Giải ngân hàng, bài tập giáo trình mô phỏng hệ thống truyền thông

CÁC GIẢI THUẬT TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG MATLAB...21 1.. Tạo và biểu diễn dạng sóng của tín hiệuxem phần 8, điều chế tín hiệu tương tự và điều chế số...29 2.. Tạo và biểu diễn

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔ

PHỎNG HT TRUYỀN THÔNG

I CÁC HOẠT ĐỘNG PHÉP TÍNH TRONG MATLAB: 3

1 Lý thuyết: 3

a Phép tính vectơ và ma trận: tạo ma trận, xóa hàng xóa cột trong ma trận, tạo vector từ ma trận, thay đổi giá trị trong ma trận 3

b Phép tính toán học: các phép tính cộng ma trận, trừ ma trận, nhân ma trận, nhân phần tử trong ma trận, chia trái và chia phải ma trận 3

c Phép tính logic: các phép cơ bản: AND (&&), OR(||), NOT (~), XOR và phép so sánh COMP 3

2 Giải bài tập giáo trình 6

II CÁCH VẼ ĐỒ THỊ 2D TRONG MATLAB 8

1 Lí thuyết: 8

2 Một số chương trình vẽ đơn giản 10

3 Giải bài tập giáo trình: 15

III CÁCH VIẾT MỘT CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 18

1 Các thủ tục: 18

2 Một vài chương trình đơn giản như sau: 18

3 Giải bài tập giáo trình 18

IV CÁCH VIẾT MỘT FUNCTION TRONG MATLAB 20

V CÁC GIẢI THUẬT TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG MATLAB 21

1 Tìm nghiệm bằng phương pháp chia nửa (bisection) 21

2 Tính tích phân bằng phương pháp điểm giữa 23

3 Giải phương trình vi phân bậc 1, sử dụng phương pháp Euler24 1 Lý thuyết: 27

2 Các ví dụ về tạo chuỗi xung: 27

VI CÁCH TẠO VÀ BIỂU DIỄN DẠNG SÓNG VÀ PHỔ TRONG MATLAB 29

1 Tạo và biểu diễn dạng sóng của tín hiệu(xem phần 8, điều chế tín hiệu tương tự và điều chế số) 29

2 Tạo và biểu diễn dạng phổ (tính toán PSD của một tín hiệu) 29 VII CÁCH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU SỬ DỤNG MATLAB 30

1 Điều chế tín hiệu tương tự(điều chế AM, PM, FM là chủ yếu).31

2 Điều chế tín hiệu số (Điều chế ASK, PSK, QAM, FSK) 33

VIII KÊNH AWGN: TẠO NHIỄU VÀ CỘNG VÀO TÍN HIỆU (THỰC HOẶC PHỨC) 36

1 Lý thuyết: 36

PHỤ LỤC A: GIẢI ĐỀ THI D09 37

PHỤ LỤC B: CHỮA BÀI THỰC HÀNH 43

2 Bài thực hành 2: 46

CÁC HOẠT ĐỘNG PHÉP TÍNH TRONG MATLAB:

1 Lý thuyết:

a Phép tính vectơ và ma trận: tạo ma trận, xóa hàng xóa cột

trong ma trận, tạo vector từ ma trận, thay đổi giá trị trong matrận

Ví dụ đoạn chương trình đơn giản như sau:

% bai tap 1, 2 chuong 2(slide 33)

