mẹo hay

Bài toán công suất môn mạng không dây năm 2024

.........................................................................................................................................

Giảng viên hướng dẫn Trần Văn Nghĩa

LỜI MỞ ĐẦU

Trong kỹ thuật thông tin vô tuyến điện, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều. Phương pháp đề thực hiện chuyến phố chia tín hiệu tin tức lên vùng có tần số cao hơn đó là điều chế (điều chế biên độ, điều tần, điều pha),bằng cách sử dụng các mạch trộn tần. Ở phía máy thu phải có một quá trình chuyển đổi ngược lại, quá trình đó là tách sóng (giải điều chế).

Sau một thời gian nung nấu và nghiên cứu, em đã chọn đề tài “Phân tích tín hiệu điều chế số 8PSK và mô phỏng Matlab” làm đề tài báo cáo của mình. Do nhiều yếu tố khó khăn hợp thành nên đề tài không khỏi không tránh được những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp của các thầy và các bạn để em rút ra được bài học, bổ sung vào kinh nghiệm trong công việc cũng như trong cuộc sống.

Em xin chân thành cảm ơn!

4 I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giới thiệu về mạng không dây và di động
Giới thiệu về công nghệ mạng không dây *Phương thức liên lạc:
Cố định và có dây: Các thiết bị cố định phải kết nối với nhau bằng một loại cáp nào đó để truyền tín hiệu.
Di động và có dây: Các thiết bị người dùng mang xách từ nơi này sang nơi khác, kết nối lại (qua mạng điện thoại, modem ...
Cố định và không dây: Ví dụ, các máy tính để bàn cố định lắp các card thu phát không dây và kết nối với mạng không dây.
Di động và không dây: Không có cáp hạn chế người dùng, người có thể chuyển vùng giữa các mạng không dây khác nhau. *Phân loại mạng không dây
Theo giao thức báo hiệu: Có/không sử dụng giao thức báo hiệu.
Theo vùng phủ sóng thì mạng được chia làm 4 loại chính: WLAN, WPAN, WWAN và WMAN.
WLAN (Wireless Local Area Network): khoảng liên lạc 100m đến 500m; tốc độ truyền dữ liệu từ 1Mbps đến 54Mbps; Mạng này sử dụng chuẩn Wi-fi.
WPAN (Wireless personal area network): vùng phủ sóng 10m; Một số các thiết bị được kết nối như: máy tính kết nối tai nghe, máy in, bàn phím, chuột,... Công nghệ được sử dụng: Wibree, Bluetooth, UWB,...
WMAN (Wireless metropolitan area network): Triển khai trên diện rộng, tầm phủ sóng từ 2 đến 10km, tốc độ truyền tải dữ liệu lên đến 75Mbps; Công nghệ được sử dụng nhiều nhất là WiMAX.
WWAN (Wireless Wide Area Network): Kết nối các LAN với nhau bằng cách gộp nhiều kênh lại và truyền trên một liên kết.
Lịch sử phát triển
Năm 1794, Claude Chappe phát minh ra máy điện báo quang học
Năm 1881, dịch vụ điện thoại công cộng đã có Berlin.
Năm 1936 dịch vụ thoại và video công cộng thông thường đầu tiên xuất hiện giữa Berlin và Leipzig.
Các nhà khoa học đặt nền móng về trường điện từ: Michael Faraday + Joseph Henry đã chứng minh hiện tượng cảm ứng điện từ năm 1831; James C đặt nền tảng lý thuyết cho trường điện từ với các phương trình nổi tiếng của ông (năm 1864); Heinrich Hertz chứng minh đặc tính làn sóng của sự truyền điện trong không gian (1886), do đó chứng minh phương trình Maxwell; Nikola Tesla đưa ra phương trình khoảng cách truyền sóng điện từ.

