4/9/2013
1
BộBộ mônmôn TínTín HiệuHiệu & & HệHệ ThốngThống
20122012 20132013
1
2
• 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%
4/9/2013
2
3
• 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

• 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
4/9/2013
4
7
• 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.
• Gần đúng bài toán  dễ dàng cho phân tích:
– Phân tích
– Mô phỏng

– Chức năng mô phỏng:
• Tạo ra chuỗi giá trị {V
t
} tại t = kT
s
, k =  1,  2, ; T
s
– 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 V
t
= g(’) với  = (z
1
, , z
k
, , z
k+1
=
k+1
, , z
K
=
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

• 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,
12
• 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
4/9/2013
7
13
Mã máy tính
Thiết bị
vật lý
Mô hình
giải tích
Mô hình
mô phỏng

Interface
Specifications
Interface Performance Data
RF simulationsCircuit
simulations
Circuit
implementation
details
Algorithm
implementation
details
Time driven
finite-precision
simulations
Simulate waveform
distortion effects; noise
and interference
Time driven,
waveform level
simulations
Tính phân cấp trong các hệ thống truyền thông
4/9/2013
8
15
Level 0
Level 1 Level 1 Level 1
Level 2 Level 2 Level 2
Level 3 Level 3 Level 3
To level 2
To level 2

Timing
recovery
Noise
Interference
Partitioning
Higher
abstraction
More details
Carrier
recovery
Bandpass
filter
(.)
4
Bandpass
filter @ 4f
c
PLL @ f
c
Phase
detector
VCO
(c) Component Model
(b) Subsystem Model
(a) System Level Model
Receive
filter
4/9/2013
9
17

được một hệ thống hợp lý
4/9/2013
10
• 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
20
System Properties
Fast Slow Fast Slow
Linear Non-linear
Channel
Characteristics
Signal Design
Synchronization
Errors
Non-fading Fading
Coded
Uncoded
Bandwidth
wrt Data Rate

12
23
Device
Models
Simulation
Environment
Random
Process
Models
Performance
Evaluation
Techniques
Performance
Evaluation
System
Model
Validation
Quá trình kiểm chứng
24
Concept Definition
. Information Rate
. Fidelity
.
. System Issues
.
Initial Link
Budget
Performance
Demonstration
(Engineering

Simulation
Spec
Performance
Estimate
Historical
Data Base
Measurements
Changes
No
Yes
No Yes
4/9/2013
13
25
26
• 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.
4/9/2013

• Các biến MATLAB
– Xử lý các biến:
>> A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
A =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
>> A(:,1)=[]
A =
2 3
5 6
8 9
>> A(2,:)=[]
A =
1 2 3
7 8 9
>> B = A(2,:)
B =
4 5 6
4/9/2013
16
• 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
32

4/9/2013
20
39
• Các hoạt động logic
– Các hoạt động logic cho ra kết quả true (1) hoặc false (0)
40
• 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.
4/9/2013
21
41
• Các hàm toán học
– Các hoạt động được thực hiện theo từng phần tử
42
• Các hàm toán học
– Các hoạt động được thực hiện theo từng phần tử
4/9/2013
22
43
• Các hàm toán học
– Bài tập:
9. Tính giá trị của tín hiệu: với
vectơ thời gian từ 0 đến 10 có cỡ bước 0,1.

0.6
0.8
1
4/9/2013
23
45
• Các hàm đồ họa
– Vẽ đồ thị 2D:
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
46
• Các hàm đồ họa

-0.5
0
0.5
1
1.5
2
time / s
Amplitude / V

zero crossing
A cosine voltage with frequency 1 Hz
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
time / s
Amplitude / V
Detail of the cosine voltage with frequency 1 Hz
48
• Các hàm đồ họa
– Vẽ đồ thị 3 D: sử dụng mesh hoặc surf
-3

2
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
x-axis
y-axis
-3
-2
-1
0
1
2
3
-2
0
2
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
x-axis
y-axis
50
• Các hàm đồ họa
– Vẽ nhiều đồ thị:
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
0