tài liệu mô phỏng

Bài 1 :Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QPSK, Kênh AWGN ………………………………………………………..1

Bài 2: Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QAM, Kênh AWGN ………………………………………………………..3

Bài 3: Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế MSK, Kênh AWGN: ……………………………………………………….5

Bài 4: Xây dựng một mô hình kênh nhiễu: Sử dụng hai mô hình kênh là AWGN, BSC. ……………………………………………...8

Bài 5: Mô hình kênh nhiễu ồn pha với điều chế 256-QAM. …..10

Bài 6: Mô hình có sử dụng mã hóa kênh truyền với mã Hamming……..13

Bài 7: Mô hình có sử dụng mã hóa chập tốc độ 2/3 (convolutioncode)……………………………………………….. 15

Bài 8: Mô hình sử dụng điều chế QPSK có tác động của fading Rayleigh. …………………………………………………………...17

Bài 9: Mô hình sử dụng điều chế QAM có tác động của fading Rayleigh…………………………………………………………… 20

Bài 10 : Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QPSK, Kênh AWGN, BSC. ………………………………………22

1

Bài 1 :Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QPSK, Kênh AWGN

I, Xây dựng mô hình kênh điều chế QPSK băng 1. Mô hình

2. Chưc năng cac khôi :- Khối phát số nguyên ngâu nhiên (Random Integer) :

Khối này phát số nguyên ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0, M-1]. M là số mức của tín hiệu PSK được điều chế. Ơ đây ta xet M = 4.

- Khôi điêu chê QPSK : Đại lượng M có thể là đại lượng vô hướng hoặc vectơ. Nếu là vô hướng,

các lối ra ngẫu nhiên là độc lập nhau và phân bố đều. Nếu M là vectơ, độ dài của nó phải bằng với độ dài của thông số xác lập ban đầu (Initial seed) được xác lập từ đầu. Trong trường hợp này mỗi lối ra phải có một dải xác định. Nếu tham số xác lập ban đầu (Initial seed) là không đổi thì kết quả của ồn có thể lặp lại.

Điều chế tín hiệu đầu vào sư dung phương pháp điều chế khóa dịch pha cầu phương QPSK

- Khôi AWGN : Khối AWGN cộng nhiễu Gauss trắng vào trong tín hiệu lối vào. Tín

hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức. Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ cộng nhiễu Gauss thực và tạo ra một tín hiệu thực ở lối ra. Khi tín hiệu lối vào là phức, khối này cộng tín hiệu Gauss phức và tạo ra một lối ra tín hiệu phức. Khi sư dung sự thay đổi mode với lối vào phức, giá trị thay đổi ngang bằng thành phần thực chia cho thành phần ảo của tín hiệu lối vào

- Khối giai điều chế DQPSK : Thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc.

2

- Khôi Error rate calculator : Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi symbol của tín hiệu lối vào. Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu.

Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc, bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn.

- Display: Khối dùng để hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator . Khối này sẽ hiển thị ra 3 đại lượng: Ti lệ lỗi / bit, Tổng số bit bị lỗi, Tổng số bit nhận

- Gian đồ chom sao :Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế.Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của một tín hiệu điều chế, thể hiện ra các đặc điểm như hình dạng xung hoặc sự meo của tín hiệu.

II, Thiết lập thông số cho tưng khối : Random Integer generator:

+M-ary number :là giá trị số nguyên hay vector của các số nguyên xác định khoảng giá trị lối ra. M-ary : 4 ;+Initial seed : Giá trị ban đầu của máy phát số nguyên ngẫu nhiên, xác định chiều dài vector lối ra. Initial seed = 37.+Sample time :Thời gian lây mẫu. Sample time = 1.

Khối Modulator QPSK (măc đinh):- Độ lệch pha :pi/4,Thứ tự chòm sao:Kiểu nhị phân,Kiểu dữ liệu vào : Kiểu

nguyên Khối AWGN channel:- Chế độ : SNR, SNR : 10- Initial Seed = 67: khởi tạo giá trị ban đầu cho bộ tạo nhiễu Gauss.- Mode: xác định biến nhiễu với tín hiệu lối vào.- Input signal power(watts):công suât của ký hiệu lối vào- Eb/No) hay của mẫu (nếu chọn SNR).- Symbol period (s): khoảng thời gian tồn tại của ký tự tính theo giây.

Trường này chi xuât hiện khi chế độ Eb/No hay Es/No được thiết lập Khối Demodulator QPSK : Tât cả các giá trị để mặc định Khối Error rate calculator Output data : Port Khối gian đồ chom sao :

- Số mẫu trên 1 ký hiệu : 8

- Độ lệch mẫu : 0

- Số điểm hiển thị : 50

- Số điểm mới trên 1 hiển thị : 10

III, Nhận xét

sau khi chạy chương trình ta thu được :

ti lệ lỗi bít :1,8.10-3, số bít lỗi : 18, số bít được so sánh : 1000.

Tăng ti số SNR là 11 thì : 3

ti lệ lỗi bít :4.10-4, số bít lỗi :4, số bít được so sánh : 10000

Sự can thiệp của nhiễu Gauss trắng ảnh hưởng trực tiếp đến thông lượng và chât lượng của kênh truyền. Qua mô phong và quan sát giản đồ chòm sao ta thây:

- Ti lệ lỗi bit BER phu thuộc vào ti số SNR của trên truyền: SNR càng lớn, BER càng nho và ngược lại.

- Khi tín hiệu điều chế chưa đưa qua kênh truyền AWGN, các điểm trên giản đồ chòm sao là lý tưởng, chung là các châm xác định và không bị dao động ra xung quanh.

Nhiễu Gause trắng đã làm cho các điểm trên giản đồ chòm sao bị dao động ra xung quanh vị trí chuẩn của nó một đại lượng nào đây. Mặc dù ảnh hưởng của nhiễu này chưa làm cho các điểm trong giản đồ chòm sao lẫn vào nhau xong nó cũng gây ảnh hưởng đến quá trình truyền của hệ thống.

Nếu kênh truyền có ti lệ SNR lớn, các tín hiệu sẽ chồng lân lên nhau và tại phía thu việc khôi phuc lại tín hiệu là rât khó khăn.

Trong các trường hợp trên, với kênh truyền có SNR = 11 ta có BER = 4*10-4 . Hệ thống có ti lệ lỗi bít như vậy là hệ thống châp nhận được.

IV, Biểu thức toán học

Tín hiệu sóng mang đc biểu diễn : f0(t) = cos(ω0t + φ)

n=4 ; Δφ = π/2 => ta có điều chế 4PQSK hay QPSK có dạng:

p(t) = cos(ω0t + φ + s(t).π/4)

tín hiệu băng gốc s(t) là xung NRZ lương cực nhận 4 giá trị.

