intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

Chia sẻ: QgDanhEA QgDanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST
Báo xấu
338
lượt xem 80
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kiến thức: Cung cấp cho người học những khái niệm và kiến thức cơ bản về mô hình hóa và mô phỏng. Nội dung của môn học sẽ tập trung vào phương pháp luận cũng như công cụ mô phỏng hệ thống truyền thông làm cơ sở cho các môn học chuyên sâu khác và hỗ trợ cho làm đồ án tốt nghiệp. – Kỹ năng: Rèn cho sinh viên có kỹ năng sử dụng bộ công cụ chương trình MATLAB và Simulink, và các phương pháp cơ bản áp dụng cho việc mô phỏng các hệ thống truyền thông....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

  1. 4/9/2013 Bộ môn Tín Hiệu & Hệ Thống 2012- 2012-2013 1 • Thời lượng môn học: – 3 ĐVHT (20LT + 4BT + 6TH + 15 Tự Học) • Mục tiêu: – Kiến thức: Cung cấp cho người học những khái niệm và kiến thức cơ bản về mô hình hóa và mô phỏng. Nội dung của môn học sẽ tập trung vào phương pháp luận cũng như công cụ mô phỏng hệ thống truyền thông làm cơ sở cho các môn học chuyên sâu khác và hỗ trợ cho làm đồ án tốt nghiệp. – Kỹ năng: Rèn cho sinh viên có kỹ năng sử dụng bộ công cụ chương trình MATLAB và Simulink, và các phương pháp cơ bản áp dụng cho việc mô phỏng các hệ thống truyền thông. • Đánh giá: − Tham gia học tập trên lớp: 10% − Thực hành-Thí nghiệm 10% − Bài tập/Thảo luận: 20 % − Kiểm tra giữa kỳ: 10% − Kiểm tra cuối kỳ: 50% 2 1
  2. 4/9/2013 • Nội dung: – Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật mô phỏng – Chương 2: Giới thiệu về MATLAB – Chương 3: Giới thiệu về Simulink – Chương 4: Mô phỏng tín hiệu và quá trình thu phát – Chương 5: Mô phỏng kênh thông tin – Chương 6: Ước tính tham số và đánh giá hiệu năng 3 • Tài liệu tham khảo: [1] Michel C. Jeruchim, Philip Balaban, Simulation of Communication Systems: Modeling, Methodology and Techniques, 2nd ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2000. [2] Nguyễn Viết Đảm, Mô phỏng hệ thống viễn thông và ứng dụng MATLAB, NXB Bưu Điện, 2007. [3] J. G. Proakis, M. Salehi, G. Bauch, Contemporary Communication Systems Using MATLAB and Simulink, 3rd ed., Cengage Learning, 2012. [4] O. Beucher, M. Weeks, Introduction to MATLAB and Simulink: A Project Approach, 3rd ed., Infinity Science Press, 2008. [5] Mathworks Inc., MATLAB and Simulink Student Version: Getting Started With MATLAB, 2007. [6] Steven C. Chapra, R. P. Canale, Numerical Methods for Engineers, 6th ed., Mcgraw-Hill, 2010. [7] Dennis Silages, Digital Communication Systems using MATLAB and Simulink, Bookstand Publishing, 2009. [8] K. C. Raveendranathan, Communication Systems Modeling and Simulation using MATLAB and Simulink, Universities Press, 2011. [9] Mohsen Guizani, Ammar Rayes, Bilal Khan, Ala Al-Fuqaha, Network Modeling and Simulation: A Practical Perspective, Wiley, 2010. 4 2
  3. 4/9/2013 5 • Độ phức tạp của hệ thống truyền thông hiện đại: – Ngày càng tăng lên – Tính phức tạp do: • Cấu trúc phức tạp của hệ thống • Môi trường được triển khai • Yêu cầu về đồng bộ do hoạt động tại tốc độ cao  động lực thúc đẩy sử dụng mô phỏng (simulation) • Sự phát triển của máy tính số – Khả năng xử lý, giá thành, độ thân thiện, ... • Ứng dụng mô phỏng – Giúp hiểu biết sâu cư xử của hệ thống – Cho phép triển khai thí nghiệm tương tự như hệ thống thực  giảm thiểu chi phí và thời gian cho việc thiết kế hệ thống 6 3
