Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông tin vô tuyến đa mode điều khiển thiết lập cấu hình bằng phần mềm Software Defined Radio SDR

TAÏP CHÍ ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 10 - Thaùng 6/2012<br /> <br /> <br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ<br /> TUYẾN ĐA MODE ĐIỀU KHIỂN THIẾT LẬP CẤU HÌNH BẰNG<br /> PHẦN MỀM SOFTWARE DEFINED RADIO SDR<br /> <br /> PHẠM PHÚ HÙNG (*)<br /> HỒ VĂN CỪU (**)<br /> HUỲNH LÊ MINH THIỆN (***)<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Software Defined Radio là một dạng mô hình máy thu phát vô tuyến số thông minh,<br /> các thông số kĩ thuật cấu hình hệ thống được điều khiển thiết lập bằng phần mềm để thích<br /> ứng với nhu cầu của người dùng chỉ cần một thiết bị đầu cuối đa mode, đa băng tần, có thể<br /> sử dụng chung cho các hệ thống vô tuyến với các tiêu chuẩn khác nhau như hệ thống GSM,<br /> CDMA, WCDMA, AMPS, D-AMPS, PDC và hệ thống di động số thế hệ 4G. Bài viết trình<br /> bày mô hình cấu trúc, kết quả mô phỏng về hệ thống vô tuyến số SDR.<br /> Từ khoá: mô hinh, hệ thống, thông tin vô tuyến, phần mềm<br /> <br /> ABSTRACT<br /> Software Defined Radio SDR is one scheme of the intelligent radio systems used in<br /> radio Terminal Multi Standard, Multi mode, Multi band frequency. It is studied for<br /> applications of the mobile cellular systems with multi standards: GSM, CDMA, WCDMA,<br /> AMPS, D-AMPS, PDC and fourth generation CDMA in mobile cellular systems. This paper<br /> introduces an algorithm and the result simulation on Software Defined Radio system.<br /> Keywords: Radio system, Software Defined Radio system and software<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU (*) (**) (***) rộng WCDMA, hệ thống điện thoại di<br /> Hệ thống thông tin vô tuyến điều khiển động tiên tiến AMPS (Advanced Mobile<br /> bằng phần mềm SDR “Software defined Phone System), hệ thống điện thoại di<br /> radio” là hệ thống vô tuyến thông minh, đa động số tiên tiến, D -AMPS (Digital<br /> mode, đa băng tần, được nghiên cứu ứng Advanced Mobile Phone System), hệ thống<br /> dụng trong các mạng thông tin vô tuyến số điện thoại di động cá nhân PHS và hệ<br /> băng rộng, có thể sử dụng chung cho tất cả thống di động số 4G, dựa trên nền tản g sử<br /> các hệ thống vô tuyến theo các tiêu chuẩn dụng thiết bị xử lí tín hiệu số DSP (Digital<br /> kĩ thuật khác nhau. Như hệ thống di động Signal Processor), FPGA, ASIC và các bộ<br /> toàn cầu GSM (Global Positioning vi xử lí tốc độ cao. SDR cho phép người<br /> System), hệ thống di động trải phổ CDMA dùng chọn lựa cấu hình hoạt động của các<br /> (Wideband Code Division Multiple hệ thống vô tuyến khác nhau bằng cách cập<br /> Access), hệ thống di động trải phổ băng nhật phần mềm điều khiển tương ứng với<br /> hệ thống đó, đây là giải pháp sẽ mang lại<br /> (*) hiệu quả kinh tế tốt cho người dùng và nhà<br /> ThS, VNPT Bình Thuận<br /> (**)<br /> TS, Trường Đại học Sài Gòn cung cấp dịch vụ [2].