tín hiệu vào fd=0; %Độ dịch Doppler
tau=d/vp;%Độ trễ trên các đường
f=ceil((30-1.8)/2);%Giả sử lấy giá trị trung bình dải tần số hoạt động của tầng vật lý trong chuẩn HPAV
pdb= g.*exp(-(a0+a1.*((f.*1e6).^k)).*d);%Công suất trên các đường h = rayleighchan (ts,fd,tau,pdb);
5.3. Điều chế tín hiệu BPSK, QPSK
Tín hiệu BPSK, QPSKlần lượt được điều chế và giải điều chế sử dụng các hàm BPSKMod,QPSKMod, BPSKDeMod, QPSKDeMod. Chi tiết các hàm này được trình bày trong Phụ lục 2.
5.4. Ghép kênh phân chia tần số trực giaoOFDM
Như đã trình bày trong Chương 2, dải tần số hoạt động của tầng vật lý trong chuẩn HPAV từ xấp xỉ 1.8 đến 30 MHz được chia thành 1155 sóng mang phụ để triển khai OFDM;khoảng cách giữa 1155 sóng mang phụ xấp xỉ 24.4 kHz. Nhưng trên thực tế, HPAV chỉ sử dụng 917 sóng mang phụ. Như vậy, số sóng mang phụ không sử dụng là 238. Các tín hiệu được gán với 917 sóng mang phụ sử dụng từ [-459 đến -1, +1 đến + 458];tại vị trí các sóng mang phụ không sử dụng được chèn giá trị 0. Cụ thể như sau:
[zeros(1,119) data(1,[1:ceil(917/2)]) zeros(1,1) data(:,[ceil(917/2)+1:917]) zeros(1,118)]
Trong 1155 sóng mang phụ được chia trong dải tần số từ xấp xỉ 1.8 đến 30 MHz, 119 sóng mang đầu, 01 sóng mang ở giữa và118 sóng mang cuối không
sử dụng được chèn giá trị 0.Việc gán các tín hiệu datavới 917 sóng mang phụ sử
dụng thực chất là chèn giá trị 0 vào các vị trí của tín hiệu tương ứng với các sóng mang phụ không sử dụng.
Sau khi đi qua kênh truyền, dữ liệu được trích xuất từ sóng mang bằng cách bỏ đi dữ liệu tại các vị trí tương ứng với các sóng mang không sử dụng.
data (1,[119+[1:ceil(917/2)] 120+[ceil(917/2)+1:917] ])
Do mô phỏng tín hiệu đi qua kênh truyền được thực hiện trên miền tần số nên việc gán các tín hiệu với sóng mang được bỏ qua. Tín hiệu qua kênh truyền được nhân trực tiếp với các tần số tương ứng với vị trí các sóng mang sử
dụng.Kênh PLC tương ứng với 917 sóng mang được sử dụng từ [-459 đến -1, +1 đến + 458] như sau:
H = H ([119+[1:ceil(nBitPerSym/2)] 120+[ceil(nBitPerSym/2)+1:nBitPerSym]]) Trong đó, nBitPerSym là số bit trên 01 tín hiệu OFDM bằng số sóng mang
phụ sử dụng trong chuẩn HPAV là 917.
5.5. Tính thông lượng tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC
Tham khảo [6], thông lượng tín hiệu qua kênh truyền được tính toán từ Packet Error Rate (PER) như sau:RD(1PER), trong đóD NDNbRFEC Ts
biểu diễn tốc độ truyền cao nhất không có lỗi; ND, Nb, RFEC và TS lần lượt biểu diễn số sóng mang dữ liệu được gán, số bit trên sóng mang phụ, tốc độ mã hóa FEC và khoảng thời gian tín hiệu OFDM.
Đối với tín hiệu BPSK, QPSK thì số bit trên sóng mang phụ lần lượt là nB_b=1 và nB_q=2.
Tốc độ mã hóa FEC được đặt rFEC = 1.
