1. Trang Chủ
  2. Kĩ thuật Viễn thông
  3. Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR

Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR

Bài viết nghiên cứu sử dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu đề giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi các bộ khuếch đại công suất trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR. Từ đó, mối quan hệ giữa góc quay pha phụ tối ưu (OAPS: Optimum Additional Phase Shift) của sóng mang thu và tham số lượng thiệt hại khoảng cách (dd: distance degradation) do méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công suất (HPA: High Power Amplifier) cũng được đưa ra đối với hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo! Hội T

Thể loại Tài liệu miễn phí Kĩ thuật Viễn thông

Số trang 6

Ngày tạo 4/8/2023 4:00:51 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.38 M

Tên tệp

Tải Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR Nguyễn Tất Nam∗ , Nguyễn Quốc Bình† . ∗ Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự; † Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng yên. Email: namnguyentat@gmail.com; nqbinhdi@yahoo.com. Tóm tắt—Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu sử Tuy nhiên, các kết quả đạt được của nhóm này chỉ với dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu giả thiết HPA kết hợp với bộ méo trước lý tưởng vì vậy đề giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi các HPA trở thành bộ hạn biên đường bao mềm (SEL: Soft- bộ khuếch đại công suất trên hệ thống MIMO STBC 2 × Envelope Limiter) hoặc chỉ xét HPA với mô hình của bộ nR . Từ đó, mối quan hệ giữa góc quay pha phụ tối ưu (OAPS: Optimum Additional Phase Shift) của sóng mang khuếch đại công suất bán dẫn (SSPA: Solid-State Power thu và tham số lượng thiệt hại khoảng cách (dd: distance Amplifier), tức là các công trình nghiên cứu đã không degradation) do méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công tính đến tác động AM/PM. Trong khi đó, giải pháp bù suất (HPA: High Power Amplifier) cũng được đưa ra đối tác động của méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công với hệ thống. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlab suất dạng đèn sóng chạy (TWTA: Travelling-Wave Tube cho thấy, nếu tăng số lượng ăng-ten thu của hệ thống thì Amplifier) được sử dụng nhiều trong hệ thống thông tin giá trị OAPS thay đổi không đáng kể so với giá trị OAPS của hệ thống sử dụng một ăng-ten thu. Ngoài ra, hiệu quả vệ tinh hoặc trạm gốc, với đầy đủ biến điệu AM/AM và của biện pháp hạn chế méo phi tuyến bằng OAPS còn AM/PM vẫn chưa được nghiên cứu. Ngoài ra, trong mô được đánh giá thông qua việc xác định mối quan hệ giữa hình hệ thống khảo sát, Aissa và cộng sự cũng chưa đề tham số lượng thiệt hại tỉ số công suất tín hiệu/tạp âm cập đến thành phần thường thấy trên hệ thống thực tế (SNRD: Signal-to-Noise Degradation) và tham số dd. là bộ lọc căn bậc hai côsin nâng (S-RRC: Square-Root Từ khóa—Méo phi tuyến, MIMO, mã khối không gian- Raised Cosine) ở phía phát và thu. Chúng đóng vai trò thời gian, quay pha phụ tối ưu sóng mang thu. quan trọng trong hạn băng tín hiệu nhưng đồng thời cũng gây ra các tác động có nhớ làm cho bài toán trở I. GIỚI THIỆU lên rất phức tạp. Hiện nay, việc tìm biểu thức giải tích Gần đây, một số bài báo đã nghiên cứu việc bù tác ở dạng tường minh để đánh giá ảnh hưởng của méo phi động của méo phi tuyến gây bởi HPA cũng như