TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TÀI NĂNG - sinhvienit.netsinhvienit.net/forum/attachment/35736/1414720662/SinhVienIT.Net... · Máy phát trực tiếp ... Khối chuyển đổi nhị phân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TÀI NĂNG

BÀI TẬP LỚN

Đề tài:

Mô phỏng hệ thống thu phát vô tuyến số

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Văn Yêm

Thực hiện: Nhóm 9 - KSTN – ĐTVT – K53

Họ và tên Email Số điện thoại

Nguyễn Xuân Thắng [email protected] 097 333 9634

Lê Đình Hân [email protected] 097 334 1156

Lớp: KSTN – ĐTVT – K53

Hà Nội, 11/2011

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Đề tài: Mô phỏng hệ thống thu phát vô tuyến số - Nhóm 9-KSTN-ĐTVT-K53

2

Mục lục

Phần 1: LÝ THUYẾT ............................................................... 6

1. Giới thiệu về các hệ thống thu phát vô tuyến .................................................. 6

1.1. Máy phát trực tiếp (Direct-Conversion Transmisters) ...................................... 6

1.2. Máy phát qua trung tần (Two-step Transmisters)............................................. 7

1.3. Máy thu giải điều chế trực tiếp (Homodyne Receivers) ................................... 7

1.4. Máy thu đổi tần (Hetrodyne Receivers) ........................................................... 8

1.5. Máy thu hoàn toàn số (All Digital Receivers) .................................................. 9

1.6. Máy thu trung tần số (Digital-IF Receivers) .................................................... 9

2. Các phương thức điều chế .............................................................................. 10

2.1. Phương thức điều chế PSK ............................................................................ 10

2.2. Phương thức điều chế MPSK ........................................................................ 10

2.3. Phương thức điều chế QPSK ......................................................................... 11

Phần II: MÔ PHỎNG ............................................................ 17

1. Phạm vi mô phỏng .......................................................................................... 17

2. Giới thiệu chung về phần mềm mô phỏng ..................................................... 17

3. Giới thiệu các khổi .......................................................................................... 18

3.1. Khối đọc dữ liệu và chuyền thành chuỗi nhị phân ......................................... 18

3.2. Khối phát ...................................................................................................... 18

3.3. Khối kênh truyền ........................................................................................... 18

3.4. Khối thu ........................................................................................................ 19

3.5. Khối chuyển đổi nhị phân thành dữ liệu và lưu kết quả ................................. 19

4. Giao diện chương trình .................................................................................. 20

4.1. Giao diện phát ............................................................................................... 20

4.2. Giao diện thu ................................................................................................. 21

5. Kết quả mô phỏng .......................................................................................... 24

5.1. Bên phát ........................................................................................................ 24

5.2. Bên thu ........................................................................................................... 26

5.2.1. Thu qua kênh AWGN lý tưởng .................................................................... 26


3

5.2.2. Thu qua kênh fading Rayleigh ...................................................................... 28

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ

TÀI ........................................................................................... 31

1. Kết luận ................................................................................................................ 31

2. Hạn chế đề tài ....................................................................................................... 31

3. Hướng phát triển của đề tài................................................................................. 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................... 32


4

Mục lục hình

Hình 1: Sơ đồ nguyến lý máy phát trực tiếp ................................................................ 6

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý máy phát qua trung tần (Two-step Transmisters) .............. 7

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý máy thu giải điều chế trực tiếp (Homodyne Receivers) ...... 7

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý máy thu đổi tần (Hetrodyne Receivers) ............................... 8

Hình 5: Sơ đồ nguyến lý máy thu hoàn toàn số ............................................................ 9

Hình 6: Sơ đồ nguyên lý máy thu trung tần số ............................................................. 9

Hình 7: Giản đồ pha .................................................................................................... 12

Hình 8: Mapping.......................................................................................................... 12

Hình 9: Ví dụ về điều chế QPSK ................................................................................. 13

Hình 10: Bộ điều chế QPSK ........................................................................................ 13

Hình 11: Bộ giải điều chế QPSK ................................................................................. 14

Hình 12: Hàm phân bố Gauss theo lý thuyết và mô phỏng. ...................................... 15

Hình 13: Hàm phân bố Rayleigh ................................................................................ 16

Hình 14: Sơ đồ khổi tổng quan về thu phát vô tuyến qua kênh chỉ có AWGN ........ 17

Hình 15: Sơ đồ khổi tổng quan về thu phát vô tuyến qua kênh fading phẳng.......... 18

Hình 16: Giao diện của chương trình khi bắt đầu chạy ............................................ 20

Hình 17: giao diện của chương trình khi phát thành công ........................................ 21

Hình 18: Giao diện chương trình sau khi thu thành công ......................................... 23

Hình 19: File gui.txt dùng làm tín hiệu phát .............................................................. 24

Hình 20: Chòm sao tín hiệu phát đi ............................................................................ 25

Hình 21: Tín hiệu phát đi ( vẽ demo 20 bit tín hiệu) .................................................. 25

Hình 22: file thu được khi tín hiệu truyền qua kênh AWGN lý tưởng ..................... 26

Hình 23: Chòm sao tín hiệu thu được qua kênh AWGN lý tưởng ............................ 27

Hình 24: BER của tín hiệu thu được qua kênh AWGN lý tưởng ( mô phỏng và lý

thuyết) .......................................................................................................................... 27

Hình 25: file thu được khi tín hiệu truyền qua kênh fading Rayleigh ...................... 28

Hình 26: chòm sao tín hiệu thu được qua kênh fading Rayleigh .............................. 29

Hình 27: BER của tín hiệu thu được qua kênh fading Rayleigh (mô phỏng và lý

thuyết) .......................................................................................................................... 30


5

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay các hệ thống thu phát thông tin vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong

thực tế. Các hệ thống xuất hiện hầu hết trong các lĩnh vực của cuộc sống: trong các hộ gia

đình ví dụ như vô tuyến truyền hình, điện thoại di động, các hệ thống Wifi gia đình; trong

các cơ quan, công ty như các trạm BTS hoặc các hệ thống viễn thông xuyên quốc gia và

quốc tế.

Các hệ thống thông tin vô tuyến vì vậy có vai trò quan trọng trong hệ thống hiện

nay. Vì vậy, chúng em đã quyết định chọn đề tài “Mô phỏng hệ thống thu phát vô tuyến

số bằng Matlab” để thực hiện cho bài tập lớn của môn „Thông tin vô tuyến‟.

Bài tiểu luận của chúng em gồm 2 phần:

- Phần 1: Lý thuyết

Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về các hệ thống thu phát vô tuyến nói

chung, bao gồm: kiến trúc máy phát, kiến trúc máy thu, các loại điều chế (chủ

yếu nói về QPSK), các loại mô hình kênh (kênh AWGN và kênh Fading

Rayleigh)

- Phần 2: Mô phỏng

Phần này trình bày về phần mềm mô phỏng mà nhóm thực hiện được bằng

Matlab.

Chúng em xin cảm ơn PGS.TS Vũ Văn Yêm đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ chúng

em để chúng em hoàn thành tốt bài tập lớn này.


6

Phần 1: LÝ THUYẾT 1. Giới thiệu về các hệ thống thu phát vô tuyến

Có rất nhiều loại hệ thống thu phát vô tuyến với các loại kiến trúc máy thu và kiến

trúc máy phát khác nhau. Sau đây là một vài loại kiến trúc máy thu và kiến trúc máy phát

điển hình.

1.1. Máy phát trực tiếp (Direct-Conversion Transmisters)

Sơ đồ nguyên lý:

Máy phát trực tiếp có ưu điểm là đơn giản vì thế giá thành rẻ. Nhưng nó có

nhược điểm là tần số của bộ dao động nội LO chính là tần số cao tần phát, khi

bị phản xạ từ anten gây nhiễu cho LO.

+

+

+ 90 BBSP

+ LO IQ Modulator

Hình 1: Sơ đồ nguyến lý máy phát trực tiếp


7

1.2. Máy phát qua trung tần (Two-step Transmisters)


Để khắc phục nhược điểm của máy phát trực tiếp người ta sử dụng máy phát

qua trung tần. Loại kiến trúc máy phát này có ưu điểm là tránh được nhiễu LO do phản

xạ.

Tuy nhiên, kiến trúc này có nhược điểm là cần có bộ lọc để lọc tín hiệu không

mong muốn ở đầu ra của bộ trộn tần. Và đương nhiên do dùng thêm nhiều thiết bị hơn

nên chi phí sẽ đắt hơn.

