Mô phỏng kênh truyền hình dẫn AWGN sử dụng điều chế MQAM bằng MATLAB

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
Mô phỏng kênh truyền dẫn AWGN
sử dụng đIều chế MQAM bằng MatLab
1. Lời giới thiệu
Công việc khảo sát và tính toán, thiết kế một kênh truyền dẫn số nói chung và kênh truyền
dẫn AWGN sử dụng điều chế MQAM nói riêng ... trong thực tế gặp phải rất nhiều khó khăn. Ví dụ nh:
việc tính toán các thông số, đại lợng của kênh truyền phức tạp và phạm vi thay đổi của các thông số
để quan sát, thử nghiệm rất hạn chế ... hơn nữa chi phí cho công việc này sẽ tốn kém. Trong khi đó,
việc khảo sát kênh truyền dẫn thông qua máy tính lại dễ dàng hơn, chi phí ít tốn kém và đặc biệt có
khả năng thay đổi thông số đầu vào đờng truyền một cách linh hoạt. Do vậy, chúng tôi đ xây dựngã
nên chơng trình này để đáp ứng yêu cầu đó.
2.Cơ sở lý thuyết.
Phơng pháp điều chế MQAM là phơng pháp nâng cao hiệu quả của một kênh truyền mà không
cần tăng công suất phát hay tăng độ rộng băng thông.Việc điều chế hai thành phần đồng pha và pha
vuông góc một cách độc lập với nhau cho ta một sơ đồ điều chế mới gọi là điều chế biên độ vuông
góc (hay cầu phơng) M trạng thái (QAM, Quadrature Amplitude Modulation). Nh vậy, trong sơ đồ điều
chế này sóng mang bị điều chế cả về biên độ lẫn pha.
Chùm tín hiệu M-QAM bao gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ nhật .Dạng tổng quát
của M-QAM đợc xác định bằng tín hiệu phát:
trong đó : E
o
là năng lợng của tín hiệu có biên độ thấp nhất.
(a
i
,b
i
) là cặp số nguyên độc lập đợc chọn tuỳ ý theo vị trí điểm bản tin.
Dạng cơ sở của chùm tín hiệu M-QAM là dạng của hai tín hiệu ASK có L trạng thái. Nh vậy,
tín hiệu S
i
(t) gồm hai thành phần sóng mang có pha vuông góc đợc điều chế bởi một tập tín hiệu rời

rạc cho nên có tên là Điều chế biên độ vuông góc .
Phân tích tín hiệu S
i
(t) thành cặp hai hàm cơ sở
Toạ độ các điểm bản tin là :
Học viện Công nghệ BCVT
127
)tf2cos(.a.
T
E2
)tf2sin(.b.
T
E2
)t(S
ci
0
ci
0
i
+=
0i
Ea
0i
Eb
)tf2cos(
T
E2
)t(
c
0

2
=
)tf2sin(
T
E2
)t(
c
0
1
=
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
Trong đó (a
i
,b
i
) là phần tử của một ma trận LxL :
Với :
Do vậy, tổng quát một tín hiệu điều chế M-QAM cho phép truyền M=L
2
ký hiệu độc lập trên
cùng một độ rộng băng tần của kênh cần thiết cho sơ đồ điều chế ASK-M trạng thái.
Ta xem xét sơ đồ một kênh truyền tiêu biểu :
n(t)

3. Lu đồ chơng trình.
4. Khái quát về chơng trình MQAM Version 1.0
Chơng trình MQAM Version 1.0 là một chơng trình mô phỏng đợc lập trình bằng ngôn ngữ lập
trình MatLab và đồng thời đợc chạy trên nền của MatLab (từ 5.0 trở lên). Với giao diện đồ hoạ chuẩn
Học viện Công nghệ BCVT
128

Điều chế
MQAM
Máy thu
Phân bố
tạp âm
Truyền tin
Môi trờng
Giải
điều chế
Không gian
Véc tơ
Đánh giá
chất lợng
Máy phát
Mô hình
đờng truyền
Ví dụ
điều chế
Giới thiệu
QAM
Bắt đầu
Mã
hoá
Điều
chế
Môi trư
ờng
Giải điều
chế
Giải

mã
Tín
Hiệu
Tín hiệu
ML
=
(a
i
,b
i
) =
(-L+1,L-1) (-L+3,L-1) (L-1,L-1)
(-L+1,L-3) (-L+3,L-3) (L-1,L-3)