Bài 2: Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QAM, Kênh AWGN

I. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ CÁC CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI

1. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

2. CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI* Random Integer generator: Khối này phát số nguyên ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0,M-1].M là số mức của tín hiệu QAM được điều chế, ở

4

đây M=256. *Khối modulator QAM: Điều chế tín hiệu lối vào sư dung phương pháp điều chế biên độ xung vuông. Lối vào có thể là các bit hoặc các số nguyên. * AWGN channel: cộng nhiễu Gauss trắng vào trong tín hiệu lối vào.Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số phức hoặc số thực. * Demodulator QAM: thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc* Error Rate Calculator: Khối này dùng để tính toán tỷ lệ lỗi bit hoặc tỷ lệ lỗi symbol của dữ liệu lối vào.Tốc độ lỗi của dữ liệu thu được xác định = độ trễ của dữ liệu truyền. - Khối này có 2 cổng lối vào: Tx và Rx,trong đó Tx là cho tín hiệu truyền đi.Rx là cho tín hiệu nhận đựợc. *Display (khối hiển thi): Khối này hiển thị các giá trị của lối vào. Khối này cho ta thây được tỷ lệ lỗi bit trên ký tự,tổng số lỗi và tổng số ký tự.

*Gian đồ chom sao: Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế. Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của 1 tín hiệu điều chế,thể hiện ra các đặc điểm như dạng xung hoặc sự meo của các tín hiệu.

II. Thiết lập các thông số.- Random enteger generator:

+M-ary number :là giá trị số nguyên hay vector của các số nguyên xác định khoảng giá trị lối ra. M-ary : 256 ;+Initial seed : Giá trị ban đầu của máy phát số nguyên ngẫu nhiên, xác định chiều dài vector lối ra. Initial seed = 0.+Sample time :Thời gian lây mẫu. Sample time = 1.

- QAM modulator baseband :+ M-ary number: số điểm trong chòm sao tín hiệu = 2k . k : là số nguyên cho trước. M-ary = 256 ; + Input : xác định lối vào là số nguyên hay nhóm các bít+Phase offset (rad):chiều quay của chòm sao tín hiệu,tính theo radian. Phase offset (rad)= 0 ;+Thứ tự chòm sao : Kiểu nhị phân (Constellation ordering)+Kiểu dữ liệu vào :Kiểu nguyên.

- Khôi AWGN : + Initial seed :khối tạo giá trị ban đầu cho bộ tạo nhiễu gauss. Initial seed =1(mặc định) ; +Eb/No : 40 ; + number of bit per symbol =1 :Số bit trong 1 ký + input signal power (watt) =1 :Công suât của ký hiệu lối vào +Symbol periol(s) = 0,001(s) : khoảng thời gian tồn tại của kí tự tính theo (s)

- Demodulator QAM : Phase offset (rad)= 0 ; Samples per symbol = 1- Khối Error Rate Calculator: Output data : Port.- Khối display: mặc định.- Khối gian đồ chom sao:

5

+ Số mẫu trên 1 ký hiệu : 1 (Samples per symbol)+ Độ lệch mẫu : 0 (offset sample) ;+Số điểm hiển thị : 50 ;+ Số điểm mới trên 1 hiển thị : 10

III, NHẬN XÉT- Sau khi mô phong ta thây có thành phần nhiễu pha tác động trong quá

trình truyền thì vị trí các kí tự đã có sự thay đổi rât lớn.- Các kí tự nhiễu khi thu sẽ làm cho bên thu nhầm với các kí tự bên cạnh

và gây ra lỗi kí tự sau khi giải điều chế- Khi chưa có thành phần nhiễu tác động lên kênh truyền nó ko làm ảnh

hưởng đến các kí tự bên cạnh. Do đó việc giải mã bên thu sẽ ko xảy ra lỗi bít

- Số lượng các kí tự lớn sẽ ti lệ nghịch với giá trị mức nhiễu pha do chung ta cài đặt ban đầu

IV, Biểu thức toán học:

Um(t) = Amc gt(t) cos (2πfct) + Ams gt(t) sin (2πfct)

Trong đó: m = 1,2,….., M

Amc , Ams: tập hợp các mức biên độ nhận được bằng các ánh xạ chuỗi k bít thành biên độ tín hiệu.

g(t) : tín hiệu xung

Bài 3: Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế MSK, Kênh AWGN:

I, Khối mô phỏng và chức năng tưng khối.1. Mô hình

2, Chưc năng từng khôi:

* Máy phát nhi phân Bernoulli. Khối phát nhị phân Bernoulli tạo những số nhị phân ngẫu nhiên sư dung phân phối Bernoulli. Phân phối Bernoulli với thông số p bằng 0 với xác suât p và bằng 1 với xác suât 1-p.

* Điều chế tín hiệu băng cơ sở MSK

6

Khối điều chế băng cơ sở MSK điều chế sư dung phương pháp khoá dịch cực tiểu.

* AWGN channel: Khối AWGN cộng nhiễu Gauss trắng vào trong tín hiệu lối vào.Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số phức hoặc số thực.

* Demodulator MSK: thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc

* Error rate calculator: Khối này dùng để tính toán tỷ lệ lỗi bit hoặc tỷ lệ lỗi symbol của dữ liệu lối vào.Tốc độ lỗi của dữ liệu thu được xác định = độ trễ của dữ liệu truyền.

- Khối này có 2 cổng lối vào: Tx và Rx,trong đó Tx là cho tín hiệu truyền đi.Rx là cho tín hiệu nhận đựợc.

*Display(Khối hiển thi) : Khối này hiển thị các giá trị của lối vào.

Khối này cho ta thây được tỷ lệ lỗi bit trên ký tự,tổng số lỗi và tổng số ký tự.

*Gian đồ chom sao: Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế.

Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của 1 tín hiệu điều chế,thể hiện ra các đặc điểm như dạng xung hoặc sự meo của các tín hiệu.

II. Thiết lập các thông số. Máy phát nhi phân Bernoulli.

+Xác suât xuât hiện giá trị 0: 0,05 ; Giá trị ban đầu : 51 ; Thời gian lây mẫu : 1;

+các mẫu trên khung : 1000;(Probability; initial seed; Sample time ;Samples per frame) Điều chế tín hiệu băng cơ sở MSK

+Input type: bit; các thông số khác để mặc định

Input type: cho biết dl vào là giá trị lương cực hay kiểu nhị phân.

Phase offset: pha ban đâù của dạng sóng tín hiệu ra.

Samples persymbol: số mẫu đàu ra cho mooix số nguyên hoặc bit đầu vào.

Output data type: xđ đầu ra của khối có thể là 1 hoặc 2. Theo mặc định là 2 Kênh AWGN:

+Initial seed: 67; Eb/ No : 10 ; Number of bit per symbol : 1; Input signal power : 1;

Giai điều chế tín hiệu băng cơ sở MSK:

+Output type : bit ; Phase offset : 0; Samples per symbol: 1. Khối Error Rate Calculation : Output data: Port. Gian đồ hiển thi các điểm phân tán:

Samples per Symbol : 1 ; Offset : 0 ; Points display : 40 ; New point per display : 10.

7

III. Nhận xét :

nhiễu Gaussian trắng đã gây ra ảnh hưởng đến tín hiệu truyền trên kênh đó là:

Làm cho pha của tín hiệu bị xê dịch một lượng nho, điều này làm cho các điểm pha lan rộng sang hai bên so với điểm pha trước khi qua kênh truyền. Do đó làm cho tín hiệu đến nơi thu bị nhoè.