Ngoài ra cấu trúc này có thể dùng số lần nâng tần nhiều hơn, ví dụ 2 lần.

Thông thường vì nâng tần càng nhiều lần thiết bị càng cồng kềnh và chi phí tốn kém. Vì

thế người ta thường chỉ nâng tần 2, 3 lần.

1.3. Máy thu giải điều chế trực tiếp (Homodyne Receivers)

+

900

ADC

ADC

DSP

IQ Demodulator

LNA

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý máy thu giải điều chế trực tiếp (Homodyne Receivers)

BPF3

BBSP IQ

+

+

LO2

IF Amp BPF1 BPF4 BPF2

IF Amp

+ LO1

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý máy phát qua trung tần (Two-step Transmisters)


8

Loại kiến trúc máy thu này có ưu điểm là đơn giản, dễ tích hợp, công suất thấp.

Tuy nhiên, nó có nhược điểm là:

- Xuất hiện thành phần một chiều DC offset. Nguyên nhân là do cách ly giữa 2

cổng của bộ trộn tần.

- I/Q mismatch: do bộ IQ Demodulator hoạt động ở tần số cao nên bộ vuông pha

90 hoạt động không chính xác hoàn toàn và độ suy giảm của nó làm cho biên

độ và pha của các tín hiệu không hoàn toàn bằng nhau.

- Độ nhạy kém do bộ lọc băng có dải thông rộng.

1.4. Máy thu đổi tần (Hetrodyne Receivers)


Kiến trúc máy thu này có ưu điểm là hạn chế được các nhược điểm của kiến trúc

máy thu trực tiếp do tín hiệu là trung tần trước khi vào bộ giải điều chế IQ. Và băng

thông BW của tín hiệu hẹp hơn nên chất lượng của máy thu này tốt hơn.

Tuy nhiên cũng giống như máy phát trực tiếp. Nhược điểm của kiến trúc này là

cồng kềnh và chi phí cao. Số lần hạ tần khoảng 2, 3 lần do giá thành sản phẩm cao.

+

+

IQ

Demod

ADC

ADC

DSP

+

LNA

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý máy thu đổi tần (Hetrodyne Receivers)


9

1.5. Máy thu hoàn toàn số (All Digital Receivers)


Ưu điểm:

- Kiến trúc đơn giản.

- Linh hoạt có thể tự cấu hình bằng phần mềm.

- Hoạt động ở nhiều băng, nhiều mode (DSP/FPGA)

Nhược điểm:

- Tần số lấy mẫu rất lớn: fs phụ thuộc vào B và f0. Vì thế dữ liệu đi vào DSP

sẽ lớn dẫn tới giá thành DSP sẽ cao và sinh ra hiện tượng Jitter (sai pha do lấy mẫu

tần số cao)

- DSP tốc độ xử lý rất cao cũng dẫn tới sai số.

1.6. Máy thu trung tần số (Digital-IF Receivers)

ADC DSP

LNA

Hình 5: Sơ đồ nguyến lý máy thu hoàn toàn số

LNA

+

+ ADC DSP

LO

Hình 6: Sơ đồ nguyên lý máy thu trung tần số


10

Ưu điểm:

Vì máy thu này thiết kế để hạn chế nhược điểm của máy thu hoàn toàn số nên nó có

những ưu điểm như:

- Đầu vào của ADC là tín hiệu tần số thấp hơn do đã hạ tần vì thế tránh được

hiện tượng Jitter.

- Giá thành ADC rẻ hơn do tần số làm việc thấp hơn

Nhược điểm:

- Vì có thêm bộ trộn tần nên sẽ bị nhiễu tần số ảnh.

2. Các phương thức điều chế

Hiện nay có rất nhiều phương thức điều chế khác nhau được sử dụng trong các hệ

thống thu phát vô tuyến ví dụ như ASK, PSK, FSK, QAM … Các loại điều chế này cũng

được chia thành các loại nhỏ hơn: MPSK, MFSK, MQAM, …

Trong hệ thống chúng em chọn để mô phỏng chúng em sử dụng phương thức điều

chế là QPSK. Phương thức này có 1 số ưu điểm hơn các phương pháp khác mà chúng em

sẽ trình bày trong phần kế tiếp.

