Mô phỏng và khảo sát hệ thống 64PSK(Bài tập lơn môn mô phỏng hệ thống truyền thông cô Hằng)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I BÀI TẬP LỚN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG Giảng viên Nguyễn Thị Thu Hằng Nhóm lớp học 05 Hà Nội – 2022 MỤC LỤC I Nhiệm vụ 1 4 1 Phương pháp chuyển đổi thành chuỗi nhị phân 4 2 Code MATLAB 4 a Hàm chuyendoi hàm chuyển đổi ảnh thành dạng nhị phân và khôi phục lại ảnh gốc từ dạng nhị phân đó 4 b Hàm mở file ảnh từ tệp và xử lý ảnh 4 c Hàm show ảnh 4 d Hàm xác định các thông số của ảnh 4 3 Hình ảnh gốc và sau khi khôi phục 5 4 Các thông số c.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I

BÀI TẬP LỚN

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

Giảng viên: Nguyễn Thị Thu Hằng Nhóm lớp học: 05

Hà Nội – 2022

MỤC LỤC

I Nhiệm vụ 1 4

1 Phương pháp chuyển đổi thành chuỗi nhị phân 4

2 Code MATLAB 4

a Hàm chuyendoi: hàm chuyển đổi ảnh thành dạng nhị phân và khôi phục lại ảnh gốc từ dạng nhị phân đó 4

b Hàm mở file ảnh từ tệp và xử lý ảnh 4

c Hàm show ảnh 4

d Hàm xác định các thông số của ảnh 4

3 Hình ảnh gốc và sau khi khôi phục 5

4 Các thông số của ảnh 5

II Nhiệm vụ 2 6

1 Mô tả hệ thống và các tham số của hệ thống 6

a Sơ đồ khối của hệ thống 6

b Các tham số của hệ thống 6

2 Kết quả mô phỏng 7

2.1 Đồ thị thể hiện tín hiệu đầu vào 7

2.2 Tín hiệu sau khi đi vào khối điều chế 64-PSK 8

2.3 Tín hiệu sau khi đi qua khối AWGN 11

2.4 Tín hiệu sau khi qua khối giải điều chế 64-PSK 14

2.5 Tỉ số lỗi bit - BER 16

2.6 Ảnh khôi phục 17

III Code MATLAB 18

1 Nhập các tham số đầu vào 18

2 Hàm tính mật độ phổ công suất 18

3 Xử lý tín hiệu đầu vào của điều chế 19

4 Vẽ dạng sóng và dạng phổ của tín hiệu đầu vào 19

5 Điều chế 64-PSK 20

a Quá trình điều chế 20

b Vẽ dạng sóng sau khi đi qua khối điều chế 64-PSK 20

c Vẽ biểu đồ chòm sao 21

d Vẽ biểu đồ mắt 21

e Vẽ phổ của tín hiệu 21

6 Tín hiệu truyền qua kênh AWGN 21

a Quá trình truyền 21

b Vẽ dạng sóng của tín hiệu 22

c Vẽ biểu đồ chòm sao 22

d Vẽ biểu đồ mắt 22

e Vẽ phổ của tín hiệu 23

7 Khối giải điều chế 64-PSK 23

a Quá trình giải điều chế 23

b Vẽ dạng sóng tín hiệu 23

c Vẽ biểu đồ chòm sao 24

d Vẽ biểu đồ mắt 24

e Vẽ phổ của tín hiệu 24

8 Tính BER bằng phương pháp Monte Carlo 24

a Tính BER 24

b Vẽ BER 25

I Nhiệm vụ 1

1 Phương pháp chuyển đổi thành chuỗi nhị phân

Để chuyển đổi ảnh số được lưu thành chuỗi nhị phân ta dùng hàm de2bi để chuyển từ decimal sang nhị phân và ta cũng dùng hàm này để chuyển từ nhị phân về decimal.

Ảnh gốc và ảnh sau khi khôi phục

II Nhiệm vụ 2

1 Mô tả hệ thống và các tham số của hệ thống

(Mã sinh viên B19DCVT116 => mô tả hệ thống 64-PSK)

a Sơ đồ khối của hệ thống

 Es = 10^(-6) : Năng lượng kí hiệu.

 Phase = 0 : pha của tín hiệu phát.

 Nsym = L/log2(M) : Số kí hiệu.

 L = dai : Độ dài chuỗi bit.

 t = 0:T_bit:L*T_bit-1 : Thời gian mô phỏng cho chuỗi kí hiệu trước khhi điều chế.

 t2 = 0:(length(y)*Ts)/(Nsym-1):length(y)*Ts : Thời gian mô phỏng cho chuỗi kí hiệu sau điều chế.

2 Kết quả mô phỏng

2.1 Đồ thị thể hiện tín hiệu đầu vào

a Chuỗi dữ liệu đầu vào

b Phổ tín hiệu đầu vào

c Dạng của sóng mang

Hình 2.1 Chuỗi bit đầu vào

Hình 2.2 Phổ của chuỗi tín hiệu đầu vào

- Dạng sóng mang là dạng hình sin.