các tuyến gây bởi HPA dạng TWT đến phẩm chất hệ thống ảnh hưởng khác như mất cân bằng I/Q (I/Q Imbalance) hoặc biểu thức giải tích về mối quan hệ giữa tham số và crosstalk trên hệ thống MIMO STBC. Cụ thể trong giảm méo phi tuyến (OAPS chẳng hạn) và tham số phi [1], Aissa và các cộng sự đã đề xuất phương pháp bù tuyến của HPA rất khó thực hiện. Cho nên việc nghiên ảnh hưởng của méo phi tuyến trong trường hợp biết và cứu xác định công thức ở dạng kinh nghiệm của các không biết các tham số của HPA trên hệ thống MIMO mối quan hệ trên là một công việc có ý nghĩa. mã hóa khối không gian-thời gian trực giao (OSTBC: Trong hệ thống đơn ăng-ten, đơn sóng mang sử dụng Orthogonal Space–Time Block Coding). Tiếp theo [2], điều chế biên độ cầu phương QAM, việc bù ảnh hưởng phương pháp bù ảnh hưởng đồng thời của méo phi tuyến, phi tuyến của HPA dạng TWTA và SPPA bằng biện pháp mất cân bằng I/Q và crosstalk đã được đề xuất trên hệ sử dụng OAPS đã được nghiên cứu và đưa ra được các thống MIMO OSTBC. Kết quả đạt được của các công biểu thức kinh nghiệm xác định mối quan hệ giữa OAPS trình này đã đưa ra được giới hạn trên của xác suất và dd [4]. Vấn đề được đặt ra là có thể sử dụng OAPS lỗi symbol trung bình và giới hạn dưới của dung lượng để bù ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi HPA hệ thống. Ngoài ra, giải pháp bù tác động đồng thời dạng TWT trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR nữa hay của méo phi tuyến, mất cân bằng I/Q và crosstalk cũng không? Nếu có thì biểu thức kinh nghiệm xác định mối được đề xuất trên hệ thống MIMO tạo búp sóng [3]. quan hệ giữa OAPS và dd là gì?  ISBN: 978-604-67-0635-9 303
  2. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Bảng I Từ những kết quả nghiên cứu đã đạt được về OAPS THAM SỐ CỦA MÔ HÌNH SALEH trên hệ thống đơn sóng mang và những hạn chế của các Tên HPA HPA267 HPA1371 HPA1373 công trình nghiên cứu do nhóm Aissa thực hiện, chúng Tham số [6] [5] [5] tôi đề xuất việc sử dụng OAPS để giảm ảnh hưởng riêng αa 2 1.9638 2.1587 của méo phi tuyến gây bởi HPA dạng TWT trên hệ thống βa 1 0.9945 1.1517 MIMO STBC 2 × nR . αp π/3 2.5293 4.0033 βp 1 2.8168 9.1040 Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau. Trong phần II và phần III, chúng tôi lần lượt trình bày mô hình hệ thống, mô hình bộ khuếch đại công suất và đề xuất sử dụng OAPS để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi Với r và θ lần lượt là biên độ và pha tín hiệu đi vào tuyến. Phần IV đưa ra kết quả xây dựng công thức kinh HPA, j 2 = −1 thì symbol ở đầu ra HPA có thể biểu nghiệm về mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống diễn: MISO STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2. Ngoài ra, sˆ = A(r)ejϕ(r) ejθ , (3) mối quan hệ giữa SNRD và dd đạt được khi hệ thống sử dụng OAPS cũng được trình bày trong phần này. Từ đó, A(r) và ϕ(r) là các biến điệu AM/AM và AM/PM tương chúng tôi rút ra mối quan hệ giữa OAPS và dd, SNRD ứng được xác định theo mô hình Saleh [5]. và dd trong trường hợp với số ăng-ten thu bất kì. Cuối Bảng I liệt kê các tham số theo mô hình Saleh của cùng, kết luận bài báo được trình bày trong phần V. các bộ khuếch đại công suất thực tế ứng với các bài báo đã sử dụng. Để cho đơn giản trong việc tính toán và II. MÔ HÌNH HỆ THỐNG mô phỏng, giả sử các HPA trên các nhánh phát có cùng Để giảm tác động riêng của méo phi tuyến gây bởi đặc tính phi tuyến. Khi đó, dạng tín hiệu MIMO STBC HPA dạng TWT, chúng