2.1. Phương thức điều chế PSK

PSK (Phase-shift keying) là điều chế pha số (điều chế khóa dịch pha). Phương

pháp này sử dụng duy nhất một tần số song mang và thay đổi pha của sóng mang này để

mã hóa tín hiệu.

( ) { ( )

( )

Phương thức điều chế này thường được sử dụng trong truyền dữ liệu ở tốc độ

khoảng 2400 bps.

2.2. Phương thức điều chế MPSK

MPSK là phương pháp điều chế pha số. Tương tự như PSK hay BPSK, phương

pháp này cũng sử dụng duy nhất một tần số sóng mang và thay đổi pha của sóng mang

này để mã hóa tín hiệu. Tuy nhiên ở đây sử dụng M = 2n pha của tín hiệu để mã hóa.

( ) ( )

( )

( )


11

Phương pháp này có ưu điểm là tận dụng được nhiều băng thông hơn và tăng

tốc độ so với phương pháp BPSK. Tuy nhiên nhược điểm của nó là tỉ số tín hiệu trên tạp

âm SNR giảm và sẽ dẫn đến tỉ số BER tăng.

2.3. Phương thức điều chế QPSK

QPSK là 1 phương pháp MPSK với M = 22 = 4. Phương pháp này cũng chỉ sử

dụng một tần số sóng mang duy nhất và sử dụng 4 pha để mã hóa các kí tự.

Nguyên tắc: ở điều chế bpsk thì mỗi sự đảo pha của sóng mang đại diện cho 1

bit thông tin. Còn đối với qpsk thì mổi sự thay đổi pha của sóng mang sẻ đại diện cho

2 bít thông tin cụ thể:

00: 5 /4

01: 3 /4

10: 7 /4

11: /4

( )

√ ( ) ( )

√ ( ) ( )

với:

( ) ∑ ( )

( ) ∑ ( )

Ik và Qk =

p(t – kT) là các cửa sổ chữ nhật có độ rộng T

Giản đồ pha và mapping:


12

11 00 10 01

Hình 7: Giản đồ pha

01

10

11

00

Hình 8: Mapping


13

Hình 9: Ví dụ về điều chế QPSK

So với các phương pháp MPSK khác thì phương thức điều chế QPSK thường

được sử dụng bởi nó tăng được tốc độ so với phương pháp BPSK tuy nhiên tỉ số lỗi bít

BER tăng không nhiều.

Hình 10: Bộ điều chế QPSK


14

Hình 11: Bộ giải điều chế QPSK

3. Các mô hình kênh

3.1. Mô hình nhiễu trắng cộng AWGN

Là một mô hình đơn giản chỉ xét đến tạp âm trắng cộng mà chưa xét đến các

hiệu ứng của môi trường truyền sóng ví dụ như Fading, hiệu ứng Doppler.

y(t) = x(t)*h(t) + n(t)

y(t) là tín hiệu nhận được ở máy thu

x(t) là tín hiệu phát

h(τ) = σ(τ)

n(t) là nhiễu

Nhiễu trắng là nhiễu có mật độ phổ công suất là hằng số trải dài

từ -∞ đến +∞ và có hàm mật độ xác suất của biên độ nhiễu là hàm

Gauss:

( )

√ ( )

h(𝜏) H(j𝜔)

+

x(t)

n(t)

y(t)


15

Hình 12: Hàm phân bố Gauss theo lý thuyết và mô phỏng.

3.2. Mô hình kênh Rayleigh:

Hàm truyền đạt của kênh thực chất là một quá trình xác suất phụ thuộc vào cả thời

gian và tần số

Biên độ hàm truyền đạt của kênh sẽ tuân theo phân bố Rayleigh nếu môi trường

truyền dẫn thỏa mãn một số điều kiện:

Môi trường truyền dẫn không có tuyến trong tầm nhìn thẳng

Tín hiệu nhận được ở máy thu từ vô số hướng phản xạ và khúc xạ khác nhau

Phân bố Rayleigh của biên độ hàm truyền đạt được đưa ra như ở phương trình sau:

| |( ) {


16

Hình vẽ bằng Matlab:

Hình 13: Hàm phân bố Rayleigh


17

Phần II: MÔ PHỎNG

1. Phạm vi mô phỏng

Phần mềm mô phỏng hệ thống thu phát vô tuyến. Hai môi trường truyền dẫn

được mô phỏng để so sánh là kênh truyền chỉ có nhiễu trắng (AWGN) và kênh

truyền có AWGN và thêm fading phẳng, hiệu ứng Doppler. Tuy nhiên, do hạn chế

về thời gian cũng như hạn chế về kiến thức, trong khuôn khổ bài tập lớn này

chúng em mới chỉ tạm dừng ở việc mô phỏng phát và thu tín hiện ở băng tần cơ

sở.

