Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật ngành Kỹ thuật Điện tử: Nghiên cứu PAPR trong OFDM và các biện pháp ...

Chuyên khảo phân tích Luận văn thạc sỹ kĩ thuật vấn đề papr trong ofdm và biện pháp khắc phục, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Hoàng Minh Đức
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Quốc Bình
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu PAPR trong OFDM và các biện pháp khắc phục
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
• CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ OFDM
• 1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG VÔ TUYẾN SỐ MẶT ĐẤT DUNG LƯỢNG LỚN
• 1.1.1. HỆ THỐNG VÔ TUYẾN SỐ DUNG LƯỢNG LỚN
• 1.1.2. SỰ KHAN HIẾM PHỔ TẦN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRUYỀN THÔNG
• 1.1.3. PHA-ĐỊNH ĐA ĐƯỜNG CHỌN LỌC TẦN SỐ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
• 1.2. NGUYÊN LÝ OFDM VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỚI HỆ THỐNG OFDM
• 1.2.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ ĐỐI VỚI OFDM
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: PAPR TRONG CÁC HỆ THỐNG OFDM VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC
• 2.1. PAPR CAO VÀ CÁC TÁC ĐỘNG TRONG CÁC HỆ THỐNG OFDM
• 2.1.1. PAPR TRONG CÁC HỆ THỐNG OFDM
• 2.1.2. CÁC TÁC ĐỘNG CỦA PAPR CAO TRONG HỆ THỐNG OFDM
• 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR
• 2.2.1. XÉN ĐỈNH VỚI CỬA SỔ ĐỊNH
• 2.2.2. CÁC MƯỜI VỚI XÁO TRỘN SYMBOL NHẰM GIẢM PAPR
• 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG GIẢM PAPR BẰNG XÉN ĐỈNH
• 3.1. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP XÉN ĐỈNH NHẰM GIẢM PAPR
• 3.1.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG OFDM SỬ DỤNG TRONG MÔ PHỎNG
• 3.1.2. CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG
• 3.1.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 3.1.4. MỤC ĐÍCH VỚI CÁC THAM SỐ SỬ DỤNG TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
• 3.2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về PAPR trong OFDM và tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu về PAPR trong OFDM (Peak-to-Average Power Ratio) là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực truyền thông không dây. PAPR cao có thể gây ra nhiều vấn đề trong hiệu suất hệ thống, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn. Việc hiểu rõ về PAPR và các biện pháp khắc phục sẽ giúp cải thiện chất lượng tín hiệu và hiệu suất truyền tải. Nghiên cứu này không chỉ mang tính lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong các hệ thống truyền thông hiện đại.

1.1. Định nghĩa và vai trò của PAPR trong OFDM

PAPR là tỷ lệ giữa công suất đỉnh và công suất trung bình của tín hiệu. Trong kỹ thuật OFDM, PAPR cao có thể dẫn đến méo tín hiệu và giảm chất lượng truyền tải. Việc giảm PAPR là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

1.2. Tại sao nghiên cứu PAPR lại quan trọng

Nghiên cứu PAPR giúp phát hiện và giải quyết các vấn đề liên quan đến hiệu suất truyền thông. PAPR cao có thể gây ra hiện tượng Adjacent Channel Interference (ACI), làm giảm chất lượng tín hiệu. Do đó, việc tìm hiểu và khắc phục PAPR là rất cần thiết.

II. Các thách thức liên quan đến PAPR trong hệ thống OFDM

Hệ thống OFDM gặp phải nhiều thách thức liên quan đến PAPR. Một trong những thách thức lớn nhất là khả năng chịu đựng của các bộ khuếch đại công suất cao (HPA). PAPR cao có thể dẫn đến méo tín hiệu, làm giảm hiệu suất truyền tải. Ngoài ra, việc thiết kế các bộ khuếch đại để xử lý PAPR cao cũng là một vấn đề kỹ thuật phức tạp.

2.1. Tác động của PAPR cao đến hiệu suất hệ thống

PAPR cao có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống OFDM, gây ra hiện tượng méo tín hiệu và giảm chất lượng truyền tải. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hệ thống và khả năng truyền tải dữ liệu.