<br /> (***)<br /> ThS, Trường cao đẳng nghề TP. Hồ Chí Minh<br />  PHẠM PHÚ HÙNG - HỒ VĂN CỪU – HUỲNH LÊ MINH THIỆN<br /> <br /> <br /> 2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN MỀM SDR<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2.1. Cấu trúc máy phát đa sóng mang<br /> <br /> <br /> SDR là máy thu phát, sử dụng các bộ<br /> vi xử lí DSP, FPGA, ASIC để thực hiện<br /> chức năng nhiệm vụ chung cho các khối (2.3)<br /> trong hệ thống, từ khối xử lí tín hiệu băng tín hiệu tại ngõ ra của các bộ điều chế được<br /> tần gốc, dao động cao tần, khuếch đại công tổng hợp và đưa đến khối trộn tần Mixer với<br /> suất cao tần và anten, đặc tính kĩ thuật của tín hiệu dao động phát có tần số C . Dạng<br /> các khối đều được điều chỉnh tự động để tín hiệu RF được viết như công thức 2.4:<br /> thích hợp với các chuẩn kĩ thuật. Sơ đồ<br /> khối tiêu biểu của máy phát điều chế số<br /> dạng đa sóng mang được minh họa như<br /> (2.4)<br /> hình 2.1. Tín hiệu ngõ vào của từng kênh Máy thu đa sóng mang được minh họa<br /> thành phần, băng thông B, được trộn với như hình 2.2. Bộ trộn tần xuống hoạt động<br /> tín hiệu dao động tại tần số trung tần phát trong miền số tương ứng các bộ dao động<br /> 0 được viết như công thức (2.1): nội trong máy thu. Sự lựa chọn kênh truyền<br /> thành phần được thực hiện bằng v iệc sử<br /> (2.1) dụng các bộ lọc thông thấp số dựa trên các<br /> Hai tín hiệu điều chế I và Q tại ngõ ra tín hiệu thông dải kênh I và Q [1].<br /> minh họa như công thức (2.2), (2.3):<br /> <br /> <br /> (2.2)<br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ĐA MODE…<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2.2. Cấu trúc máy phát đa sóng mang<br /> <br /> Ưu điểm của máy thu số đa sóng mang<br /> là nó giúp tiết kiệm chi phí phần cứng RF.<br /> Việc ứng dụng kĩ thuật lấy mẫu nhanh, tốc<br /> (2.7)<br /> độ lấy mẫu tín hiệu cao hơn tốc độ lấy mẫu<br /> Tỉ số SNR được dùng để xác định độ<br /> Nyquist sẽ cho phép cải thiện tỉ số SNR.<br /> nhạy máy thu. Tương ứng với một dạng<br /> Bộ lọc số được sử dụng để loại bỏ tín hiệu<br /> điều chế số, thì tỉ số SNR yêu cầu tối thiểu<br /> không mong muốn xung quanh tín hiệu<br /> là 10dB, với tỉ số lỗi bít BER chấp nhận<br /> mong muốn. Độ lợi xử lí đạt được tính theo<br /> được. Như vậy, theo ví dụ trên thì tín hiệu<br /> công thức sau:<br /> thu có thể giảm 64.12 dB mà vẫn được thu<br /> với một thông số BER chấp nhận được.