• Author / Uploaded
• Luis Nunez

• Categories
• Multiplexación por división de frecuencia ortogonal
• Inalámbrico
• Modulación
• Ingenieria Eléctrica
• Tecnología de información y comunicaciones

Citation preview

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones Comunicaciones Inalámbricas. Informe de laboratorio

Laboratorios:

Laboratorio N°4: Transmisión inalámbrica monoportadora sobre un canal selectivo en frecuencia con ecualización “MMSE” Laboratorio N°5: Laboratorio N°5: Transmisión inalámbrica multiportadora sobre un canal selectivo en frecuencia

Presentado por: Luis Gutiérrez, 7-709-1872.

Presentado a: Prof. Hector Corro.

Grupo 1IT251.

Introducción La ecualización juega un papel vital en muchos sistemas modernos de comunicación. Es una técnica importante para combatir la distorsión y la interferencia en los enlaces de comunicación. La ecualización del canal de comunicación se basa en la teoría de sistema lineal adaptativo La ecualización del canal es un subsistema importante en un receptor de comunicación. En estos laboratorios comprobaremos la importancia de la ecualización en diferentes tipos de canales mediante la herramienta MATALB

Laboratorio N°4: Transmisión inalámbrica monoportadora sobre un canal selectivo en frecuencia con ecualización “MMSE” Objetivo: Analizar y estudiar un canal selectivo en frecuencia en una transmisión inalámbrica con una ecualización de tipo “mmse”. Introducción: El paso de una señal inalámbrica por un canal selectivo se representa matemáticamente por medio de una convolución [4]. La ecualización de tipo MMSE consiste en realizar una convolución de un vector de ecualización con la señal recibida. Este vector de ecualización se obtiene con el conocimiento de los valores de la respuesta impulsional del canal de propagación. Procedimiento: Simule una cadena de transmisión en banda base utilizando una modulación BPSK sobre un canal selectivo en frecuencia y utilice una ecualización “mmse” para recuperar la señal transmitida. Siga los siguientes pasos: 1. 2. 3.

Genere una secuencia aleatoria de bits (Sugerencia: utilice la función randint). Module en BPSK la secuencia aleatoria para crear la señal transmitida 𝑥(𝑛). Realice una convolución de la señal transmitida con un vector 𝐡 = [0.2 0.9 0.3] (Sugerencia: utilice la función conv). 4. Genere un ruido blanco Gaussiano 𝑏(𝑛) a diferentes niveles de potencia 𝜎 2 y súmelo a la señal después de haber realizado la convolución (Sugerencia: genera una secuencia 𝑏(𝑛) compleja utilizando la función randn tanto para los valores reales como para los imaginarios. Atención: Debido a que utilizaremos la función conv, la longitud de esta señal debe ser 𝑁 + 𝐿 − 1, donde 𝑁 es la longitud de la señal transmitida y 𝐿 es la longitud del vector 𝐡). 5.

Genere el vector de ecualización

𝜎2

𝐖 = (𝐇𝐇𝐇 + 𝜎2 𝑰) 𝑠

−𝟏

𝒈 para diferentes niveles de

potencia. Donde 𝒈 = [0.3 0.9 0.2], 𝑰 es la matriz identidad (unos en la diagonal) y 𝐇 = 0.9 0.2 0 𝜎2 utilice el mismo procedimiento que realiza [0.3 0.9 0.2] (Sugerencia: para generar 𝜎𝑠2 0 0.3 0.9 para establecer la potencia del ruido blanco Gausiano al generarlo. 6. Realice la convolución del vector de ecualización con la señal recibida para realizar la ecualización “mmse”. Luego es necesario dar el tamaño de 𝑁 a la señal que se obtine de este proceso de convolución (Sugerencia: debe tomar desde la muestra 3 hasta la muestra 𝑁 + 2 para dar un tamaño de 𝑁 a la señal ecualizada). 7. Demodule en BPSK la señal ecualizada para los diferentes valores de potencia de ruido 𝜎2. (Sugerencia: para obtener los unos generados obtenga los valores reales mayores que cero).

8. Compare los bits transmitidos con los bits recibidos con el objetivo de obtener una curva de BER (Sugerencia: puede ayudarse de las funciones find y size).

Figura 1. Curva VER para modulación BPSK con ecualización MMSE Si comparamos la curva con la curva BER con ecualización ZF podremos observar una mejora significativa en la potencia necesaria para alcanzar el BER deseado. Siendo la ecualizacion ZF no muy utilizada en comparación de la MMSE en un canal con AWGN. 9. Compare el resultado con el obtenido en laboratorios anteriores. Concluya sobre los resultados obtenidos. 10. Utilizando la función etime y clock mida el tiempo que tarda en realizarse el proceso de ecualización. Concluya y analice que pasaría con este tiempo si el número de trayectos del canal aumenta.