2.2. Các vấn đề kỹ thuật trong việc giảm PAPR

Việc giảm PAPR đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phức tạp, bao gồm việc sử dụng các phương pháp như xén đỉnh và mô hình hóa PAPR. Những phương pháp này cần được nghiên cứu và phát triển để đạt hiệu quả cao nhất.

III. Các biện pháp khắc phục PAPR trong OFDM hiệu quả

Có nhiều biện pháp để giảm PAPR trong hệ thống OFDM. Một số phương pháp phổ biến bao gồm xén đỉnh, mô hình hóa PAPR, và sử dụng các kỹ thuật điều chế khác nhau. Những biện pháp này không chỉ giúp giảm PAPR mà còn cải thiện chất lượng tín hiệu và hiệu suất hệ thống.

3.1. Phương pháp xén đỉnh để giảm PAPR

Phương pháp xén đỉnh là một trong những cách hiệu quả nhất để giảm PAPR. Bằng cách cắt bỏ các đỉnh cao của tín hiệu, phương pháp này giúp giảm tỷ lệ PAPR mà không làm giảm chất lượng tín hiệu.

3.2. Mô hình hóa PAPR và ứng dụng thực tiễn

Mô hình hóa PAPR giúp hiểu rõ hơn về hành vi của tín hiệu trong các điều kiện khác nhau. Việc áp dụng mô hình này trong thực tiễn có thể giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống và cải thiện hiệu suất truyền tải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu PAPR trong OFDM

Nghiên cứu về PAPR trong OFDM có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống truyền thông hiện đại. Các giải pháp giảm PAPR không chỉ cải thiện chất lượng tín hiệu mà còn giúp tiết kiệm năng lượng và tăng cường hiệu suất hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như truyền thông di động và truyền hình số.

4.1. Ứng dụng trong truyền thông di động

Trong truyền thông di động, việc giảm PAPR giúp cải thiện chất lượng cuộc gọi và tốc độ truyền tải dữ liệu. Các hệ thống sử dụng OFDM có thể hoạt động hiệu quả hơn khi PAPR được kiểm soát tốt.

4.2. Ứng dụng trong truyền hình số

Nghiên cứu PAPR cũng có ứng dụng trong truyền hình số, nơi yêu cầu chất lượng tín hiệu cao. Việc giảm PAPR giúp đảm bảo tín hiệu truyền hình ổn định và chất lượng cao.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu PAPR trong OFDM

Nghiên cứu về PAPR trong OFDM là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết trong bối cảnh phát triển công nghệ truyền thông hiện đại. Các biện pháp khắc phục PAPR không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hệ thống mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ là chìa khóa để nâng cao chất lượng dịch vụ trong lĩnh vực truyền thông.

5.1. Tương lai của nghiên cứu PAPR

Tương lai của nghiên cứu PAPR hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ mới, đặc biệt trong việc phát triển các công nghệ truyền thông không dây thế hệ mới. Các giải pháp sáng tạo sẽ giúp giảm thiểu PAPR và nâng cao hiệu suất hệ thống.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Định hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới và cải tiến các phương pháp hiện có để giảm PAPR. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ viễn thông băng rộng và mạng truy nhập vô tuyến di động tốc độ cao, nhu cầu tăng dung lượng và chất lượng truyền dẫn ngày càng trở nên cấp thiết. Các hệ thống truyền dẫn vô tuyến số mặt đất băng rộng hiện nay đòi hỏi dung lượng truyền tải lên đến hàng chục Mb/s, thậm chí hàng trăm Mb/s, trong khi phổ tần số lại rất khan hiếm và hạn chế. Kỹ thuật ghép kênh tần số trực giao (OFDM) đã trở thành giải pháp ưu việt nhằm tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và khắc phục hiện tượng pha-đinh đa đường chọn lọc tần số trong môi trường truyền dẫn đa đường. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn của OFDM là tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) cao, gây méo phi tuyến trong bộ khuếch đại công suất (HPA), làm giảm chất lượng tín hiệu và hiệu suất hệ thống.