M=[1 0 0;0 j 1;j j+1 -3]; % tao ma tran M

V=[M M;M M]; %tao ma tran V tu ma tran M

V(:,3)=[];% xóa c?t 3 cua ma tran

V(2,:)=[];% xoa hang 2 cua ma tran

Y=V';% ma tran Y la ma tran chuyen vi cua ma tran V

Z=V(4,:); % tao vecto Z tu hang 4 cua ma tran V

V(4,2)=j+5; % doi gia tri V(4,2) thanh j+5

Tong=M+N; % thuc hien cong hai ma tran cung cap

Hieu=M-N;% thuc hien tru hai ma tran cung cap

P=M*N'; % thuc hien nhan ma tran M voi nghich dao cua N

Q=M.*N; % nhan tung phan tu tuong ung cua M voi N

M(3,:)=[1 2 3]; % tao hang 3 cua ma tran M

N(3,:)=[2 -1 1]; % tao hang 3 cua ma tran N

AND=x&y; %Hop cua x và y

OR=x|y; % phep OR

NOT=~x;% phep NOT, dao cua x

% phep so sanh

comp1=x>y; %So sanh x lon hon y

comp2=x<y; %So sanh x nho hon y

comp3=x==y; %So sanh x bang y

z=x(comp3);% loc gia tri cua x thoa man phep logic comp3

Một số hàm và phép toán thường sử dụng với ma trận

Các lệnh và hàm:

Det Định thức của ma trận

Diag Tạo ma trận đường chéo

Eye Ma trận đơn vị

Inv Nghịch đảo của 1 ma trận

Length Chiều dài của vector

chuẩnSize Kích thước của ma trận

Rank Hạng của ma trận

Sum Hàm tính tổng

Zeros Ma trận toàn zero

2 Giải bài tập giáo trình

% bai tap 3 chuong 2(slide 38)

% tinh tich 2 ma tran

A=[-1 3.5 2; 0 1 -1.3; 1.1 2 1.9];% tao ma tran A

B=[1 0 -1; -1.5 1.5 -3;1 1 1]; % tao ma tran B

C=A*B;% thuc hien nhan 2 ma tran A*B

D=B*A;% thuc hien nhan 2 ma tran B*A

E=A.*B;% thuc hien nhan tung phan tu

% trong hai ma tran A va B

% bai tap 4, chuong 2, trang 38

A=[-1 3.5 2;0 1 -1.3;1.1 2 1.9];%tao ma tran A

I=eye(3,3); %tao ma tran don vi kich thuoc 3x3C=A.*I %bien doi ma tran A thanh ma tran C

%chua cac gia tri duong cheo cua A,

%cac gia tri con lai bang 0

% bai tap 5, chuong 2, trang 38

M=[1 1 1;1 0 1;-1 0 0] % tao ma tran M

I=eye(3,3); %tao ma tran don vi kich thuoc 3x3

InvM=I/M; % ma tran nghich dao cua ma tran M

% bai tap 6, chuong 2, trang 42

A=[-1 3.5 2; 0 1 -1.3; 1.1 2 1.9];% tao ma tran A

B=[1 0 -1; -1.5 1.5 -3;1 1 1]; % tao ma tran

AND=and(A,B) % ma tran ma neu gia tri tuong ung

% cua A va B deu khac 0 thi hien gia tri 1

OR=or(A,B); % ma tran ma neu hoac gia tri tuong ung

% cua A hoac cua B khac 0 thi hien gia tri 1

% bai tap 7, chuong 2, trang 42

x=[1 -3 3 14 -10 12];% tao vector x

y=[12 6 0 -1 -10 2]; % tao vector y

AND=and (x,y); % quan he x&&y, tra ve gia tri 0,1

OR=or(x,y); % quan he x|y, tra ve gia tri 0,1

COMPARE1=x>y; % quan he x>y, tra ve gia tri 1 neu x>yCOMPARE2=x<y; % quan he x<y, tra ve gia tri 1 neu x<yCOMPARE3=x==y;% quan he x=y, tra ve gia tri 1 neu x=yx(COMPARE3); % loc ra gia tri trong x thoa man COMPARE3