2. Giới thiệu chung về phần mềm mô phỏng

Phần mềm mô phỏng Matlab 7.0 dùng để mô phỏng hệ thống thu phát vô

tuyến với sự hỗ trợ của lập trình giao diện Giude tích hợp trong Matlab. Lập trình

giao diện Guide được chọn bởi tính trực quan của nó với người sử dụng. Trong

phần mềm mô phỏng, tín hiệu phát đi là file văn bản dạng .txt. mô hình khối của

hệ thống thu phát trong mô phỏng như sau:

Đọc dữ liệu(file

.txt)

Chuyển chuỗi nhị

phân thành dữ

liệu

Khối thu Lưu kết quả nhận

được

Chuyển dữ liệu

thành chuỗi nhị

phân

Khối phát

AWGN

Hình 14: Sơ đồ khổi tổng quan về thu phát vô tuyến qua kênh chỉ có AWGN


18

3. Giới thiệu các khổi

3.1. Khối đọc dữ liệu và chuyền thành chuỗi nhị phân

Khối này có nhiệm vụ đọc file văn bản .txt sau đó chuyển dữ liệu thành chuỗi nhị

phân nối tiếp. Các tín hiệu này được mã hóa 8 bit.

Ví dụ: xét chuỗi “KSTN” gồm 4 ký tự, mã hóa 8 bit sẽ tạo

thành chuỗi nhị phân 32 bit nối tiếp.

KSTN → Mã ASCII: 75 83 84 78→ Mã nhị phân: A = [0 1 1 1 0 1 0 1 1 0

0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0]

3.2. Khối phát

Dữ liệu đầu vào là chuỗi bit nhị phân nối tiếp, dữ liệu ra là tín hiệu được điều chế

QPSK ( như phần lý thuyết đã trình bày – tín hiệu ở dạng phức) ở băng tần cơ sở. Sau đó

dữ liệu này được đưa đến kênh truyền.

3.3. Khối kênh truyền

Bài mô phỏng thực hiện với 2 mô hình kênh là kênh truyền chỉ có AWGN (không

tính đến fading, Doppler) và kênh có nhiễu AWGN và có tính đến fading phẳng, hiệu ứng

Doppler.

Chuyển chuỗi nhị

phân thành dữ

liệu

Khối thu Lưu kết quả nhận

được

Đọc dữ liệu(file

.txt)

Chuyển dữ liệu

thành chuỗi nhị

phân

Khối phát

Kênh fading

AWGN

Hình 15: Sơ đồ khổi tổng quan về thu phát vô tuyến qua kênh fading phẳng


19

Trong kênh truyền thứ nhất, tín hiệu sau khi phát được cộng với nhiễu Gauss rồi

cho vào khối thu.

Ở kênh truyền thứ 2 có xét đến ảnh hưởng của multipath Rayleigh fading, với tần

số lấy mẫu là 270800 Hz và tần số Doppler cực đại là 91Hz. Kênh truyền này cũng chịu

ảnh hưởng của nhiễu Gauss.

ở cả 2 trường hợp mô phỏng, tỉ số tín hiệu trên tạp âm đều được lấy mặc định là

SNR = 8dB.

3.4. Khối thu

Tùy thuộc vào loại kênh truyền mà có thuật toán thu thích hợp.

Trường hợp kênh chỉ có nhiễu AWGN thì khá đơn giản, tín hiệu thu giải điều chế

bằng thuật toán ra quyết định để thu được chuỗi bit đầu ra.

Trường hợp kênh có tính đến fading phẳng, do kênh truyền bị ảnh hưởng của

fading nên tín hiệu phát qua kênh truyền bị quay pha và biên độ cũng bị thay đổi do

nhiễu. Do đó, trước khi tín hiệu được cho vào khối giải điều chế thì nó được xử lý bởi

phương pháp cân bằng cân. Sau đó tín hiệu sẽ được vào khổi giải điều chế và thu được

chuỗi bit đầu ra.