Luận văn tập trung nghiên cứu vấn đề PAPR trong các hệ thống OFDM, phân tích các tác động tiêu cực của PAPR cao đến chất lượng truyền dẫn, đồng thời khảo sát và mô phỏng các phương pháp khắc phục hiệu quả, đặc biệt là kỹ thuật xén đỉnh (clipping) và sử dụng cửa sổ đỉnh (windowing). Nghiên cứu được thực hiện trên nền tảng mô phỏng máy tính với các tham số điển hình như số sóng mang con 32-64, sử dụng điều chế M-QAM phổ biến trong các hệ thống viễn thông hiện đại. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả truyền dẫn, giảm thiểu méo phi tuyến và cải thiện chất lượng dịch vụ trong các mạng vô tuyến băng rộng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Phân chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành nhiều luồng con tốc độ thấp, truyền song song trên các sóng mang con trực giao nhau, giúp tăng hiệu quả sử dụng phổ và giảm thiểu hiện tượng ISI (Inter-Symbol Interference).

• Tỷ số PAPR (Peak-to-Average Power Ratio): Định nghĩa là tỷ số giữa công suất đỉnh và công suất trung bình của tín hiệu OFDM, là chỉ số quan trọng phản ánh mức độ biến động biên độ tín hiệu, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất bộ khuếch đại công suất.

• Mô hình khuếch đại công suất phi tuyến (HPA): Sử dụng mô hình Rapp để mô phỏng đặc tuyến AM/AM của bộ khuếch đại bán dẫn (SSPA), thể hiện ảnh hưởng của méo phi tuyến lên tín hiệu OFDM.

• Kỹ thuật giảm PAPR: Bao gồm phương pháp xén đỉnh (clipping) và cửa sổ đỉnh (windowing) nhằm giới hạn biên độ tín hiệu, giảm méo phi tuyến và bức xạ ngoài băng tần.

Các khái niệm chính bao gồm: điều chế M-QAM, biến đổi Fourier nhanh (FFT/IFFT), hiệu ứng pha-đinh đa đường chọn lọc tần số, méo phi tuyến AM/AM và AM/PM, tỷ lệ lỗi gói (PER), và các chỉ số chất lượng tín hiệu như SNR, BER.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng máy tính với phần mềm ASTRAS và MATLAB để phân tích và đánh giá hiệu quả các kỹ thuật giảm PAPR trong hệ thống OFDM. Cỡ mẫu mô phỏng gồm 32 đến 64 sóng mang con, điều chế 16-QAM, với các tham số như hệ số roll-off α = 0.35, tỷ lệ back-off (BO) của HPA từ 4 đến 8 dB, và các mức PAPR từ 4 đến 16 dB.

Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng tín hiệu OFDM với các biến đổi IFFT/FFT, áp dụng kỹ thuật xén đỉnh và cửa sổ đỉnh, sau đó đánh giá chất lượng tín hiệu qua các chỉ số PER, BER trên kênh AWGN. Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 6 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập tài liệu, xây dựng mô hình, thực hiện mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. PAPR trong OFDM có thể đạt tới 16 dB: Mô phỏng cho thấy tín hiệu OFDM với 32 sóng mang con có PAPR lên đến 16 dB khi không áp dụng kỹ thuật giảm PAPR, gây ra méo phi tuyến nghiêm trọng khi qua HPA.

2. Phương pháp xén đỉnh giảm PAPR hiệu quả đến 6 dB: Áp dụng kỹ thuật xén đỉnh với cửa sổ đỉnh thích hợp có thể giảm PAPR từ 16 dB xuống còn khoảng 4-6 dB, giảm đáng kể méo phi tuyến và bức xạ ngoài băng tần.

3. Tỷ lệ lỗi gói (PER) tăng nhẹ khi giảm PAPR: Khi PAPR giảm từ 16 dB xuống 4-6 dB, PER chỉ tăng khoảng 0.25 dB về SNR, cho thấy kỹ thuật xén đỉnh không làm giảm đáng kể chất lượng truyền dẫn.