Theo [4], khoảng thời gian của 01 tín hiệu OFDM theo chuẩn HPAV là nghịch đảo của khoảng cách giữa các sóng mang (1/24.400 Hz ~ 41 µs) cộng với một khoảng thời gian bảo vệ xấp xỉ 5,5µs. Vì vậy, tổng thời gian truyền 01 tín hiệu OFDM là 41 µs + 5,5µs = 46,5µs.
nB_b=1; % Số bit trên sóng mang phụ với BPSK nB_q=2; % Số bit trên sóng mang phụ với QPSK rFEC = 1; % Tốc độ mã hóa FEC
Ts=46.5; % Khoảng thời gian (µs) của 01 tín hiệu OFDM theo chuẩn HPAV theo [4] D_b= (nSubCar*nB_b*rFEC/Ts); D_q= (nSubCar*nB_q*rFEC/Ts); R_b=D_b*(1 -per); R_q=D_q*(1 -per_qpsk); 5.6. Kết quả mô phỏng
Hình 5.2 thể hiện sơ đồ mô phỏng hệ thống truyền thông tin qua đường dây điện trong chương này.
Các bước mô phỏng hệ thống truyền thông tin qua đường dây điện theo chuẩn HomePlug AV cụ thể như sau:
1) Khởi tạo các giá trị ban đầu
close all; clear all; clc;
nBitPerSym = 917; % Số bíttrêntín hiệu OFDM (Bằng số sóng mang phụ được sử dụng theo chuẩn HPAV)
nSym = 2*10^3; % Số tín hiệu OFDM
nSubCarTotal = 1155;%Tổng số sóng mang trong dải tần số hoạt động của HPAV
nSubCar=917; %Số sóng mang sử dụng của HPAV nBitPerPacket = 2*nBitPerSym; %Số bit trên 01 gói tin nPacket = nSym*nBitPerSym/nBitPerPacket; %Số gói tin
2) Tạo kênh PLC theo Công thức (4.20)
N=4; k=1; a0=0; a1=7.8e-10; %Path parameters g(1:N)=[0.64,0.38,-0.15,0.05]; d(1:N)=[200,222.4,244.8,267.5]; %Spread velocity vp=1.5e8; ff=[1.8: (30-1.8)/1154 :30]; f=1:length(ff); H(f)=zeros(size(f)); for m=1:N H(f)=H(f)+g(m).*exp(-(a0+a1.*((ff.*1e6).^k)).*d(m)).*exp(- 2i.*pi.*(ff.*1e6).*(d(m)./vp)); end
3) Tạo kênh Rayleigh Fading với độ trễ và công suất trên các đường bằng kênh PLC
ts=1; %Thời gian lấy mẫu tín hiệu vào fd=0; %Độ dịchDoppler
tau=d/vp;%Độ trễ trên các đường f=ceil((30-1.8)/2);
pdb= g.*exp(-(a0+a1.*((f.*1e6).^k)).*d);%Công suất trên các đường h = rayleighchan (ts,fd,tau,pdb);
4) Ước lượng kênh PLC và kênhRayleigh Fading
% Kênh PLC tương ứng với 917 sóng mang được sử dụng từ [-459 đến -1, +1 đến + 458 ]
H = H ([119+[1:ceil(nBitPerSym/2)]120+[ceil(nBitPerSym/2)+1:nBitPerSym] ]);
train_seq=ones(ceil (nBitPerPacket/nBitPerSym),nBitPerSym); for i=1: ceil (nBitPerPacket/nBitPerSym)
H1(i,:) = H.* train_seq(i,:); end
H1= reshape(H1.',1,ceil (nBitPerPacket/nBitPerSym)*nBitPerSym); h1=filter(h,ones(1, ceil (nBitPerPacket/nBitPerSym)* nBitPerSym));
5) Truyền các gói tin qua kênh PLC, kênh Rayleigh Fading và tính BER, PER để vẽ đồ thị
EbNo = 0:5:40;
EsNo= EbNo + 10*log10(nSubCar /nSubCarTotal); % Tỷ lệ ký hiệu trên nhiễu snr= EsNo; % snr được sử dụng bởi hàmAWGNChan
for i1=1:nPacket
%Tạo dữ liệu cho 01 gói tin
t_data=randi([0 1],1,nBitPerPacket);
