Bài giảng Mô phỏng hệ thống truyền thông - Chương 5: Ước tính tham số và đánh giá hiệu năng - Võ Nguyễn Quốc Bảo

94 trang Gia Huy 21/05/2022 2590

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mô phỏng hệ thống truyền thông - Chương 5: Ước tính tham số và đánh giá hiệu năng - Võ Nguyễn Quốc Bảo", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mo_phong_he_thong_truyen_thong_chuong_5_uoc_tinh_t.pdf

Nội dung text: Bài giảng Mô phỏng hệ thống truyền thông - Chương 5: Ước tính tham số và đánh giá hiệu năng - Võ Nguyễn Quốc Bảo

ƯỚC TÍNH THAM SỐ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG
Tổng quan: • Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Ước tính các tham số hiệu năng • Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Xác suất dừng • Dung lượng dừng của kênh truyền • Xác suất lỗi bit
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình viết đầy đủ là tỷ số công suất tín hiệu trên công suất nhiễu trung bình là một tham số hiệu năng cơ bản của hệ thống thông tin vô tuyến • Đặc biệt hữu dụng khi hệ thống sử dụng kỹ thuật phân tập. • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình được định nghĩa như sau: với P là công suất của máy phát,  là độ lợi kênh truyền trung bình và N0 là công suất nhiễu tại máy thu.
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Xác suất dừng • Xác suất dừng là tham số hiệu năng quan trọng cho phép đánh giá hiệu năng của hệ thống thông tin mà không cần biết loại điều chế sử dụng. • Xác suất dừng được định nghĩa là xác suất đối với lý thuyết và tỷ lệ đối với mô phỏng mà dung lượng chuẩn hóa của kênh truyền nhỏ hơn tốc độ dịch vụ mong muốn (hay yêu cầu) cho trước R , cụ thể: với là hàm phân bố xác suất tích lũy của tỷ số tín hiệu trên nhiễu và là ngưỡng dừng.
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Xác suất dừng • Hệ thống một anten phát và một anten thu (Single Input Single Ouput - SISO) hoạt động ở kênh truyền fading Rayleigh có xác suất dừng như sau:
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Dung lượng dừng của kênh truyền • Dung lượng Shannon của kênh truyền là tham số chính của một hệ thống, cho biết tốc độ lý thuyết truyền thông tin tối đa của hệ thống mà không lỗi. • Ở kênh truyền nhiễu trắng, dung lượng Shannon có công thức sau: với B là băng thông kênh truyền có đơn vị là Hz, thường B =1 để tính dung lượng chuẩn trên 1 Hz băng thông.
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Dung lượng dừng của kênh truyền • Ở kênh truyền fading Rayleigh, dung lượng Shannon trung bình có thể tính theo công thức: với và
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Xác suất lỗi bit • Xác suất lỗi bit là tham số hiệu năng quan trọng của hệ thống thông tin, liên quan trực tiếp đến chất lượng dịch vụ của hệ thống. • Xác suất lỗi bit của điều chế BPSK ở kênh truyền nhiễu trắng là: • Xác suất lỗi bit trung bình của điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh được tính như sau:
Các tham số hiệu năng của hệ thống thông tin • Xác suất lỗi bit • Tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống ở kênh truyền fading Rayleigh có thể viết tổng quát như sau: với và là các hệ số điều chế, phụ thuộc vào kiểu điều chế và mức điều chế.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giới thiệu về phương pháp Monte Carlo • Ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Ước tính dung lượng hệ thống • Ước tính xác suất dừng • Ước tính tỷ lệ lỗi bit/symbol
Ước tính các tham số hiệu năng • Giới thiệu về phương pháp Monte Carlo • Monte Carlo là một phương pháp đánh giá/kiểm chứng tính chất hay đặc điểm hệ thống khảo sát bằng các biến giả ngẫu nhiên và hàm truyền trên máy tính. • Phương pháp Monte Carlo cho hệ thống truyền thông thường qua ba bước như sau: • Bước 1: Khởi tạo ngõ vào bằng các biến giả ngẫu nhiên. • Bước 2: Đưa tín hiệu ngõ vào vào hàm thể hiện đặc tính của toàn hệ thống • Bước 3: Đo đạc kết quả đáp ứng ở ngõ ra và lặp lại hai bước trên đến khi kết quả mô phỏng là tin cậy.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giới thiệu về phương pháp Monte Carlo • Đặc điểm của phương pháp Monte Carlo khi ước lượng hiệu năng hệ thống viễn thông: • Kết quả của phương pháp này càng chính xác (tiệm cận về kết quả đúng) khi số lần thử hay số lượng bước lặp tăng lên. • Hiệu quả của phương pháp này tăng khi mức độ phức tạp của hệ thống tăng. • Phù hợp để ước lượng hiệu năng các hệ thống truyền thông phức tạp, đặc biệt ở lớp vật lý và có thể chưa biết được hiệu năng chính xác. • Thời gian mô phỏng phụ thuộc vào mức độ phức tạp và mức độ tính toán của mô hình mô phỏng. • Khi số lần thử không đủ thì kết quả mô phỏng sẽ không chính xác, theo định lý giới hạn trung tâm. • Có thể sử dụng kết quả mô phỏng để kiểm chứng hay định hướng cho các kết quả khi dùng phương pháp khác.
