Nhiệm vụ: Mô phỏng hệ thống truyền dẫn số tại tốc độ dữ liệu N Mb/s để truyền một chuỗi tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên có chiều dài Nx100 bit, giá trị N được xác định bởi số cuối cùng của
Trang 1BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI TẬP LỚN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
TRUYỀN THÔNG
GIẢNG VIÊN: NGÔ THỊ THU TRANG SINH VIÊN: PHẠM NGỌC LINH
HÀ NỘI – 2021
Trang 2Nhiệm vụ:
Mô phỏng hệ thống truyền dẫn số tại tốc độ dữ liệu N Mb/s để truyền một chuỗi tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên có chiều dài Nx100 bit, giá trị N được xác định bởi số cuối cùng của mã sinh viên (nếu số đó là 0 thì chọn số liền kề bên cạnh) Mỗi sinh viên sẽ lựa chọn một trong các kĩ thuật điều chế sau cho hệ thống mô phỏng của mình:
Điều chế M-QAM nếu số cuối cùng trong mã sinh viên là chẵn và M = 16 nếu
số liền kề là lẻ và M = 64 nếu số liền kề là chẵn
Sử dụng mô hình mô phỏng tương đương băng gốc, tín hiệu phát có thể được biểu diễn như sau:
trong đó dk là các kí hiệu (symbol) phức được xác định từ chuỗi bản tin đầu vào và kỹ thuật điều chế; Tsym là chu kỳ của symbol; f0 là pha của tín hiệu phát và p(t) xác định dạng xung được phát, với:
với Es là năng lượng mỗi symbol
Yêu cầu:
A Mô tả hệ thống mô phỏng bằng sơ đồ khối và xác định các tham số của hệ thống, có thể bao gồm cả các bộ lọc sử dụng để có được bộ thu tối ưu
B Bằng việc sử dụng MATLAB, viết chương trình mô phỏng hệ thống truyền dẫn số
sử dụng kỹ thuật điều chế đã lựa chọn trên kênh AWGN với nguồn tín hiệu đã cho với mức tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR bằng 8 dB
C Biểu diễn biểu đồ chòm sao của tín hiệu trên từng kênh; dạng sóng tín hiệu, mẫu mắt của tín hiệu tại các điểm sau trên hệ thống: đầu ra bộ điều chế, sau khi truyền qua kênh AWGN sau khi được xử lý và khôi phục tại bộ thu
Trang 3Bài Làm:
A Mô tả hệ thống mô phỏng, xác định các tham số
- Tín hiệu 16-QAM có thể nhận được bằng cách điều chế cầu phương hai tín hiệu ASK
4 mức
Hình 1: Sơ đồ điều chế 16-QAM.
Dữ liệu điều chế nhị phân đưa đến điều chế được phân thành bốn luồng nhờ bộ biến đổi nối tiếp-song song Sau đó, bốn luồng này được đưa từng cặp và lên hai bộ biến đổi hai mức thành bốn mức để được tín hiệu bốn mức Q (vuông góc) và I (đồng pha) Sau đó, các tín hiệu bốn mức được đưa lên bộ nhân Ở đó, tín hiệu Q được nhân với còn tín hiệu I được nhân với , để được hai tín hiệu ASK bốn mức vuông góc Bộ cộng ở đầu ra cho phép cộng hai vectơ của hai tín hiệu 4-ASK Kết quả là ta được tín hiệu 16-QAM có biên độ và pha thay đổi theo từng tổ hợp bốn bít đưa lên điều chế
Hình 2: Biểu đồ sao tín hiệu 16-QAM
Trang 4Hình 3: Bộ giải điều chế 16-QAM
Bộ phân luồng (demux) chuyển đổi luồng nhị phân b(t) tốc bit Rb=1/Tb đầu vào thành bốn luồng độc lập, trong đó hai bit lẻ được đưa đến bộ chuyển đổi mức ở nhánh trên còn hai bit chẵn được đưa đến bộ chuyển đổi mức nhánh dưới Tốc độ ký hiệu trong trường hợp này sẽ bằng Rs=Rb/4
Các bộ biến đổi mức chuyển đổi 2 mức vào L mức () tạo ra các tín hiệu L mức tương ứng với các đầu vào đồng pha và pha vuông góc
Sau khi nhân hai tín hiệu L mức với hai sóng mang có pha vuông góc được tạo tử
bộ dao động nội phát TLO (Transmitter Local Oscillator) rồi cộng lại ta được tín hiệu M-QAM
- Hoạt động của bộ giải điều chế:
• Tín hiệu thu được đưa lên 2 nhánh đồng pha và vuông pha, sau đó được nhân với 2 hàm trực giao giống phía phát được tạo ra từ bộ dao động nội thu RLO (Receiver Local Oscillator) Nhờ tính chất trực giao mà ta tách được 2 thành phần tín hiệu
• Tín hiệu sau đó được đưa qua bộ tương quan lấy mẫu, đánh giá ngưỡng (so sánh với L-1 ngưỡng) để thu được kí hiệu
• Sau cùng hai chuỗi số nhị phân được tách ra nói trên sẽ kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song vào nốí tiếp để khôi phục lại chuỗi nhị phân phía phát (ước tính chuỗi phát )
- Ảnh hưởng của kênh AWGN:
• Xuất hiện thành phần tạp âm Gaussian trắng cộng n(t) có trung bình bằng 0 và phương sai bằng No/2
Trang 5B Mã chương trình
clc;
clear all ;
close all ;
% masv: B17DCVT218
N=8;
SNRdb = 8; % ti so tin hieu tren nhieu db
SNR=10^(SNRdb/10);
M = 16; % so muc dieu che
n=log2(16); % so ky hieu
Es = 5e-10;
phi = 0; % pha cua tin hieu phat
Ts = 1/1e9; % chu ky cua symbol Tsym
data1 = randint(1,N*100); % tin hieu nhi phan dau vao
data2=data1(1:fix(N*100/4)*4);
data = reshape(data2,4,fix(N*100/4));
data=data';
data= bi2de(data);
data=data';
dieuche = qammod(data,M,phi); % tin hieu sau khi dieu che QPSK
t = (0:10/(length(dieuche) - 1):10); % tao vector thoi gian
Tx = [];
for k = 1:length(dieuche)
Tx(k) = dieuche(k) * sqrt((2*Es)/Ts)*sinc((2*pi*(t(k) - k*Ts))/Ts); % CT bieu dien tin hieu phat
end
Tx = Tx * exp(1j*phi);
Tx1=awgn(Tx,SNR);
quakenhawgn=awgn(dieuche,SNR);
scatterplot(dieuche);
title( 'Bieu do chom sao sau khi dieu che' );
scatterplot(quakenhawgn);
title( 'Bieu do chom sao sau khi di qua kenh AWGN' );
figure;
plot(t,real(Tx));
title( 'Tin hieu phat' );
figure;
plot(t,real(quakenhawgn));
title( 'Tin hieu sau khi qua AWGN ' );
xlabel( 'Thoi gian (t)' );
ylabel( 'Bien do (A)' );
eyediagram(Tx,50);
title( 'Eyediagram sau khi dieu che 16-QAM ' );
eyediagram(Tx1,50);
title( 'Eyediagram sau khi qua kenh AWGN ' );
Trang 6
C Kết quả mô phỏng