LỜI CAM ĐOAN Kính gửi : Hội đồng bảo vệ, khoa Điện Tử-Viễn Thơng, hệ Sau đại học, trường Đại Học Hàng Hải Tơi tên : Vũ Đức Hn Lớp : KTĐT 2013 Tên đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng mạng tế bào hệ thống thơng tin di động” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 Người thực Vũ Đức Hn i LỜI CẢM ƠN Sau năm học tập nghiên cứu em hồn thành khóa học luận văn tốt nghiệp Tập luận văn kết học tập Viện Sau đại học – Đài học Hàng Hải – Ngành Điện Tử Viễn Thơng thay lời cảm ơn chân thành em đến tất thầy giáo, người tận tâm, nhiệt tình giảng dạy tất mơn học để em có kiến thức thực tốt đề tài Qua em gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Lê Quốc Vượng, người Thầy tận tình hướng dẫn em suốt thời gian qua Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người tạo điều kiện thuận lợi cho em việc học tập động viên giúp đỡ em cố gắng làm tốt đề tài tốt nghiệp Sau cùng, lời cảm ơn đến tất bạn bè, anh chị giúp đỡ em suốt q trình học tập trường Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 Sinh viên Vũ Đức Hn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN Giới thiệu chung 1.1 Hệ thống thơng tin di động hệ 1.2 Hệ thống thơng tin di động hệ 1.3 Hệ thống thơng tin di động hệ 3: 1.4 Tổng quan mạng WCDMA 1.5 Phân tập khơng gian thời gian 14 1.6 Các thu 23 Kết luận chương: 25 CHƯƠNG 26 CÁC KỸ THUẬT VÀ THUẬT TỐN BEAMFORMING 26 2.1 Các kỹ thuật beamforming 26 2.2 Kỹ thuật MSNR Beamforming 26 2.3 Kỹ thuật MSINR Beamforming 31 2.4 Kỹ thuật MMSE Beamforming .35 2.5 So sánh MSINR MMSE Beamforming trường hợp đơn giản 36 2.6 Các thuật tốn beamforming 38 2.7 Thuật tốn cho kỹ thuật MSNR 38 2.8 Thuật tốn cho kỹ thuật MSINR .49 2.9 Thuật tốn cho kỹ thuật MMSE 59 Kết luận chương: 64 CHƯƠNG 65 CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG .65 3.1 Giới thiệu chương trình 65 3.2 Các lưu đồ thuật tốn 66 3.3 Kết mơ 71 Kết luận chương: 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC .85 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Viết tắt Giải thích AOA AWGN BER BPSK CDMA Angle of Arrival Additive White Gaussian Noise Bit Error Rate Binary Phase Shift Keying Code Division Multiplex Access CG dB DMI DPCCH DPDCH EGC ISI GE ML MLSE Coding Gain Decibel Diercted Matric Invesion Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Data Channel Equal Gain Combine Inter Symbol Interfere Generalized Eigenvalue Maximum Likelihood Maximum Likelihood Sequence Estimation MMSE Minimum Mean Square Error MRC OFDM PAM PSK QAM QPSK RF SC SE SER SINR Maximum Ratio Combine Orthogonal Frequency Division Multiplexing Pulse Amplitude Modulation Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Phase Shift Keying Radio Frequence Selected Combine Simple Eigen Symbol Error Rate Signal to Interference plus-Noise Ratio SISO SNR TCM TDMA Single Input Single Output Signal to Noise Ratio Trellis Code Modulation Time Division Multiple Access WLAN WCDMA Wireless Local Area Network Wideband Code Division Multiplex Access iv Ý nghĩa Góc đến tín hiệu Cộng nhiễu trắng Tỷ lệ lỗi bít Điều chế pha PSK mức Đa truy cập phân chia theo mã Mã hố cổng Ma trận đảo trực tiếp Kênh điều khiển vật lý Kênh điều khiển liệu Tổ hợp độ lợi Nhiễu xun ký tự Nhóm giá trị riêng Cực đại tối ưu Đánh giá chuổi cực đại tối ưu Tối thiểu bình phương sai lệnh Bộ tổ hợp tỷ số tối đa Điều chế tần số trực giao Điều chế biên độ xung Điều chế pha Điều chế QAM Điều chế Sóng radio Bộ tổ hợp chọn lọc Giá trị riêng đơn giản Tỷ lệ lỗi ký tự Tỷ số tín hiệu/ nhiễu giao thoa nhiễu nhiệt Vào đơn đơn Tỷ số tín hiệu nhiễu Mã hố lưới TCM Đa truy cập phân chia theo thời gian Mạng khơng dây Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 Tên hình Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G Lộ trình phát triển từ GSM lên WCDM Phân bố tần số FDD TDD Các tín hiệu đa đường Các tín hiệu nhiễu giao thoa Mảng antenULA Mơ hình Beamformer Đồ thị xạ anten dãy góc đến tín hiệu 00 nhiễu giao thoa 450 Mơ hình thu Rake Bơ thu Beamformer-Rake Trang 11 12 15 19 21 23 25 v MỞ ĐẦU Thời đại vơ tuyến cách 100 năm với phát minh máy điện báo radio Gudlielmo Marconi cơng nghệ khơng dây thiết lập với phát triển nhanh chóng đưa vào kỷ kỷ ngun Sự tiến nhanh chóng kỹ thuật vơ tuyến tạo nhiều dịch vụ cải tiến với giá thấp hơn, dẫn đến gia tăng việc sử dụng khoảng khơng gian thời gian số lượng th bao Các xu hướng tiếp tục tăng năm tới Mục tiêu hệ thống thơng tin hệ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ thơng tin cho người vào lúc, nơi Các dịch vụ cung cấp cho th bao điện thoại di động hệ truyền liệu tốc độ cao, video multimeadia dịch vụ thoại Cơng nghệ thoả mãn u cầu làm cho dịch vụ sử dụng rộng rãi gọi hệ thống di động hệ thứ (3G) Hệ thống hệ thứ đáp ứng đáng kể phần thiếu hụt tiêu chuẩn hệ có, loại hình ứng dụng dung lượng Hệ thống di động số thiết kế tối ưu cho thơng tin thoại, hệ thống 3G trọng đến khả truyền thơng đa phương tiện Cùng với nhu cầu tăng lên nhanh chóng kênh truyền tốc độ cao tốn xử lý nhiễu giao thoa đồng kênh tăng lên làm ảnh hưởng đến dung lượng hệ thống đặt Vì mạng di động phải có nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu nhằm làm giảm ảnh hưởng nhiễu Các kỹ thuật gọi kỹ thuật phân tập tín hiệu Trong đồ án tìm hiểu kỹ thuật Beamforming, điều khiển hướng búp sóng anten mảng hướng đến tín hiệu thu hướng Null hướng đến tín hiệu với mục đích phân tập làm giảm ảnh hưởng nhiễu giao thoa nhiễu fading lên tín hiệu thơng qua việc làm tăng tỷ số tín hiệu nhiễu đầu mảng anten mảng Nội dung đồ án gồm chương : - Chương 1:Trình bày tổng quan mạng di động tế bào hệ thống anten mạng di động Trình bày khái niệm phân tập khơng gian - thời gian Phân tập anten thu Beamformer-Rake - Chương 2: Trình bày kỹ thuật xử lý phân tập khơng gian thu Beamformer Các kỹ thuật xử lý bao gồm MSNR, MSINR MMSE Trình bày thuật tốn tính tốn cho kỹ thuật Beamformer - Chương 3: Chương trình mơ thực ngơn ngữ Matlap gồm phần sau:  Mơ giải pháp điều khiển búp sóng anten dãy  Mơ giản đồ BER hệ thống trải phổ có sử dụng kỹ thuật Beamforming  Mơ chất lượng tổ hợp (SC, EGC, MRC) thu Rake (phân tập thời gian) Đánh giá đồ thị BER  Mơ hệ thống WCDMA có sử dụng kỹ thuật phân tập Khơng gian - Thời gian Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015 CHƯƠNG TỔNG QUAN Giới thiệu chung Trong năm gần đây, cơng nghệ khơng dây chủ đề nhiều chun gia quan tâm lĩnh vực máy tính truyền thơng Trong thời gian cơng nghệ nhiều người sử dụng trải qua nhiều thay đổi Q trình thay đổi thể qua hệ:  Thế hệ khơng dây thứ hệ thơng tin tương tự, sử dụng cơng nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)  Thế hệ thứ sử dụng kỹ thuật số với cơng nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) phân chia theo mã (CDMA)  Thế hệ thứ đời đánh giá nhảy vọt nhanh chóng dung lượng ứng dụng so với hệ trước đó, có khả cung cấp dịch vụ đa phương tiện gói 1.1 Hệ thống thơng tin di động hệ Hệ thống thơng tin di động hệ hổ trợ dịch vụ thoại tương tự sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang liệu thoại người, sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Với FDMA, khách hàng cấp