- Làm cho tín hiệu bị thăng giáng nên các điểm xê dịch lên xuống so với các điểm trước khi qua kênh truyền.

Kết quả nhiễu Gaussian trắng trên kênh truyền làm cho các điểm pha của tín hiệu MSK xê dịch theo các chiều hay điểm châm pha lan rộng hơn so với điểm châm pha trước khi qua kênh truyền. Như vậy tạp âm Gaussian trắng của kênh truyền đã làm ảnh hưởng đến chât lượng của tín hiệu truyền trên kênh, ảnh hưởng này được thể hiện bằng mức độ châm bị nhoè ít hay nhiều. Khi châm bị nhoè ít nghĩa là tín hiệu bị thăng giáng ít và bị xê dịch pha ít. Ti số tín hiệu trên nhiễu E b /N 0 = 45dB thì tín hiệu truyền qua kênh bị nhiễu lớn. Khi E b /N 0

= 60 dB giản đồ pha của tín hiệu MSK (hình 24) không có sự thay đổi so với giản đồ pha của tín hiệu MSK trước khi truyền qua kênh. Trong thực tế khi mà tại nơi thu ta vẫn thu được tín hiệu đạt yêu cầu thì ảnh hưởng của nhiễu Gaussian phải ở mức độ vừa phải. Trong trường hợp đó các loại nhiễu khác như dịch định thời, dịch pha và dịch tần số sẽ gây ra các ảnh hưởng lớn hơn. Nên khôi phuc đồng bộ trong các phần sau chi quan tâm đến khôi phuc các đại lượng bị dịch này và cho ảnh hưởng của nhiễu Gaussian chi ở mức độ rât nho (ti số E

b /N 0 = 60dB).

IV, Biểu thức toán học của MSK

Sóng mang được đưa vào để điều chế của tín hiệu MSK như sau:

Tín hiệu MSK có biểu thức toán học như sau:

Trong đó d1(t), dQ(t) là các bit “chẵn”, “lẻ” của dòng dữ liệu lương cực có giá trị 1, -1 và chung nuôi các nhánh cùng pha và lệch pha 90 của bộ điều chế.

d1(t) = d0, d2, d4 ,… dQ(t) = d1, d 3, d5 ,…

8

Bài 4: Xây dựng một mô hình kênh nhiễu: Sử dụng hai mô hình kênh là AWGN, BSC.

1.Mô hình- Sơ đồ sư dung mô hình kênh BSC:

- Sư dung mô hình kênh:

- Sư dung mô hình kênh AWGN:

2.chức năng các khối:

- Bernoulli Binary Generator: Khối nguồn, hay còn gọi là khối nhị phân Bernoulli. Khối này tạo ra dữ liệu số gồm dãy bit 0,1 theo phân bố Bernoulli.

- Hamming Encoder: Khối mã hóa Hamming, có nhiệm vu mã hóa các bit đầu vào thành chuỗi bit đầu ra bằng cách chèn các bit kiểm tra lỗi. Muc đích cải thiện kênh truyền, khoảng cách tối thiểu = 3.

- BPSK Modulator Baseband: Khối điều chế pha nhị phân, có nhiệm vu điều chế tín hiệu số với bit 0 tương ứng với tín hiệu sóng có pha = -90° và bit 1 tương ứng sóng mang có pha = 90° (hoặc ngược lại).

- Re[U] : loại bo sóng của tín hiệu bằng cách loại bo các thành phần ảo để chuyển từ dạng sóng sang dạng bít.

- BSC : kênh truyền nhị phân đối xứng với xác suât thay đổi từ 1-> 0 và 0->1 là băng nhau (50%).

- Hamming Decoder: Khối giải mã Hamming- Error Rate Calculator : Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi symbol

của tín hiệu lối vào. Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu. Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc,

9

bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn.

- AWGN Channel: Khối AWGN cộng nhiễu trắng Gauss vào trong tín hiệu lối vào. Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức.

- BPSK Demodulator Baseband : thực hiện giải điều chế, khối phuc tín hiệu gốc

- Display: Khối dùng để hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator . Khối này sẽ hiển thị ra 3 đại lượng: Ti lệ lỗi / bit, Tổng số bit bị lỗi, Tổng số bit nhận.

3. Thiết lập các thông số:

- Bernoulli Binary Generator:

+ Initial seed : 0,1 ; Samples per frame =4;

+ error probability: xác suât là 0,5 xác định trong khoảng 0 -> 1.

+ Sample time :Thời gian lây mẫu là 1.

- Khối Hamming Encoder và Hamming Decoder

cùng để Codeword Length N=7 và Message Length K là gfprimfd(3,'min').

Codeword Length: xđ chiều dài từ mã, là chiều dài vetor đầu ra

Message Length K: xđ chiều dài bản tin là chiều dài vetor đầu vào hoặc vecter nhị phân đại diện cho 1 đa thức sinh của trường nhị phân.

- BPSK Modulator Baseband và khối BPSK Demodulator Baseband:

cùng để Phase offset = 0; Samples per symbol = 1-> số mẫu trên một kí tự

- Khối AWGN Channel:

+Initial seed = 67 ; + Mode = Signal to noise ratio (Es/No)

+Es/No = 2,5 ; +Input signal power = 1 ; + Symbol period = 1.

4. Chạy mô phỏng và nhận xét , so sánh các kết qua mô phỏng.

AWGN BSC

BER 0,04717

0,4764

Tổng số bit truyền 212 212

Số bít lỗi 10 101

10

+ kênh BSC ảnh hưởng đến tín hiệu truyền lớn hơn kênh AWGN

+ khi Es/N0 tăng lên ảnh hưởng nhiễu tới tín hiệu sẽ giảm hay BER sẽ giảm.

+ khi Error peobability tăng lên thì BER cũng sẽ giảm đi.

Bài 5: Mô hình kênh nhiễu ồn pha với điều chế 256-QAM.

I, Mô hình và chức năng tưng khối:1. Mô hình

2.Mô ta chức năng của tưng khối

* Bernoulli binary: Khối này phát số nguyên ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0,M-1].M là số mức của tín hiệu QAM được điều chế, ở đây M=256.

* Rectengunar QAM modulator Baseband: Điều chế tín hiệu lối vào sư dung phương pháp điều chế biên độ xung vuông.Lối vào có thể là các bit hoặc các số nguyên.

* AWGN channel: Khối AWGN cộng nhiễu Gauss trắng vào trong tín hiệu lối vào.Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số phức hoặc số thực.

* Phase noise (Khối ồn pha): Khối này làm dịch pha của tín hiệu một lượng ngẫu nhiên. Khối ồn pha cộng nhiễu pha tới tín hiệu phức, tín hiệu băng cơ sở. Khối cung câp nhiễu pha như sau:

• Tạo ra nhiễu Gauss cộng tính (AWGN) và lọc nhiễu này bằng bộ lọc số.