Figura 2. Tiempo de EQ tomado para multiples trayectos. 1. Tiempo promedio = 0.46. 2. Tiempo promedio = 0.48.

NOTA: se utilizo los comando TIC, TOC para tomar el tiempo de ecualizacion. Al añadir más trayectos se podrá apreciar una variación en los canales por la ecualización añadiendo distorsión a los canales en desvanecimiento multitrayectos.

11. Realice el mismo procedimiento, pero ahora para un canal de Rayleigh 𝐡 = [0.0114 − 0.2462𝑖 0.5479 − 0.1650𝑖 0.5225 − 0.0806𝑖]. Compare con los resultados obtenidos anteriormente

y con el valor de BER teórico para un canal de Rayleigh 1 (1 − √

10𝑆𝑁𝑅/10

).

12. Figura 3. Curva BER para canal Rayleigh con EQ MMSE. Con la comparación de la EQ MMSE en un canal multitrayectoria y un cala Rayleigh es muy explicativa que este tipo de EQ es mejor aplicada para canales multitrayecto, utilizados en arreglos MIMO LTE y 5G. 2

10𝑆𝑁𝑅/10+1

Laboratorio N°5: Transmisión inalámbrica multiportadora sobre un canal selectivo en frecuencia Objetivo: Analizar y estudiar el resultado de una señal OFDM transmitida sobre un canal de Rayleigh selectivo en frecuencia Introducción: Una transmisión mulitportadora de tipo OFDM consiste en realizar una transformada inversa de Fourier a un bloque de símbolos digitales [5]. Al bloque resultante de la trasformada inversa se le añade un prefijo cíclico, que consiste en repetir una parte del final del bloque al inicio del mismo. El objetivo de una transmisión multiportadora es hacer la señal transmitida más robusta a los efectos del canal de propagación. Procedimiento: Simule una cadena de transmisión en banda base utilizando una modulación OFDM-BPSK sobre un canal de Rayleigh selectivo en frecuencia. Siga los siguientes pasos: 1. Genere una secuencia aleatoria de bits (Sugerencia: utilice la función randint). 2. Module en BPSK la secuencia aleatoria para crear la señal transmitida 𝑥(𝑛). 3. Realice una modulación OFDM utilizando una transformada inversa de Fourier y añada el prefijo cíclico (CP). Utilice 𝐾 = 64 subportadoras, un CP de 𝐾𝑔 = 16 y 1000 símbolos OFDM. Suponga que todas las subportadoras están ocupadas, i.e. 64 símbolos BPSK por símbolo OFDM. 4. Realice una convolución de la señal transmitida con un vector 𝐡 de tamaño 𝐿 = 10. Para obtener 𝐡 genere un vector complejo de manera aleatoria que siga una distribución normal (Gaussiana) para poder generar un canal de Rayleigh (Sugerencia: genera una secuencia compleja utilizando la función randn tanto para los valores reales como imaginarios). 5. Genere un ruido blanco Gaussiano 𝑏(𝑛) a diferentes niveles de potencia 𝜎 2 y súmelo a la señal después de haber realizado la convolución. (Sugerencia: genera una secuencia 𝑏(𝑛) compleja utilizando la función randn tanto para los valores reales como para los imaginarios. Atención: Debido a que utilizaremos la función conv, la longitud de esta señal debe ser 𝑁 + 𝐿 − 1, donde 𝑁 es la longitud de la señal transmitida). 6. Realice la demodulación OFDM utilizando una transformada de Fourier y retirando el CP. 7. Realice la ecualización. Suponga que conoce el canal de propagación y su respuesta en frecuencia. Determine el tiempo que demora en realizar esta ecualización. Concluya y analice que pasaría con este tiempo si el número de trayectos del canal aumenta. 8. Demodule en BPSK la señal ecualizada para los diferentes valores de potencia de ruido 𝜎2. En esta ocasión siga las indicaciones del instructor para realizar esta demodulación. 9. Compare los bits transmitidos con los bits recibidos con el objetivo de obtener una curva de BER. Compare la curva obtenida con el BER teórico para un canal de Rayleigh. Concluya sobre los resultados obtenidos.

Figura 4. Curva teorica y simulada

De igual manera que en el laboratorio 1 y 2 encontramos una curva teórica y simulada muy aproximada de la probabilidad de error en un bit, se utilizaron 52 portadoras en el código utilizado. Esta aproximación tan cercana teórica-simulada se sabe que no es real en su aplicación debido al multitrayecto con desvanecimiento