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình có thể ước lượng bằng cách lấy trung bình của tỷ số tín hiệu trên nhiễu tức thời trong thời gian mô phỏng hay số lần mô phỏng. • Gọi N là số lần mô phỏng, ta có: với là tỷ số tín hiệu trên nhiễu tức thời tại lần thứ n.
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Ví dụ 6.1: Ước lượng tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống SISO ở kênh truyền fading Rayleigh, có công suất phát là P , độ lợi kênh truyền trung bình là  và so sánh với lý thuyết.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Mã nguồn Matlab
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống SISO trên kênh truyền fading Rayleigh
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Ví dụ 6.2: Biết rằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống kết hợp lựa chọn 3 (selection combiner) hai kênh là SC = với  là tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình 2 của kênh. Hãy viết chương trình mô phỏng hệ thống và so sánh với kết quả lý thuyết.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Chương trình Matlab
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống SC hai kênh trên kênh truyền fading Rayleigh
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình • Ví dụ 6.3: Biết rằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống kết hợp theo tỷ lệ tối ưu (maximal ratio combiner) N kênh là với là tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình của kênh thứ n. Hãy viết chương trình mô phỏng hệ thống và so sánh với kết quả lý thuyết.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Chúng ta xem xét kỹ thuật MRC 3 kênh với độ lợi kênh truyền của từng kênh lần lượt là [1 2 3].
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trung bình của hệ thống MRC trên kênh truyền fading Rayleigh
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính dung lượng hệ thống • Tương tự như tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình, dung lượng hệ thống tại nút thu có thể được ước lượng bằng cách lấy trung bình của dung lượng trên nhiễu tức thời theo số lần thử. • Dung lượng trung bình của hệ thống khi thực hiện mô phỏng là:
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính dung lượng hệ thống • Ví dụ 6.4: Sử dụng mô hình hệ thống và kênh truyền tương tự như Ví dụ 1, uớc lượng dung lượng hệ thống ở: a. Kênh truyền nhiễu trắng. b. Kênh truyền fading Rayleigh c. So sánh với kết quả lý thuyết.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: • Hướng dẫn: • Để tính toán dung lượng kênh truyền lý thuyết của kênh truyền nhiễu trắng và kênh truyền fading sử dụng các công thức và • Đối với kết quả mô phỏng, chúng ta sử dụng công thức
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Chương trình matlab
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Kết quả mô phỏng Dung lượng kênh truyền nhiễu trắng và fading Rayleigh.