• Cộng nhiễu vào thành phần góc của tín hiệu vào.

* Rectengunar QAM demodulator Baseband :thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc

11

* Error rate calculator: Khối này dùng để tính toán tỷ lệ lỗi bit hoặc tỷ lệ lỗi symbol của dữ liệu lối vào.Tốc độ lỗi của dữ liệu thu được xác định = độ trễ của dữ liệu truyền.

- Khối này có 2 cổng lối vào: Tx và Rx,trong đó Tx là cho tín hiệu truyền đi.Rx là cho tín hiệu nhận đựợc.

*Display(Khối hiển thi) : Khối này hiển thị các giá trị của lối vào.

Khối này cho ta thây được tỷ lệ lỗi bit trên ký tự,tổng số lỗi và tổng số ký tự.

*Gian đồ chom sao: Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế.

Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của 1 tín hiệu điều chế,thể hiện ra các đặc điểm như dạng xung hoặc sự meo của các tín hiệu.

II. Thiết lập các thông số.- Bernoulli binary

+M-ary number :là giá trị số nguyên hay vector của các số nguyên xác định khoảng giá trị lối ra. M-ary : 256 ;+Initial seed : Giá trị ban đầu của máy phát số nguyên ngẫu nhiên, xác định chiều dài vector lối ra. Initial seed = 0.+Sample time :Thời gian lây mẫu. Sample time = 0,01.

+ Sample per frame =500

-KHối Rectangular 256-QAM modulator baseband:

M- ary number =256 ; Input type( lối vào) = integer ; Constellation ordering = Binary; Nomalization method = Average power ; Average power = 1 ; Phase offset = 0; Output data type = single;

*KHỐI AWGN channel:

+Initial number = 54321 : giá trị ban đầu

+Mode = Sisnal noise retio (Es/No) ;Es/No (dB)= 40 ;

+ Input signal power = 1 ; Symbol period = 0,001.

* Demodulator QAM : Phase offset (rad)= 0 ; Samples per symbol = 1

*Khối Phase noise:

Phase noise level = -66 ;Frequency offset = 200; Innitial seed = 2137;

Phase noise level: quy định cu thể mức nhiễu ồn pha. Dựa trên giá trị dBC/hz

Frequency offset: xđ tần số ban đầu(hz)

Innitial seed: là số nguyên k âm, xđ giá trị bộ phát số ngẫu nhiên sư dung để tạo ra tiếng ồn.

* Khối Error Rate Calculator: 12

Receive delay=0; Output data = Port;.

* Display (khối hiển thi): Mặc định.

*Gian đồ chom sao:

Samples per symbol = 1; Offset = 0; Points displayed = 2500; New point per display = 300;

III, Nhận xét

Sau khi chạy mô phong ta thây rằng với hệ thống khi không có thành phần tạp nhiễu tác động vào, dựa vào biểu đồ chòm sao có nhận xet:

- Ban đầu, các điểm trên chòm sao khi qua khối điều chế QAM là lý tưởng.

Chung là các chám xác định và không bị dao động ra xung quanh.

- Khi tín hiệu truyền qua kênh AWGN thì: Tín hiệu có nhiễu trắng, nhiễu này làm cho các điểm trên giản đồ chòm sao bị dao động ra xung quanh một đại lượng nho. Nó gây ảnh hưởng đến quá trình truyền của hệ thống nhưng chưa đến mức nghiêm trọng.

- Khi tín hiệu đi qua khối ồn pha, ta thây có sự thay đổi rât lớn trên giản đồ chòm sao.Các điểm trên giản đồ chòm sao luc này đã bị nhiễu lẫn lên nhau. Ảnh hưởng này gây khó khăn rât lớn cho việc khôi phuc tín hiệu.

IV, Biểu thức toán học:

Um(t) = Amc gt(t) cos (2πfct) + Ams gt(t) sin (2πfct)

Trong đó: m = 1,2,….., M

Amc , Ams: tập hợp các mức biên độ nhận được bằng các ánh xạ chuỗi k bít thành biên độ tín hiệu. g(t) : tín hiệu xung

- Nhiễu ồn pha của tín hiệu bị dịch trong một khoảng nào đó gây ra xe dịch thời gian khi thu sóng tín hiệu, gây sai dữ liệu lây mẫu. Biểu thức mô tả tác động khối ồn pha vào QAM:

Um(t) = Amc gt(t) cos (2πfct +φ(t)) + Ams gt(t) sin (2πfct +φ(t))

φ(t): mô tả sự thay đổi pha hay ồn pha

13

Bài 6: Mô hình có sử dụng mã hóa kênh truyền với mã Hamming.

I, Xây dựng mô hình , mô ta chức năng của tưng khối1. Mô hình

2, Chức năng tưng khối- Bernoulli Binary Generator: Khối nguồn, hay còn gọi là khối nhị phân

Bernoulli. Khối này tạo ra dữ liệu số gồm dãy bit 0,1 theo phân bố Bernoulli.

- Hamming Encoder: Khối mã hóa Hamming, có nhiệm vu mã hóa các bit đầu vào thành chuỗi bit đầu ra bằng cách chèn các bit kiểm tra lỗi. Muc đích cải thiện kênh truyền, khoảng cách tối thiểu = 3.


- AWGN Channel: Khối AWGN cộng nhiễu trắng Gauss vào trong tín hiệu lối vào. Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức.

- BPSK Demodulator Baseband : thực hiện giải điều chế, khối phuc tín hiệu gốc

- Hamming Decoder: Khối giải mã Hamming- Error Rate Calculator : Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi

symbol của tín hiệu lối vào. Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu. Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc, bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn.

- Display: Khối dùng để hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator . Khối này sẽ hiển thị ra 3 đại lượng: Ti lệ lỗi / bit, Tổng số bit bị lỗi, Tổng số bit nhận

II, Thiết lập các thông số cho mỗi khối.

-*Khối Bernoulli Binary Generator:+ Initial seed = 61: là giá trị của máy phát nhị phân bernoulli + Probability of a zero = 0,5 +Sample time = 1: thời gian lây mẫu+ Samples per frame =4: khung lây mẫu + Output data type = double;

*Khối BPSK Modulator Baseband và khối BPSK Demodulator Baseband

cùng để Phase offset = 0 và Samples per symbol = 1.

* Khối Hamming Encoder và Hamming Decoder

14

cùng để Codeword Length N=7 và Message Length K là gfprimfd(3,'min').

Codeword Length: xđ chiều dài từ mã, là chiều dài vetor đầu ra

Message Length K: xđ chiều dài bản tin là chiều dài vetor đầu vào hoặc vecter nhị phân đại diện cho 1 đa thức sinh của trường nhị phân.

* Khối Display :để mặc định, keo to ra để hiển thị hết cả 3 thông số.

* Khối AWGN Channel:

+Initial seed = 67: khối tạo giá trị ban đầu cho khối nhiễu Gauss

+Es/No = 2,5: ti số tín hiệu/ nhiễu, ti số này càng lớn thì ảnh hưởng của nhiễu tới tín hiệu càng nho. +Input signal power = 1 ; + Symbol period = 1.