%Tạo tín hiệubpsk, qpskđượcđiều chế từ dữ liệu t_data sử dụng phương thức BPSK, QPSK sử dụng các hàm BPSKMod, QPSKMod. bpsk=BPSKMod(t_data); qpsk=QPSKMod(t_data); chan_data = H1.*bpsk; chan_data1 = h1.*bpsk; chan_data_qpsk = H1(1:ceil(nBitPerPacket/2)).*qpsk; chan_data1_qpsk = h1(1:ceil(nBitPerPacket/2)).*qpsk; for i2=1:length(snr) % Cộng nhiễu AWGN chan_awgn = AWGNChan(chan_data,snr(i2)); chan_awgn1 = AWGNChan(chan_data1,snr(i2)); chan_awgn2 = AWGNChan(bpsk,snr(i2)); chan_awgn_qpsk = AWGNChan(chan_data_qpsk,snr(i2)); chan_awgn1_qpsk = AWGNChan(chan_data1_qpsk,snr(i2)); chan_awgn2_qpsk = AWGNChan(qpsk,snr(i2));
chan_awgn = chan_awgn./H1; chan_awgn1 = chan_awgn1./h1;
chan_awgn_qpsk = chan_awgn_qpsk./H1(1: ceil(nBitPerPacket/2)); chan_awgn1_qpsk = chan_awgn1_qpsk./h1(1: ceil(nBitPerPacket/2)); demod_Data = BPSKDeMod (chan_awgn); %Giải điều chế tín hiệu BPSK qua kênh PLC và nhiễu trắng
demod_Data1 = BPSKDeMod (chan_awgn1); %Giải điều chế tín hiệu BPSK qua kênh Rayleigh Fading và nhiễu trắng
demod_Data2 = BPSKDeMod (chan_awgn2); %Giải điều chế tín hiệu BPSK qua kênh nhiễu trắng
demod_Data_qpsk = QPSKDeMod (chan_awgn_qpsk); %Giải điều chế tín hiệu QPSK qua kênh PLC và nhiễu trắng
demod_Data1_qpsk = QPSKDeMod (chan_awgn1_qpsk); %Giải điều chế tín hiệu QPSK qua kênh Rayleigh Fading và nhiễu trắng
demod_Data2_qpsk = QPSKDeMod (chan_awgn2_qpsk); %Giải điều chế tín hiệu QPSK qua kênh nhiễu trắng
ber(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data); ber1(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data1); ber2(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data2); ber_qpsk(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data_qpsk); ber1_qpsk(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data1_qpsk); ber2_qpsk(i1,i2)=BER(t_data,demod_Data2_qpsk); if (ber(i1,i2)==0) nPacketErr(i1,i2) = 0; else nPacketErr(i1,i2) = 1; end if (ber1(i1,i2)==0) nPacketErr1(i1,i2) = 0; else nPacketErr1(i1,i2) = 1; end if (ber2(i1,i2)==0) nPacketErr2(i1,i2) = 0; else nPacketErr2(i1,i2) = 1; end
if (ber_qpsk(i1,i2)==0) nPacketErr_qpsk(i1,i2) = 0; else nPacketErr_qpsk(i1,i2) = 1; end if (ber1_qpsk(i1,i2)==0) nPacketErr1_qpsk(i1,i2) = 0; else nPacketErr1_qpsk(i1,i2) = 1; end if (ber2_qpsk(i1,i2)==0) nPacketErr2_qpsk(i1,i2) = 0; else nPacketErr2_qpsk(i1,i2) = 1; end end end berTotal=zeros(1,length(snr)); berTotal1=zeros(1,length(snr)); berTotal2=zeros(1,length(snr)); berTotal_qpsk=zeros(1,length(snr)); berTotal1_qpsk=zeros(1,length(snr)); berTotal2_qpsk=zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal = zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal1 = zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal2 = zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal_qpsk= zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal1_qpsk = zeros(1,length(snr)); nPacketErrTotal2_qpsk = zeros(1,length(snr)); for i=1:nPacket