5G với băng thông dữ liệu, tốc độ và độ phủ sóng vượt trội so với mạng 4G. 5G hoạt động trong băng tần bước sóng milimet, ở giữa dải phổ 30 GHz và 300 GHz. Tổ chức Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) qui định mạng chuẩn thế hệ thứ tư 4G-LTE phải đạt tốc độ 100Mb/giây khi di chuyển tốc độ cao và tốc độ 1Gb/giây đối với những thiết bị cố định. Trong khi đó, ITU ước tính tốc độ dữ liệu đường truyền của mạng 5G gấp 20 lần chuẩn 4G-LTE hiện tại, hay hỗ trợ đến 1 triệu thiết bị trong phạm vi 1 km.
Ứng dụng *Ưu điểm:
Phục vụ tốt hơn, tiện nghi và có lợi thế về chi phí hơn
Khả năng lưu động hỗ trợ các cơ hội về hiệu suất và dịch vụ mà mạng có dây không thể thực hiện được
Cài đặt hệ thống mạng khá nhanh và dễ dàng, giảm bớt việc phải kéo dây qua các vị trí khó khăn
Cấu hình mạng của hệ thống mạng không dây dễ thay đổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng đến các mạng cơ sở hạ tầng với hàng nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn.
Tính mở rộng dễ dàng có thể đáp ứng tức thì khi có sự gia tăng lớn về số lượng truy cập
Độ tin tưởng cao trong việc chia sẻ dữ liệu và tài nguyên; người dùng truy cập thông tin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, và các nhà quản lý mạng thiết lập hoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối
Phục vụ tốt hơn, tiện nghi và có lợi thế về chi phí hơn
Khả năng lưu động hỗ trợ các cơ hội về hiệu suất và dịch vụ mà mạng có dây không thể thực hiện được
Cài đặt hệ thống mạng khá nhanh và dễ dàng, giảm bớt việc phải kéo dây qua các vị trí khó khăn
Cấu hình mạng của hệ thống mạng không dây dễ thay đổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng đến các mạng cơ sở hạ tầng với hàng nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn.
Tính mở rộng dễ dàng có thể đáp ứng tức thì khi có sự gia tăng lớn về số lượng truy cập *Nhược điểm:
Vấn đề bảo mật:
Tốc độ mạng. Có thể lên tới 600Mbps nhưng vẫn chậm hơn nhiều so với các mạng cáp thông thường.
Bị tác động rất lớn bởi yếu tố thời tiết, các vật chắn và bị tác động bởi ảnh hưởng của các thiết bị khác

7

Phạm vi hoạt động còn hạn chế, thườngcó thể hoạt động ở phạm vi tối đa 150m.
Bị nhiễu hay suy giảm..
Điều chế số
Khái niệm Khi muốn truyền đi xa, cần phải chuyển đổi phổ tần của tín hiệu cần truyền đến một vùng phổ tần khác bằng cách dùng một sóng mang để chuyên chở tín hiệu cần truyền đi và quá trình này gọi là điều chế; mục đích của việc làm này là chọn một phổ tần thích hợp cho việc truyền thông tin, với các tần số sóng mang khác nhau người ta có thể truyền nhiều tín hiệu có cùng phổ tần trên các kênh truyền khác nhau của cùng một đường truyền. Quá trình biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự nhờ các phương pháp điều chế thích hợp sẽ được xem xét trong mục này.

Điều chế được thực hiện bằng cách gắn tin tức lên một tải tin (sóng mang) có tần số phù hợp với môi trường truyền. Tải tin (sóng mang) là sóng hình sin với 3 tham số có thể thay đổi được theo quy luật của tín hiệu là biên độ, tần số và góc pha.

Có các phương pháp điều chế cơ bản khác nhau là:

 Điều chế dịch pha (Phase Shift Keying-PSK)  Điều chế dịch biên (Amplitude Shift Keying – ASK)  Điều chế dịch tần (Frequency Shift Keying-FSK)  Điều chế kết hợp của các tham số đó (Quard Amplitude Modulation – QAM) 2. Phương pháp điều chế dịch pha PSK Trong phương thức PSK, tham số của sóng mang bị điều chế là pha. Tương ứng với các logic khác nhau là các pha khác nhau.

8

gian giữ chậm đúng bằng thời gian tồn tại của 1 bít. Dẫy sau mã hóa được đưa đi điều chế PSK. Tại đầu thu, ta chỉ cần dùng bộ so pha thông thường, do góc lệch pha của mỗi chu kỳ tín hiệu của tải tin là góc pha tương đối so với chu kỳ ngay sát trước, chứ không phải là độ lệch pha tuyệt đối so với một pha sóng mang chuẩn như trường hợp PSK.