*Khối Error Rate Calculator :(Ơ đây, số lượng bit lỗi khi đạt đến 100 thì quá trình mô phong sẽ dừng lại)

+ Receive delay = 0; + Computation delay = 0 ; +output data = Port;

Kích chọn Stop simulation

+ Target number of errors = 100 ;

+ Maximum number of symbols = 1e6;

III, Chạy mô phỏng và nhận xét , so sánh các kết qua mô phỏng.

Với gt Es/No =2,5 của kênh AWGN ta thu được:

Tổng số bit truyền đi:2264, số bit lỗi:101 , ti số lỗi bit: 0,04461

Giá trị ti số lỗi bit BER ti lệ nghịch vs ti số Es/No

IV, Khoang cách Hamming, trọng số Hamming

- Khoang cách Hamming:

Khoảng cách Hamming được sư dung trong kỹ thuật viễn thông để tính số lượng các bit trong một từ nhị phân (binary word) bị đổi ngược, như một hình thức để ước tính số lỗi xảy ra trong quá trình truyền thông, và vì thế, đôi khi nó còn được gọi là khoảng cách tín hiệu (signal distance).

- Trọng số Hamming:

Trọng số Hamming của một từ mã là số số 1 có trong từ mã đó. Ví du với từ mã 00111010 có trọng số Hamming là 4.

Khoảng cách Hamming được định nghĩa là các bít khác nhau giữa hai từ mã. Khoảng cách Hamming giữa hai từ mã được lây bằng cách dùng toán tư XOR từng bít của hai từ mã với nhau và khoảng cách Hamming là trọng số của kết quả tìm được trong phep XOR trên.

Ví du ta có hai từ mã 0110101 và 1110001 ta có:

0 1 1 0 1 0 1 XOR 1 1 1 0 0 0 1=1 0 0 0 1 00.

Vậy khoảng cách Hamming của 2 từ mã trên là 2.

15

Bài 7: Mô hình có sử dụng mã hóa chập tốc độ 2/3 (convolutioncode)

I, Mô hình và chức năng tưng khối

1, Mô hình :

2. Chức năng tưng khối:- Bernoulli Binary Generator: Khối nguồn, hay còn gọi là khối nhị

phân Bernoulli. Khối này tạo ra dữ liệu số gồm dãy bit 0,1 theo phân bố Bernoulli.


- BPSK Demodulator Baseband: Khối giải điều chế pha nhị phân, thực hiện nhiệm vu ngược lại khối BPSK

- AWGN Channel: Khối AWGN cộng nhiễu trắng Gauss vào trong tín hiệu lối vào. Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức. Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ cộng nhiễu Gauss thực và tạo ra một tín hiệu thực ở lối ra. Khi tín hiệu lối vào là phức, khối này cộng tín hiệu Gauss phức và tạo ra một lối ra tín hiệu phức. Khi sư dung sự thay đổi mode với lối vào phức, giá trị thay đổi ngang bằng thành phần thực chia cho thành phần ảo của tín hiệu lối vào.

- Error Rate Calculation: Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi symbol của tín hiệu lối vào.

Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu. Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc, bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn. Ta có thể sư dung khối này để tính tỷ lệ lỗi bit hay tỷ lệ lỗi kí hiệu, vì nó không tính đến sự khác nhau giữa các thành phần dữ liệu vào. Nếu lối vào dạng bit thì khối sẽ tính tỷ lệ lỗi bit. Nếu lối vào là các kí hiệu thì nó tính tỷ lệ lỗi kí hiệu. Khối này kế thừa thời gian lây mẫu của tín hiệu lối vào.

Dữ liệu ra của khối này gồm : Tốc độ lỗi bít, tổng số lỗi là số các bít khác nhau và số bít được so sánh.

Display: Khối dùng để hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator .

Convolutional Encoder: Khối mã hóa, sẽ mã hóa tín hiệu từ khối BBG.

Viterbi Decoder: Khối này để giải mã mã xoắn.

16

II, Thi t l p các thông sế ậ ố MÃ XO NẮ- Bernoulli Binary Generator: Tích vào ô Frame based outputs.

Các thông số khác để mặc định.+ Probability of a zero = 0,5 +Sample time = 1; + Initial seed = 61; + Samples per frame =4; + Output data type = double;

- AWGN Channel:- Đặt Es/N0 = 0.01, Symbol perior = 1, các thông số khác để mặc định- Error Rate Calculation:

+Đặt Reveive delay = 96; + Target number of error = 100+Output data = Port.

Khối Convolution Encoder và khối Viterbi Decoder:

+ Cùng thiết lập thông số Trellis structure (câu truc Trellis) là: poly2trellis(3, [7 5])

+ Thông số Operatiion Mode: Continuous

Khối BPSK Modulator Baseband và khối BPSK Demodulator Baseband Phase offset = 0 và Samples per symbol = 1.

+ Xác suât của bit 0 là 0.5

+ Giá trị ban đầu là 61

+ Thời gian lây mẫu là 1

+ Số mẫu trên khung là 4III, Nhận xét Từ kết quả mô phong chung ta có thể thây với hai mã Hamming và Convolution thì:

- Giống nhau: Cùng là phương pháp mã hóa sưa lỗi bằng cách chèn các bít sưa lỗi vào chuỗi bít dữ liệu

- Khác nhau:

Từ kết quả mô phong ta nhận thây Cùng 1 giá trị SNR thì BER của Hamming luôn lớn hơn BER của Convolution. Vì vậy mã hóa kênh dùng Convolution tốt hơn so với Hamming

IV, ý nghĩa của tốc độ 2/3

Trong mã xoắn, ti lệ R = bit thông tin / bit truyền gọi là tỷ lệ mã hóa (code rate), tỷ lệ này nho hơn 1. Còn số bit thông tin xảy ra mã xoắn là độ dài giới hạn k (contraint length).

Ta sẽ mã hóa một bản tin sư dung mã xoắn, với tỷ lệ mã hóa là R = 2/3 thì với mỗi 2 bit thông tin sẽ có 3 bit được truyền đi và sư dung độ dài giới hạn k=5. Khi đó, bộ mã hóa xoắn sẽ gưi ra ngoài 48 bit với mỗi 32 bit thông tin đầu vào, với mỗi 1 cặp bit ra sẽ phu thuộc vào bit đầu vào hiện tại và 3 bit trước đó (vì độ dài giới hạn k=5).

17

Bài 8: Mô hình sử dụng điều chế QPSK có tác động của fading Rayleigh.

1. Xây dựng mô hình, mô tả chức năng từng khối

Chức năng các Khối:

Khối phát số nguyên ngâu nhiên (Random Integer) :


- Khôi điêu chê QPSK : Đại lượng M có thể là đại lượng vô hướng hoặc vectơ. Nếu là vô hướng,

các lối ra ngẫu nhiên là độc lập nhau và phân bố đều. Nếu M là vectơ, độ dài của nó phải bằng với độ dài của thông số xác lập ban đầu (Initial seed) được xác lập từ đầu. Trong trường hợp này mỗi lối ra phải có một dải xác định. Nếu tham số xác lập ban đầu (Initial seed) là không đổi thì kết quả của ồn có thể lặp lại.