berTotal = berTotal + ber(i, :); berTotal1 = berTotal1 + ber1(i, :); berTotal2 = berTotal2 + ber2(i, :);
berTotal_qpsk = berTotal_qpsk + ber_qpsk(i, :); berTotal1_qpsk = berTotal1_qpsk + ber1_qpsk(i, :);
berTotal2_qpsk = berTotal2_qpsk + ber2_qpsk(i, :); nPacketErrTotal=nPacketErrTotal + nPacketErr(i,:); nPacketErrTotal1=nPacketErrTotal1 + nPacketErr1(i,:); nPacketErrTotal2=nPacketErrTotal2 + nPacketErr2(i,:);
nPacketErrTotal_qpsk=nPacketErrTotal_qpsk + nPacketErr_qpsk(i,:); nPacketErrTotal1_qpsk= nPacketErrTotal1_qpsk + nPacketErr1_qpsk(i,:); nPacketErrTotal2_qpsk= nPacketErrTotal2_qpsk + nPacketErr2_qpsk(i,:); end berTotal=berTotal/nPacket; berTotal1=berTotal1/nPacket; berTotal2=berTotal2/nPacket; berTotal_qpsk=berTotal_qpsk/nPacket; berTotal1_qpsk=berTotal1_qpsk/nPacket; berTotal2_qpsk=berTotal2_qpsk/nPacket; per=nPacketErrTotal/nPacket; per1=nPacketErrTotal1/nPacket; per2=nPacketErrTotal2/nPacket; per_qpsk=nPacketErrTotal_qpsk/nPacket; per1_qpsk=nPacketErrTotal1_qpsk/nPacket; per2_qpsk=nPacketErrTotal2_qpsk/nPacket; 6) Vẽ đồ thị
% Đồ thị BER của BPSK, QPSK qua kênh AWGN, qua kênh PLC và kênh fading Rayleigh có nhiễu
semilogy(EbNo,berTotal,'--or',EbNo,berTotal1,'-.dg',EbNo,berTotal2,'-sr', EbNo ,berTotal_qpsk,'--ob', EbNo ,berTotal1_qpsk,'-.dm',EbNo,berTotal2_qpsk,'- sb','linewidth',2);
grid on;
legend('BPSK qua PLC+AWGN','BPSK qua Rayleigh+AWGN','BPSK qua AWGN','QPSK qua PLC+AWGN', 'QPSK qua Rayleigh+AWGN','QPSK qua AWGN ', 'Location','SouthEast');
xlabel('SNR (dB)'); ylabel('BER');
title('BER cho BPSK, QPSKqua kenh AWGN, qua kenh PLC va kenh Rayleigh Fading co nhieu');
Hình 5.3BER của BPSK, QPSK qua kênh AWGN, qua kênh PLC và kênh RayleighFadingcó nhiễu
Hình 5.3 biểu diễn đồ thị BER theo SNR của các tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC có nhiễu trắng AWGN; qua kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN và qua kênh chỉ có nhiễu trắng AWGN. Các tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh AWGN và kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN gần như trùng khớp với nhau. Tuy một phần do trong mô phỏng, các tín hiệu BPSK, QPSK chưa được tạo thành tín hiệu OFDM trước khi truyền qua kênh Rayleigh Fading nhưng như vậy cũng có thể thấy kênh Rayleigh Fading ảnh hưởng không nhiều đến tín hiệu.
