Môn cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến chủ đề sim fwc01 biểu diễn mật độ phổ công suất của các kỹ thuật điều chế trên matlab

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGKHOA VIỄN THÔNG 1 BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN CHỦ ĐỀ Sim_FWC01 Biểu diễn mật độ phổ công suất của các kỹ thuật điều ch

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1

BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN

CHỦ ĐỀ Sim_FWC01 Biểu diễn mật độ phổ công suất của các kỹ thuật điều chế trên MATLAB

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Viết Đảm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Đức

Hà Nội – 2023

I Mục đích

Hiểu mật độ phổ công suất PSD của tín hiệu ngẫu nhiên băng gốc và PSD của tín

hiệu ngẫu nhiên thông dải và quá trình dịch phổ tần tín hiệu Phân tích so sánh PSD

của các kỹ thuật điều chế

II Nội dung

 Phân tích biểu thức tín hiệu băng tần cơ sở và biểu thức tín hiệu thông dải trong miền thời gian (dạng sóng tín hiệu và hàm tự tương quan), tính toán và mô

tả trên Matlab

 Phân tích biểu thức PSD của tín hiệu băng tần cơ sở, tính toán và biểu diễn trên Matlab

 Phân tích biểu thức PSD của tín hiệu thông dải, tính toán và biểu diễn trên Matlab

 Phân tích các biểu thức tín hiệu điều chế trong miền thời gian và tần số

 Phân tích các biểu thức PSD của các kỹ thuật điều chế, tính toán và biểu diễn trên Matlab

III Thực hành

Bài 1:

1 Mô phỏng PSD của tín hiệu băng tần cơ sở và tín hiệu thông dải

a Bài làm

b Các công thức tính toán

- Mật độ công suất của tín hiệu băng tần cơ sở

- Mật độ công suất của tín hiệu thông dải

c Mô phỏng

 Nhận xét đồ thị:

 Khảo sát cho thấy PSD phụ thuộc vào tốc độ bit và tốc độ sóng mang

 Mật độ phổ công suất càng nhỏ thì tốc độ bit càng lớn

d Giải thích câu lệnh.

clear; Xóa tất cả các biến khỏi vùng làm việc, giải

phóng bộ nhớ hệ thống close all; Đóng tất cả xóa tất cả cácsố liệu mà không xử lí

được ẩn

f= -200:5:200; Tạo một vector biến f giá trị bắt đầu từ đến

cách nhau

Tb = 0.02;

Rb = 1/Tb;

A = 10;

AA = A^2*Tb;

Tb: thời gian một bit Rb: tốc độ bit

A (AA): biên độ

PSD_BaseBand = AA*(sinc((f*Tb)).^2); Mật độ phổ công suất củatín hiệu tần cơ sở PSD_PassBand = (AA/4)*((sinc((f+fc)*Tb)).^2+

(sinc((f-fc)*Tb)).^2); Mật độ phổ công suất BDSK PSD_PassBand_1 = (AA/4)*((sinc((f-fc)*Tb)).^2);

PSD_PassBand_2 = (AA/4)*((sinc((f+fc)*Tb)).^2);

Hai thành phần cấu tạo nên mật độ phổ công suất của tín hiệu BDSK

figure(1); Hàm figure để tạo một figure mới để vẽ đồ thị

Subplot(2,1,1);

Chia cửa sổ hiện tại thành một ma trận 2x1 khoảng

để vẽ đồ thị, và chọn cửa

sổ 1 là cửa sổ hoạt động Các đồ thị thành phần được đánh số từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, sau đố đến hàng thứ hai

stem(f,PSD_BaseBand, 'b','LineWidth',3);

Tạo biểu đồ gốc và đặt kiểu đường thành đường chấm dứt, màu mặt của điểm đánh dấu thành màu

đỏ và màu cạnh của điểm đánh dấu thành màu xanh

lá cây bằng cách sử dụng các đối cặp số tên, giá trị

hold on

Lệnh hold on, MATLAB không bỏ đi hệ trục đã tồn tại trong khi lệnh plot mới đang được thực hiện, thay vào đó, nó thêm đường cong mới vào hệ trục hiện tại Tuy nhiên, nếu dữ liệu không phù hợp hệ trục tọa độ cũ, thì trục được chia lại

plot(f,PSD_BaseBand, 'b','LineWidth',3);