2.2 Tín hiệu sau khi đi vào khối điều chế 64-PSK

Khi đi vào khối điều chế, chuỗi bản tin ban đầu được tách ra làm hai phần đó là phần thực và phần ảo (In-phase và Quadrature)

a Dạng sóng tín hiệu

b Chuỗi dữ liệu sau khi đi qua khối điều chế

* Dữ liệu phần thực ( In-phase)

Hình 2.3 Dạng của sóng mang

Hình 2.4 Dạng sóng tín hiệu sau khi qua khối điều chế

* Dữ liệu phần ảo (Quadrature)

c Biểu đồ chòm sao

d Biểu đồ mắt

* Dữ liệu In-phase

Hình 2.5: Chuỗi dữ liệu In-phase sau khi đi qua khối điều chế

Hình 2.6: Chuỗi dữ liệu Quadrature sau khi đi qua khối điều chế

Hình 2.7 Biểu đồ chòm sao sau khi đi qua khối điều chế

2.3 Tín hiệu sau khi đi qua khối AWGN

a Dạng sóng tín hiệu

* Tín hiệu In-phase

* Tín hiệu Quadrature

* Nhận xét: Sau khi nhân với sóng mang ta thấy dạng xung mang hình dạng sin của sóng

mang đã cho và khi đi qua kênh AWGN tín hiệu cộng với nhiễu nên dạng sóng không được đẹp giống như hình trên.

b Biểu đồ chòm sao

Hình 2.11: Biểu đồ phổ của dữ liệu Q sau điều chế

Hình 2.12: Dạng xung dữ liệu I sau khi truyền qua AWGN

Hình 2.12: Dạng xung dữ liệu Q sau khi truyền qua AWGN

* Nhận xét: Sau khi truyền qua kênh AWGN, các mẫu trên bị ảnh hưởng bởi nhiễu nên

có hình dạng méo như hình trên.

c Biểu đồ mắt

* Dữ liệu In-phase

* Dữ liệu Quadrature

Hình 2.13: Biểu đồ chòm sao sau khi truyền AWGN

Hình 2.13: Biểu đồ mắt I sau khi truyền qua AWGN

d Phổ của tín hiệu

* Phổ của tín hiệu In-phase

* Phổ của tín hiệu Quadrature

Hình 2.14: Biểu đồ mắt Q sau khi truyền qua AWGN

Hình 2.15: Biểu đồ phổ dữ liệu I khi đi qua kênh AWGN

Hình 2.15: Biểu đồ phổ dữ liệu Q khi đi

2.4 Tín hiệu sau khi qua khối giải điều chế 64-PSK

a Chuỗi bit đầu ra

* Nhận xét: Ta thấy chuỗi bit sau khi giải điều chế không giống với chuỗi ban đầu do

ảnh hưởng của nhiễu.

b Biểu đồ chòm sao

* Nhận xét: Sau khi giải điều chế, hai thành phần In-phase và Quadrature kết hợp lại

thành 1 phần và đó là chiều In-phase (chiều thực).

Hình 2.16: Chuỗi tín hiệu sau khi giải điều chế

Hình 2.17: Biểu đồ chòm sao sau giải điều chế

d Phổ tín hiệu

*Nhận xét: Phổ của tín hiệu sau khi điều chế có phần nhòe và phình to hơn so với phổ

ban đầu của tín hiệu do ảnh hưởng của nhiễu.

Hình 2.18: Biểu

đồ mắt sau khi giải điều chế

Hình 2.19: Phổ của tín hiệu sau khi giải điều chế

2.5 Tỉ số lỗi bit - BER

* Nhận xét: Tỉ số lỗi bit theo kết quả mô phỏng cao hơn nhiều so với trên lý thuyết do

sai số hệ thống.

2.6 Ảnh khôi phục

Hình 2.20: Đồ thị tỉ số lỗi bit theo lý thuyết và

mô phỏng

Hình 2.21: Ảnh khôi phục

* Nhận xét:

Với SNR càng cao thì BER càng thấp nên ảnh sẽ rõ hơn, độ màu sắc chính xác hơn, gần với ảnh gốc hơn.

III Code MATLAB

1 Nhập các tham số đầu vào

2 Hàm tính mật độ phổ công suất

3 Xử lý tín hiệu đầu vào của điều chế

4 Vẽ dạng sóng và dạng phổ của tín hiệu đầu vào

5 Điều chế 64-PSK

a Quá trình điều chế

b Vẽ dạng sóng sau khi đi qua khối điều chế 64-PSK

b Vẽ dạng sóng của tín hiệu

c Vẽ biểu đồ chòm sao

d Vẽ biểu đồ mắt

e Vẽ phổ của tín hiệu

7 Khối giải điều chế 64-PSK

a Quá trình giải điều chế

b Vẽ dạng sóng tín hiệu

c Vẽ biểu đồ chòm sao

d Vẽ biểu đồ mắt

e Vẽ phổ của tín hiệu

8 Tính BER bằng phương pháp Monte Carlo

a Tính BER

b Vẽ BER