(-L+1,-L+1) (-L+3,-L+1) (L-1,-L+1)
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
đơn giản, tiện dụng, giúp cho ngời sử dụng có thể dễ dàng sử dụng chơng trình này cho mục đích của
mình.
Mục đích của chơng trình MQAM Version 1.0 là mô phỏng kênh truyền dẫn sử dụng điều chế
MQAM (Quadrature Amplitude Modulation ) dới sự tác động của tạp âm AWGN (Addivitive White
Gaussian Noise) phục vụ cho các bài thí nghiệm. Do đó, chúng tôi đ mô phỏng một kênh truyền dẫnã
có chức năng tơng tự nh một kênh truyền dẫn Viba số thực và đồng thời mô tả một cách chi tiết các
thành phần của kênh truyền. Chơng trình giúp ngời sử dụng có thể hình dung, so sánh, thử nghiệm
các thông số quan trọng trên đờng truyền nh mật độ phổ công suất tạp âm, năng lợng truyền mỗi bit
tại máy phát, xác suất lỗi ký hiệu, tỷ số lỗi,... đối với phơng thức điều chế này và so sánh sự u việt
của nó so với các phơng thức điều chế khác. Do những điều kiện hạn chế nên tại đây ta chỉ xem xét
đến đờng truyền đối với điều chế 4-QAM và 16-QAM mà thôi.
Phơng thức điều chế biên độ vuông góc là một trong những phơng thức điều chế cơ bản đợc
sử dụng rộng r i trong các hệ thống truyền tin. Do vậy, chã ơng trình cũng là một công cụ rất có ích cho

những ai có nhu cầu tìm hiểu về QAM để có đợc những hiểu biết cơ bản về phơng thức điều chế này.
5. Nội dung chơng trình
1. Khởi động chơng trình
Từ môi trờng WINDOWS, khởi động chơng trình Matlab.
Chọn đờng dẫn tới th mục chứa toàn bộ chơng trình MQAM.
Đánh lệnh MQAM để khởi động.
2. Sử dụng chơng trình
Sau khi khởi động trên màn hình xuất hiện cửa sổ giới thiệu chơng trình.
Học viện Công nghệ BCVT
129
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
Giao diện lúc khởi động chơng trình.
MQAM : Khởi động chơng trình chính.
Môi trờng : Giới thiệu về đờng truyền sóng Viba trong không gian thực.
Đánh giá : cho ra đồ thị về sác xuất lỗi ứng với các phơng pháp điều chế khác nhau.
Trợ giúp : Những trợ giúp ban đầu để sử dụng tốt chơng trình.
Kết thúc : Thoát khỏi chơng trình.
6. Kết luận
Chơng trình mô phỏng kênh truyền dẫn sử dụng điều chế M-QAM với sự tác động của tạp âm
AWGN giúp cho ta có một cái nhìn trực quan về một kênh truyền dẫn nói chung. Thông qua chơng
trình, ta có thể xem xét đợc dạng của tín hiệu điều chế cũng nh tín hiệu sau khi bị tạp âm ảnh hởng.
Chơng trình này có thể sử dụng trong lĩnh vực giảng dạy trên lớp cũng nh trong phòng thí
nghiệm, có thể ứng dụng vào việc mô phỏng các bài tập và phục vụ cho việc nghiên cứu các ảnh h-
ởng của tạp âm lên tín hiệu trên đờng truyền, giúp cho sinh viên hiểu sâu hơn về bài học của mình để
từ đó có thể mở rộng bài học.
Học viện Công nghệ BCVT
130
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
Tuy nhiên, do mới bớc đầu tiếp cận công việc nghiên cứu khoa học cũng nh thời gian thực
hiện đề tài nên chơng trình vẫn còn có những hạn chế khó tránh khỏi. Chúng tôi rất mong nhận đợc

sự góp ý giúp đỡ của các thầy cô, các bạn sinh viên và toàn thể mọi ngời quan tâm đến lĩnh vực này
để chơng trình ngày càng hoàn thiện và có nhiều ứng dụng vào công việc giảng dạy cũng nh nghiên
cứu.

Tài liệu tham khảo
[1] Cơ sở truyền dẫn vi ba số - Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng
[2] Các hàm và xác suất ứng dụng trong viễn thông
- Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng
[3] Vô tuyến chuyển tiếp - Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng
[4] Vi ba số - Ts. Bùi Thiện Minh
[5] Lý thuyết tín hiệu và truyền dẫn
- Ts. Hà Thu Lan
[6]. Cơ sở Matlab và ứng dụng - Nguyễn Hữu Tình, Lê Tấn Hùng
Học viện Công nghệ BCVT
131