% bai tap 8, chuong 2, trang 42

C=[1 2 3 4 10;-22 1 11 -12 4;8 1 6 -11 5;18 1 11 6 4]; % ma tran C

D=(C<=10)&(C>=-10); % ma tran logic ma neu gia tri tuong

% cua C<=10 va >=-10 thi no bang 1

E=C.*D; % cac gia tri >10,<-10 cua C bang 0

I CÁCH VẼ ĐỒ THỊ 2D TRONG MATLAB

1 Lí thuyết:

Sử dụng help graph2d, help graphics

a Các lệnh vẽ cơ bản trong MATLAB

 Plot: vẽ tuyến tính: khi tạo ra phân bố trục x, matlab

tính toán các giá trị trục y tương ứng với các giá trị rờirạc đó, sau đó nối chúng lại với nhau bằng đường thẳng

=> x càng được chia nhỏ thì càng sát với đồ thị đúng

- Loglog: tương tự như plot nhưng cả trục x và y được tính

theo logarithm cơ số 10

 Scatter:để vẽ biểu đồ chòm sao

 Stem: vẽ đồ thị lấy mẫu

y yellow - Vẽ bằng đường nét liền

m Magenta Vẽ bằng đường nét đứt dài

c Cyan : Vẽ bằng đường nét đứt ngắn

k Black - Vẽ bằng đường nét đứt chấm

gạch

c Một số lệnh thao tác với đồ thị:

Grid on Hiển thị lưới ô vuông

Grid off Không hiển thị lưới ô vuông

Axis[xmin xmax ymin

ymax] Giới hạn trục x, y cho đồ thị

Box off Xóa đường viền khung đồ thị

Box on Hiển thị đường viền khung đồ thị

Xlabel(‘text’) Nhãn của trục x

Ylabel(‘text’) Nhãn của trục y

Title(‘text’) Tựa đề trên đồ thị

Text (x,y,’text’) Cộng dòng kí tự vào điểm (x,y)

Gtext(‘text) Cộng dòng kí tự vào vị trí xác định bởi

chuộtLegend(‘fun1’,’fun2’) Cộng vào tên của các hàm

Legend off Xóa tên của các hàm

clf Xóa cửa sổ hình hiện tại

sublot Tạo cửa sổ hình con

2 Một số chương trình vẽ đơn giản

xlabel('time/s') % ten truc x

ylabel('Amplitude') % ten truc y

title('vi du ve 2D bang lenh plot') % tieu de cua hinh ve

axis([0, 2, -2.5, 2.5]) % gioi han truc x va truc y

% ve tren 3 truc toa do khac nhau

figure(2)

% ve do thi ham sinfct

subplot(311)

xlabel('time/s')

ylabel('Amplitude')

title('do thi ham sinfct')

% ve do thi ham cosfctsubplot(312)

plot(t,cosfct)

xlabel('time/s')

ylabel('Amplitude')

title('do thi ham cosfct')

% ve do thi ham expfctsubplot(313)

Chạy chương trình ta thu được figure(1) và figure(2) như sau:

Chạy chương trình ta được hình vẽ sau:

% ve do thi 2D voi lenh scatterplot, eyediagram

% chuong trinh dieu che QPSK don gian

M=4; % dieu che 4 muc

x=randint(2000,1,M); % tao 2000 ki hieu ngau nhien

y=pskmod(x,M);% dieu che PSK chuoi ki hieu

ynoisy=awgn(y,20);% truyen tin hieu qua kenh Gauss, SNR=20

% ve bieu do chom sao

title('bieu do mau mat dieu che QPSK')

Chạy chương trình, ta được hình vẽ sau:

Figure1

3 Giải bài tập giáo trình:

% bai tap 13, trang 53, chuong 2

% written by Vu Thi Thu

w=(0.01:0.01:5); % vector tan so [rad/s]