tôi đề xuất xây dựng mô hình 2 × nR trong điều kiện có HPA phi tuyến có thể được hệ thống phi tuyến MIMO STBC 2 × nR như trên Hình biểu diễn lại như sau: 1, với số ăng-ten phát nT = 2 và số ăng-ten thu nR ˆ + N, Y = HS (4) (nR ≥ 1), chỉ có tác động của tạp âm Gauss trắng chuẩn cộng tính (AWGN: Additive White Gaussian Noise), bộ ˆ biểu diễn ma trận tín hiệu phát khi đã đi qua HPA. với S lọc ở phía phát và thu là các bộ lọc căn bậc hai côsin nâng đã được bổ sung ở hai phía thu phát có tác dụng B. Khối APS hạn băng tín hiệu và giúp hệ thống tiệm cận với hệ thống Tín hiệu thu trên mỗi ăng-ten được đưa qua khối quay thực tế hơn. Tín hiệu thu được theo mô hình trên khi pha dao động nội thu hay khối quay pha phụ (APS: không có HPA và khối quay pha phụ tối ưu sóng mang Additional Phase Shift). Khối APS có nhiệm vụ thêm thu với một khung dữ liệu có thể biểu diễn như sau: vào một góc pha cố ý. Góc pha bất kỳ được thêm cố Y = HS + N, (1) ý có thể làm tăng hoặc giảm tỉ lệ lỗi. Khi đó, tín hiệu thu trước khi đi vào bộ ước lượng và kết hợp tín hiệu với Y là ma trận tín hiệu thu được nR × T , T là chu có dạng: kì của ma trận truyền dẫn STBC. S biểu diễn ma trận ˜ = p.Y, Y (5) symbol tín hiệu phát nT ×T , N là ma trận nhiễu nR ×T gồm các phần tử có phân bố Gauss phức độc lập, đồng trong đó, Y˜ là ma trận tín hiệu thu được khi qua khối nhất với nhau và không tương quan với các symbol phát. APS, p giá trị góc quay pha phụ cố ý thêm vào. nR ,nT H = [hm,n ]m,n=1 là ma trận kênh truyền có kích thước Phía thu sử dụng bộ kết hợp Alamouti [7] và bộ tách nR × nT , trong đó hm,n là hệ số của kênh giữa ăng-ten tín hiệu hợp lẽ cực đại (MLD: Maximum Likelihood phát thứ n và ăng-ten thu thứ m. Trường hợp, hệ thống Detector): chỉ có tác động của AWGN thì các hệ số hm,n = 1.   ¯ = args min  S Y˜ − HS . (6) A. Mô hình bộ khuếch đại công suất HPA Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng HPA được mô III. ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG GÓC QUAY PHA PHỤ TỐI hình hóa như một kênh phi tuyến không nhớ và mô tả ƯU SÓNG MANG THU CHO HỆ THỐNG MIMO bằng các đường đặc tính AM/AM và AM/PM [5]. Theo STBC 2 × nR mô hình này, biểu diễn symbol tín hiệu đầu vào theo Tương tự như cách định nghĩa và xác định OAPS tọa độ cực như sau: trên hệ thống đơn sóng mang sử dụng điều chế QAM s = rejθ . (2) tại công trình [4]:  304
  3. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) 1 1 sˆk y1k y˜1k S-RRC S-RRC APS1 Estimator Tx1 Rx1 HPA1 s¯k s˜k sk STE 2 nR n1k Combiner MLD s¯k+1 sk+1 s˜k+1 sˆk+1 ynR k y˜nR k S-RRC S-RRC APS Estimator Tx2 Rx nR nR HPA2 nnR k Hình 1. Mô hình sử dụng OAPS trên hệ thống MIMO 2 × nR STBC. Tác động cơ bản của biến điệu AM/PM gây bởi bộ giá thông qua tăng ích quay pha phụ tối ưu, ký hiệu khuếch đại công suất dạng TWT trong làm móp dạng là TOAP S . TOAP S được xác định là chênh lệch giữa chòm sao tín hiệu thu là làm quay pha các tín hiệu thu SNRD gây bởi méo phi tuyến của HPA khi hệ thống sử trên mặt phẳng pha. Mức quay pha không đồng đều đối dụng và không sử dụng OAPS, tính tại một mức BER với các tín hiệu có công suất khác nhau dẫn đến là các quan tâm nào đó. TOAP S được xác định theo (7): cụm điểm thể hiện ISI phi tuyến trên không gian tín (7) TOAP S = SN RDAP S=0 − SN RDAP S=OAP S hiệu có các trọng tâm bị quay đi các góc khác nhau tùy vào biên độ của từng tín hiệu đã phát. Ở phía thu, trong đó: SNRDAP S=OAP S , SNRDAP S=0 tương ứng khi mạch khôi phục sóng mang hoạt động tốt, một góc là SNRD của hệ thống khi sử dụng và không sử dụng quay pha trung bình bởi biến điệu AM/PM tính trên toàn OAPS. bộ tập tín hiệu sẽ được tự động bù trên mỗi nhánh, bộ khôi phục sóng mang trên hệ thống nghiên cứu được IV. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG điều khiển bám pha sóng mang thu theo trung bình các Để xác định mối quan hệ giữa OAPS và dd hoặc góc pha của tín hiệu tới. Góc quay pha tự động do bộ SNRD và dd tại BER = 10−3 và BER = 10−6 , chúng khôi phục sóng mang thực hiện như thế vẫn chưa phải tôi tiến hành mô phỏng với cấu hình hệ thống như trên là tốt nhất và do vậy giá trị SNRD của hệ thống vẫn Hình 1 sử dụng tín hiệu điều chế 16-QAM, số symbol còn có thể giảm tiếp được bằng cách quay cố ý một góc mô phỏng: 3×107 . Bộ lọc căn bậc hai côsin nâng ở phía pha sóng mang thu thêm một góc nào đó. Tuy nhiên, phát và thu: trễ nhóm (Delay Group = 10), hệ số uốn việc quay pha này không thể tiến hành tùy tiện do thoạt lọc (Rolloff = 0.5), tần số lấy mẫu đầu vào (Fd = 1), tần đầu việc tăng APS sẽ dẫn đến SNRD giảm dần vì việc số lấy mẫu đầu ra (FS = 8). Giá trị mỗi bước lặp trong quay của hệ đường biên quyết định ban đầu sẽ cải thiện vòng lặp xác định OAPS thô và OAPS tinh lần lượt là khoảng cách từ các điểm tín hiệu tới biên quyết định 1.0 độ và 0.1 độ nhằm đảm bảo độ chính xác của giá gần nhất xét theo ngược chiều kim đồng hồ. Mặt khác, trị OAPS tìm được là 0.1 độ. Vì chỉ bù ảnh hưởng riêng nếu cứ tăng mãi APS thì đến giá trị nào đó của APS, của méo phi tuyến nên chúng tôi phải chọn kênh khảo các biên quyết định mới lại bị quay đi quá mức, dẫn sát là AWGN. Các bộ khuếch đại công suất với các tham đến các điểm tín hiệu thu lại tiến lại gần hơn các biên số của mô hình Saleh trong Bảng I. quyết định khác xét theo chiều kim quay đồng hồ và do vậy SNRD lại tăng. Điều đó có nghĩa là tồn tại một giá A. Hệ thống MISO STBC 2 × 1 trị APS tốt nhất ứng với từng BOP của HPA khảo sát. 1) Mối quan hệ giữa OAPS và dd: Dựa vào kết quả Giá trị góc quay phụ làm cực tiểu SNRD gây bởi méo mô phỏng đạt được khi hệ thống sử dụng các HPA như phi tuyến của HPA trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR trong Bảng I ứng với từng giá trị BOP xác định được được gọi là quay pha phụ tối ưu (OAPS). một giá trị OAPS, chúng tôi sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu (LS: Least square) để xác định được Hiệu quả của việc quay pha phụ tối ưu sóng mang mối quan hệ chung duy nhất giữa OAPS và dd cho cả thu trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR có thể đánh 03 HPA trong Bảng I. Mối quan hệ này là một đa thức  305
  4. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) 2) Mối quan hệ giữa SNRD và dd: Bằng các giá trị 12 OAPS tìm được ở phần trước, chúng tôi tiến hành mô phỏng và sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu để 10 tìm mối quan hệ giữa SNRD và dd của hệ thống khi sử dụng và không sử dụng OAPS để thấy được hiệu quả của phương pháp quay pha phục tối ưu sóng mang thu. 8 Cụ thể, các công thức kinh nghiệm chung cho hệ thống sử dụng OAPS để giảm méo phi tuyến đạt được tại BER OAPS [Degree] 6 = 10−3 và BER = 10−6 lần lượt là (10), (11). Tại BER = 10−3 : (dd,OAPS) tai BER=10−3 4 (dd,OAPS) HPA267 HPA1371 tai BER=10 −3 SNRDOAPS = − 60.15dd4 + 64.89d3 − 6.58dd2 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 −3 + 6.82dd. (10) Moi quan he gan dung giua OAPS va dd −6 2 (dd,OAPS) HPA267 tai