Trong khi các tín hiệu BPSK, QPSKqua kênh PLC có nhiễu trắng AWGN có tỷ lệ BER cao hơn các tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh AWGN và kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN với cùng một giá trị SNR. Có thể thấy ảnh hưởng của kênh truyền PLC đối với tín hiệu là rất lớn và phải đến giá trị SNR=35 dB thì tín hiệu BPSKtruyền qua kênh PLC còn với tín hiệu QPSK truyền qua kênh PLC thì phải đến giá trị SNR=40dB mới không còn lỗi bít. Các đường cong BER của tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC có độ dốc thấp hơn các đường cong BER của tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh AWGN và kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN cho thấy hiệu năng tín hiệu qua kênh PLC rất thấp; thấp nhất là tín hiệu QPSK qua kênh PLC.
Cũng có thể quan sát thấy trong tất cả các kênh truyền, tín hiệu QPSK luôn có tỷ lệ lỗi bít cao hơn tín hiệu BPSK.
% Đồ thị PER của BPSK, QPSK qua kênh AWGN, qua kênh PLC và kênh fading Rayleigh có nhiễu
semilogy(EbNo,per,'--or',EbNo,per1,'-.dg',EbNo,per2,'-sr', EbNo,per_qpsk,'--ob ', EbNo ,per1_qpsk,'-.dm',EbNo,per2_qpsk,'-sb','linewidth',2);
grid on;
legend('BPSK qua PLC+AWGN','BPSK qua Rayleigh+AWGN','BPSK qua AWGN','QPSK qua PLC+AWGN', 'QPSK qua Rayleigh+AWGN','QPSK qua AWGN ', 'Location','SouthEast');
xlabel('SNR (dB)'); ylabel('PER');
title('PER cho BPSK, QPSKqua kenh AWGN, qua kenh PLC va kenh Rayleigh Fading co nhieu');
Hình 5.4PER của BPSK, QPSK qua kênh AWGN, qua kênh PLC và kênh RayleighFadingcó nhiễu
Hình 5.4 biểu diễn đồ thị tỷ lệ gói tin lỗi (PER) theo SNR của các tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC có nhiễu trắng AWGN; qua kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN và qua kênh chỉ có nhiễu trắng AWGN. So với kênh nhiễu trắng AWGN và kênh Rayleigh Fading có nhiễu trắng AWGN, đường PER của tín hiệu BPSK qua kênh PLC luôn nằm ngang, chỉ bắt đầu giảm từ SNR=30 dB và không còn gói tin lỗi từ SNR=35 dB khi từ giá trị SNR này tỷ lệ BER =0. Trong khi đường PER của tín hiệu QPSK qua kênh PLC bắt đầu giảm từ SNR=35 dB và không còn gói tin lỗi ở SNR = 40 dB.
% Tính thông lượng tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC nB_b=1; % Số bit trên sóng mang phụ với BPSK
nB_q=2; % Số bit trên sóng mang phụ với QPSK rFEC = 1; % Tốc độ mã hóa FEC
Ts=46.5; % Khoảng thời gian (µs) của 01 tín hiệu OFDM theo chuẩn HPAV theo [4] D_b= (nSubCar*nB_b*rFEC/Ts); D_q= (nSubCar*nB_q*rFEC/Ts); R_b=D_b*(1 -per); R_q=D_q*(1 -per_qpsk); semilogy(EbNo,R_b,'--or',EbNo,R_q,'--ob','linewidth',2); grid on; legend('BPSK','QPSK','Location','SouthWest'); xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Thong luong (Mbps) ');
title('Thong luong cho BPSK, QPSKsu dung OFDM');
Hình 5.5Thông lượng tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC với N =4
Hình 5.5 biểu diễn thông lượng của tín hiệu BPSK, QPSK qua kênh PLC với 04 đường (N=4).
Thông lượng tín hiệu BPSK chỉ xuất hiện từ SNR=30 dB (khoảng 9 Mbps); với các giá trị SNR trước đó thì thông lượng bằng không do tỷ lệ PER cao. Sau đó tăng lên xấp xỉ 19.7 Mbps tại SNR =35 dB và SNR = 40 dB do tại các giá trị này không còn gói tin bị lỗi khi truyền.