4. Back-off của HPA cần trên 5 dB để hạn chế méo phổ: Mô hình Rapp cho thấy để hạn chế bức xạ ngoài băng tần và méo phổ, HPA cần có back-off tối thiểu khoảng 5 dB khi áp dụng kỹ thuật giảm PAPR, so với mức 18 dB nếu không giảm PAPR.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của PAPR cao trong OFDM là do tổng hợp đồng pha của nhiều sóng mang con, làm biên độ tín hiệu biến động lớn. Kỹ thuật xén đỉnh giới hạn biên độ tín hiệu, giảm các đỉnh cao gây méo phi tuyến khi qua HPA. Tuy nhiên, xén đỉnh cũng tạo ra méo biên độ và bức xạ ngoài băng tần, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu và gây nhiễu kênh lân cận.

So sánh với các nghiên cứu khác, kết quả mô phỏng phù hợp với báo cáo ngành về hiệu quả giảm PAPR bằng xén đỉnh và cửa sổ đỉnh, đồng thời khẳng định tầm quan trọng của việc lựa chọn back-off phù hợp cho HPA để cân bằng giữa hiệu suất công suất và chất lượng tín hiệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ PER theo SNR với các mức PAPR khác nhau, biểu đồ phổ tín hiệu trước và sau khi áp dụng kỹ thuật xén đỉnh, cũng như đặc tuyến AM/AM của HPA mô phỏng theo mô hình Rapp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kỹ thuật xén đỉnh kết hợp cửa sổ đỉnh: Để giảm PAPR hiệu quả, các hệ thống OFDM nên sử dụng phương pháp xén đỉnh với cửa sổ đỉnh Gaussian hoặc Kaiser nhằm giảm méo phổ và bức xạ ngoài băng tần. Thời gian triển khai: 3-6 tháng. Chủ thể thực hiện: các nhà phát triển thiết bị truyền dẫn và nhà mạng.

2. Tối ưu back-off của HPA: Đề xuất thiết lập back-off tối thiểu 5 dB cho bộ khuếch đại công suất trong các hệ thống OFDM đã áp dụng kỹ thuật giảm PAPR, nhằm cân bằng giữa hiệu suất công suất và chất lượng tín hiệu. Thời gian: 1-2 tháng. Chủ thể: nhà sản xuất thiết bị và kỹ sư vận hành.

3. Nâng cao độ chính xác đồng bộ tần số và pha: Do OFDM nhạy cảm với sai lệch tần số và pha, cần cải tiến các thuật toán đồng bộ để giảm ICI, nâng cao chất lượng truyền dẫn. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: nhóm nghiên cứu và phát triển phần mềm.

4. Phát triển các thuật toán giảm PAPR không gây méo tín hiệu: Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật triệt đỉnh, mã hóa hoặc xáo trộn symbol nhằm giảm PAPR mà không làm giảm chất lượng tín hiệu. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: viện nghiên cứu và các trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư phát triển thiết bị viễn thông: Nắm bắt các kỹ thuật giảm PAPR và mô hình hóa HPA để thiết kế bộ khuếch đại công suất hiệu quả, giảm méo tín hiệu.

2. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực truyền thông số: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về lý thuyết OFDM, PAPR và các phương pháp khắc phục.

3. Nhà quản lý mạng viễn thông: Hiểu rõ các giới hạn kỹ thuật và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng băng rộng.

4. Sinh viên ngành kỹ thuật điện tử viễn thông: Học tập các khái niệm cơ bản và nâng cao về OFDM, điều chế M-QAM, và xử lý tín hiệu trong hệ thống truyền dẫn hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

1. PAPR là gì và tại sao nó quan trọng trong OFDM?
   PAPR là tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình của tín hiệu OFDM. PAPR cao gây méo phi tuyến trong bộ khuếch đại công suất, làm giảm chất lượng tín hiệu và hiệu suất hệ thống.

2. Phương pháp xén đỉnh hoạt động như thế nào?
   Xén đỉnh giới hạn biên độ tín hiệu ở mức nhất định, giảm các đỉnh cao gây méo phi tuyến. Tuy nhiên, nó cũng tạo ra méo biên độ và bức xạ ngoài băng tần cần được kiểm soát.