Điều chế tín hiệu đầu vào sư dung phương pháp điều chế khóa dịch pha cầu phương QPSK


hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức. Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ cộng nhiễu Gauss thực và tạo ra một tín hiệu thực ở lối ra. Khi tín hiệu lối vào là phức, khối này cộng tín hiệu Gauss phức và tạo ra một lối ra tín hiệu phức. Khi sư dung sự thay đổi mode với lối vào phức, giá trị thay đổi ngang bằng thành phần thực chia cho thành phần ảo của tín hiệu lối vào

- Khối giai điều chế DQPSK : Thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc.

- Khôi Error rate calculator : Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi symbol của tín hiệu lối vào. Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu. Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc, bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn.

- Khôi Display : Hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator - Khối Discrete – Time Scatter Plot Scope:

Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế.

18

Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của một tín hiệu điều chế, thể hiện ra các đặc điểm như hình dạng xung hoặc sự meo của tín hiệu.

2. Thiết lập các thông số : - Khôi Random Integer : M-arynumber = 4 ; Initial seed = 12345 ;

Sample time = 1e -5; Tích chọn Frame-based outputs; Samples per frame = 50; Output data type = double.

- Khôi General QAM Modulator Baseband: Signal constellation = exp(2*pi*i*[0:7]/8)]

- Khôi Multipath Rayleigh Fading Channel: Mximum Doppler shift (Hz) = 40 ; Tích chọn : Normalize gain vector to 0 dB overall gain; Initial seed = 12345. Các thông số khác để mặc định.Mximum Doppler shift: gt vô hướng tích cực cho thây sự dịch chuyển của Doppler tối đa.Doppler spectrum type: chi định số Doppler của quá trình reyleigh, tham số này mặc định phổ JakesAverage path gain vector: vector xđ độ lợi cho mỗi đườngInitial seed;tạo gt cho máy phát tiếng ồn Gaussian

- Khôi Raised Cosine Interpolator: Tích chọn : Dialog parameters; Interpolation factor = 8.

- Khôi QAM Scatter Plot Scope: Sample per symbol = 8 ; + Offset(samples)=0; Points displayed = 40 ; + New points per display = 10

3. Chạy mô phỏng:

Từ giản đồ chòm sao nhận được ta có nhận xet:

Mô hình sd điều chế QPSK có tác động của fading reyleigh dẫn tới các điểm trên giản đồ chòm sao di chuyển chồng lân lên nhau, khoảng cách k đều nhau đồng thời xh thêm nhiều điểm khác. Dẫn đến ti số BER tăng lên làm cho việc khôi phuc và giải điều chế để được tín hiệu gốc là khó khăn

4. Có những loại fading nào và tác động của tưng loại:

Fading là hiện tượng sai lạc tín hiệu thu môt cách bât thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác đông của môi trường truyền dẫn.

- Fading phăng

- Fading chọn lọc tần số

- Fading nhanh

- Fading chậm

Fading phẳng

Là Fading mà suy hao phu thuộc vào tần số là không đáng kể và hầu như là hằng số với toàn bộ băng tần hiệu dung của tín hiệu.

19

Fading phăng thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến có dung lượng nho và vừa, do độ rộng băng tín hiệu khá nho nên fading do truyền dẫn đa đường và do mưa gần như là xem không có chọn lọc theo tần số.

Fading phẳng do truyên dẫn đa đường: hình thành do phản xạ tại các chướng ngại cũng như sự thay đổi của độ khuc xạ của khí quyển cường đô trường thu được ở đầu thu bị suy giảm và di chuyển trong quá trình truyền dẫn.

Trong các hệ thống chuyển tiếp số LOS (Line-Of-Sight), sự biến thiên của đọ khuc xạ là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa đường mà kết quả của nó là tổn hao Fading thay đổi theo tần số. Tuy nhiên, hệ thống có băng tín hiệu nho nên tín hiệu suy hao fading đa đường là nho nên có thể bo qua và fading đa đường được xem là fading phăng.

Đối với fading đa đường, việc thực hiện được đánh giá bằng đo công suât tín hiệu thu được tại một tần số trong băng tín hiệu. Đặc trưng thống kê của fading phăng đa đường là phân bố thời gian fading vượt quá một mức nào đó

Fading phẳng do hấp thụ: Là hiện tượng sóng điện từ bị hâp thu và bị tán xạ do mưa, tuyết, sưong mù.hay các phần tư khác tổn tại trong môi trường truyền dẫn nên các tín hiệu vào đầu thu bị suy giảm. Nói chung hiện tượng fading này thay đổi phu thuộc vào thời gian.

Ảnh hưởng của flat fading tác động lên toàn bộ dải tần tín hiệu truyền trên kênh là như nhau, do đó việc tính toán độ dự trữ fading (fading margin) dễ dàng hơn (các tần số trong băng tần đều bị tác động như nhau thì chi việc tăng thêm phát cho tât cả băng tần. Thực tế thì có bộ gọi là tự động điều chinh độ lợi-AGC (Auto Gain Control) sẽ điều chinh mức bù nhiễu này)

Fading lựa chọn tần số (selective fading)

Xảy ra khi băng tần của tín hiệu lớn hơn băng thông của kênh truyền. Do đó hệ thống tốc độ vừa và lớn có độ rộng băng tín hiệu lớn (lớn hơn độ rộng kênh) sẽ chịu nhiều tác động của selective fading.Với toàn bộ băng thông kênh truyền thì nó ảnh hưởng không đều, chỗ nhiều chỗ ít, chỗ làm tăng chỗ làm giảm cường độ tín hiệu. Loại này chủ yếu do fading đa đường gây ra.

Tác hại lớn nhât của loại fading này là gây nhiễu lên kí tự -ISI. Selective fading tác động lên các tần số khác nhau (trong cùng băng tần của tín hiệu) là khác nhau, do đó việc dự trữ như flat fading là không thể

- Fading nhanh (fast fading) hay còn gọi là hiệu ứng Doppler, nguyên nhân là có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và máy phát dẫn đến tần số thu được sẽ bị dịch tần đi 1 lượng delta_f so với tần sô phát tương ứng

f_thu = f_phát. (c + v_thu) / (c+v_phát)

=> delta_f=abs[f_thu-f_phát]=abs[v/(c+v_phát)].f_phát

Mức độ dịch tần sẽ thay đổi theo vận tốc tương đối (v) giữa máy phát và thu (tại cùng 1 t/s phát). Do đó hiện tượng này gọi là fading nhanh.

20

Tuy nhiên, đó không phải là toàn bộ nội dung của fading nhanh mà các hiệu ứng đa đường (multipath) cũng có thể keo theo sự biến đổi nhanh của mức nhiễu tại đầu thu gây ra fast fading.

- Fading chậm (slow fading): Do ảnh hưởng của các vật cản trở trên đường truyền.