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính xác suất dừng • Trong mô phỏng, xác suất dừng là tỷ lệ số lần mà dung lượng Shannon của hệ thống nhỏ hơn tốc độ truyền mong muốn trên tổng số lần truyền ( N ), cụ thể: với là số lần mà
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính xác suất dừng • Ví dụ 6.5: Sử dụng mô hình hệ thống và kênh truyền tương tự như Ví dụ 6.1, mô phỏng xác suất dừng của hệ thống ở kênh truyền fading Rayleigh.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: • Chúng ta sẽ thực hiện mô phỏng xác suất dừng cho hệ thống từ 0 đến 30 dB với bước khảo sát là 3dB. • Với kết quả lý thuyết, chúng ta sử dụng công thức: • Với kết quả mô phỏng, chúng ta thực hiện các bước sau: • Bước 1: Tạo độ lợi kênh truyền. • Bước 2: Tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu. • Bước 3: Đếm số lần dung lượng kênh truyền nhỏ hơn tốc độ truyền cho trước và tính OP. • Bước 4: Vẽ đồ thị OP lý thuyết và mô phỏng.
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải:
Ước tính các tham số hiệu năng • Giải: Kết quả mô phỏng Xác suất dừng hệ thống SISO ở kênh truyền fading Rayleigh
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ lệ lỗi bit/symbol • Khi ước tính tỷ lệ lỗi bit, chúng ta cần tính tỷ lệ của số lượng bit sai ( Ne ) nhận tại máy thu trên tổng số lượng bit phát đi từ máy phát ( Nt ) . • Khi đó, ta có: • Áp dụng cách tương tự như vậy để tính tỷ lệ lỗi symbol, cụ thể:
Ước tính các tham số hiệu năng • Ước tính tỷ lệ lỗi bit/symbol • Khi hệ thống sử dụng mã Gray: với M là số mức điều chế mà hệ thống sử dụng.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) Hình: Hệ thống phân tập thu sử dụng kỹ thuật kết hợp lựa chọn.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Giả sử công suất phát của máy phát là P , tín hiệu nhận được tại máy thu là: với hi là hệ số kênh truyền từ anten phát đến anten thứ i của máy thu, ni là nhiễu trắng lại anten máy thu có công suất là N0.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu tại anten thứ i có dạng như sau: • Ở kênh truyền fading Rayleigh, hàm CDF và PDF của  i lần lượt có dạng như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Giả sử rằng các kênh truyền từ máy phát đến máy thu là giống nhau • Máy thu sử dụng kỹ thuật kết hợp lựa chọn, gọi   là tỷ số tín hiệu trên nhiễu tương tương sau bộ kết hợp, ta có:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Giả sử khoảng cách giữa các anten thu ở máy thu là đủ lớn và do đó các  i là độc lập với nhau, ta có hàm phân bố xác suất tích lũy cho   là như sau: • Dẫn đến hàm PDF cho   là như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Xác suất dừng của hệ thống SC N anten có thể được tính như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Ví dụ 6.6: Hãy mô phỏng hệ thống phân tập thu lựa chọn anten thu (selection combining) với 3 anten và vẽ đồ thị xác suất dừng theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu theo dB.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Xác suất dừng hệ thống của hệ thống SC 3 kênh ở kênh truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Hệ thống kết hợp lựa chọn (Selection combiner) • Ví dụ 6.7: Mô phỏng tỷ lệ lỗi bit của điều chế BPSK trên kênh truyền fading Rayleigh với phân tập thu SC.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: • Tỷ lệ lỗi bit của điều chế BPSK được tính như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống SC cho điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Gọi rm là tín hiệu thu được tại anten thứ m , ta có: với x là tín hiệu phát sau điều chế với Ex 2 =1; P là công suất phát ở máy thu, hm là hệ số kênh truyền từ máy phát đến anten máy thu thứ m với 2 và n là nhiễu trắng tại anten thứ m với trung bình bằng Eh m  =  m m không và phương sai N0 .