<br /> (2.5) Công suất ngõ vào bộ ADC là +4dBm<br /> Trong đó BIF băng thông trung tần thu, tương ứng với điện áp vào đỉnh –đỉnh là<br /> fS là tần số lấy mẫu. Tỉ số SNR của máy thu 2Vpp , trở kháng vào là 200Ω, do đó công<br /> trên từng kênh thành phần được xác định suất tín hiệu tại ngõ vào bộ ADC chỉ cần<br /> như công thức 3.5: điều chỉnh sao cho đạt được một thông số<br /> BER chấp nhận được là Pin(dBm)=+4 –<br /> (2.6) 64.12= - 60.12 dBm. Nếu độ lợi của các<br /> tần RF và IF là 40 dB thì độ nhạy của máy<br /> trong đó VS là điện áp tín hiệu mong muốn thu sẽ là – 100.12 dBm.<br /> tại ngõ vào, VN,RX điện áp nhiễu, G SNR được 3. HỆ THỐNG VÔ TUYẾN SỐ THÔNG<br /> xác định bởi (2.6). Ví dụ: Cho bộ ADC MINH CR<br /> 14bit, điện áp tín hiệu ngõ vào là 2V pp, Hệ thống vô tuyến thông minh CR<br /> băng thông kênh truyền đơn là 200 KHz, (cognitive radio) là một máy thu phát có<br /> thì SNR máy thu được tính là: thể nhận biết được sự biến đổi của kênh<br /> truyền và tự động điều chỉnh tái lập cấu<br /> ĐỘNG CƠ THI VÀO ĐẠI HỌC: YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ TUYỂN SINH<br /> <br /> <br /> hình chuẩn nhờ gói phần mềm thông minh chuyển thông tin từ môi trường vô tuyến<br /> điều khiển phần nền của hệ thống vô tuyến đến bộ máy thông minh và tiến hành điều<br /> SDR. Bộ máy thông minh này sẽ thực hiện khiển theo thời gian thực nền vô tuyến<br /> một tập các vòng lặp điều khiển lồng vào bằng bộ máy thông minh.<br /> nhau tạo thành một chu kì thông minh. CR Mô hình mẫu của hệ thống vô tuyến<br /> được thực hiện nhờ ứng dụng các công cụ thông minh được minh họa trên hình 3.1,<br /> như: giải thuật phát sinh đa năng, lí thuyết bao gồm một nền phần cứng RFU và một<br /> quyết định dựa vào tình huống, mạng lưới nền phần mềm RMU.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3.1: Cấu hình hệ thống vô tuyến thông minh CR<br /> <br /> Khối RFU gồm có anten băng rộng, bộ waveform và đưa ra cách hành động phù<br /> lọc RF, bộ trộn tần trực tiếp băng rộng Tx hợp. Bộ quan sát SDCR quản lí sự giám<br /> và Rx, bộ lọc băng tần gốc, và bộ chuyển sát. Cường độ của mạng vô tuyến và số<br /> đổi AD/DA. Khối SPU cần có bộ xử lí tín lượng người dùng được xác định tại bộ<br /> hiệu số có khả năng tái cấu hình và công điều khiển SDCR và được kết hợp với<br /> suất tiêu thụ thấp. trạng thái của cảm nhận phổ, RFU, SPU<br /> Khối RMU trong SP gồm có ba bộ sau đó hành động cuối cùng được quyết<br /> quản lí là bộ quản lí SDCR quản lí việc cài định trong bộ RMU.<br /> đặt phần mềm lúc đầu và tạo cơ sở dữ liệu 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG<br /> cho các trạng thái của waveform. Bộ điều Mô hình thử nghiệm hệ thống vô tuyến<br /> khiển SDCR quản lí sự cảm nhận phổ, SDR, sử dụng được các mạng di động hiệ n<br /> trạng thái giao tiếp và RFU, SPU, đang hoạt động tại Việt Nam như hình 4.1.