BER=10 −6 Sai số ước lượng: 0.27 [dB]. (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 (dd,OAPS) tai BER=10−6 Tại BER = 10−6 : HPA1373 0 0 0.1 0.2 0.3 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd 0.4 0.5 0.6 0.7 SNRDOAPS = 45.99dd4 − 21.85dd3 + 27.28dd2 (11) dd + 7.86dd. Sai số ước lượng: 0.42 [dB]. Hình 2. Mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống MISO 2 × 1 STBC. Khi hệ thống khảo sát tại Hình 1 với một ăng-ten thu (nR = 1) không sử dụng khối APS để giảm méo phi bậc 4 nhưng khuyết hệ số tự do tại BER = 10−3 và BER tuyến, mối quan hệ giữa SNRD và dd được thể hiện ở = 10−6 như trên Hình 2. Cụ thể: Hình 3 và các công thức kinh nghiệm đạt được là: Tại BER = 10−3 : Tại BER = 10−3 : OAPSBER=10−3 = 171.42dd4 −153.98dd3 +9.70dd2 SNRD = 820.26dd4 −356.67dd3 +111.77dd2 + 4.47dd. (12) + 28.01dd. (8) Sai số ước lượng: 0.10 [dB]. Sai số ước lượng: 0.16 [độ]. Tại BER = 10−6 : Tại BER = 10−6 : SNRD = 17917dd4 −8569dd3 +1448dd2 − 52dd. OAPSBER=10−6 = 168.41dd4 −142.74dd3 −1.98dd2 (13) + 33.16dd. (9) Sai số ước lượng: 0.39 [dB]. Từ kết quả so sánh tại Hình 3, chúng ta dễ dàng nhận Sai số ước lượng: 0.17 [độ]. thấy, khi dd càng lớn, hệ thống chịu tác động càng mạnh bởi méo phi tuyến hay điểm làm việc của HPA tại vị trí Từ kết quả mô phỏng, chúng ta dễ dàng nhận thấy có giá trị AM/PM lớn nên hiệu quả của việc sử dụng khi hệ thống MISO STBC 2 × 1 sử dụng các HPA trong OAPS càng được khẳng định. Cụ thể, tại dd = 0.2661, Bảng I với cùng một giá trị dd khảo sát thì giá trị OAPS hệ thống đạt được tăng ích quay pha phụ tối ưu lớn đạt được tại BER = 10−3 luôn có xu hướng nhỏ hơn giá nhất là: {TOAP S }max = 4.12 [dB] tại BER = 10−3 và trị OAPS tại BER = 10−6 . Điều này có thể giải thích như {TOAP S }max = 12.41 [dB] ở BER = 10−6 . sau: méo phi tuyến ảnh hưởng lên hệ thống càng tăng Giá trị dd càng nhỏ tức là hệ thống khảo sát càng gần tại giá trị Eb /N0 càng cao. Do vậy, cùng điểm làm việc vùng tuyến tính hay điểm làm việc của HPA tại ví trí của HPA hay cùng giá trị dd khảo sát, giá trị Eb /N0 tại có giá trị AM/PM nhỏ nên hiệu quả của việc sử dụng BER = 10−6 luôn lớn hơn nhiều so với Eb /N0 ở BER OAPS cũng giảm dần. = 10−3 . Điều này có nghĩa là lượng méo phi tuyến của Ngoài ra, sử dụng OAPS cũng giúp tăng hiệu quả về hệ thống ở BER = 10−6 luôn nhiều hơn so với méo phi mặt công suất của bộ khuếch đại công suất. Thật vậy, tuyến tại BER = 10−3 . Cho nên, góc quay pha phụ tối không sử dụng OAPS thì hệ thống có thể hoạt động ưu sóng mang thu để giảm méo phi tuyến có thể đạt được với dd lớn nhất chỉ là 0.2661 nhưng khi sử dụng được tại BER = 10−6 luôn lớn hơn so với giá trị OAPS OAPS, hệ thống có thể làm việc với HPA có giá trị dd ở BER = 10−3 . lên đến 0.6567.  306
  5. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) 12 22 −3 M�SO 2�1 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −6 20 M�SO 2�1 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 M�SO 2�1 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10−3 10 −6 18 M�SO 2�1 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 16 8 14 OAPS [Degree] SNRD [dB] 12 6 10 −3 (dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 8 4 −3 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −3 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 6 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd −6 (dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 4 2 −6 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −6 