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Giả sử máy thu biết thông tin kênh truyền, máy thu sẽ thực hiện phục hồi x là xˆ như sau: • Gọi , M là tỷ số tín hiệu trên nhiễu tại anten số 1 đến anten số M , ta có tỷ số tín hiệu trên nhiễu tương tương sau bộ kết hợp theo tỷ số tối ưu MRC là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Xem xét kênh truyền fading Rayleigh độc lập và đồng nhất, cụ thể là: • Hàm PDF của   có dạng như sau: • Xác suất của hệ thống MRC với M anten là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Giả sử hệ thống sử dụng điều chế BPSK, ta có tỷ lệ lỗi bit trung bình như sau: với
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Ví dụ 6.8: Mô phỏng xác suất dừng của hệ thống MRC với số lượng anten M cho trước ở kênh truyền fading Rayleigh. Kiểm chứng với công thức lý thuyết.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Xác suất dừng của hệ thống kết hợp phân tập MRC với 2 anten ở kênh truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống phân tập thu • Kỹ thuật kết hợp phân tập theo tỷ lệ tối ưu • Ví dụ 6.9: Mô phỏng tính tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống MRC cho điều chế BPSK. a. So sánh với công thức lý thuyết. b. Nhận xét.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống MRC với 1 anten phát và 2 anten thu cho điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Mã không gian thời gian là một kỹ thuật phân tập phát cho phép máy phát có nhiều anten phát có thể đạt được độ lợi phân tập như hệ thống phân tập thu. • Xem xét mô hình hệ thống mã không gian thời gian Alamouti với 2 anten phát và 1 anten thu. Mô hình mã không gian thời gian Alamouti
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Gọi s1 và s2 lần lượt là tín hiệu truyền từ anten 1 và anten 2 trong khe thời gian thứ nhất. * * Tuy nhiên, trong khe thời gian thứ hai, anten 1 sẽ truyền −s2 và anten 2 sẽ truyền s1 với ()* là toán tử lấy liên hiệp phức. • Bảng dưới đây trình bày cụ thể theo thời gian và không gian của kỹ thuật truyền mã Alamouti.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Gọi h1 và h2 lần lượt là hệ số kênh truyền từ anten thứ nhất và thứ hai đến máy thu. Giả sử rằng kênh truyền là không thay đổi trong hai khe thời gian liên tiếp, nghĩa là: với T là chu kỳ của một symbol • Ta có thể viết tín hiệu nhận tại máy thu ở khe thời gian thứ nhất như sau: • Tương tự như vậy, ta có tín hiệu nhận tại khe thời gian thứ hai là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của s1 và s2là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian (phân tập phát) • Ví dụ 6.10: Mô phỏng hệ thống mã không gian thời gian hai anten phát và một anten thu với điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh. Tính tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống và so sánh với lý thuyết.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống mã không gian thời gian với 2 anten phát và 1 anten thu và điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Kỹ thuật truyền thích ứng là một trong những kỹ thuật quan trọng cho các hệ thống vô tuyến thế hệ mới, cho phép cải thiện hiệu suất phổ tần một cách đáng kể. • Ý tưởng của kỹ thuật truyền thích ứng là cho phép điều chỉnh loại điều chế cũng như mức điều chế để tối đa hiệu suất phổ tần miễn là tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống nhỏ hơn một giá trị cho trước gọi là BERT . • Hệ thống điều chế thích ứng về cơ bản có mô hình tương tự như hệ thống không truyền thích ứng, ngoại trừ đường truyền hồi tiếp giữa máy thu và máy phát.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Giả sử hệ thống có K +1chế độ truyền bao gồm: không truyền, BPSK, , M k PSK , , k Mk PSK với M k = 2 và k =1, , K. Tương ứng với K +1 chế độ truyền chúng ta có các ngưỡng SNR phân định các chế độ truyền như sau: Bảng: Mức ngưỡng của các chế độ truyền thích ứng.