<br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ĐA MODE…<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.1: Mô hình thử nghiệm máy vô tuyến SDR<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.2: Giải thuật chọn lựa hệ thống vô tuyến thử nghiệm<br />  PHẠM PHÚ HÙNG - HỒ VĂN CỪU – HUỲNH LÊ MINH THIỆN<br /> <br /> <br /> Hệ thống vô tuyến SDR được xây Profile phần mềm điều khiển truy cập<br /> dựng để nhận tín hiệu từ các nhà cung cấp mạng thông qua SIM, phần mềm của từng<br /> dịch vụ khác nhau: GSM (2,5G), CDMA hệ thống đang còn là vấn đề bí mật do có lo<br /> (SFone), CDMA (EVN) và WCDMA (3G). ngại đến việc làm SIM giả. Do đó, kết quả<br /> Máy tính được kết nối với hệ thống vô mô phỏng của đề tài được thực hiện độc<br /> tuyến thông minh để cung cấp phần mềm lập trên máy tính bằng phầm mềm AWR<br /> điều khiển việc truy cập vào mạng theo các theo các mô hình như sau:<br /> chuẩn kĩ thuật được cấp phép. Giả i thuật 4.1. Mô hình kênh truyền vô tuyến số<br /> lựa chọn hệ thống được minh họa như hình điều chế QPSK<br /> 4.2. Kết quả mô phỏng biểu diễn các giá trị Tham số kĩ thuật:<br /> đo về phổ, cường độ tín hiệu thu, hạn chế - Nguồn tín hiệu đầu vào: 2Mbps,<br /> của mô hình là hiện nay các nhà cung cấp 4QAM<br /> dịch vụ di động chỉ cung cấp các gói - Tần số tín hiệu phát RF: 1,5GHz<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.3. Sơ đồ khối máy phát vô tuyến điều chế số QPSK<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.4. Sơ đồ khối máy thu vô tuyến giải điều chế số QPSK<br />  PHẠM PHÚ HÙNG - HỒ VĂN CỪU – HUỲNH LÊ MINH THIỆN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.5. Sơ đồ khối máy phát và thu số dạng tổng quát để kiểm tra thông số BER<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.6. Kết quả đo BER trên kênh truyền vô tuyến số AWGN, QPSK<br /> <br /> 4.2. Mô hình kênh truyền vô tuyến số HRF<br /> <br /> TP<br /> ID=TP1<br /> Single Conversion Heterodyne Reception System<br /> Anten_Rx<br /> 1st Quadrature<br /> Down Mixer<br /> TP<br /> ID=RX signal1<br /> TP<br /> ID=Image Filter1 Convert TP<br /> ID=befChannel1<br /> BPFB<br /> TP<br /> ID=aftChannel1<br /> <br /> LOSS=0 dB RCVR PORTDOUT<br /> NOISE=RF Budget only ID=A13 P=1<br /> IN OUT IN OUT<br /> 1 2<br /> R D<br /> MIXER_B MIXER_B<br /> BPFB LO2IN=-25 dB LPFB<br /> LO2IN=-25 dB 3<br /> AMP_B LOSS=0 dB OUT2IN=-25 dB LOSS=0 dB IQ<br /> OUT2IN=-25 dB LO<br /> NOISE=RF Budget only PIN=0 dBm LO<br /> <br /> Amplifier Image Channel LPF Filter<br /> PIN=0 dBm NOISE=RF Budget only<br /> PINUSE=IN2OUTH Only PINUSE=IN2OUTH Only 5 4<br /> <br /> <br /> <br /> Rejection Selection<br /> Filter Filter<br /> TONE TONE<br /> ID=A6 ID=A7<br /> FRQ=17 GHz FRQ=10 GHz<br /> PWR=13 dBm PWR=13 dBm<br /> PHS=0 Deg PHS=0 Deg<br /> CTRFRQ= CTRFRQ=<br /> SMPFRQ= SMPFRQ=<br /> ZS=_Z0 Ohm ZS=_Z0 Ohm<br /> T=_TAMB DegK T=_TAMB DegK<br /> NOISE=Auto NOISE=Auto<br /> PNMASK= PNMASK=<br /> PNOISE=No phase noise PNOISE=No phase noise<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 17GHz LO 10GHz LO<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.7. Sơ đồ máy thu đơn HRF<br />  PHẠM PHÚ HÙNG - HỒ VĂN CỪU – HUỲNH LÊ MINH THIỆN<br /> <br /> <br /> Nguồn tín hiệu đầu vào: M -PSK, M- GHz<br /> QAM - Tần số IF là 10 GHz.