VD: tòa nhà cao tầng, ngọn nui, đồi…làm cho biên độ tín hiệu suy giảm, do đó còn gọi là hiệu ứng bóng râm (Shadowing) Tuy nhiên, hiện tượng này chi xảy ra trên một khoảng cách lớn, nên tốc độ biến đổi chậm. Hay sự không ổn định cường độ tín hiệu ảnh hưởng đến hiệu ứng cho chắn gọi là suy hao chậm. Vì vậy hiệu ứng này gọi là Fading chậm (slow fading)

Như vậy, slow fading và fast fading phân biệt nhau ở mức độ biến đổi nhiễu tại anten thu.

Bài 9: Mô hình sử dụng điều chế QAM có tác động của fading Rayleigh.

5. Xây dựng mô hình, mô ta chức năng tưng khối

Chức năng các Khối:

* Khối phát số nguyên ngâu nhiên(Random enteger generator).Khối này phảt số nguyên ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0,M-1].M là số mức của tín hiệu QAM được điều chế, ở đây M=256. *Khối điều chế QAM.Điều chế tín hiệu lối vào sư dung phương pháp điều chế biên độ xung vuông.Lối vào cóthể là các bit hoặc các số nguyên. * Khối kênh nhiễu cộng tính AWGN.Khối AWGN cộng nhiễu trắng Gauss vào trong tín hiệu lối vào.Tín hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số phức hoặc số thực. * Khối giai điều chế QAM Giải điều chế tín hiệu lối vào sư dung phương pháp điều chế biên độ xung vuông.Là tập hợp các số nguyên từ 0->255 .

21

* Bộ tính toán và thống kê lỗi.( error..)Khối này dùng để tính toán tỷ lệ lỗi bit hoặc tỷ lệ lỗi symbol của dữ liệu lối vào.Tốc độ lỗi của dữ liệu thu được xác định = độ trễ của dữ liệu truyền. - Khối này có 2 cổng lối vào: Tx và Rx,trong đó Tx là cho tín hiệu truyền đi.Rx làcho tín hiệu nhận đựợc. *Khối hiển thi

Khối này hiển thị các giá trị của lối vào. Khối này cho ta thây được tỷ lệ lỗi bit trên ký tự,tổng số lỗi và tổng số ký tự.

*Gian đồ chom saoHiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế. Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo thời gian của 1 tín hiệu điều chế,thể hiện ra các đặc điểm như dạng xung hoặc sự meo của

các tín hiệu. 6. Thiết lập các thông số :

- Khối Random Integer : M-arynumber = 4 ; Initial seed = 12345 ; Sample time = 1e -5; Tích chọn Frame-based outputs; Samples per frame = 50; Output data type = double.

- Khối General QAM Modulator Baseband: Signal constellation = exp(2*pi*i*[0:7]/8)]

- Khôi Multipath Rayleigh Fading Channel: Mximum Doppler shift (Hz) = 40 ; Tích chọn : Normalize gain vector to 0 dB overall gain; Initial seed = 12345. Các thông số khác để mặc định.

- Khôi Raised Cosine Interpolator: Tích chọn : Dialog parameters; Interpolation factor = 8.

- Khôi QAM Scatter Plot Scope: Sample per symbol = 8 ; + Offset(samples)=0; Points displayed = 40 ; + New points per display = 107. Chạy mô phỏng:

Dưới tác động của fading reyleigh( loại fading có ảnh hưởng rât xâu đến việc thu tín hiệu tại máy thu), dù có sd điều chế QAM nhưng dựa vào giản đồ chòm sao của điều chế QAM, các điểm luôn di chuyển, k ở 1 vị trí xđ, ngoài ra còn xh nhiều điểm khác chồng lân lên nhau. Do đó thu tín hiệu tại máy thu sẽ k dễ dàng và k còn chính xác nữa.

8. Nếu có fading thì nên sử dụng loại điều chế nào là hợp lý nhất?. tại sao?

Fading là hiện tượng sai lạc tín hiệu thu môt cách bât thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác đông của môi trường truyền dẫn.

22

Nguyên nhân gây ra fading:Tín hiệu phát đi qua kênh truyền vô tuyến bị cản bởi các tòa nhà, nui cao, cây cối…Bị phản xạ (Reflection), tán xạ (Scattering), nhiễu xạ (Diffraction)…, các hiện tượng này gọi chung là Fading. Và kết quả là ở máy thu ta thu được nhiều phiên bản khác nhau của tín hiệu phát đi. Điều này ảnh hưởng đến chât lượng hệ thống Thông Tin Vô TuyếnCách khắc phục:Dùng kỹ thuật ghep kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM vì:

- Sư dung dải tần rât hiệu quả do cho phep chồng phổ giữa các sóng mang con. Hạn chế được ảnh hưởng của fading và hiệu ứng nhiều đường bằng cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành các kênh con fading phăng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau.- Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là loại bo được hầu hết giao thoa giữa các sóng mang và giao thoa giữa các tín hiệu.- Giải quyết vân đề fading bằng quá trình thực hiện điều chế và giải điều chế trong OFDM nhờ sư dung phep biến đổi FFT- OFDM có ưu điểm nổi bật là khắc phuc hiện tượng không có đường dẫn thăng bằng tín hiệu đa đường dẫn.OFDM đang chứng to những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn thông trên thực tế đặc biệt là trong các hệ thông vô tuyến đòi hoi tốc độ cao như thông tin di động và cả trong truyền hình số.

Bài 10 : Xây dựng mô hình một kênh với điều chế: điều chế QPSK, Kênh AWGN, BSC.

QPSK là khoá dịch pha 4 trạng thái, tức là truyền 2 bít / 1 symbol . Người ta thực hiện bằng cách : chia tín hiệu tin tức cần truyền b (t) thành 2 luồng ( bít chẵn , và bít lẻ ) là b1(t) và b2(t), tương ứng với nhánh I và nhánh Q , sau đó điêù chế 2 nhánh đó với 2 sóng mang có tính trực giao nhau và tổng hợp tại bộ cộng và đầu ra bộ cộng chính là tín hiệu QPSK. Như vậy ý nghĩa củaQPSK là chia b(t) thành 2 luồng bít chẵn và lẻ và qua điều chế và tổng hợp ta truyền một luc 2 bít của tín hiệu b(t). * Sơ đồ nguyên lý bộ điều chế 4-PSK sư dung một trong 4 pha lệch nhau 90 độ, được gọi là 4-PSK hay PSK cầu phương (QPSK).

23

Tín hiệu băng gốc được đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song, đầu ra được hai luồng số liệu có tốc độ bit giảm đi một nưa, đồng thời biến đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu ±1. Hai sóng mang đưa tới hai bộ trộn làm lệch pha nhau 90 độ. Tổng hợp tín hiệu đầu ra 2 bộ trộn ta được tín hiệu 4-PSK. Tín hiệu ra ở 2 bộ trộn:

Tín hiệu ra QPSK là :

I Xây dựng mô hình kênh điều chế QPSK băng Simulink của Matlab :

Trong quá trình điều chế và giải điều chế tín hiệu số ta thây rằng tín hiệu thường bị ảnh hưởng bởi một số nguyên nhân làm cho tín hiệu thu được bị sai khác đi so với tín hiệu gốc.