Vẽ 2D với trục x và y tuyến tính

Lệnh plot vẽ đồ thị của một mảng dữ liệu trong một hệ trục thích hợp và nối các điểm bằng đường thẳng

xlabel('Tan so

[H_z]','FontName','.VnTime','color','b','FontSize',14)

;

xlabel(str,name,value) ghi tên trục x của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ sung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ,…

Title (['Mat do pho cong suat PSD cua tin hieu bang

tan co so voi toc do R_b =',num2str(Rb),'b/s'],

'FontName','.VnTime','color','b','FontSize',12);

title (str, name, value,…)

bổ sung thêm các thuộc tính title: tên, đơn vị, font chữ, màu, cỡ chữ,…

grid on;

Trên màn hình hiển thị các đường lưới chính cho các đồ thị hiện tại

Các đường lưới chính kéo dài từ mỗi dấu tick

2 Mô tả và so sánh PSD của các tín hiệu BPSK, QPSK, MSK, Q-MSK.

a Bài làm

b Các công thức tính toán

- Mật độ phổ công suất QPSK

- Mật độ phổ công suất BPSK

- Mật độ phổ công suất MSK

c Mô phỏng

 Nhận xét đồ thị:

 Các tín hiệu có PSD chênh lệch nhau tại cùng một điều kiện xét

 PSD của MSK nhỏ hơn PSD của QPSK và nhỏ hơn PSD của BPSK

d Giải thích code MATLAB

khỏi vùng làm

các số liệu mà không

xử lí được ẩn

f = linspace(-2000,2000,1500); Tạo một vector biến f

giá trị bắt đầu từ đến cách

Tb = 1/300;

Rb = 1/Tb;

A = 10;

AA = A^2*Tb;

fc = 300;

Eb = P*Tb;

Tb: thời gian một bit Rb: tốc độ bit

A (AA): biên độ fc: tần số sóng mang Eb: năng lượng 1 bit PSD_BaseBand = AA*(sinc((f*Tb)).^2); Mật độ phổ công suất

của tín hiệu băng tần

cơ sở PSD_BPSK =

(Eb*log2(2))*((sinc((f-fc)*Tb*log2(2))).^2);

PSD_QPSK =

(Eb*log2(4))*((sinc((f-fc)*Tb*log2(4))).^2);

PSD_8_PSK =

(Eb*log2(8))*((sinc((f-fc)*Tb*log2(8))).^2);

Khai triển công thức thành phần

PSD_BPSK_2 =

(Eb*log2(2)/2)*(((sinc((f-fc)*Tb*log2(2))).^2) +

((sinc((f+fc)*Tb*log2(2))).^2)); PSD_QPSK_2 =

(Eb*log2(4)/2)*(((sinc((f-fc)*Tb*log2(4))).^2) +

((sinc((f+fc)*Tb*log2(4))).^2)); PSD_8_PSK_2 =

(Eb*log2(8)/2)*(((sinc((f-fc)*Tb*log2(8))).^2) +

((sinc((f+fc)*Tb*log2(8))).^2));

Công thức tính PSD của BPSK, QPSK, 8-PSK

SF = ((16*Eb)/(pi^2));

Dum = (16*(Tb^2)*(f-fc).^2)-1;

PSD_MSK = SF*((Num./Dum).^2);

Num_2 = (cos(2*pi*(f+fc)*Tb));

PSD_MSK_2 = (SF/2)*(((Num./Dum).^2) +

một figure mới để vẽ

đồ thị

thành một ma trận 2 x

1 khoảng để vẽ đồ thị,

và chọn cửa sổ 1 là cửa sổ hoạt động Các

đồ thị thành phần được đánh số từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, sau đó đến hàng thứ hai