<br /> - Tần số tín hiệu phát RF: 27 GHz - Tần số tín hiệu dao động của bộ giải<br /> - Sử dụng bộ lọc thông dải để loại bỏ điều chế khôi phục tín hiệu băng tần gốc là<br /> tín hiệu tần số ảnh. Tần số tín hiệu ảnh: 7 10 GHz.<br /> <br /> Kết quả mô phỏng<br /> Phổ tín hiệu<br /> DB(PWR_SPEC(TP.RX signal,50,4,1,0,-1,1,-1,1,0,0,0,0,0)) (dBm)DB(PWR_SPEC(TP.Image Filter,50,4,1,0,-1,1,-1,1,0,0,0,0,0)) (dBm)<br /> DB(|S21_SS(VNA_SS.M1)|)<br /> Single vs Direct Conversion Single vs Direct Conversion Image Rejection Filter<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Spectrum Before and After Image Rejection Filter<br /> 20<br /> 15<br /> 10<br /> 5<br /> 0<br /> -5<br /> -10<br /> -15<br /> -20<br /> -25<br /> -30<br /> -35<br /> -40<br /> -45<br /> -50<br /> -55<br /> -60<br /> 5 10 15 20 25 30 35 40<br /> Frequency (GHz)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.8. Phổ tín hiệu M-PSK<br /> <br /> DB(PWR_SPEC(TP.RX signal,50,4,1,0,-1,1,-1,1,0,0,0,0,0)) (dBm)DB(PWR_SPEC(TP.Image Filter,50,4,1,0,-1,1,-1,1,0,0,0,0,0)) (dBm)<br /> DB(|S21_SS(VNA_SS.M1)|)<br /> Single vs Direct Conversion Single vs Direct Conversion Image Rejection Filter<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Spectrum Before and After Image Rejection Filter<br /> 20<br /> 15<br /> 10<br /> 5<br /> 0<br /> -5<br /> -10<br /> -15<br /> -20<br /> -25<br /> -30<br /> -35<br /> -40<br /> -45<br /> -50<br /> -55<br /> -60<br /> 5 10 15 20 25 30 35 40<br /> Frequency (GHz)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.9. Phổ tín hiệu M-QAM<br /> Chòm sao tín hiệu :<br /> <br /> IQ(TP.TP0,200,1,0,0,0,0) IQ(TP.TPIQ1,200,1,0,0,0,0)<br /> <br /> Single Conversion IQ<br /> Single vs Direct Conversion Single vs Direct Conversion<br /> Direct IQ<br /> 1 1<br /> IQ(TP.TP0,200,1,0,0,0,0) IQ(TP.TPIQ,200,1,0,0,0,0)<br /> Single vs Direct Conversion Single vs Direct Conversion<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.5 0.5<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0 0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -0.5 -0.5<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -1 -1<br /> -1 -0.5 0 0.5 1 -1 -0.5 0 0.5 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.10. Chòm sao 16-PSKvà 16QAM<br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ĐA MODE…<br /> <br /> <br /> 4.3. Mô phỏng kênh truyền WIMAX điều chế tín hiệu: QPSK r=1/2, QPSK<br /> di động IEEE 802.16e r=3/4, 16QAM r=1/2, 16QAM r=3/4,<br /> 4.3.1. Tham số kĩ thuật:[6] 64QAM r=1/2, 64QAM r=2/3, 64QAM<br /> - Tần số sóng mang: 3.5 GHz. Kích r=3/4.