phát kênh tập hợp có trật tự kênh lĩnh vực tần số Sơ đồ báo hiệu hệ thống FDMA phức tạp, MS bật nguồn để hoạt động dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho Nhờ kênh này, MS nhận liệu báo hiệu gồm lệnh kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng Trong trường hợp số th bao nhiều số lượng kênh tần số có thể, số người bị chặn lại, khơng truy cập Phổ tần số quy định cho liên lạc di động chia thành 2N dải tần số cách dải tần số phòng vệ Mỗi dải tần số gán cho kênh liên lạc, N dải dành riêng cho liên lạc hướng lên, sau dải tần phân cách N dải dành riêng cho liên lạc hướng xuống Đặc điểm : - Mỗi MS cấp phát đơi kênh liên lạc suốt thời gian thơng tuyến - Nhiễu giao thoa kênh lân cận đáng kể - BTS phải có thu phát riêng làm việc với MS Hệ thống FDMA điển hình hệ thống điện thoại di động AMPS (Advanced Mobile Phone System) Hệ thống di động sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên, hệ thống khơng thoả mãn nhu cầu ngày tăng người dùng dung lượng tốc độ Vì thế, hệ thống di động thứ đời cải thiện dung lượng tốc độ 1.2 Hệ thống thơng tin di động hệ Với phát triển nhanh chóng th bao, hệ thống thơng tin di động hệ đưa để đáp ứng kịp thời số lượng lớn th bao di động dựa cơng nghệ số Tất hệ thống thơng tin di động hệ sử dụng phương pháp điều chế số sử dụng phương pháp đa truy cập : - Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA - Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: Phổ quy định cho liên lạc di động chia thành dải tần liên lạc, dải tần liên lạc dùng cho N kênh liên lạc, kênh liên lạc khe thời gian chu kì khung Các th bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen khe thời gian, th bao cấp phát cho khe thời gian cấu trúc khung Đặc điểm: - Tín hiệu th bao truyền dẫn số - Liên lạc song cơng hướng thuộc dải tần liên lạc khác nhau, băng tần sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động băng tần sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc Việc phân chia tần số cho phép máy thu máy phát hoạt động lúc mà khơng có can nhiễu lẩn - Giảm số máy thu BTS - Giảm nhiễu giao thoa Hệ thống TDMA điển hình hệ thống di động tồn cầu GSM Máy di động kỹ thuật số TDMA phức tạp FDMA Hệ thống xử lý số tín hiệu MS tương tự có khả xử lý khơng q 10 lệnh giây, MS số TDMA phải có khả xử lý 50.106 lệnh giây Đa truy cập phân chia theo mã CDMA: Trong thơng tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhiều người sử dụng chiếm kênh vơ tuyến đồng thời tiến hành gọi mà khơng sợ gây nhiễu lẫn Những người sử dụng nói phân biệt với nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN, cấp phát khác cho người sử dụng Đặc điểm - Dải tần tín hiệu rộng - Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp - Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vơ tuyến sử dụng có cường độ trường nhỏ chống fading hiệu TDMA FDMA - Việc th bao cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn đơn giản việc thay đổi, chuyển giao, điều khiển dung lượng cell thực linh hoạt 1.3 Hệ thống thơng tin di động hệ 3: Để đáp ứng kịp thời dịch vụ ngày phong phú đa dạng người sử dụng, từ đầu thập niên 90 người ta đưa hệ thống thơng tin di động tổ ong (mạng tế bào) hệ thứ Hệ thống thơng tin di động hệ với tên gọi ITM-2000 đưa muc tiêu sau: - Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo dịch vụ băng rộng truy cập Internet nhanh dịch vụ đa phương tiện Kết luận chương: Chương thực mơ đầy đủ kỹ thuật phân tập, từ ta có nhìn tổng quan kỹ thuật phân tập Khơng gian -Thời gian, cụ thể phần cho ta thấy ngun lý hoạt động kỹ thuật