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Tín hiệu thu tại máy thu có dạng như sau: với P là công suất của máy phát, h là hệ số đường truyền với , x là tín hiệu sau điều chế với . • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu tại máy thu là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Xác suất chế độ truyền: Chúng ta có K +1 chế độ truyền, xác suất chế độ truyền thứ k , k với k = 0, , K là: • Ở kênh truyền fading Rayleigh, ta có thể tính xác suất chế độ truyền thứ k như sau: Với:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Xác suất chế độ truyền: • Xác suất dừng của hệ thống truyền thích ứng là tương ứng với xác suất truyền chế độ đầu tiên, 0 , cụ thể là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Hiệu suất phổ tần (Spectral Effiency): Khi hệ thống dùng nhiều mức điều chế, ta có hiệu suất phổ tần hệ thống như sau: • Từ đó, ta thấy: • Khi mà:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Tỷ lệ lỗi bit trung bình: Chúng ta có K +1 chế độ truyền, mỗi chế độ truyền sử dụng mức điều chế khác nhau và có tỷ lệ lỗi bit khác nhau, do đó tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống là trung bình theo trọng số của các tỷ lệ lỗi bit tương ứng với các chế độ truyền: với
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng • Ví dụ 6.11: Mô phỏng hệ thống truyền thích ứng với K +1 chế độ truyền sử dụng điều chế MPSK ở kênh truyền fading Rayleigh. So sánh với kết quả phân tích lý thuyết và nhận xét.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Xác suất của các chế độ truyền của hệ thống truyền Xác suất dừng của hệ thống truyền thích ứng ở kênh thích ứng ở kênh truyền fading Rayleigh. truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Hiệu suất phổ tần của hệ thống truyền thích ứng Tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống truyền thích ứng sử dụng MPSK ở kênh truyền fading Rayleigh. dùng MPSK ở kênh truyền fading Rayleigh.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Kỹ thuật chuyển tiếp là một trong những kỹ thuật hiệu quả để mở rộng vùng phủ sóng, cải thiện hiệu năng mạng và hạn chế can nhiễu. • Được áp dụng trong các mạng vô tuyến thế hệ mới. • Mô hình hệ thống chuyển tiếp bao gồm 3 nút mạng: nút nguồn, nút chuyển tiếp và nút đích với hai chặng. • Quá trình truyền thông sẽ lần lượt từ nút nguồn đến nút chuyển tiếp trong khe thời gian thứ 1 và nút chuyển tiếp sẽ chuyển tiếp dữ liệu nhận được đến nút đích dùng kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp trong khe thời gian thứ 2.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Gọi h1 và h2 lần lượt là hệ số kênh truyền của chặng 1 và 2, ta có tín hiệu nhận được tại chặng 1 và 2 là: • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của chặng i là: • Ở kênh truyền fading Rayleigh, hàm PDF và CDF của là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Phân tích chính xác • Xác suất dừng của hệ thống: • Giả sử là kênh truyền của hai chặng là độc lập với nhau thì OP là: • Dạng đóng của OP là:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Phân tích chính xác • Tỷ lệ lỗi bit trung bình của hai chặng: • Giả sử hệ thống sử dụng điều chế kết hợp, ta có được tính như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Phân tích xấp xỉ • Tỷ số tín hiệu trên nhiễu tương đương của hệ thống chuyển tiếp sẽ bằng tỷ số tín hiệu trên nhiễu của chặng yếu nhất, cụ thể: • Giả sử kênh truyền của hai chặng độc lập thống kê, hàm CDF của như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Phân tích xấp xỉ • Hàm PDF của có được bằng cách đạo hàm hàm CDF • Xác suất dừng của hệ thống có thể tính dựa vào hàm CDF của như sau:
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Phân tích xấp xỉ • Giả sử hệ thống dùng điều chế kết hợp, ta có tỷ lệ lỗi bit trung bình của hệ thống như sau: với
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Mô phỏng hệ thống truyền giải mã và chuyển tiếp hai chặng • Ví dụ 6.12: Mô phỏng hệ thống chuyển tiếp hai chặng sử dụng kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp cố định qua hai tham số hiệu năng là xác suất dừng hệ thống và tỷ lệ lỗi bit cho điều chế BPSK ở kênh truyền fading Rayleigh. a. So sánh với kết quả lý thuyết chính xác. b. So sánh với kết quả lý thuyết xấp xỉ.
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Chương trình matlab
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Chương trình matlab
Thực hiện mô phỏng hệ thống viễn thông • Giải: Kết quả mô phỏng Xác suất dừng của hệ thống chuyển tiếp hai chặng cố định Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống chuyển tiếp hai chặng cố định ở kênh truyền fading Rayleigh. ở kênh truyền fading Rayleigh.
GOOD LUCK!