3. Back-off của HPA ảnh hưởng ra sao đến chất lượng tín hiệu?
   Back-off là khoảng cách công suất làm việc của HPA so với điểm bão hòa. Back-off lớn giúp giảm méo phi tuyến nhưng làm giảm hiệu suất công suất, cần tối ưu để cân bằng.

4. Tại sao cần chèn Cyclic Prefix (CP) trong OFDM?
   CP giúp chống ISI do trễ đa đường, giữ tính trực giao của các sóng mang con, đảm bảo chất lượng truyền dẫn trong môi trường đa đường.

5. Các kỹ thuật giảm PAPR khác ngoài xén đỉnh là gì?
   Bao gồm kỹ thuật triệt đỉnh, mã hóa, xáo trộn symbol, và sử dụng các thuật toán thích nghi nhằm giảm PAPR mà không gây méo tín hiệu đáng kể.

Kết luận

• OFDM là kỹ thuật truyền dẫn hiệu quả cho các hệ thống vô tuyến băng rộng, nhưng gặp thách thức lớn do PAPR cao.
• PAPR cao gây méo phi tuyến trong bộ khuếch đại công suất, làm giảm chất lượng tín hiệu và tăng nhiễu kênh lân cận.
• Kỹ thuật xén đỉnh kết hợp cửa sổ đỉnh là phương pháp đơn giản và hiệu quả để giảm PAPR, giảm méo phổ và bức xạ ngoài băng tần.
• Back-off của HPA cần được tối ưu để cân bằng giữa hiệu suất công suất và chất lượng tín hiệu trong hệ thống OFDM.
• Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung phát triển các thuật toán giảm PAPR không gây méo tín hiệu và nâng cao độ chính xác đồng bộ tần số, pha.