phân tập, phần cho ta thấy khả làm tăng chất lượng ber hệ thống có sử dụng phân tập thu Beamformer, phần cho ta thấy lợi ích tổ hợp thu Rake Như vậy, ta kết luận: Nếu hệ thống WCDMA sử dụng giải pháp phân tập cải thiện chất lượng ber hệ thống nhiều, từ nâng cao dung lượng hệ thống 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bằng việc áp dụng kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng, hệ thống thơng tin di động tế bào khắc phục nhược điểm nhiễu fading đa đường, nhiễu giao thoa đồng kênh loại nhiễu khác Bằng việc xử lý phân tập, hệ thống thơng tin di động cải thiện chất lượng kênh truyền thơng qua việc cải thiện tỷ số SINR đầu thu từ nâng cao dung lượng hệ thống Với tồn luận văn bao gồm phần lý thuyết mơ chứng minh kết lý thuết trình bày cho nhìn tổng quan kỹ thuật xử lý antenna mảng hệ thống mạng di động Trong khơng hệ thống WCDMA mà hầu hết hệ thống thơng tin di động khơng dây hệ CDMA2000, OFDM áp dụng kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng để nâng cao chất lượng kênh truyền từ tăng dung lượng hệ thống Tuy nhiên, luận văn có điều chưa hồn chỉnh kỹ thuật phân tập dừng lại việc thiết kế phân tập 2-D cho đường lên tín hiệu chưa có kỹ thuật phân tập 2-D cho đường xuống tín hiệu Vì vậy, hướng phát triển đề tài là: “Nghiên cứu, thiết kế kỹ thuật beamforming sử dụng antenna mảng cho đường xuống tín hiệu hệ thống thơng tin di động mạng tế bào” 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở lý thuyết truyền tin - Đặng Văn Chuyết , Nguyễn Tuấn Anh - NXB Giáo Dục [2] Đại Số Tyến Tính - NXB Giáo Dục [3] Thơng tin di động hệ – TS Nguyễn Phạm Anh Dũng – NXB Bưu Điện [4] Thơng tin di động số - Th.S Hồ Văn Cừu, Th.S Phạm Thanh Đàm [5] Digital Beamforming in Wireless Communications J Litva and T K Lo, Boston, MA: [6] Matrix Computations ,G H Golub and C.F Van Loan, Baltimore, MD, John Hopkins University Press, 1989 [7] Space Time Processing for the Wideband CDMA System K A Zahid, M.S Thesis, Virginia Tech, Jan 2001 [8].Adaptive convergence of linearly constrained beamformers based on the sample covariance matrix, B D Van Veen, IEEE Trans Signal Processing, vol 39, pp 1470.1473, 1991 [9] Controlling adaptive antenna arrays with the sample matrix inversion algorithm, L J Horowitz, H Blatt, W G Brodsky, and K D Senne, IEEE Trans Aerosp Electron Syst., vol AES-15,pp 840.847, 1979 [10] Adaptive Filter Theory S Haykin, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1991 [11] A novel adaptive beamforming algorithm for a smart antenna system in a CDMA mobile communication environment IEEE Transactions on Vehicular, S Choi and D Shim , vol 49, No 5, pp 1793 -1806, Sept 2000 [12] Simulation of Adaptive Array Algorithms for CDMA Systems M.S Thesis, VirginiaTech, Z Rong, Sept 1996 [13] Numerical Analysis Brooks/Cole, Pacific Grove, California, 7th ed., 2001 R L Burden, and J D Faires, 84 PHỤ LỤC Code mơ Matlab ################################################### Antenday.m (Tên hàm giao diện mơ phần điều khiển búp sóng anten) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% (Hàm chạy chương trình phần 1) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function chay_Callback(hObject, eventdata, handles) global goc1 goc2 goc3 goc4 goc5 goc6 gocden N check1 check noise global w gain a w1 w2 SNR N=str2num(get(handles.soanten,'string')); noise=str2num(get(handles.nhieu,'string')); gocden=str2num(get(handles.gocden,'string')); SNR=str2num(get(handles.editawgn,'string')); SNR=10^(SNR/10); if get(handles.but1,'value')==1 check=0; elseif ((get(handles.but1,'value')==0)&(get(handles.but3,'value')==1)) check=1; elseif ((get(handles.but1,'value')==0)&(get(handles.but3,'value')==0)) check=2; end; if (get(handles.but5,'value')==1) check1=0; elseif ((get(handles.but5,'value')==0)&(get(handles.but7,'value')==1)) check1=1; elseif ((get(handles.but5,'value')==0)&(get(handles.but7,'value')==0)) check1=2; end; if (check1==0) if (N==7) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); goc6=str2num(get(handles.goc6,'string')); elseif (N==6) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); elseif (N==5) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); 85 elseif(N==4) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); elseif (N==3) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); elseif (N==2) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); end; gocden=gocden*pi/180; %chuyen doi sang radian goc1=goc1*pi/180; goc2=goc2*pi/180; goc3=goc3*pi/180; goc4=goc4*pi/180; goc5=goc5*pi/180; goc6=goc6*pi/180; % Tao ma tran tin hieu va nhieu for i=1:N a0(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(gocden)); a1(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc1)); a2(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc2)); a3(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc3)); a4(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc4)); a5(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc5)); a6(i)=exp(-j*(i-1)*pi*sin(goc6)); end; matran=[a0;a1;a2;a3;a4;a5;a6]; matran1=[]; for i=2:N matran0(i-1,:)=matran(i,:); end; Rss0=a0'*a0; Ruu0=zeros(N); for i=1:N-1 Ruu0=Ruu0+matran0(i,:)'*matran0(i,:); end; % Giai he phuong trinh tuyen tinh, tinh ma tran phuong sai for i=1:N matran1(i,:)=matran(i,:); end; det0=det(matran1); t=[]; t(1)=1; for i=2:N t(i)=0; end; t=transpose(t); tg1=matran1; for i=1:N tg1(:,i)=t; 86 det1(i)=det(tg1); tg1=matran1; end; % Tinh vector luong cua anten mang w0=0; for i=1:N w0(i)=det1(i)/det0; end; end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%% if (check1==1)|(check1==2)%%Tinh toan cho truong hop dung ky thuat MSINR snrin1=SNR_in(N,noise,SNR); set(handles.sinrin,'string',snrin1); if (noise==6) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); goc6=str2num(get(handles.goc6,'string')); elseif (noise==5) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); goc5=str2num(get(handles.goc5,'string')); elseif (noise==4) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); goc4=str2num(get(handles.goc4,'string')); elseif(noise==3) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); goc3=str2num(get(handles.goc3,'string')); elseif (noise==2) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); goc2=str2num(get(handles.goc2,'string')); elseif (noise==1) goc1=str2num(get(handles.goc1,'string')); end; gocden=gocden*pi/180; %chuyen sang radian goc1=goc1*pi/180; goc2=goc2*pi/180; goc3=goc3*pi/180; goc4=goc4*pi/180; goc5=goc5*pi/180; goc6=goc6*pi/180; % Tao ma tran tin hieu va nhieu for i=1:N a0(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(gocden)); 87 a1(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc1)); a2(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc2)); a3(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc3)); a4(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc4)); a5(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc5)); a6(i,:)=exp(-sqrt(-1)*(i-1)*pi*sin(goc6)); end; a00=transpose(a0);a11=transpose(a1);a22=transpose(a2);a33=transpose(a3); a44=transpose(a4);a55=transpose(a5);a66=transpose(a6); Rss=a0*a00; if (noise==1) Ruu=a1*a11;ax=a0+a1; Rxx=a0*a00+a1*a11; % r_xd=(a0+a1)*a00; elseif (noise==2) Ruu=a1*a11+a2*a22;ax=a0+a1+a2; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22; %r_xd=(a0+a1+a2)*a00; elseif (noise==3) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33;ax=a0+a1+a2+a3; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33; %r_xd=(a0+a1+a2+a3)*a00; elseif (noise==4) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44;ax=a0+a1+a2+a3+a4; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4)*a00; elseif (noise==5) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55;ax=a0+a1+a2+a3+a4+a5; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4+a5)*a00; elseif(noise==6) Ruu=a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55+a6*a66;ax=a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6; Rxx=a0*a00+a1*a11+a2*a22+a3*a33+a4*a44+a5*a55+a6*a66; %r_xd=(a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6)*a00; end; w2=inv(Rxx)*ax; R=Rss*inv(Ruu); [w1,d]=eigs(R); max=d(1,1);t=1; for aa=1:N %Tim gia tri rieng lon nhat if (d(aa,aa)>max) max=d(aa,aa); t=aa; end; end; w1=w1(:,t);%Vector rieng tuong ung voi gia tri rieng lon nhat SINR1=(w1'*Rss*w1)/(w1'*Ruu*w1); %set(handles.sinrout,'string',SINR1); w1=transpose(w1); end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 88 if check1==2 % Truong hop chon giai phap phan tap MMSE w=transpose(w2); elseif check1==1 w=w1; set(handles.sinrout,'string',SINR1); elseif check1==0 w=w0; sinr_in0=sinr_in0(N,SNR); set(handles.sinrin,'string',sinr_in0); sinr_out0=w*Rss0*w'/(w*Ruu0*w'); set(handles.sinrout,'string',sinr_out0); end; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Tinh loi gain cho tung goc den khac bieudo(w,check,N); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ################################################ Bieudo.m (Hàm vẽ biểu đồ beam anten dãy) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function out=bieudo(w,check,N) %global w check N degree=linspace(0,360,240); anpha=degree*pi/180; a=[]; for n=1:length(anpha) for m=1:N a(n,m)=exp(-(sqrt(-1))*(m-1)*pi*sin(anpha(n))); end; end; z=0; gain=0; for i=1:length(anpha) z(i)=w*ctranspose(a(i,:)); x(i)=real(z(i)); y(i)=imag(z(i)); gain(i)=sqrt(x(i)*x(i)+y(i)*y(i)); end; max=0; for i=1:length(anpha) if (gain(i)>max) max=gain(i); end; end; max=max+0.2; % Ve bieu gain figure(1); if (check==0) plot(degree,gain,'r-'); grid on; h=title('Đồ thi xạ anten dãy :'); set(h,'Fontname','VNi-Times');set(h,'Fontsize',14); 89 h1=xlabel('Góc đến AOA (độ)');set(h1,'Fontname','VNi-Times');set(h1,'Fontsize',14); h2=ylabel('Độ lợi Gain (anten)');set(h2,'Fontname','VNi-Times');set(h2,'Fontsize',14); axis([0 400 max]); scala=0:50:360; set(gca,'xtick',scala); set(gca,'xticklabel',scala); elseif (check==1) polar(anpha,gain); h=title('Đồ thò xạ anten dãy dạng búp sóng'); set(h,'Fontname','VNi-Times');set(h,'Fontsize',14); end; ################################################ Khaosatber.m (Tên hàm phần mơ ber hệ thống trải phổ có sử dụng phân tập) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Run1_callback() : Hàm chạy khaosatber %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function run1_Callback(hObject, eventdata, handles) N=str2num(get(handles.edit4,'string')); theta_s=str2num(get(handles.edit1,'string')); theta_I1=str2num(get(handles.edit2,'string')); theta_I2=str2num(get(handles.edit3,'string')); INR1=str2num(get(handles.edit5,'string')); INR2=str2num(get(handles.edit6,'string')); SNR=[0:2:30]; D=[0:1:(N-1)].'; ns=length(SNR); us=sin(theta_s*pi/180); uI1=sin(theta_I1*pi/180); uI2=sin(theta_I2*pi/180); sigma_I1=10^(INR1/10); sigma_I2=10^(INR2/10); sigma_n=1; vs=exp(-j*pi*D*us); vI1=exp(-j*pi*D*uI1); vI2=exp(-j*pi*D*uI2); Rn=sigma_I1*vI1*vI1'+sigma_I2*vI2*vI2'+sigma_n*eye(N); A=sqrt(sigma_I1*sigma_I1+sigma_I2*sigma_I2); for