DPSK không cần đồng bộ như PSK, vì vậy, modem DPSK là một giải pháp tốt, hiệu qủa và kinh tế cho việc truyền dữ liệu trên đường thoại analog với tốc độ trung bình. Trong thực tế, tốc độ phổ biến cho modem DPSK là 2400, 1200 bit/s.

*Các loại PSK:  BPSK - Khóa dịch chuyển pha nhị phân  QPSK - Phím dịch chuyển pha vuông góc  Một số dạng PSK khác:  Pha-Shift-Keying (PSK)  Binary-Phase-Shift-Keying (BPSK)  Cầu phương-Pha-Shift-Keying (QPSK)  Chênh lệch-Cầu phương-Pha-Shift-Keying (O-QPSK)  8 Point-Phase-Shift-Keying (8 PSK)  16 Point-Phase-Shift-Keying (16 PSK)

I.

10 II. CODE MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ

Code mô phỏng

clear all;

close all;

L=100;

k=3;

N=10000;

gioi_han_tren=zeros(1,16);

sum=zeros(1,16);

snr_db=0:1:15;

ToaDo_Thuc=[1/sqrt(2),1/2, 0, -1/2, -1/sqrt(2),-1/2,0, 1/2];

ToaDo_imag=[0, 1/2, 1/sqrt(2),-1/2, 0, 1/2,-1/sqrt(2),-1/2];

%avd symbol energy

sym_e_ar= (ToaDo_Thuc.ToaDo_Thuc + ToaDo_imag.ToaDo_imag )/8 ;

sym_e=0;

ds=ToaDo_Thuc(1,1);%dis has symbol dis

dis=zeros(2,2^k-1);

for i=2:1:2^k

dis(1,i-1)=abs(ds-ToaDo_Thuc(1,i));

end

ds=ToaDo_imag(1,1);

for i=2:1:2^k

dis(2,i-1)=abs(ds-ToaDo_imag(1,i));

end

d_sym=zeros(1,2^k-1);%this has minimum symbol dis

for j=1:1:2^k-

for i=1:1:

d_sym(1,j)= d_sym(1,j) + dis(i,j)*dis(i,j);

end

d_sym(1,j)=sqrt(d_sym(1,j));

end

for i=1:1:2^k

sym_e=sym_e +sym_e_ar(1,i);

end

max=zeros(1,L);

11

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,5);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,5);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==0) &&

(bit_dauvao(3,i)==1)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,6);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,6);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==1) &&

(bit_dauvao(3,i)==0)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,7);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,7);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==1) &&

(bit_dauvao(3,i)==1)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,8);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,8);

end

i=i+1;

end

i=1;

n_1=sigma*(randn(1,L));

n_2=sigma*(randn(1,L));

Kyhieu_truyen(1,:)=bit_truyen(1,:) + n_1;

Kyhieu_truyen(2,:)=bit_truyen(2,:) + n_2;

KhoangCach=zeros(2^k,L);

max=zeros(1,L);

while i~=L+

for j=1:1:2^k

KhoangCach(j,i)=(abs(Kyhieu_truyen(1,i)-

ToaDo_Thuc(1,j))*abs(Kyhieu_truyen(1,i)-ToaDo_Thuc(1,j))) +

(abs(Kyhieu_truyen(2,i)-ToaDo_imag(1,j))*abs(Kyhieu_truyen(2,i)-

ToaDo_imag(1,j))) ;

end

max(1,i)=KhoangCach(1,i);

min_t=1;

13

for j=2:1:2^k

if max(1,i)>KhoangCach(j,i)

max(1,i)=KhoangCach(j,i);

min_t=j;

end

Kyhieu_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,min_t);

Kyhieu_truyen(2,i)= ToaDo_imag(1,min_t);

i=i+1;

end

i=1;

while i~=L+

if Kyhieu_truyen(1,i)~=bit_truyen(1,i) ||

(Kyhieu_truyen(2,i)~=bit_truyen(2,i))

count(c,N)=count(c,N) + 1;

end

i=i+1;

end

count(c,N)=count(c,N)/L;

sum(1,c)=sum(1,c) + count(c,N);

gioi_han_tren(1,c)=2qfunc(min(d_sym)/(2sigma));

c=c+1;

end

sum=sum./N;

figure(2);

semilogy(snr_db,sum,'bo:','linewidth',1,'markerfacecolor','g');

hold on;

semilogy(snr_db,gioi_han_tren,'m','linewidth',1);

legend('Simulatation','Theory');

title('Danh gia xac suat loi bieu tuong cho dieu che 8-PSK');

ylabel('Xac suat cua loi ky hieu');

xlabel('E_s/N_0 in dB');

grid;

