hướng dẫn thực hành truyền thông không dây

Mô hình này đang sử dụng chuỗi training sequence có chiều dài ½ nên khối submatrix được thiết lập như sau: Do sau khi qua điều chế QPSK thì chiều dài chuỗi tín hiệu còn lại ½, tức 256 cò

Câu 1:

Vẽ lại mô hình QPSK, BPSK

Tốc độ bit, baud, băng thông bao nhiêu?

BER theo Eb/No bao nhiêu?

Thiết kế bộ ước lượng SNR

Ví dụ: thiết kế hệ thống dung QPSK tôc độ 1Mbps Vẽ BER theo Eb/No bằng BER tool sau đó kiểm chứng với lý thuyết

-

Bài làm:

BPSK qua kênh truyền AWGN

 Boud =bit rate

Vẽ BER theo Eb/No như sau:

Chú ý: Number of errors và number of bits trên đây nên để bằng thông số Target num ber

of error và Maximun number of symbol trong khối Error Rate Calculation

Vẽ thêm 1 đường lý thuyết nữa:

Kết quả tượng trưng như sau:

Bài 2: kênh truyền fading

phải dùng matlab vẽ ra đáp ứng về thời gian và tần số

Dùng tính toán để suy ra loại kênh truyền

k k

k k k

k k

P P

Trong công thức trên, là giới hạn trễ trung bình, là trễ hiệu dụng

Chú ý, P tính theo giai W nên khi đề cho dB phải chuyển ngược lại theo công thức sau:

 

10 ( ) 10 log W

c T

Bandwidth of the signal: B s=boud rate

Loại tác động tới kênh truyền:

Ví dụ: Thiết kế hệ thống QPSK 1Mbps qua kênh truyền có trễ [0 6 9]*10^-6 s, đáp ứng

trên từng đường là [0 -3 -6]dB Đánh giá loại tác động kênh truyền? giả sử f d 40Hz, và sample per frame=20

Ta thiết lập mô hình như sau:

Kết quả mô phỏng:

QPSK:

Nhận xét: có nhiều frame đều có nhiều đỉnh sóng nên là chọn lọc tần số và thay đổi đều nhau theo thời gian nên là slow

Nhận xét: giống QPSK trên

Chú thích thêm:

Flat: các frame chỉ có một đỉnh sóng

Fast: Các tín hiệu trên các frame thay đổi khác nhau

Tính toán theo lý thuyết:

6 0,3 6 0,6

6 0,3 0,6

2.10500000

s

cho QPSK

61

1.101000000

Mô hình này đang sử dụng chuỗi training sequence có chiều dài ½ nên khối submatrix

được thiết lập như sau:

Do sau khi qua điều chế QPSK thì chiều dài chuỗi tín hiệu còn lại ½, tức 256 còn

128, do yêu cầu chuỗi trainning là ½ nên chỉ lấy ½ của 128 mà thôi, nghĩa là có thể lấy index từ first cho tới index=64 Nếu yêu cầu chuỗi trainning là ¼ thì index=32, 1/8 thì index=16

Nếu index=32 thì khối matrix concatenate phải thay đổi Number of inputs=4

Nếu index=16 thì khối matrix concatenate phải thay đổi Number of inputs=8

Giải thích mô hình:

Giải thích mô hình: Mô hình này để so sánh chất lượng của tín hiệu qua kênh fading và qua bộ cân bằng Tạm chia mô hình thành 2 phần A và B như trên

Phần A: Tín hiệu được điều chế QPSK truyền qua kênh truyền fading, sau đó được giải điều chế ta được tín hiệu thu Qua mô phỏng ta thấy, tín hiệu thu được bị sai gần như hoàn toàn (BER khá lớn)

Phần B: Tín hiệu qua bộ cân bằng, có thể giải thích cụ thể mô hình như sau:

Như trên mô hình, nhánh 1 là tín hiệu X đã được ước lượng nhờ bộ training sequence (trong matlab là Submatrix) và được chuyển từ miền thời gian sang miền tần số nhờ bộ FFT, nhánh 2 là tín hiệu Y đã được ước lượng và chuyển sang miền tần số Nhánh 3 là tín hiệu Y ban đầu được chuyển sang miền tần số Nhánh 4 là tín hiệu đáp ứng kênh truyền của bộ training là H, được tính bằng bộ chia Y/X Đáp ứng H’ của hệ thống (nhánh 4) được tạo ra bằng cách nhân đôi H Tín hiệu chúng ta cần là X’ (vì mong muốn HH’, XX’)

Ta có quan hệ sau: X’=(Y)/H’=(H*X)/H’

