Phân tích code matlab sim uwb 4 03

Sim_UWB 4.03 Chương trình Matlab thực hiện mô phỏng và biểu diễn công suất kênh của mô hình hai tia, mô hình hàm mũ và mô hình kênh IEEE 802.11 được cho bởi chương trình Sim_UWB 4.03.. K

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I

BÀI TẬP VỀ NHÀ: CÁC

MẠNG THÔNG TIN VÔ

TUYẾN

Đề bài:

Phân tích code Matlab Sim_UWB 4.03

Giảng viên : Nguyễn Viết Đảm

Hà Nội, tháng 2/2022

MỤC LỤC

I Sim_UWB 4.03 3

II Mô phỏng 3

1 Công suất kênh của mô hình 2 tia và mô hình mũ 3

a Code matlab 3

b Kết quả mô phỏng: 5

c Phân tích 6

2 Mô hình kênh IEE 802.11 7

a Code matlab 7

b Kết quả mô phỏng 10

c Phân tích 11

I Sim_UWB 4.03

Chương trình Matlab thực hiện mô phỏng và biểu diễn công suất kênh của mô hình hai tia, mô hình hàm mũ và mô hình kênh IEEE 802.11 được cho bởi chương trình

Sim_UWB 4.03 Kết quả chạy chương trình này được biểu diễn matlab dưới Muốn vậy,

ta phải thiết trị cho các tham số đặc trưng cho môi trường kênh trong nhà, thực hiện mô phỏng với 10.000 thực hiện kênh tại  = 25 ns và Ts = 50 ns Vì trải trễ trung bình quân phương là tương đối nhỏ trong mô phỏng này, nên sự thay đổi công suất trong miền tần số trong khoảng 5 dB, cho thấy tính chọn lọc tần số (hay pha đinh chọn lọc tần số) là không đáng kể Dưới đây ta tóm tắt các chương trình được dùng trong Sim_UWB 4.03 này

Prog 4.09 Chương trình thực hiện tạo lý lịch trễ công suất cho mô hình kênh hàm

mũ Chương trình nhận 4 tham số đầu vào: trải trễ trung bình quân phương, tau_d; thời gian lấy mẫu, Ts; công suất nhỏ nhất khả nhận biết được, A_dB; công suất tổng chuẩn hóa đơn vị, norm_flag Chương trình cho ra vector lý lịch trễ công suất, PDP Lệnh thực hiện chương trình là:

[PDP] = uwb40302_exp_PDP(tau_d, Ts, A_dB, norm_flag)

Prog 4.10 Chương trình mô phỏng để tạo lý lịch trễ công suất theo mô hình kênh

IEEE 802.11 Chương trình nhận hai tham số đầu vào: trải trễ trung bình quân phương, sigma_tau; thời gian lấy mẫu, Ts Chương trình cho ra lý lịch trễ công suất của mô hình kênh IEEE 802.11, PDP Lệnh thực hiện chương trình là:

[PDP] = uwb40301_ieee802_11_model(sigma_tau, Ts)

II Mô phỏng

1 Công suất kênh của mô hình 2 tia và mô hình mũ

a Code matlab

% function Sim_UWB_403

clc;

clear all;

close all;

scale = 1e-9; % ns

Ts = 10*scale; % Sampling time

t_rms = 30*scale; % RMS delay spread

num_ch = 10000; % # of channel

%===================% 2-ray

model==========================================

pow_2 = [0.5 0.5];

delay_2 = [0 t_rms*2]/scale;

H_2 = uwb40201_Ray_model(num_ch).'*sqrt(pow_2); % Prog 4.05

avg_pow_h_2 = mean(H_2.*conj(H_2));

figure(414)

subplot(121)

stem(delay_2,pow_2,'linewidth',1.5);

hold on;

stem(delay_2,avg_pow_h_2,'r.','linewidth',2.5);

xlabel('Tre [ns]','fontname','.vntime','fontsize',12),

ylabel('Cong suat kenh [tuyen tinh]','fontname','.vntime','fontsize',14);

title('PDP lý tuong va PDP mo phong cua mo hinh 2 tia',

'fontname','.vntime','color','b','fontsize',14);

PT = legend('Lý tuong','Mo phong');

set(PT,'fontname','.vntime','fontsize',12)

axis([0 140 0 0.7]);

%===================Exponential model

exp_PDP==============================

pow_e = uwb40302_exp_PDP(t_rms,Ts); % programe 4.08

delay_e = (0:length(pow_e)-1)*Ts/scale;