H1=1./(j*w); % ham truyen dat cua bo tich phan

H2=1./(1+j*w); % ham truyen dat cua phan tu tre

title('su dung lenh plot de ve')

legend('bien do cua ham truyen H1')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('bien do ham truyen H1')

subplot(212)

plot(w,abs(H2))% ve H2

legend('bien do cua ham truyen H2')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('bien do ham truyen H2')

title('su dung lenh semilogx de ve')

legend('bien do cua ham truyen H1')

title('su dung lenh semilogy de ve')

legend('bien do cua ham truyen H1')

title('su dung lenh loglog de ve')

legend('bien do cua ham truyen H1')

ylabel('bien do ham truyen H2')

% bai tap 14, trang 53, chuong 2

% written by Vu Thi Thu

w=(0.01:0.01:5); % vector tan so [rad/s]

H1=1./(j*w); % ham truyen dat cua bo tich phan

H2=1./(1+j*w); % ham truyen dat cua phan tu tre

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%%%%%%%%%%%%%%%%

%ve hinh bang lenh plot

% ve bien do va pha cua H1

figure(1)

subplot(211)

plot(w,abs(H1))% ve bien do H1

title('bien do va pha cua H1')

legend('bien do cua ham truyen H1')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('bien do ham truyen H1')

subplot(212)

plot(w,angle(H1))% ve pha cua H1

legend('pha cua ham truyen H1')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('pha ham truyen H1')

% ve bien do va pha cua H2

figure(2)

subplot(211)

plot(w,abs(H2))% ve bien do H2

title('bien do va pha cua H2')

legend('bien do cua ham truyen H2')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('bien do ham truyen H2')

subplot(212)

plot(w,angle(H2))% ve pha cua H2

legend('pha cua ham truyen H2')

xlabel('tan so goc w[rad/s]')

ylabel('pha ham truyen H2')

II CÁCH VIẾT MỘT CHƯƠNG TRÌNH MATLAB

1 Các thủ tục:

- Cung cấp các tập lệnh được thực hiện trong cửa sổ lệnh

bằng một lệnh đơn giản

- Các chuỗi lệnh được viết bằng Editor và được lưu trong một

m-file với tên sẽ được sử dụng để chạy trong cửa sổ lệnh

- Sử dụng lệnh help để kiểm tra sự tồn tại của hàm

2 Một vài chương trình đơn giản như sau:

% vi du don gian ve viet mot chuong trinh Matlab

% written by Nguyen Duc Nhan

title('do thi cua 3 tin hieu')

3 Giải bài tập giáo trình

% bai tap 19, chuong 2, trang 65

% written by Vu Thi Thu

r=3;% ban kinh duong tron

anpha=linspace(-2*pi,2*pi,360);% vecto anpha co 360 diem

title('duong tron ban kinh bang 3')

axis([-3.5,3.5,-3.5,3.5])

grid on% tao luoi do thi

% tinh chu vi hinh tron

disp('chu vi hinh tron la:')

P=2*pi*r

% tinh dien tich hinh tron

disp('dien tich hinh tron la:')

S=pi*r^2

Chạy chương trình ta thu được kết quá hiển thị và hình vẽ sau:

Hình: vẽ đường tròn bán kính bằng 3

% Bài 20, chuong 2, trang 65

% written by Vu Thi Thu

r = 3; % Bán kính hinh tron

anpha = linspace(-2*pi,2*pi,3600);%bieu dien trong toa do cuc

x = r*cos(anpha); % Bi?u di?n x trong t?a ?? c?c

y = r*sin(anpha); % Bi?u di?n y trong t?a ?? c?c

plot(x,y)

title('duong tron ban kinh bang 3')

box on% hien thi duong vien khung

grid on% hien thi luoi do thi

axis equal

%tinh dien tich, de sau dau phay 5 chu so

dt = pi*r^2;

sprintf('dien tich hinh tron la: %0.5f',dt)

%tinh chu vi, de sau dau phay 5 chu so

chuvi=2*pi*r;

sprintf('chu vi hinh tron la: %0.5f', chuvi)

III CÁCH VIẾT MỘT FUNCTION TRONG MATLAB

1 Cấu trúc:

Function [out1, out2, ]=funname(in1, in2,…)