Vì vậy, X’ được tạo ra tại nhánh 6 bằng bộ chia với ngõ vào là nhánh 3 và 5

Kết quả sau khi qua bộ cân bằng: tín hiệu thu chính xác so với tín hiệu phát

Bài 4: OFDM

Trường hợp qua kênh AWGN (tự vẽ)

Trường hợp qua kênh fading (tự vẽ khối demodulation)

Mô hình:

Khối OFDM modulation

Khối AWGN

OFDM demodulation

Kết quả BER với SNR = 10 Phổ Spectrum

Trường hợp qua kênh fading (tự vẽ khối demodulation)

Mô hình :

Data source :

Do trong mô h nh này ta sử dụng bộ mapper QPSK nên nguồn phát tín hiệu sẽ tạo ra tín hiệu dạng 4 bậc, 2 bit, tốc độ sample là 192kHz, được đóng gói vào frame ở ngõ ra, mỗi frame 192 sample Định dạng ngõ ra là double

IQ Mapper

Bộ IQ mapper sử dụng điều chế QPSK để ánh xạ thông tin lên các c ùm sao dạng QPSK sau đó điều chế OFDM Ta gọi bộ này là bộ mapper chứ không là bộ modulator vì lúc này điều chế QPSK chỉ có nhiệm vụ ánh xạ các bit thông tin chứ chưa đưa lên sóng mang để truyền đi nên chỉ

có thể gọi là bộ mapper

OFDM modulation

Rayleigh

OFDM demodulator

Ngõ ra để đưa vào IQ demapper là lấy từ out, ngõ ra out1 ko có bộ cân bằng nên giải điều chế sẽ

bị lỗi,muốn xem có lỗi hay không thì ra ngoài khối lớn đổi ngõ tín hiệu ra đưa vào IQ demapper

sẽ thấy

Ngõ ra out1 phía trên là ngõ ra bộ giải điều chế không có cân bằng, ngõ ra out bên dưới là ngõ ra

có bộ cân bằng Phần giải điều chế không có cân bằng đă được t nh bày trong phần kênh truyền

AWGN, ở đây sẽ giới thiệu phần giải điều chế có cân bằng

Đây là bộ giúp đưa vào các pilot đă biết trước(được truyền đi ở đầu phát)

Equalizer2

Ta có thể thấy in1 là ngỏ vào lấy từ tín hiệu nhận được ở đầu thu, sau khi qua select rows sẽ lấy

lại được thông tin pilot sau khi đi qua kênh truyền, tạm gọi là Y pilot, sau đó đem chia cho các

bit pilot biết trước, tạm gọi là X Sau khi lấy Y pilot chia X được đáp ứng của pilot Tiếp đó đáp

ứng này sẽ được đưa đến khối MATLB function để xử lý Nội dung của function này là nội suy

ra đáp ứng kênh truyền pilot

function output = channel_estimation(input)

% No_pilot = input(1);

Thông tin đi qua các bộ select rows để tách pilot

IQ demapper Discrete time scartter plot

Bài 5: trãi phổ

Tự vẽ cho 2 người dùng

Chú ý:

Khối Repeating Sequence Stair: Trong bài trải phổ gấp 3 lần, nên sample time nhỏ hơn sample time của khối Random Interger 3 lần(tần số tăng gấp 3 lần)

Khối Intergate and Dump: Cộng tích lũy k bit lại theo nguyên tắc đa số: 0010,

1101, sau khi cộng xong reset lại 0 Với k là số bit trãi phổ

Intergation period: số bit trãi phổ (k)

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống dựa theo công thức sau:

Đầu phát: M1(x)*C (x)1 M2(x)*C (x)2

Đầu thu 1: [M(x)*C (x)1 M2(x)*C (x)]*C (x)2 1 M (x)1

Đầu thu 2: [M(x)*C (x)1 M2(x)*C (x)]*C (x)2 2 M (x)2

Khảo sát BER trong các trường hợp

TH1: dữ liệu và code 2 user giống nhau: Không có bit sai

TH2: Dữ liệu 2 user khác nhau mã giống nhau: đầu thu phục hồi lại sai

TH3: Dữ liệu 2 user khác nhau, mã trực giao nhau: không có bit sai

Sử dụng mã Hadamard để tạo mã cho 2 user

Khối Hadamard Code Generator: tạo ra mã Hadamard từ ma trận Hadamard Trong đó

ma trận Hadamard là một ma trận vuông NxN,với N là số có dạng 2n (n: nguyên dương)

mà các hàng của nó trực giao với nhau

Code length: Số dạng 2 mũ, chiều dài của Hadamard(N)