H_e = uwb40201_Ray_model(num_ch).'*sqrt(pow_e); % programe 4.05

avg_pow_h_e = mean(H_e.*conj(H_e));

subplot(122)

stem(delay_e,pow_e);

hold on;

stem(delay_e,avg_pow_h_e,'r.');

xlabel('Tre [ns]','fontname','.vntime','fontsize',12);

ylabel('Cong suat kenh [tuyen tinh ]','fontname','.vntime','fontsize',14);

title('PDP ly tuong PDP mo phong cua mo hinh ham mu',

'fontname','.vntime','color','b','fontsize',14);

PT = legend('Lý tuong','Mo phong');

set(PT,'fontname','.vntime','fontsize',12)

axis([0 140 0 0.7]);

b Kết quả mô phỏng:

Hình 1: Minh hoạ công suất kênh của mô hình 2 tia và mô hình mũ

Workspace

c Phân tích

2 Mô hình kênh IEE 802.11

a Code matlab

%=========================IEEE80211_model.m=====================

===========

clc;

clear all

% close all;

scale = 1e-9; % nano

Ts = 50*scale; % Sampling time

t_rms = 25*scale; % RMS delay spread

num_ch = 10000; % Number of channels

N = 128; % FFT size

PDP = uwb40301_ieee802_11_model(t_rms,Ts); % Prog 4.09

for k=1:length(PDP)

h(:,k) = uwb40201_Ray_model(num_ch).'*sqrt(PDP(k)); % Prog 4.05

avg_pow_h(k)= mean(h(:,k).*conj(h(:,k)));

end

H=fft(h(1,:),N);

figure(415)

subplot(121)

stem([0:length(PDP)-1],PDP,'ko');

hold on,

stem([0:length(PDP)-1],avg_pow_h,'k.');

xlabel('chi so nhanh cua kenh , p','fontname','.vntime','fontsize',12);

ylabel('Cong suat kenh trung binh [tuyen tinh]','fontname','.vntime','fontsize',14);

title('Mo hinh IEEE 802.11, \sigma_\tau=25ns, T_S=50ns',

'fontname','.vntime','color','b','fontsize',14);

PT = legend('lý tuong','mo phong');

set(PT,'fontname','.vntime','fontsize',14)

axis([-1 7 0 1]);

subplot(122)

plot([-N/2+1:N/2]/N/Ts/10^6,10*log10(H.*conj(H)),'k-');

xlabel('Tan so [MHz]','fontname','.vntime','fontsize',12);

ylabel('Cong suat kenh [dB]','fontname','.vntime','fontsize',14)

title('Dap ung tan so , \sigma_\tau=25ns, T_S=50ns',

'fontname','.vntime','color','b','fontsize',14);

function H = uwb40201_Ray_model(L)

% programe 4.05

% Rayleigh Channel Model

% Input : L : # of channel realization

% Output: H : Channel vector

H = (randn(1,L)+j*randn(1,L))/sqrt(2);

function PDP=uwb40301_ieee802_11_model(sigma_tau,Ts)

% Prog 4.09

% IEEE 802.11 channel model PDP generator

% Input:

% sigma_tau : RMS delay spread

% Ts : Sampling time

% Output:

% PDP : Power delay profile

%MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLABđố Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang and Chung G Kang

%?2010 John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd

lmax = ceil(10*sigma_tau/Ts); % (2.13)

sigma02=(1-exp(-Ts/sigma_tau))/(1-exp(-(lmax+1)*Ts/sigma_tau)); % (2.15)

l=0:lmax; PDP = sigma02*exp(-l*Ts/sigma_tau); % (2.14)

function PDP = uwb40302_exp_PDP(tau_d,Ts,A_dB,norm_flag)

% Prog 4.08

% Exponential PDP generator

% Input:

% tau_d : rms delay spread in second

% Ts : Sampling time in second

% A_dB : the smallest noticeable power in dB

% norm_flag : normalizes total power to unit

% Output:

% PDP : PDP vector

%MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLABđố Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang and Chung G Kang

%?2010 John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd

if nargin<4, norm_flag=1; end % normalizes

if nargin<3, A_dB=-20; end % 20dB below

sigma_tau = tau_d; A = 10^(A_dB/10);

lmax=ceil(-tau_d*log(A)/Ts); % get max path index (2.8)/Ts

% Computes normalization factor for power normalization

if norm_flag

p0=(1-exp(-Ts/sigma_tau))/(1-exp(-(lmax+1)*Ts/sigma_tau)); % (2.10)

else p0=1/sigma_tau;

end

% Exponential PDP

l=0:lmax; PDP = p0*exp(-l*Ts/sigma_tau); % (2.11)

b Kết quả mô phỏng

Hình 2: Các đặc trưng của mô hình kênh IEEE 802.11

Workspace

c Phân tích