Áp dụng các kỹ thuật giảm PAPR trong thiết kế hệ thống OFDM thực tế, đồng thời nghiên cứu mở rộng các phương pháp mới nhằm nâng cao hiệu quả truyền dẫn và chất lượng dịch vụ viễn thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đ I H C THÁI NGUYểN TR NG Đ I H C KỸ THU T CỌNG NGHI P ------ LU N VĂN TH C SỸ KỸ THU T NGÀNH KỸ THU T ĐI N T V N Đ PAPR TRONG OFDM VÀ CÁC BI N PHÁP KH C PH C HOÀNG MINH Đ C Thái Nguyên 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn Đ I H C THÁI NGUYểN TR NG Đ I H C KỸ THU T CỌNG NGHI P ------ LU N VĂN TH C SỸ KỸ THU T V N Đ PAPR TRONG OFDM VÀ CÁC BI N PHÁP KH C PH C Ngành: Kỹ thuật điện tử Mƣ s : 60.70 H c viên: Hoàng Minh Đức Giáo viên h ng d n khoa h c: PGS TS Nguyễn Quốc Bình Thái Nguyên, năm 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đơy là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các s li u, k t qu nêu trong lu n văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của riêng tôi, lu n văn này không gi ng hoàn toàn b t cứ lu n văn ho c các công trình đƣ có tr c đó. Thái Nguyên, ngày 08 tháng 9 năm 2012 Tác gi lu n văn HoƠng Minh Đ c Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn L IC M N Trong su t quá trình h c t p và t t nghi p, tôi đƣ nh n đ c sự giúp đ t n tình của các thầy cô giáo trong b môn Đi n t vi n thông - khoa Đi n t - tr ng Đ i h c Kỹ thu t công nghi p - Đ i h c Thái Nguyên. Tôi xin bày t lòng bi t n đ i v i các thày cô giáo vƠ Phòng đƠo t o sau đ i h c vì sự giúp đ t n tình nƠy. Tôi đ c bi t mu n c m n PGS.TS Nguy n Qu c Bình đƣ t n tình giúp đ , h ng d n tôi trong th i gian thực hi n đ tài, c m n sự giúp đ của gia đình, b n bè vƠ các đồng nghi p trong th i gian qua. M c dù đƣ c g ng, song do đi u ki n v th i gian và kinh nghi m thực t còn nhi u h n ch nên không thể tránh kh i thi u sót. Vì v y, tôi r t mong nh n đ c sự đóng góp ý ki n của các thầy cô cũng nh của các b n bè, đồng nghi p. Tôi xin chân thành c m n! Tác gi lu n văn Hoàng Minh Đức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn DANH M C HÌNH V VÀ B NG BI U Các hình v Hình 1.1 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch QPSK Hình 1.2 Chòm sao tín hi u M-PSK Hình 1.3 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch M-QAM Hình 1.4 Chòm sao tín hi u 16-QAM Hình 1.5 S đồ kh i t ng đ ng băng g c h th ng vô tuy n s M-QAM Hình 1.6 Truy n d n vô tuy n đa đ ng Hình 1.7 nh h ng của pha-đinh đa đ ng ch n l c đ i v i m t h th ng E4/64-QAM, đ sơu khe pha-đinh B = 8 dB Hình 1.8 Truy n d n đa sóng mang truy n th ng Hình 1.9 So sánh kỹ thu t đa sóng mang truy n th ng (a) và OFDM (b) Hình 1.10 D ng 4 sóng mang con trong m t chu kỳ OFDM Hình 1.11 D ng phổ m t xung ch nh t Hình 1.12 S p x p các kênh con trên tr c tần s Hình 1.13 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch OFDM (Chang, 1966) Hình 1.14 Đi u ch OFDM b ng IFFT (Ebert & Weinstein, 1971) Hình 1.15 Hi n t ng tr i tr gơy ISI gi a các symbol OFDM Hình 1.16 Thêm kho ng b o v GP Hình 1.17 Chèn CP Hình 1.18 S đồ kh i tiêu biểu h th ng OFDM Hình 2.1 Căn b c 2 của PAPR đ i v i OFDM 16 kênh con đ c đi u ch đồng pha Hình 2.2 So sánh TWT vƠ SSPA v ph m vi công su t vƠ băng tần s d ng Hình 2.3 Đ c tuy n công tác của HPA Hình 2.4 Ph ng pháp c a sổ v i tín hi u OFDM Hình 2.5 Phổ tần s của tín hi u OFDM 32 sóng mang con v i xén đ nh vƠ c a sổ đ nh t i mức ng ng 3 Db Hình 2.6 Phổ tín hi u OFDM v i 32 sóng mang con v i c a sổ đ nh t i mức 3 dB. (h) đ ng cong phổ OFDM lý t ng.7 Đ ng cong PER cho gói 64 byte. Tín hi u OFDM đ c xén đ nh có PAPR lƠ (a) 16 dB (không xén), (b) 6 dB, (c) 5 dB, (d) 4 dB Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.8 PER cho gói 64 byte. C a sổ đ nh đ c áp d ng v i