  4. 4/9/2013 • Bài toán mô phỏng: gồm 4 bước cơ bản – Ánh xạ bài toán đã cho thành mô hình mô phỏng – Phân giải bài toán tổng thể thành một tập các bài toán nhỏ hơn – Lựa chọn các kỹ thuật mô hình hóa, mô phỏng, ước tính phù hợp và áp dụng chúng để giải quyết các bài toán nhỏ của chúng – Kết hợp các kết quả của các bài toán con  xử lý tạo ra nghiệm cho bài toán tổng thể. 7 • Gần đúng bài toán  dễ dàng cho phân tích: – Phân tích – Mô phỏng • Phân tích – Tính toán một số đặc trưng cho một đại lượng quan tâm • Mô phỏng – Sao chép hệ thống quan tâm: xử lý một đại lượng động  giám sát hệ thống tại các điểm khác nhau – Sử dụng mô hình thực – Có thể thay đổi mô tả của bất kỳ một phần tử trong hệ thống (tính module) • Hệ thống thông tin thực: – Quá phức tạp để đặc trưng và mô phỏng  Đơn giản hóa một số mặt của bài toán (Giảm độ phức tạp)  dễ dàng hơn cho việc tính toán 8 4
  5. 4/9/2013 • Ví dụ: – Dạng sóng đầu ra Vt của hệ thống: Vt = g() • g – đặc tính truyền đạt hệ thống;  = (z1, z2,..., zK) – tập các quá trình đầu vào (rời rạc thời gian) – Chức năng mô phỏng: • Tạo ra chuỗi giá trị {Vt} tại t = kTs, k =  1,  2,...; Ts – chu kỳ lấy mẫu • Chuỗi được xử lý  thu được đại lượng hiệu năng hoặc thông tin phù hợp – Thí nghiệm điều kiện: • Tạo ra Vt = g(’) với  = (z1,..., zk,... , zk+1=k+1,.., zK=K) • k quá trình đầu tiên được mô phỏng, còn lại được giữ tại giá trị cố định • Thí nghiệm lặp lại cho một tập các điều kiện – Thí nghiệm mô phỏng: • Tạo ra Vt = g’(’), g’ - đặc tính truyền đạt hệ thống được đơn giản hóa 9 Xử lý tín hiệu số Lý thuyết Lý thuyết truyền thông xác suất Mô phỏng các Lý thuyết hệ Lý thuyết thống tuyến tính hệ thống ước tính truyền thông Khoa học Phân tích số máy tính Lý thuyết quá Lý thuyết số trình ngẫu nhiên Các lĩnh vực ảnh hưởng lên nghiên cứu mô phỏng các hệ thống truyền thông 10 5
  6. 4/9/2013 • Các mặt ảnh hưởng: – Lý thuyết truyền thông: • Cấu trúc hệ thống, hoạt động của các phân hệ (bộ điều chế, bộ cân bằng, ...) – Xử lý tín hiệu số: • Lấy mẫu, kỹ thuật khai triển tín hiệu, lọc ... – Phương pháp số: • Kỹ thuật tích phân, nội suy, tính gần đúng ... – Lý thuyết xác suất: • Biến ngẫu nhiên, hàm mật độ xác suất, ... – Lý thuyết số: • Chuỗi số, chuỗi ngẫu nhiên, ... 11 • Các mặt ảnh hưởng: – Khoa học máy tính: • Kỹ thuật lập trình, đồ họa, ... – Lý thuyết ước tính: • Ước tính các tham số kết hợp thống kê và xử lý tín hiệu – Lý thuyết quá trình ngẫu nhiên: • Hàm phân bố, hàm tương quan, ... – Lý thuyết hệ thống: • Quan hệ vào/ra, đáp ứng xung, hàm truyền đạt ... 12 6
  7. 4/9/2013 Lỗi theo độ Thời gian chạy phức tạp chương trình Dài Cao theo độ phức tạp Mô hình Thời gian chạy mô phỏng mô phỏng Lỗi mô hình hóa Mã máy tính Mô hình Vùng hoạt giải tích động thực tế Các phương trình Thiết bị vật lý Phần cứng Thấp Ngắn Thấp Độ phức tạp mô hình Cao Thiết bị và các mô hình Ảnh hưởng của độ phức tạp mô hình 13 Simulate the flow of Event driven packets, messages, etc. simulations Networks Specifications Interface Simulate waveform Time driven, distortion effects; noise waveform level and interference Links simulations Interface Performance Data Time driven Signal finite-precision processing simulations RF Circuit Algorithm Circuit analysis Circuit RF simulations implementation implementation simulations details details Tính phân cấp trong các hệ thống truyền thông 14 7