<br /> thước FFT: 2048, 1024, 512 và 128. Mã 4.3.2. Sơ đồ khối ph át<br /> Cyclic prefix: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. Kiểu<br /> <br /> TP<br /> ID=TP1<br /> <br /> <br /> Anten_Tx<br /> SUBCKT<br /> ID=S1<br /> NET="WiMAX_MBL_RNDMZR"<br /> Rate_ID=Rate_ID SUBCKT SUBCKT<br /> UD_mode=UD_mode SUBCKT ID=S3 ID=S4 TP<br /> ID=IQ_TX1 SUBCKT<br /> RND_D DataPayload=DataPayload ID=S2 NET="WiMAX_MBL_ILVR" NET="WiMAX_MBL_REPEAT" SUBCKT ID=S7<br /> ID=A1 FCH=Off NET="WiMAX_MBL_FEC" Rate_ID=Rate_ID Rate_ID=Rate_ID ID=S5 NET="WiMAX_MBL_MOD"<br /> M=2 FRMLEN=NumOnSyms Rate_ID=Rate_ID DataPayload=DataPayload NREP=1 NET="WiMAX_MBL_MAPPER" UD_mode=UD_mode<br /> RATE= NFFT=NFFT DataPayload=DataPayload n=1 BLKSZ=10 Rate_ID=Rate_ID NFFT=NFFT<br /> Preamble=Preamble<br /> WiMAX WiMAX WiMAX WiMAX WiMAX NumOnSyms=NumOnSyms<br /> 1 2<br /> Mobile Mobile Mobile Mobile Mobile NumOffSyms=NumOffSyms<br /> Rndmzr FEC Intrlvr Repeat Mapper Segment=Segment<br /> R IDCELL=IDCELL<br /> PermBase=PermBase<br /> 3 G=G<br /> SUBCKT NomBW_MHz=NomBW_MHz<br /> ID=S6 CarrierFreq_MHz=CarrierFreq_MHz<br /> NET="WiMAX_MBL_PILOT" AvgOutPwr_dBm=AvgOutPwr_dBm<br /> ID_Cell=5<br /> Segment=Segment<br /> FRMLEN=NumOnSyms<br /> NFFT=NFFT 1 D WiMAX 3<br /> Mobile<br /> WiMAX OFDMA<br /> Mobile 2 P<br /> Mod<br /> Pilot<br /> <br /> <br /> <br /> PORTDOUT<br /> Pilot Subcarriers P=4<br /> <br /> <br /> <br /> PORTDOUT<br /> Randomization Sequence P=2<br /> <br /> <br /> <br /> PORTDOUT<br /> Data Subcarriers P=3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.11. Sơ đồ máy phát WiMAX<br /> TP<br /> ID=TP1<br /> <br /> <br /> Anten_Rx<br /> <br /> TP<br /> ID=IQ_RX1<br /> SUBCKT SUBCKT<br /> ID=S2 ID=S3 SUBCKT<br /> SYM2B_SFT NET="WiMAX_MBL_DREPEAT"NET="WiMAX_MBL_DLVR"ID=S4<br /> SUBCKT ID=A2 Rate_ID=Rate_ID Rate_ID=Rate_ID NET="WiMAX_MBL_DECODER" SUBCKT<br /> ID=S1 QAM_SFTM BITSYM= NREP=1 DataPayload=DataPayload Rate_ID=Rate_ID ID=S5<br /> NET="WiMAX_MBL_DMOD" ID=A1 BITORD=Auto BLKSZ=10 n=1 DataPayload=DataPayload NET="WiMAX_MBL_DERNDMZR" PORTDOUT<br /> P=1<br /> WiMAX WiMAX WiMAX WiMAX<br /> 1 WiMAX D 2 1 2 1<br /> Mobile 3<br /> Mobile Mobile Mobile<br /> Mobile DeRep DeIlvr Decoder DeRndmzr<br /> OFDMA 3 3 4<br /> R<br /> P<br /> DeMod 2<br /> <br /> <br /> PORTDIN<br /> P=2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.12. Sơ đồ máy thu WiMAX<br /> <br /> 4.3.3. Kết quả mô phỏng<br /> Phổ tín hiệu thu phát<br /> TX Output (dBm)<br /> Spectrum<br /> DUT Input (dBm)<br /> -150<br /> LNA Output (dBm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -200<br /> Signal Level (dBm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -250<br /> <br /> <br /> <br /> -300<br /> <br /> <br /> <br /> -350<br /> 3480 3490 3500 3510 3520<br /> Frequency (MHz)<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.13. Phổ tín hiệu thu phát OFDM<br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ĐA MODE…<br /> <br /> <br /> Chòm sao tín hiệu<br /> <br /> IQ Ref IQ Ref<br /> 3 2<br /> Meas Meas<br /> 2.5<br /> 1.5<br /> 2<br /> 1.5 1<br /> 1<br /> 0.5<br /> 0.5<br /> 0 0<br /> -0.5<br /> -0.5<br /> -1<br /> -1.5 -1<br /> -2<br /> -1.5<br /> -2.5<br /> -3 -2<br /> -3 -2 -1 0 1 2 3 -2 -1 0 1 2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.14. Chòm sao 4PSK/16QAM<br /> Đồ thị BER<br /> <br /> QPSK r=3/4 64QAM r=1/2<br /> <br /> <br /> QPSK r=1/2 64QAM r=2/3<br /> <br /> <br /> 16QAM r=1/2 64QAM r=3/4<br /> <br /> <br /> 16QAM r=3/4<br /> So sánh BER<br /> 0.6<br /> <br /> <br /> 0.5<br /> <br /> <br /> 0.4<br /> Bit Error Rate<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.3<br /> <br /> <br /> 0.2<br /> <br /> <br /> 0.1<br /> <br /> <br /> 0<br /> -105 -100 -95<br /> Received Signal Level (dBm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.15. Đồ thị BER của kênh truyền WIMAX di động ứng với các kiểu điều chế<br /> <br /> 4.4. Kênh truyền WCDMA Uplink<br /> Mô hình kênh WCDMA Uplink áp dụng máy phát trên thiết bị cầm tay và máy thu tại<br /> trạm gốc.<br /> TP<br /> ID=Anten_TX<br /> SUBCKT<br /> ID=S1<br /> NET="UL_DPCCH_Enc" PHASE<br /> CodeC=CodeC ID=A6 IQ_MOD<br /> LevelDPCCH=LevelDPCCH dB SHFT=90 Deg ID=A4<br /> OUTLVL=OutSigLevel<br /> WCDMA OLVLTYP=Avg. Power (dBW)<br /> <br /> DPCCH DPCCH<br /> (UL) MULT<br /> SYMRATE=3.84 MHz<br /> CTRFRQ=CenterFrq Hz<br /> PLSTYP=Root Raised Cosine<br /> ADD ID=A5<br /> PRIMINP=0 ALPHA=0.22<br /> ID=A1 PLSLN= PORTDOUT<br /> PRIMINP=2 CEMODE=Complex domain<br /> NIN=2 P=1<br /> NIN=2<br /> 1 3 1 3 1 2<br /> <br /> SUBCKT 2<br /> ID=S2 3<br /> 2<br /> NET="UL_DPDCH_Enc"<br /> CodeD=CodeD<br /> LevelDPDCH=LevelDPDCH dB WCDMA_SCRM<br /> ID=A2<br /> SCRMTYPE=Uplink Long<br /> 1 SCRMCODE=0<br /> WCDMA<br /> DPDCH DPDCH<br /> (UL) 2<br /> RATE=3.84 MHz<br /> <br /> Scrmblr<br /> <br /> <br /> <br /> PORTDOUT<br /> P=2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.16. Sơ đồ máy phát WCDMA Uplink trong MS<br />  PHẠM PHÚ HÙNG - HỒ VĂN CỪU – HUỲNH LÊ MINH THIỆN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Uplink DPCH RX REMOVE_DLY<br /> MULT<br /> ID=A2 SUBCKT<br /> Decoded data<br /> IQ_DMOD ID=A6 PRIMINP=0 ID=S2<br /> PORTDIN ID=A1 CEMODE=Complex domain NET="UL_DPDCH_Dec" PORTDOUT<br /> P=1 SMPSKIP=<br /> NIN=2 CodeD=CodeD P=2<br /> 1 2 1 3 1 2<br /> DELAY WCDMA D<br /> DPDCH<br /> 3 4 2 Dec 3<br /> (UL) C<br /> <br /> WCDMA_SCRM SCALE PORTDOUT<br /> ID=A4 ID=A5 P=3<br /> SCRMTYPE=Uplink Long PRESCL=0<br /> SCRMCODE=0 CONJ SCL=0.5<br /> RATE=3.84 MHz ID=A3 PSTSCL=0<br /> Scrmblr<br /> f*(x) 1 (x+a)*b+c 5<br /> CRC error<br /> a b c<br /> 2 3 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.17. Sơ đồ máy thu WCDMA Uplink tại các BS<br /> <br /> Tham số kĩ thuật<br /> Tần số hoạt động kênh: 1920MHz. Tốc độ chip chuỗi trải phổ: 3.84MHz. Kiểu điều<br /> chế số: M-QAM. Băng thông kênh WCDMA: 3.8MHz. Tốc độ dữ liệu: 12.2 Kbps<br /> Kết quả mô phỏng<br /> <br /> <br /> Local Area BS Wide Area BS<br /> Spectrum BER<br /> Reference BER Medium Range BS<br /> -50 1<br /> Signal & ACI (dBm)<br /> Signal (dBm)<br /> ACI (dBm)<br /> -100<br /> .1<br /> BER<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -150<br /> <br /> .01<br /> <br /> -200<br /> <br /> <br /> <br /> .001<br /> -250<br /> -132 -128 -124 -120 -116 -112 -108<br /> 1910 1915 1920 1925 1930<br /> Signal level (dBm)<br /> Frequency (MHz)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4.18. Phổ tín hiệu Hình 4.19. Đồ thị BER<br /> <br /> <br /> 5. KẾT LUẬN Hướng nghiên cứu tiếp theo là cải tiến<br /> Bài viết trình bày cấu trúc của hệ thống và tối ưu hóa các giao thức hoạt động, các<br /> SDR, hệ thống vô tuyến thông minh. Xây gói phần mềm nhằm sử dụng tối đa các tài<br /> dựng các mô hình mô phỏng , mô hình mô nguyên vô tuyến cũng như của hệ thống.<br /> phỏng các hệ thống SDR. Các kết quả mô Nghiên cứu thử nghiện mô hình theo nhiều<br /> phỏng tạo tiền đề để nghiên cứu phát triển tham số thay đổi khác nhau để tổng kết<br /> hệ thống vô tuyến SDR. đánh giá mô hình một cách hoàn chỉnh.<br />  TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> 1. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Phạm Khắc Kỷ, Hồ Văn Cừu (2004), “Ứng dụng kỹ thuật<br /> điều chế đa sóng mang trực giao OFDM trong thông tin di động CDMA,” Trang 33 -<br /> 40, Chuyên san các công trình nghiên cứu - Triển khai viễn thông và công nghệ thông<br /> tin số 12, tháng 8-2004, Bộ Bưu Chính Viễn thông.<br /> 2. Vincent J, Kovarik Jr, Harris Corporation (2007), “Software Defined Radio The<br /> Software Communications Architecture”, John Willey & Son.<br /> 3. Hüseyin Arslan (2007), “Cognitive Radio, Software Defined Radio, and Adaptive<br /> Wireless Systems”, Springer.<br /> 4. Vito Giannini, Jan Craninckx, Andrea Baschirotto (2008), “Baseband Analog Circuits<br /> for Software Defined Radio”, Springer.<br /> 5. Bruce A. Fette (2006), “Cognitive Radio Technology”, Newnes.<br /> 6. Dr. L. Hanzo and others (2002), “Adaptive Wireless Transceiver”, Wiley, Great<br /> Britain.<br /> 7. Wang Weizheng (1996), “Communication Toolbox for Matlab Simulink”, The Math<br /> Works Inc, 24 prime park Way, Mass.0l760-1500.<br /> <br /> * Nhận bài ngày 31/1/2011. Sữa chữa xong 14/6/2012. Duyệt đăng 20/6/2012.<br />