đ r ng c a sổ b ng 1/16 chi u dƠi FFT. PAPR lƠ (a) 16 (không méo), (b) 6 dB, (c) 5 dB, (d) 4 dB Hình 2.9 Mô hình Rapp của bi n đi u AM/AM Hình 2.7 dB, vƠ (c) s d ng c a sổ đ nh v i BO = 5.11 (a) Phổ OFDM lí t ng v i 64 sóng mang con, (b) OFDM đ n thuần v i BO = 6.3 dB, p = 3, (c) có c a sổ đ nh v i BO = 5.12 (a) Phổ OFDM lí t ng v i 256 sóng mang con, (b) OFDM đ n thuần v i BO = 6.3 dB, p = 3, (c) có c a sổ đ nh v i BO = 5.13 HƠm tham chi u sinc v i c a sổ cosine nơng Hình 2.14 Máy phát OFDM có tri t đ nh Hình 2.15 Tri t đ nh s d ng FFT/IFFT để t o tín hi u có tri t đ nh Hình 2.16 Đ ng bao của hƠm tham chi u vòng Hình 2.17 (a) Đ ng bao symbol OFDM, (b) đ ng bao tín hi u tri t Hình 2.18 (a) Đ ng bao symbol OFDM, (b) đ ng bao tín hi u sau tri t đ nh Hình 2.19 PSD đ i v i (a) Phổ không méo v i 32 sóng mang con, PAPR = 15 dB, (b) phổ sau s d ng tri t đ nh còn PAPR = 4 dB, s d ng xén còn PAPR = 4 dB. HƠm tri t đ nh tham chi u có đ dƠi b ng 1/4 đ dƠi m t symbol OFDM Hình 2.20 PER theo Eb/N0 đ i v i các gói 64 byte trên kênh AWGN. Tri t đ nh đ c s d ng để gi m PAPR xu ng còn (a) 16 dB (ngang v i không méo), (b) 6 dB, (c) 5 dB vƠ (d) 4 dB Hình 2.21 PER v i gói 64 byte trên kênh AWGN, PAPR đ c gi m xu ng còn 5 dB nh (a) xén, (b) tri t đ nh, (c) c a sổ đ nh Hình 2.22 B m bi n đổi Walsh nhanh nhị phơn Hình 2.23 Gi n đồ b m bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK Hình 2.24 Bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK đ dƠi 4 Hình 2.25 Bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK đ dƠi 8 s d ng các bi n đổi đ dƠi 4 Hình 2.26 Các phổ OFDM v i 64 sóng mang con vƠ h s Rapp p = 100, (a) không xáo tr n v i backoff 5 dB, (b) 1 mƣ xáo tr n v i backoff 4.7 dB, vƠ (c) 10 mƣ xáo tr n v i BO = 4.27 Các phổ đ i v i (a) không xáo tr n vƠ BO = 8.5 dB, (b) 1 mƣ xáo tr n vƠ BO = 7.2 dB, (c) 10 mƣ xáo tr n vƠ BO = 6.28 Các phổ tín hi u OFDM v i 64 SCs vƠ mô hình khu ch đ i Rapp v i p = 2, (a) BO = 5.8 dB vƠ không xáo tr n, (b) 1 mƣ xáo tr n v i BO = 5.3 dB, (c) 10 mƣ xáo tr n v i BO = 5.2 dB Các b ng bi u Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.1 Các mƣ bù đ dƠi b ng 4 B ng 3.1 K t qu tính toán PAPR Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn B NG THU T NG VI T T T Ch vi t t t Ti ng Anh Ti ng Vi t A ACI Adjacent Channel Interference Nhi u c n kênh ADSL Asymmetric Digital Subscriber Đ ng dơy thuê bao s b t Line đ i xứng A/D Analog to Digital converter B bi n đổi t ng tự/s AM/AM Amplitude Modulation/ Đi u bi n biên đ /biên đ Amplitude Modulation AM/PM Amplitude Modulation/Phase Đi u bi n biên đ /pha Modulation ASTRAS Analog Simulation of Mô ph ng t ng tự các h TRAnsmission Systems th ng truy n d n ATDE Adaptive Time-Domain M ch san b ng thích nghi Equalizer mi n th i gian AWGN Additive White Gaussian Noise T p ơm c ng tr ng chuẩn B BER Bit Error Rate T l l i bit BO Back-Off Đ lùi công su t BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phơn C COFDM Coded OFDM OFDM có mã CP Cyclic Prefix Ti n t vòng D D/A Digital to Analog converter B bi n đổi s /t ng tự DC Down-Conversion Tr n tần xu ng DFT Discrete Fourier Transform Bi n đổi Fourier r i r c DVB-T Digital Video Broadcast ậ Truy n hình s m t đ t Terrestrial DVB-H DVB ậ Handheld Truy n hình s di đ ng DWDM Densed Wave-length Division Ghép kênh theo b c sóng Multiplexing m t đ cao F FEC Forward Error Correction Mƣ s a l i h ng đi FFT Fast Fourier Transform Bi n đổi Fourier nhanh G GI Guard Interval Kho ng b o v H HIPERLAN/2 HIgh PERformance LAN/2 LAN ch t l ng cao kiểu 2 HPA High Power Amplifier B khu ch đ i công su t I IBPD InBand Power Difference Chênh l ch công su t trong Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.