  8. 4/9/2013 Level 0 Level 1 Level 1 Level 1 To level 2 To level 2 Level 2 Level 2 Level 2 To level 3 To level 3 Level 3 Level 3 Level 3 Cấu trúc phân cấp trong mô hình hóa 15 Partitioning Information Source Channel Baseband Transmit RF Higher source encoder encoder modulator filter modulator abstraction Noise Comm. (a) System Level Model Interference channel Info. Source Channel Baseband Receive RF Equalizer sink decoder decoder demodulator filter demodulator Timing Carrier recovery recovery Bandpass Bandpass (b) Subsystem Model PLL @ fc filter @ 4fc (.)4 filter Loop Phase filter detector More details (c) Component Model VCO 16 8
  9. 4/9/2013 • Mô hình hóa hệ thống: – Hệ thống: mức cao nhất của mô tả, đặc trưng bởi sơ đồ khối các phân hệ – Vấn đề mô hình hóa hệ thống: vấn đề cấu hình • Sơ đồ khối mô phỏng càng sát với hệ thống thực  Mô hình hệ thống càng chính xác – Giảm mức độ phức tạp mô hình hóa  sử dụng tập con các khối ở cùng mức phân cấp • Mô hình hóa thành phần linh kiện – Linh kiện: một khối tại mức phân hệ chứa những đặc điểm mà nhà thiết kế hệ thống mong muốn – Kiểu mô tả: một phương trình, một tập phương trình, một thuật toán, hoặc một lookup table – Mô hình phân hệ tốt: có các tham số đầu vào có thể biến đổi  phản ánh cư xử thực của linh kiện 17 • Mô hình hóa quá trình ngẫu nhiên: – Đầu vào và đầu ra của hệ thống và các phân hệ: các quá trình ngẫu nhiên mong muốn (thông tin) và không mong muốn (nhiễu và giao thoa) – Các quá trình được mô phỏng: sao chép các tính chất của các quá trình thực • Nhiệm vụ mô hình hóa: Sao chép quá trình ngẫu nhiên  tạo ra đặc tính đầu ra chính xác – Mô hình quá trình ngẫu nhiên tương đương: tiết kiệm thời gian tính toán • Mô hình hóa hệ thống giả định – Trong thiết kế hệ thống: Đặc tính kỹ thuật của hệ thống chưa được biết  hệ thống giả định – Giả sử một số lượng nhỏ nhất các thành phần mà vẫn thu được một hệ thống hợp lý 18 9
  10. 4/9/2013 • Kỹ thuật đánh giá hiệu năng: – Tập hợp các công cụ giải tích và các giả định  ước tính hiệu quả đại lượng hiệu năng • Mô phỏng Monte Carlo – Tỉ số lỗi bit BER được ước tính: cho N bit qua hệ thống và đếm lỗi – Đảm bảo độ tin cậy: Số bit cần để quan sát trong phạm vi 10/p đến 100/p, p = BER thực. • Một số kỹ thuật PET thay thế – Kỹ thuật bán giải tích (quasianalytical estimation) – Kỹ thuật lấy mẫu quan trọng (Importance sampling) – Kỹ thuật ngoại suy (Extrapolation) 19 System Properties Linear Non-linear Synchronization Channel Characteristics Signal Design Errors Bandwidth Magnitude Coded Uncoded wrt Data Rate Non-fading Fading wrt Memory wrt Data Rate Fast Slow Fast Slow 20 10
  11. 4/9/2013 • Độ chính xác của mô phỏng bị giới hạn bởi: – Ba kiểu sai số mô hình hóa: • Mô hình hóa hệ thống • Mô hình hóa thành phần linh kiện • Mô hình hóa quá trình ngẫu nhiên – Sai số xử lý 21 Error Sources Modeling Processing Device Finite Storage; Modeling Truncation Finite Run Time; Random Process Statistical Modeling Variability System Finite Sampling Modeling Rate; Aliasing Approximation 22 11