14 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trinh fMạng không dây và di động
vi.jf-parede/phase-shift-keying

16 KẾT LUẬN

Tác động mạnh mẽ của Công nghệ thông tin đã tạo ra nhiều thay đổi trong đời sống kinh tế xã hội. Trong nền kinh tế thị trường, nền văn hóa xã hội Việt Nam, việc giảm thiểu tối đa nguồn lực và tối ưu hóa hiệu suất làm việc trở thành vấn đề sống còn, việc ứng dụng tin học vào công tác quản lý trở thành sự tất yếu.

Trên đây là toàn bộ nội dung e nghiên cứu được về đề tài “Phân tích tín hiệu điều chế số 8PSK và mô phỏng Matlabù cố gắng hết sức tối ưu hóa, song do khả năng còn có hạn, chúng em không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót khi thực hiện đề tài này. Chúng em kính mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô để chúng em có thể rút ra nhiều kinh nghiệm quý giá hơn.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, đặc biệt là thầy Trần Văn Nghĩa – giảng viên bộ môn Mạng không dây và di động đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tối đa để em hoàn thành đề tài này.

LỜI MỞ ĐẦU

4

I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

7

8

I.

10

II. CODE MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ

clear all;

close all;

L=100;

k=3;

N=10000;

gioi_han_tren=zeros(1,16);

sum=zeros(1,16);

snr_db=0:1:15;

ToaDo_Thuc=[1/sqrt(2),1/2, 0, -1/2, -1/sqrt(2),-1/2,0, 1/2];

ToaDo_imag=[0, 1/2, 1/sqrt(2),-1/2, 0, 1/2,-1/sqrt(2),-1/2];

%avd symbol energy

sym_e_ar= (ToaDo_Thuc.*ToaDo_Thuc + ToaDo_imag.*ToaDo_imag )/8 ;

sym_e=0;

ds=ToaDo_Thuc(1,1);%dis has symbol dis

dis=zeros(2,2^k-1);

for i=2:1:2^k

dis(1,i-1)=abs(ds-ToaDo_Thuc(1,i));

end

ds=ToaDo_imag(1,1);

for i=2:1:2^k

dis(2,i-1)=abs(ds-ToaDo_imag(1,i));

end

d_sym=zeros(1,2^k-1);%this has minimum symbol dis

for j=1:1:2^k-

for i=1:1:

d_sym(1,j)= d_sym(1,j) + dis(i,j)*dis(i,j);

end

d_sym(1,j)=sqrt(d_sym(1,j));

end

for i=1:1:2^k

sym_e=sym_e +sym_e_ar(1,i);

end

max=zeros(1,L);

11

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,5);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,5);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==0) &&

(bit_dauvao(3,i)==1)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,6);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,6);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==1) &&

(bit_dauvao(3,i)==0)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,7);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,7);

end

if (bit_dauvao(1,i)==1) && (bit_dauvao(2,i)==1) &&

(bit_dauvao(3,i)==1)

bit_truyen(1,i)=ToaDo_Thuc(1,8);

bit_truyen(2,i)=ToaDo_imag(1,8);

end

i=i+1;

end

i=1;

n_1=sigma*(randn(1,L));

n_2=sigma*(randn(1,L));

Kyhieu_truyen(1,:)=bit_truyen(1,:) + n_1;

Kyhieu_truyen(2,:)=bit_truyen(2,:) + n_2;

KhoangCach=zeros(2^k,L);

max=zeros(1,L);

while i~=L+

for j=1:1:2^k

KhoangCach(j,i)=(abs(Kyhieu_truyen(1,i)-

ToaDo_Thuc(1,j))*abs(Kyhieu_truyen(1,i)-ToaDo_Thuc(1,j))) +

(abs(Kyhieu_truyen(2,i)-ToaDo_imag(1,j))*abs(Kyhieu_truyen(2,i)-

ToaDo_imag(1,j))) ;

end

max(1,i)=KhoangCach(1,i);

min_t=1;

13

for j=2:1:2^k

sym_e_ar= (ToaDo_Thuc.ToaDo_Thuc + ToaDo_imag.ToaDo_imag )/8 ;