- Out1, out2: các tham số đầu ra

- In1, in2: các tham số đầu vào

- Funname: tên hàm

Note: tên hàm phải trùng với tên m-file chứa hàm

2 Một vài chương trình cơ bản như sau:

function [sinfct, cosfct, expfct]= vidu2(f1, f2, damp)

% Function vidu2

% written by Nguyen Duc Nhan

% call: [sinfct, cosfct, expfct] = vidu2(f1, f2, damp)

% or vidu2(f1, f2, damp)

t=(0:0.01:2);% Tao ra vecto thoi gian

% Tinh toan cac ham

sinfct=sin(2*pi*f1*t); % Tinh cac gia tri ham sin

cosfct=2*cos(2*pi*f2*t); % Tinh cac gia tri ham cos

expfct=exp(-damp*t); % Tinh cac gia tri ham exp

plot(t,[sinfct;cosfct; expfct])

xlabel ('time / s')

title('three gorgeous signals')

IV CÁC GIẢI THUẬT TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

SỐ TRONG MATLAB

1 Tìm nghiệm bằng phương pháp chia nửa (bisection)

a Lý thuyết:Sử dụng câu lệnh while tạo vòng lặp để đoán

nghiệm

b Giải bài tập giáo trình

% bai 21 chuong 2, trang 72

% written by Vu Thi Thu

a=input('a='); % nhap vao gia tri a ung v?i x bac 3

b=input('b='); % nhap vao gia tri b ung v?i x bac 2

c=input('c='); % nhap vao gia tri c ung v?i x bac 1

d=input('d='); % nhap vao gia tri d ung voi x bac 0

x1=input('x1='); % nhap khoang du doan x1:x2

x2=input('x2='); % nhap khoang du doan x1:x2

fx1=-inf; % dat gia tri fx1 la am vo cung

fx2=inf; % dat gia tri fx2 la duong vo cung

% hoac co the tinh gia tri fx1, fx2

% sau dong tinh gia tri fx nhu sau:

Chú ý:

 Nếu điều kiện đúng:

 Nếu điều kiện sai:

Kết thúc Print x x2-x1>sai số ɛ

Nhập khoảng chứa nghiệm

x1:x2

fx1.fx>0 x=(x1+x2)/2;

;

2 Tính tích phân bằng phương pháp điểm giữa

a Lí thuyết: Chia nhỏ khoảng tính tích phân thành N khoảng

bằng nhau, độ rộng h Cộng giá trị diện tích các phần nhỏ đó lại với nhau Diện tích mỗi phần Si được xác định bằng

h*Fi(average), ở đ ây, Fi(average) là giá trị hàm F tính ở điểm chính giữa khoảng nhỏ đó

Lưu đồ thuật toán

Bắt đầu

i<=N

Nhập a,b,N h=(b-a)/N

i=0;

Sum=0;

i=i+1

1/2)*h;

% tinh tich phan bang pp midpoint (diem giua)

% vi du tinh tich phan su dung function

% written by Nguyen Duc Nhan

% fixed by Vu Thi Thu

function[integral]=midpoint(a,b,F,N)

h=(b-a)/N; % do rong cua tung doan nho

Sum=F(a+h/2); % tao gia tri ban dau cho Sum

b Giải bài tập giáo trình:

% bai 22, chuong 2, trang 72

% tinh tich phan bang pp midpoint (diem giua)

% written by Vu Thi Thu

intergral=h*Sum;% gia tri tich phan

disp('gia tri tich phan tinh theo pp midpoint la:')

intergral

3 Giải phương trình vi phân bậc 1, sử dụng phương pháp Euler

a Lí thuyết

b Giải bài tập giáo trình:

% bai 24, chuong 2, trang 85

% giai phuong trinh vi phan bang Euler

% written by Vu Thi Thu

CÁCH TẠO CÁC TÍN HIỆU KHÁC NHAU TRONG MATLAB

1 Lý thuyết:

a Tín hiệu tương tự

b Tín hiệu số

c Tín hiệu ngẫu nhiên: Các nguồn tin trong thực tế là hoàn

toàn ngẫu nhiên

- Rand(x,y): Tạo nguồn tín hiệu ngẫu nhiên x hàng, y cột,

phân bố đều trong khoảng [0,1]

- Randn(x,y): Tạo nguồn tín hiệu ngẫu nhiên x hàng, y cột,

phân bố chuẩn, có trung bình bằn 0, độ lệch chuẩn bằng 1

- Randint(m,n): Tạo ma trận m hàng, n cột với các giá trị

ngẫu nhiên 0,1 có xác suất bằng nhau

- Randint(m,n,[0,k] hoặc randint(m,n,k+1): Tạo ma trận kích

thước m.n có các giá trị trong dải [0,k] phân bố đều

Randsrc(m,n): Tạo ma trận kích thước m.n có các kí hiệu

-1, 1 ngẫu nhiên phân bố đều

- Randsrc(m,n,[x1 x2…xk]): Tạo ma trận kích thước m.n

ngẫu nhiên, có các kí hiệu phân bố đều trong tập {x1, x2,

…,xk}

- Randerr: tương tự randsrc, nhưng randerr để tạo nguồn lỗi

ngẫu nhiên

2 Các ví dụ về tạo chuỗi xung:

% vi du ve tao chuoi xung vuong

% written by Nguyen Duc Nhan

% fixed by Vu Thi Thu

function[t,y]=rectpulse(Tw,Rp,Ns,Np)

% t-vecto thoi gian

% y-vecto tin hieu dau ra

% Tw-do rong xung (<Tp) [s/xung]

% Rp-toc do xung [xung/s]

% Ns-so mau [mau]

% Np-so xung quan sat [xung]

Tp=1/Rp; % chu ki xung [s/xung]

t0=0; % thoi gian bat dau [s]

tf=Np*Tp; % thoi gian ket thuc [s]

ts=(tf-t0)/(Ns-1); % thoi gian lay mau

t=t0:ts:tf;

ylabel('Amplitude')

end

end

% bai tap 36, chuong 4, trang 160

% vi du ve tao chuoi xung tam giac

% written by Vu Thi Thu

function[t,y]=xungtg(Tw,Rp,Ns,Np)

% t-vecto thoi gian

% y-vecto tin hieu dau ra

% Tw-do rong xung

% Rp-toc do xung di vao

% Ns-so mau lay trong khoang thoi gian qsat

% Np-so xung quan sat

Tp=1/Rp; % chu ki xung

t0=0; % thoi gian bat dau qsat

tf=Tp*Np; % thoi gian ket thuc qsat

ts=(tf-t0)/(Ns-1); % thoi gian lay mau

box off% bo duong vien do thi

title('Tao chuoi xung tam giac')

1 Tạo và biểu diễn dạng sóng của tín hiệu(xem phần 8,

điều chế tín hiệu tương tự và điều chế số)

2 Tạo và biểu diễn dạng phổ (tính toán PSD của một tín

- Bằng việc lựa chọn cẩn thận H(f) ->tăng cường hoặc khử

các thành phần phổ chọn lọc của tín hiệu vào

- Khi Sx(f) và H(f) xác định -> xác định đc Sy(f) và ngược lại

function[t,Pf]=spectrocal(t,x)

% vi du ve chuong trinh tinh toan spectrum

% t-vecto thoi gian

% x-tin hieu dau vao

% f- vecto tan so

% Pf-tinh toan PSD cua x

% written by Nguyen Duc Nhant

Ns=lenghth(x); % Ns bang kich thuoc cua x

% ham bo loc butterworth

% B- bang thong bo loc

% Ts- thoi gian lay mau

% n-filter order

% y- dau ra cua bo loc

% written by Nguyen Duc Nhan