Code index: là một số nguyên dương có độ lớn từ 0 đến N-1(xác định lấy hàng thứu mấy trong ma trân Hadamard để làm code)

Sample time: thời gian lấy mẫu phải bé hơn thời gian lấy mẫu của dữ liệu thông tin N lần Frame-base output

Samples per frame

Chức năng của khối Raise Cosine Transmit Filter: dùng để lọc Thông tin trong matlab sau khi điều chế vẫn là sóng vuông, để đưa về được dạng sine thì cần dùng

bộ lọc này, lúc này băng

thông sẽ bằng (1 r)

2

B  , lí tưởng thì r = 0, vậy r càng nhỏ thì bộ lọc này càng lí tưởng, tuy nhiên băng thông sẽ nhỏ Thông số Up Sampling Factor(N): 1 mẫu thì không có khả năng nắn, cho nên cần nhiễu mẫu gọp lại đến nắn số mẫu cần gọp lại là up sampling factor Thông số Group delay: xác định độ trễ của ngõ ra so với ngõ vào bao nhiêu xung

Mô hình:

Bài 6: Bluetooth_trãi phổ nhảy tần

Mô hình:

Giải thích các thông số:

Khối Binary Generator:

Tạo chuỗi bit vào có thời gian lấy mẫu 1,5e-6, Mỗi

frame có 10 mẫu

Câu hỏi đặt ra là yêu cầu đề bài tốc độ là 1Mbps, mà ở đây chỉ thiết lập 1,5e-6 tức là 1/(1,5e-6)=6.6667e+005=0.7 Mbps, tại sao?

Trả lời: có 10 mẫy trên 1 frame, nên ngõ vào khối mã hóa vòng là 10, nhưng ngõ ra lại tới 15, nhanh 1,5 lần, nên tốc độ sau khi qua khối Cyclic Encoder =

(6.6667e+005)*1,5=1Mbps

Khối Cyclic Encoder:

mã hóa kênh Hamming (15,10), vào 10, ra

15; tạo ra 1 mã vòng

Codeword length N: chuỗi mã đầu ra, có

dạng 2M -1 với M ≥ 3

Message length K: đa thức sinh (chuỗi đầu

vào), do khối Bernoulli Binary có đầu ra là

frame, nên K phải là 1 đa thức sinh

Khối Buffer:

Nhóm 625 bít lại trong 1 frame (chuẩn chung)

Khối Signal From Workspace - tạo tần số

nhảy:

Randint(1,100,78): tạo ma trận 1 dòng

100 cột, các giá trị chọn ngẫu nhiên từ

0-78

Sample time: Thời gian lấy mẫu 1/1600

=> trong 1 giây nhảy 1600 lần (Theo yêu

GFSK Modulation (khối CPM Modulator

Baseband):

Thực chất là điều chế CPM (điều chế pha

liên tục) Ở đây, hình dạng xung là dạng

Gaussian (frequency pulse shape)

M-ary number: 2 (2k với k=1), chọn input

type là bit thì khối này sẽ nhóm k=1 bit lại, 1

nhóm k bit như vậy gọi là 1 binary word (1

sample lúc này tương ứng đang là 1 bit), sau

đó sẽ điều chế theo mỗi nhóm k bit

Samples per symbol: là hệ số upsampling,

dùng để tăng chiều dài chuỗi ngõ ra Do ngõ

vào là framebased, nên ta có:

 Output sample time = input sample

M-ary: số tần số trong tín hiệu đã

được điều chế (79 là 79 kênh tần số)

Input type: do M-ary mình mong

muốn là 79 kênh tần số, nên phần này phải để Integer, nếu muốn để Bit thì M-ary phải là số lũy thừa của 2

Frequency Separation: khoảng cách giữa các tần số kế tiếp nhau (1MHz) Phase Continuity: chọn là Continuous thì tín hiệu đã được điều chế sẽ thay đổi

pha liên tục khi tần số thay đổi

Samples per symbol: số sample đầu ra

Đầu ra của GFSK Modulation và khối tạo tần số nhảy phải có chung 1 lượng sample output, vì vậy nên khi qua bộ nhân, mỗi tín hiệu ra sẽ được gán với 1 tần

số riêng và truyền đi

Khối AWGN:

Khối Selector: Lấy 512 mẫu để

hiển thị scope

Giải điều chế FH-FM:

Các thành phần:

Khối M-FSK Modulator Baseband (Generate 79 possible carriers -39MHz to 39MHz)

Khối Math:

Khối M-FSK Demodulator Baseband – M-FSK Demodulator Baseband