2 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 dd dd Hình 3. Mối quan hệ giữa SNRD và dd khi hệ thống MISO 2 × 1 Hình 4. Mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống MIMO 2 × 2 STBC sử dụng và không sử dụng OAPS. STBC. B. Hệ thống MIMO STBC 2 × 2 SNRDOAPS = 45.77dd4 − 19.24dd3 + 24.63dd2 1) Mối quan hệ giữa OAPS và dd: Tương tự cách + 8.50dd. (17) làm như trên hệ thống MISO STBC 2 × 1, chúng tôi Sai số ước lượng: 0.41 [dB]. tiến hành mô phỏng hệ thống và sử dụng thuật toán Khi hệ thống khảo sát tại Hình 1 với hai ăng-ten thu bình phương tối thiểu nhằm xác định mối quan hệ giữa (nR = 2) không sử dụng OAPS để giảm méo phi tuyến, OAPS và tham số dd tại BER = 10−3 và BER = 10−3 . mối quan hệ giữa SNRD và dd được thể hiện ở Hình 5 Mối quan hệ giữa OAPS và dd cũng là một đa thức bậc và các công thức kinh nghiệm đạt được là: 4 khuyết hệ số tự do như trên Hình 4. Cụ thể: Tại BER = 10−3 : Tại BER = 10−3 : OAPSBER=10−3 = 201.01dd4 −197.39dd3 +29.69dd2 SNRD = 2253.30dd4 −1201dd3 +276.50dd2 − 6.80dd. (18) + 25.30dd. (14) Sai số ước lượng: 0.12 [dB]. Sai số ước lượng: 0.17 [độ]. Tại BER = 10−6 : Tại BER = 10−6 : SNRD = 17683dd4 −8428dd3 +1419dd2 + 50dd. OAPSBER=10−6 = 162.12dd4 −129.73dd3 −9.33dd2 (19) + 34.16dd. (15) Sai số ước lượng: 0.40 [dB]. Sai số ước lượng: 0.21 [độ]. Từ Hình 5, chúng ta dễ dàng tính được tăng ích quay pha phụ tối ưu lớn nhất của hệ thống MIMO STBC 2) Mối quan hệ giữa SNRD và dd: Tương tự như hệ 2 × 2. Cụ thể tại dd = 0.2661, chúng tôi xác định thống MISO STBC 2 × 1, nhóm tác giả xác định mối được {TOAP S }max = 4.29 [dB] tại BER = 10−3 và quan hệ giữa SNRD và dd trong trường hợp hệ thống {TOAP S }max = 13.24 ở BER = 10−6 . Hiệu quả của MIMO STBC 2 × 2 sử dụng OAPS và không sử dụng biện pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu trên hệ OAPS. Từ đó, hiệu quả của phương pháp dùng OAPS thống cũng giảm dần như trên hệ thống MISO STBC được xác định một cách cụ thể thông qua biểu thức (7). 2 × 1 khi giá trị dd nhỏ hay méo phi tuyến giảm dần. Tại BER = 10−3 : So sánh tương ứng các biểu thức (8)-(13) và (14)- SNRDOAPS = − 50.06dd4 + 48.41dd3 + 2.38dd2 (19) xác định tại BER = 10−3 , BER = 10−6 , chúng ta dễ dàng nhận thấy giá trị OAPS và SNRD trên cả hai + 4.95dd. (16) hệ thống không có thay đổi nhiều trong cùng điều kiện Sai số ước lượng: 0.20 [dB]. khảo sát như bỏ qua sự tương quan giữa kênh phía phát, Tại BER = 10−6 : HPA trên hai kênh phía phát giống nhau hoàn hảo. Hình  307
  6. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) 2 × nR với số ăng-ten thu bất kì dưới tác động riêng 14 �uan he giua OAPS va dd t�en M�SO S�B� 2�1 tai BER=10 �uan he giua OAPS va dd t�en M�SO S�B� 2�1 tai BER=10 −3 −6 của méo phi tuyến, chúng ta có thể sử dụng biểu thức �uan he giua OAPS va dd t�en M�MO S�B� 2�2 tai BER=10−3 (8) hoặc (9) để tính giá trị OAPS cho hệ thống MIMO �uan he giua OAPS va dd t�en M�MO S�B� 2�2 tai BER=10−6 12 STBC 2 × nR có số ăng-ten thu bất kì và sử dụng HPA bất kì mà không phải mất thời gian mô phỏng hệ thống. 