3.5. Khối chuyển đổi nhị phân thành dữ liệu và lưu kết quả

Chuỗi nhị phân thu được từ khối giải điều chế được gom lại thành 8 bit một và

chuyển sang mã ASCII rồi dùng hàm „luufile.m‟ lưu dữ liệu vào file .txt đã được chọn.


20

4. Giao diện chương trình

4.1. Giao diện phát

Hình 16: Giao diện của chương trình khi bắt đầu chạy

Box tham số truyền sóng: hiển thị các thông số liên quan đến truyền tín hiệu.

Loại điều chế:phương pháp QPSK(không thay đổi được)

Tần số lấy mẫu: giá trị này có thể thay đổi được


21

SNR: tỉ sổ tín hiệu trên tạp âm ( có thể thay đổi giá trị)

Box bên phat: cho phép lựu chọn file *.txt để phát

Nút Reset all: cho phép người dùng bắt đầu lại từ đầu

Nút thoát: cho phép người dùng thoát khỏi chương trình mô phỏng

4.2. Giao diện thu

Sau khi chọn file để truyền xong, bấm Phat, file dữ liệu sẽ được truyền đi. Kết thúc

bằng thông báo “phat thanh cong” và hiển thị các Box bên thu.

Hình 17: giao diện của chương trình khi phát thành công


22

Nút chòm sao tín hiệu phát : hiển thị chòm sao của tín hiệu được phát đi

Nút t/h phát: vẽ tín hiệu dạng nhị phân của tín hiệu được phát đi (vẽ demo 20 bit

tín hiệu)

Sau khi phát thành công, ta bắt đầu lựa chọn file để thu tín hiệu:

Phía bên thu được thiết kế thành 2 box riêng biệt, 1 box dùng cho mô phỏng tín hiệu

được truyền qua kênh AWGN lý tường( không có fading, Doppler), box còn lại được

dùng cho mô phỏng khi tín hiệu truyền qua kênh fading Rayleigh. Tuy nhiên , tính năng

của các nút là tương tự nhau:

Nút chọn file: cho phép chọn file để lưu dữ liệu thu được (dạng file .txt)

Nút Thu: được sử dụng sau khi đã chọn đường dẫn đến file lưu. Nút này dùng để

bắt đầu quá trình lưu dữ liệu

Nút chòm sao t/h thu: vẽ chòm sao tín hiệu thu được ( đối với kênh trường hợp 1)

và tín hiệu thu được sau khi thực hiện cân bằng kênh ( đối với kênh trường hợp 2).

Nút BER: vẽ tỉ lệ lỗi bit của tín hiệu thu được ; vẽ theo BER theo lý thuyết ( công

thức toán học) và BER theo thực tế ( từ tỷ lệ lỗi bit tín hiệu sau giải điều chế và tín

hiệu phát đi).

Sau khi thực hiện thu thành công với cả 2 trường hợp thì sẽ có thông báo thu thanh

công và xuất hiện nút “BER so sánh” dùng để so sánh tỉ lệ lỗi bit khi truyền qua 2 kênh.


23

Hình 18: Giao diện chương trình sau khi thu thành công


24

5. Kết quả mô phỏng

5.1. Bên phát

Phía bên phát file “gui.txt” được chọn để phát

Hình 19: File gui.txt dùng làm tín hiệu phát


25

Sau khi phát thành công, sử dụng nút chom sao t/h phat cho ta xem chòm sao tín hiệu

được phát đi

Hình 20: Chòm sao tín hiệu phát đi

Hình 21: Tín hiệu phát đi ( vẽ demo 20 bit tín hiệu)


26

5.2. Bên thu

5.2.1. Thu qua kênh AWGN lý tưởng

Sau khi chọn file lưu, bấm nút thu để bắt đầu thu. Trong chương trình mô

phỏng tín hiệu thu được sẽ được lưu vào file “ maythu.txt”. Sau khi thu xong, ta mở file

“maythu.txt” xem kết quả thu được

Hình 22: file thu được khi tín hiệu truyền qua kênh AWGN lý tưởng


27

Ta có thể xem chòm sao tín hiệu thu được trước khi giải điều chế cũng như tí số lỗi bit

(BER)

Hình 23: Chòm sao tín hiệu thu được qua kênh AWGN lý tưởng

Hình 24: BER của tín hiệu thu được qua kênh AWGN lý tưởng ( mô phỏng và lý

thuyết)