Bài mô phong này sư dung các khối truyền thông khác nhau để thiết lập mô hình kênh điều chế QPSK với khối nhiễu Gauss trắng cộng AWGN và kênh nhị phân đối xứng BSC.

Hình 8 : Sơ đồ khối mô phỏng điều chế QPSKChưc năng cac khôi :- Khôi phat sô nguyên ngâu nhiên (Random Integer) :


- Khôi điều chê QPSK : - Đại lượng M có thể là đại lượng vô hướng hoặc vectơ. Nếu là vô hướng,

các lối ra ngẫu nhiên là độc lập nhau và phân bố đều. Nếu M là vectơ, độ dài của nó phải bằng với độ dài của thông số xác lập ban đầu (Initial seed) được xác lập từ đầu. Trong trường hợp này mỗi lối ra phải có một

24

dải xác định. Nếu tham số xác lập ban đầu (Initial seed) là không đổi thì kết quả của ồn có thể lặp lại.

- Điều chế tín hiệu đầu vào sư dung phương pháp điều chế khóa dịch pha cầu phương QPSK


hiệu lối vào và tín hiệu lối ra có thể là số thực hoặc số phức. Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ cộng nhiễu Gauss thực và tạo ra một tín hiệu thực ở lối ra. Khi tín hiệu lối vào là phức, khối này cộng tín hiệu Gauss phức và tạo ra một lối ra tín hiệu phức. Khi sư dung sự thay đổi mode với lối vào phức, giá trị thay đổi ngang bằng thành phần thực chia cho thành phần ảo của tín hiệu lối vào. Thông số có thể thay đổi được là Initial seed, Mode, Eb/No (dB), Number of bits per symbol, Input signal power (watts), Symbol period (s).

Khối này sư dung khối Signal Processing Blockset's Random Source để tạo ra nhiễu. Thông số Initial seed trong khối khởi chạy tạo nhiễu. Giá trị xác lập ban đầu (Initial seed) có thể là số hoặc vectơ mà độ dài là số kênh trong tín hiệu lối vào.

Có thể xác định sự khác nhau của bộ tạo nhiễu bởi kênh AWGN tỷ số tín hiệu trên ồn Eb/N0 và Eb/N0 với tín hiệu lần lượt là bít và là symbol, hay tỷ lệ tín trên tạp SNR.

- Khôi giai điều chê DQPSK : Thực hiện giải điều chế, khôi phuc tín hiệu gốc.

- Khôi Error rate calculator : Là khối tính toán ti lệ lỗi bít hoặc ti lệ lỗi symbol của tín hiệu lối vào. Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu.

Nó tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tuc, bằng cách chia tổng số cặp dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào của nguồn. Ta có thể sư dung khối này để tính tỷ lệ lỗi bit hay tỷ lệ lỗi kí hiệu, vì nó không tính đến sự khác nhau giữa các thành phần dữ liệu vào. Nếu lối vào dạng bit thì khối sẽ tính tỷ lệ lỗi bit. Nếu lối vào là các kí hiệu thì nó tính tỷ lệ lỗi kí hiệu. Khối này kế thừa thời gian lây mẫu của tín hiệu lối vào.

Dữ liệu ra của khối này gồm : Tốc độ lỗi bít, tổng số lỗi là số các bít khác nhau và số bít được so sánh.

- Khôi Display : Hiển thị kết quả tính toán từ khối Error rate calculator

25

- Khôi Discrete – Time Scatter Plot Scope: Hiển thị các thành phần cùng pha và vuông pha của tín hiệu điều chế. Giản đồ chòm sao mô tả sự phân bố của các điểm một cách rời rạc theo

thời gian của một tín hiệu điều chế, thể hiện ra các đặc điểm như hình dạng xung hoặc sự meo của tín hiệu.

II. Thiêt lâp thông sô cho từng khôi :

- Khôi nguôn (măc đinh) : M-ary : 4 ;Initial seed là 37 ;Thời gian lây mẫu là 1

- Khôi QPSK (măc đinh): Độ lệch pha : pi/4 ;Thứ tự chòm sao : Kiểu nhị phân ;Kiểu dữ liệu vào :Kiểu thực.

- Khôi AWGN : + Chế độ : SNR ;

+SNR : 10 ;

+Giá trị ban đầu : 67 (mặc định)

- Khôi DQPSK : Tât ca cac gia tri đê măc đinh

+Output type : Integer ;

+độ lệch pha : pi/4 ;

+ thứ tự chòm sao : kiểu nhị phân.

- Khôi Error rate calculator : Output data : Port.

- Khôi gian đô chom sao :

+ Số mẫu trên 1 ký hiệu : 8 ;

+Độ lệch mẫu : 0 ;

+Số điểm hiển thị : 50 (point displayed );

+Số điểm mới trên 1 hiển thị : 10(new points per display)

III. Chay mô hinh :

Đặt thời gian mô phong là 10000

Với SNR của khối AWGN là 10 :

Ti lệ lỗi bit : 1.8 * 10-3 ;

Số bit lỗi : 18 ;

Số bit được so sánh : 10004.

Với hệ số SNR của AWGN là 11 :

Ti lệ lỗi bit : 4*10-4 ;26

Số bit lỗi : 4 ;

Số bit được so sánh : 10004

- Giản đồ chòm sao của tín hiệu điều chế trước khi đi qua kênh AWGN

- Giản đồ chòm sao của tín hiệu điều chế sau khi đi qua kênh AWGN

Nhân xet:

Sự can thiệp của nhiễu Gauss trắng ảnh hưởng trực tiếp đến thông lượng và chât lượng của kênh truyền. Qua mô phong và quan sát giản đồ chòm sao ta thây:

- Ti lệ lỗi bit BER phu thuộc vào ti số SNR của trên truyền: SNR càng lớn, BER càng nho và ngược lại.

- Khi tín hiệu điều chế chưa đưa qua kênh truyền AWGN, các điểm trên giản đồ chòm sao là lý tưởng, chung là các châm xác định và không bị dao động ra xung quanh.

Khi tín hiệu điều chế được đưa qua kênh nhiễu Gauss trắng, Nhiễu này đã làm cho các điểm trên giản đồ chòm sao bị dao động ra xung quanh vị trí chuẩn của nó một đại lượng nào đây. Mặc dù ảnh hưởng của nhiễu này chưa làm cho các điểm trong giản đồ chòm sao lẫn vào nhau xong nó cũng gây ảnh hưởng đến quá trình truyền của hệ thống.

27

Nếu kênh truyền có ti lệ SNR nho, các tín hiệu sẽ chồng lân lên nhau và tại phía thu việc khôi phuc lại tín hiệu là rât khó khăn.

Trong các trường hợp trên, với kênh truyền có SNR = 11 ta có BER = 4*10-4 . Hệ thống có ti lệ lỗi bít như vậy là hệ thống châp nhận được.

28

tài liệu mô phỏng

Documents