10 OAPS [Degree] 8 V. KẾT LUẬN Từ kết quả bài báo cho thấy, đối với hệ thống phi tuyến 6 MIMO STBC 2×nR vẫn có thể dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng 4 của méo phi tuyến, đồng thời cải thiện đáng kể hiệu quả về mặt công suất của HPA dạng TWT. Ngoài ra, 2 bài báo xác định được công thức kinh nghiệm duy nhất 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 dd về mối quan hệ giữa OAPS và dd tại BER = 10−3 và BER = 10−6 cho nhiều HPA. Biểu thức quan hệ giữa Hình 6. So sánh mối quan hệ giữa OAPS, dd trên hệ thống MISO OAPS và dd là một đa thức bậc bốn khuyết hệ số tự do. STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2. Từ đó, bài báo còn đưa ra được công thức kinh nghiệm chung duy nhất về mối quan hệ giữa SNRD và dd của 22 M�MO 2�2 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10−3 HPA bất kì của hệ thống khi sử dụng và không sử dụng 20 M�MO 2�2 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 −6 OAPS. Công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa −3 M�MO 2�2 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 M�MO 2�2 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −6 SNRD, OAPS và dd hỗ trợ người thiết kế hệ thống ước 18 lượng nhanh SNRD gây bởi ảnh hưởng riêng của méo 16 phi tuyến, ước lượng nhanh giá trị OAPS cần thiết để 14 giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến. 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO SNRD [dB] 10 [1] Q. Jian and S. Aissa, “Analysis and Compensation of Power Amplifier Nonlinearity in MIMO Transmit Diversity Systems,” 8 IEEE Trans. Veh. Technol, vol. 59, no. 6, pp. 2921-2931, Jul. 6 2010. [2] Q. Jian and S. Aissa, “Joint compensation of multiple RF impair- 4 ments in MIMO STBC systems,” in Proc. IEEE 22nd Int. Symp. on PIMRC, Toronto, Italy, pp. 1500-1505, Sep. 2011. 2 [3] Q. Jian and S. Aissa, “Analysis and compensation for the joint effects of HPA nonlinearity, I/Q imbalance and crosstalk in MIMO 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 beamforming systems,” in Proc. IEEE Wireless Communications dd and Networking Conference, Quintana Roo, Mexico, pp. 1562- 1567, Mar. 2011. [4] N. Q. Binh, N. T. Bien, and N. T. Thang, “The Usability of Hình 5. Mối quan hệ giữa SNRD và dd khi hệ thống MIMO 2 × 2 Distance Degradation in Estimation of Signal to Noise Ratio STBC sử dụng và không sử dụng OAPS. Degradation Caused by the Effect of Nonlinear Transmit Ampli- fiers and Optimum Additional Phase Shift in 256-QAM Systems,” 6 minh họa sự khác nhau không đáng kể về giá trị OAPS in Proc. Int. Conf. on ATC, Ha Noi, Viet Nam, pp. 258-261, Oct. tại BER = 10−3 , BER = 10−6 trên hai hệ thống MISO 2008. STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2. Ngoài ra, tăng ích [5] A. A. M. Saleh, “Frequency-Independent and Frequency- Dependent Nonlinear Models of TWT Amplifiers,” IEEE Trans. lớn nhất và nhỏ nhất của hệ thống trong điều kiện sử on Commun., vol. 29, no. 11, pp. 1715-1720, Nov. 1981. dụng một ăng-ten thu hoặc hai ăng-ten thu có sự sai [6] W. Sung, S. Kang, P. Kim, D.-I. Chang, and D.-J. Shin, “Per- khác không đáng kể. Cho nên, khi tăng số ăng-ten thu formance analysis of APSK modulation for DVB-S2 transmission over nonlinear channels,” International Journal of Satellite Com- lên ba hay bốn hoặc với nR ≥ 4 thì kết quả đạt được munications and Networking, vol. 27, issue.6, pp. 295-311, Dec. về mối quan hệ giữa OAPS và dd hoặc SNRD và dd 2009. cũng không có sự sai khác nhiều so với trường hợp sử [7] S. Alamouti, “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications,” IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, no. dụng một ăng-ten thu. Do vậy, trong quá trình thiết kế hệ 8, pp. 1451-1458, Oct. 1998. thống hoặc ước lượng phẩm chất hệ thống MIMO STBC  308
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học