n = 1:ns sigma_s = 10^(SNR(n)/10); Rs = sigma_s*vs*vs'; %vx=sqrt(sigma_s)*vs+sqrt(sigma_I1)*vI1+sqrt(sigma_I2)*vI2; %Rx = Rs+Rn; W_sinr=W_eigen(Rs,Rn); W_mmse=W_MMSE(Rn,sigma_s,vs); SINRopt(n)=sigma_s/(1+sigma_I1+sigma_I2); SINRopt_sinr(n) = real(W_sinr'*Rs*W_sinr)/real(W_sinr'*Rn*W_sinr); SINRopt_mmse(n) = real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_sinr'*Rn*W_mmse); end; figure h0=semilogy(SNR,SINRopt,'+-',SNR,SINRopt_sinr,'d-',SNR,SINRopt_mmse,'d-'); set(h0,'LineWidth',1.5) 90 hold on; h=ylabel('SINR đầu ra') set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=xlabel('SNR đầu vào') set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=title('Khảo sát SINR đầu theo SNR đầu vào'); set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); h=legend('Không phân tập','Kỹ thuật phân tập MSINR','Kỹ thuật phân tập MMSE') set(h,'Fontname','VNi-Times'); grid on; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Khaosatber.m %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Run2_callback : chạy chương trình vẽ biểu đồ ber %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function run2_Callback(hObject, eventdata, handles) N=str2num(get(handles.edit4,'string')); theta_s=str2num(get(handles.edit1,'string')); theta_I1=str2num(get(handles.edit2,'string')); theta_I2=str2num(get(handles.edit3,'string')); INR1=str2num(get(handles.edit5,'string')); INR2=str2num(get(handles.edit6,'string')); SNR=[0:2:30]; D=[0:1:(N-1)].'; ns=length(SNR); us=sin(theta_s*pi/180); uI1=sin(theta_I1*pi/180); uI2=sin(theta_I2*pi/180); sigma_I1=10^(INR1/10); sigma_I2=10^(INR2/10); sigma_n=1; vs=exp(-j*pi*D*us); vI1=exp(-j*pi*D*uI1); vI2=exp(-j*pi*D*uI2); Rn=sigma_I1*vI1*vI1'+sigma_I2*vI2*vI2'+sigma_n*eye(N); A=sqrt(sigma_I1*sigma_I1+sigma_I2*sigma_I2); w0=1;Lc=32; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% for n = 1:ns sigma_s = 10^(SNR(n)/10); Rs = sigma_s*vs*vs'; %vx=sqrt(sigma_s)*vs+sqrt(sigma_I1)*vI1+sqrt(sigma_I2)*vI2; %Rx = Rs+Rn; W_sinr=W_eigen(Rs,Rn); W_mmse=W_MMSE(Rn,sigma_s,vs); SINRopt(n)=sigma_s/(1+sigma_I1+sigma_I2); SINRopt_sinr(n) = real(W_sinr'*Rs*W_sinr)/real(W_sinr'*Rn*W_sinr); SINRopt_mmse(n) = real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_sinr'*Rn*W_mmse); Aout1=(1+A)*SINRopt(n)/SINRopt_sinr(n)-1; Aout2=(1+A)*SINRopt(n)/SINRopt_mmse(n)-1; SINRopt_mmse(n)=real(W_mmse'*Rs*W_mmse)/real(W_mmse'*Rn*W_mmse); 91 a0(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,A,w0); a1(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,Aout1,w0); a2(n)=ber_traipho(SNR(n),Lc,Aout2,w0); end; figure; semilogy(SNR,a0,'+-',SNR,a1,'d-',SNR,a2,'+-'); hold on; grid on; h=title('Giản đồ ber tín hiệu trải phổ'); set(h,'Fontsize',14,'Fontname','VNi-Times'); h=legend('Ber trải phổ','Ber trải phổ + phân tập MSINR','Ber trải phổ + phân tập MMSE'); set(h,'Fontname','VNi-Times'); h=ylabel(' Tỷ lệ lổi bit BER'); set(h,'Fontname','VNi-Times','Fontsize',14); xlabel ('SNR'); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles) bertraipho %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Khaosatber.m %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [ber]=ber(snr_db,Lc,A,w0) snr=10^(snr_db/10); sgma=1;Eb=2*sgma^2*snr; E_chip=Eb/Lc; N=10000; err=0; for i=1:N temp=rand; if (temp