đặt kiểu đường thành đường chấm dứt, màu mặt của điểm đánh dấu thành màu đỏ và màu cạnh của điểm đánh dấu thành màu xanh lá cây bằng cách

sử dụng các đối số cặp tên, giá trị

MATLAB không bỏ

đi hệ trục đã tồn tại trong khi lệnh plot mới đang được thực hiện, thay vào đó, nó thêm đường cong mới vào hệ trục hiện tại Tuy nhiên, nếu dữ liệu không phù hợp

hệ trục tọa độ cũ, thì trục được chia lại

tuyến tính

Lệnh plot vẽ đồ thị của một mảng dữ liệu trong một hệ trục thích hợp và nối các điểm bằng đường thẳng

xlabel('Tan so

[H_z]','FontName','.VnTime','color','b','FontSize',14); xlabel (str, name, value) ghi tên trục x

của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ sung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ

ylabel('PSD Dau vao khoi dieu

che','FontName','.VnTime','color','b','FontSize',14); ylabel (str, name, value) ghi tên trục y

của các trục hiện tại bằng chuỗi Bổ sung các đặc điểm về font chữ, màu chữ, cỡ chữ

title(['Mat do pho cong suat PSD cua tin hieu dau

vao khoi dieu che R_b=',

num2str(Rb),'b/s'],

'FontName','.VnTime','color','b','FontSize',12);

title (str, name, value, ) bổ sung thêm các thuộc tính title: tên, đơn vị, font chữ, màu, cỡ chữ,

thị các đường lưới chính cho các đồ thị hiện tại

Các đường lưới chính kéo dài từ mỗi dấu tick

trong đồ thị

kèm cho các chú thích trong đồ thị: cỡ chữ, font chữ,…

Bài 2: Sim_FWC_02_02_BER_BPSK_AWGN

a Bài làm

b Mô phỏng

 Nhận xét đồ thị:

 Trong mô phỏng hệ thống BPSK trong kênh AWGN thì tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu càng tăng (tín hiệu thu càn tốt) thì xác suất lỗi bit BER càng giảm, đồ thị thể hiện cho việc tính toán và mô phỏng giống – khác nhau

 Trong đồ thị so sánh xác suất lỗi bit hệ thống BPSK trực giao và đối cực trong kênh AWGN cho thấy thành phần trực giao có tỉ

lệ lỗi bit cao hơn so với thành phần đối cực của phương pháp điều chế BPSK

c Giải thích code MATLAB

SNRindB = 0:1:8; Tạo và gán khoảng giá

trị cho tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNRindB

SNR = 10.^(SNRindB/10); Tạo và gán giá trị cho

SNR (tỷ số tín hiệu trên tạp âm) theo công thức 10.^(SNRindB/10)

Eb (năng lượng bit)

sgma (độ lệch chuẩn của nhiễu) theo công thức Eb./sqrt(2*SNR);

NumBits (số lượng bit)

theo_Orthogonal_err_prb = 0.5*erfc(sqrt(SNR/2)); Tạo và gán giá trị cho

theo_Orthogonal_err_pr

b 0.5 theo công thức

*erfc(sqrt(SNR/2));

H = waitbar(0,’Please wait…’); Hiển thị thành chờ, hình

thanh chờ hiển thị cho đến khi mã điều khiển

nó đóng nó hoặc việc sử dụng nhấp vào nút Close Window

Xử lý (hình) của nó được trả về trong h

bấm giờ để đo hiệu suất Hàm ghi lại thời gian nội bộ khi thực hiện lệnh tic

Hiển thị thời gian đã trôi qua với chức năng tic

giá trị lớn nhất của tElapsed

set(G,'LineWidth',[1.5]); Chỉ định nhiều giá trị

thuộc tính xlabel('SNR

[dB]','FontName','.VnTime','color','b','FontSize',12

);

% Đặt nhãn cho trục X

và đặt kiểu chữ, màu sắc, kích thước

ylabel('Xac suat loi

Pe','FontName','.VnTime','color','b','FontSize',18); % Đặt nhãn cho trục Y và đặt kiểu chữ, màu

sắc, kích thước title('So sanh xac suat loi bit he thong BPSK truc

giao va doi cuc trong kenh AWGN',

'FontName','.VnTime','color','b','FontSize',15);

% Đặt tiêu đề, num2str

là chuyển đổi từ kiểu số sang kiểu chữ

lưới chính cho các trục hiện tại