28

Nhận xét:

Từ file “maythu.txt” thu được ta thấy tín hiệu qua kênh AWGN lý tưởng

có tỉ lệ lỗi bít khá nhỏ. Chỉ có 1 vài kí tự bị lỗi. Đó là do tín hiệu truyền đi

chỉ bi ảnh hưởng của nhiễu Gauss mà chưa xét đến ảnh hưởng của fading

cũng như dịch phổ Doppler

Chòm sao tín hiệu thu được mặc dù có sự dịch pha so với tín hiệu gốc

nhưng sự dịch pha đó là không đáng kể để ảnh hưởng nhiều đến quá trình

giải điều chế

BER được mô phỏng trong kênh truyền này khá phù hợp với kết quả lý

thuyết.

5.2.2. Thu qua kênh fading Rayleigh

Sau khi chọn file lưu, bấm nút thu để bắt đầu thu. Trong chương trình mô

phỏng tín hiệu thu được sẽ được lưu vào file “ maythu.txt”. Sau khi thu xong, ta mở file

“maythu.txt” xem kết quả thu được

Hình 25: file thu được khi tín hiệu truyền qua kênh fading Rayleigh


29

Ta có thể xem chòm sao tín hiệu thu được trước khi giải điều chế cũng như tí số

lỗi bit (BER)

Hình 26: chòm sao tín hiệu thu được qua kênh fading Rayleigh


30

Hình 27: BER của tín hiệu thu được qua kênh fading Rayleigh (mô phỏng và lý

thuyết)

Nhận xét:

Từ file “maythu.txt” thu được ta thấy tín hiệu qua kênh fading có tỉ lệ lỗi bít khá

lớn. Điều này là do tín hiệu ngoài ảnh hưởng của nhiễu Gauss còn chịu ảnh hưởng

của multipath fading và hiệu ứng Doppler.

Chòm sao tín hiệu thu được có sự dịch pha đáng kể, có nhiều symbol bị dịch pha

đến gần ranh giới giữa 2 vùng khác nhau gây nhầm lẫn trong quá trình giải điều

chế.

BER được mô phỏng trong kênh truyền này có giá trị khá lớn tuy nhiên vẫn khá

phù hợp với lý thuyết.


31

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

1. Kết luận

Qua thời gian it ỏi nghiên cứu tìm tòi, thông qua bài báo cáo này chúng em đã

trình bày vắn tắt về ưu nhược điểm của một số cấu trúc thu phát dùng trong thông tin vô

tuyến số, lý thuyết cơ bản về điều chế QPSK, bên cạnh đó là 2 loại mô hình kênh truyền

và ảnh hưởng của nó đối với tín hiệu truyền qua. Trong phần mô phỏng chúng em đã tiến

hành truyền dạng tín hiệu ở dạng file .txt sau ở phía thu sẽ thu lại và đánh giá chòm sao

tín hiệu thu cũng như tỉ lệ lỗi bit. Ở mỗi trường hợp có rút ra nhận xét đánh giá chất

lượng kênh truyền.

2. Hạn chế đề tài

Trong phần lý thuyết có thể còn một số nội dung trình bày chưa được rõ ràng, chi

tiết, hợp lý. Trong phần mô phỏng chúng em mới chỉ dừng lại ở việc truyền tín hiệu ở

dạng file .txt.

3. Hướng phát triển của đề tài

Tiến hành khắc phục những hạn chế mà trong khuôn khổ bài tập lớn chưa thực

hiện được. Cụ thể là tiến hành tìm hiểu để truyền được nhiều dạng tín hiệu hơn như âm

thanh, hình ảnh, …Đồng thời có thể nghiên cứu phương pháp điều chế mới nhằm nâng

cao chất lượng truyền đặc biệt là phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM.


32

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Fuqin Xiongh- „Digital Modulation Techniques‟

[2] Cheng-Xiang Wang, Nguyễn Văn Đức– „Bộ sách thông tin vô tuyến –tập 1‟

[3] Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Huy Quân–‟Các hệ thống thông tin hiện nay trình

bày thông qua sử dụng Matlab‟ – bản dịch.

Documents

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TÀI NĂNG - sinhvienit.netsinhvienit.net/forum/attachment/35736/1414720662/SinhVienIT.Net... · Máy phát trực tiếp ... Khối chuyển đổi nhị phân