  12. 4/9/2013 Device Models Simulation Environment Random Process Models Performance System Performance Evaluation Model Evaluation Techniques Validation Quá trình kiểm chứng 23 Changes No Initial Link System Concept Definition Final Link Validation Yes Budget Modify Specs . Information Rate Budget Link Closure . Fidelity No Link Yes . Closure Performance . System Issues Initial Hardware Demonstration . Communication Development (Engineering Parameter Development Specifications Final Models) Communication Parameter Specifications Communication System Measurements Simulation Validate Simulation Synthesize Life Historical Pedigreed Environment Data Base “Spec” Model Tolerance Spec Performance Estimate 24 12
  13. 4/9/2013 25 • MATLAB: MATrix LABoratory – Là một công cụ mô phỏng và tính tóan số – Các hoạt động tính toán dựa trên cấu trúc dữ liệu đơn hay matrix  cú pháp trong MATLAB đơn giản, chương trình dễ viết hơn các ngôn ngữ lập trình bậc cao hoặc các chương trình đại số máy tính khác. – MATLAB là một ngôn ngữ dịch, tất cả các lệnh có thể được thực hiện trực tiếp – Được bổ sung thêm “symbolics” toolbox  cho phép thực hiện tính toán dạng “symbolic” như các chương trình MAPLE hoặc MATHEMATICA. – Khả năng tương tác với Simulink, một toolbox đặc biệt – công cụ để xây dựng chương trình mô phỏng dựa trên giao diện đồ họa. 26 13
  14. 4/9/2013 Thanh công cụ Cửa sổ thư mục hiện tại Workspace (Cửa sổ biến làm việc) Cửa sổ lệnh Cửa sổ lịch sử lệnh 27 • Các biến MATLAB – Kiểu dữ liệu cơ bản: matrix – Định nghĩa các biến MATLAB: >> x = 2.4 x= 2.4000 >> vector = [1 5 -3] vector = 1 5 -3 >> thematrix = [3 1+2*i 2;4 0 -5] thematrix = 3.0000 1.0000 + 2.0000i 2.0000 4.0000 0 -5.0000 28 14
  15. 4/9/2013 • Các biến MATLAB – Workspace: Sử dụng lệnh who hoặc whos để kiểm tra biến Để xóa biến sử dụng lệnh clear 29 • Các biến MATLAB – Xử lý các biến: >> A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9] A= >> B = A(2,:) 1 2 3 B= 4 5 6 7 8 9 4 5 6 >> A(:,1)=[] >> A(2,:)=[] A= A= 2 3 1 2 3 5 6 7 8 9 8 9 30 15
  16. 4/9/2013 • Các biến MATLAB: – Bài tập: 1. Tạo các vectơ và ma trận trong MATLAB với các biến: 2. Khai triển ma trận M thành ma trận V 6x6: Xóa hàng 2 và cột 3 từ ma trận V Tạo vectơ z từ hàng 4 của ma trận V Biến đổi giá trị tại V(4,2) thành j+5 31 • Các hoạt động số học – Các phép tính ma trận: 32 16
  17. 4/9/2013 • Các hoạt động số học – Các phép tính theo phần tử: sử dụng . (dot) để phân biệt 33 • Các hoạt động số học – Các phép tính chia: phân biệt chia trái (\) và chia phải (/) 34 17
  18. 4/9/2013 • Các hoạt động số học – Các phép tính chia: phân biệt chia trái (\) và chia phải (/) 35 • Các hoạt động số học – Bài tập: 3. Tính tích 2 ma trận: và 4. Dùng hoạt động ma trận để biến đổi từ thành 5. Tính ma trận đảo của M bằng phép chia 36 18
  19. 4/9/2013 • Các hoạt động logic – Các hoạt động logic cho ra kết quả true (1) hoặc false (0) 37 • Các hoạt động logic – Các hoạt động logic cho ra kết quả true (1) hoặc false (0) 38 19
  20. 4/9/2013 • Các hoạt động logic – Các hoạt động logic cho ra kết quả true (1) hoặc false (0) 39 • Các hoạt động logic – Bài tập: 6. Kiểm tra và giải thích kết quả hoạt động logic AND và OR giữa 2 ma trận trong bài tập 3. 7. Kiểm tra và giải thích kết quả hoạt động quan hệ giữa 2 vectơ: và 8. Cho ma trận: Sử dụng các toán tử quan hệ để đặt các số hạng trong ma trận có giá trị > 10 và < -10 bằng 0. 40 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2397 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2