Thông lượng tín hiệu QPSK cũng chỉ xuất hiện từ SNR=30 dB (khoảng 0.3 Mbps) với các giá trị SNR trước đó thì thông lượng bằng không do tỷ lệ PER cao. Thông lượng này thấp hơn thông lượng tín hiệu BPSK ở cùng giá trị SNR do tỷ lệ PER của tín hiệu QPSK lúc này vẫn cao hơn rất nhiều so với tỷ lệ PER của tín hiệu BPSK. Tại SNR=35 dB, tỷ lệ PER của tín hiệu BPSK bằng không còn tỷ lệ PER của tín hiệu QPSK giảm nhanh cùng với tốc độ truyền của tín hiệu QPSK gấp đôi tốc độ truyền tín hiệu BPSK nên thông lượng tín hiệu QPSK tăng nhanh (hơn 35 Mbps). Thông lượng tín hiệu QPSK cao nhất (xấp xỉ 39.5 Mbps) tại SNR= 40 dB gấp đôi thông lượng tín hiệu BPSK ở cùng giá trị SNR do lúc này tỷ lệ PER của tín hiệu BPSK và QPSK đều bằng không và tốc độ truyền của tín hiệu QPSK thì gấp đôi tốc độ truyền tín hiệu BPSK.
So sánh với tốc độ truyền dữ liệu thực tế trên mạng điện trong nhà ở thí nghiệm trong Chương 3 trung bình khoảng 1.8 Mbps cho cả 02 trường hợp khi sử dụng cáp Ethernet để kết nối PC, Laptop với thiết bị PLC và khi sử dụng wifi để kết nối Laptop với thiết bị PLC có thể thấy tốc độ truyền dữ liệu trong mô phỏng từ giá trị SNR = 35 dB trở đi cao hơn khoảng 10 lần với điều chế BPSK và khoảng 20 lần với điều chế QPSK. Tuy nhiên, do thông số kỹ thuật của thiết bị không cho biết thiết bị hoạt động ở giá trị SNR nào nên việc so sánh này còn hạn chế. Tốc độ truyền dữ liệu trong thí nghiệm thấp nguyên nhân là do mạng điện trong nhà có số đường nhiều hơn trong mô phỏng gây ra bởi sự phản xạ tín hiệu tại các điểm có trở kháng không liên tục. Đó là chưa kể đến ngoài nhiễu trắng AWGN dữ liệu truyền còn bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu khác và ảnh hưởng của chất lượng đường dây điện.Về lý thuyết, tốc độ truyền dữ liệu của thiết bị chỉ có thể lên tới tốc độ 200 Mbps khi sử dụng điều chế 1024 QAM.Với 917 sóng mang được sử dụng với điều chế 1024 QAM thì tốc độ bit của là 10. Số bit truyền trên 01 tín hiệu OFDM là 9170. Thời gian truyền 01 tín hiệu OFDM là 46.5 µs. Tốc độ truyền là 9170 bit/46.5 µs ~ 197 Mbps.
5.7. Kết luận
Chương này đã mô phỏng hệ thống truyền thông tin qua đường dây điện theo chuẩn HomePlug AV và vẽ đồ thị BER, PER theo SNR từ đó tính thông lượng của tín hiệu qua hệ thống. Qua việc phân tích các kết quả mô phỏng và so sánh với các kênh truyền chỉ có nhiễu AWGN, kênh Rayleigh Fading cũng như kết quả thí nghiệm, chất lượng hệ thống PLC phụ thuộc rất nhiều vào môi trường truyền dẫn là đường dây điện bao gồm cấu trúc mạng điện và chất lượng dây dẫn.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu đề tài “Đánh giá chất lượng hệ thống truyền thông tin qua đường dây điện theo chuẩn HomePlug AV”, học viên đã tìm hiểu được các vấn đề:
- Tổng quan về mô hình truyền dữ liệu, một số kiến thức tổng quan về công nghệ PLC, ưu điểm và nhược điểm của PLC, nguyên lý hoạt động của