Đề án thạc sĩ: Thiết kế bộ điều khiển tuyến tính hóa bộ khuếch đại công suất phát Wi-Fi - ĐH Thái Nguyên

Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng bộ điều khiển tuyến tính hóa cho bộ khuếch đại công suất PA trong thiết bị phát tín hiệu Wi-Fi và mạng truyền thông.

• Tác giả: Triệu Minh Tuyên
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Đức Quỳnh
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Thiết kế và mô phỏng bộ điều khiển tuyến tính hóa cho bộ khuếch đại công suất ứng dụng trong thiết bị phát tín hiệu WiFi
• Loại tài liệu: Đề án tốt nghiệp thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan tuyến tính hóa bộ khuếch đại công suất phát Wi Fi

Bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier - PA) giữ vai trò then chốt trong chuỗi xử lý tín hiệu của thiết bị phát Wi-Fi. Nhiệm vụ chính của linh kiện này là gia tăng mức công suất cao tần trước khi phát qua ăng-ten. Thiết bị phát cần mức năng lượng đủ mạnh để vượt qua suy hao truyền dẫn trong không gian. Tuy nhiên, linh kiện bán dẫn luôn tồn tại giới hạn vật lý về độ tuyến tính. Khi tín hiệu tiến gần ngưỡng bão hòa, hiện tượng nén biên độ xuất hiện rõ rệt. Quá trình biến đổi biên độ và pha không còn tỷ lệ thuận với tín hiệu đầu vào. Hiện tượng phi tuyến dẫn đến biến dạng dạng sóng nghiêm trọng. Nghiên cứu tuyến tính hóa bộ khuếch đại công suất phát Wi-Fi tại Đại học Thái Nguyên tập trung giải quyết bài toán cốt lõi này. Mục tiêu nghiên cứu hướng đến việc nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị viễn thông dân dụng. Giải pháp kỹ thuật bảo đảm cân bằng giữa mức công suất bức xạ và tính toàn vẹn tín hiệu. Các thiết bị hiện đại đòi hỏi tốc độ truyền tải cao nhưng phải tiêu thụ ít năng lượng. Kỹ thuật tuyến tính hóa đáp ứng chuẩn xác các yêu cầu khắt khe của hệ thống phát sóng số thế hệ mới.

1.1. Vai trò của bộ khuếch đại công suất trong thiết bị Wi Fi

Trong cấu trúc phần cứng của bộ phát Wi-Fi, bộ khuếch đại công suất đặt ở tầng cuối cùng của khối vô tuyến. Tín hiệu băng gốc sau khi điều chế và chuyển đổi lên tần số sóng mang có biên độ rất nhỏ. Bộ khuếch đại cung cấp độ lợi năng lượng cần thiết cho tín hiệu trước khi đưa tới ăng-ten phát. Mức năng lượng này quyết định trực tiếp đến cự ly bao phủ và độ mạnh của sóng vô tuyến trong môi trường thực tế. Thiết bị phục vụ kết nối nhiều người dùng đồng thời đòi hỏi công suất ổn định. Nếu bộ khuếch đại suy giảm hiệu năng, kết nối mạng sẽ gián đoạn và vùng phủ sóng bị thu hẹp đáng kể.

1.2. Định hướng nghiên cứu tại Đại học Thái Nguyên

Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông thuộc Đại học Thái Nguyên đẩy mạnh nghiên cứu xử lý tín hiệu viễn thông. Đề tài tập trung tối ưu hóa các linh kiện cao tần trong thiết bị truyền thông không dây băng rộng. Nhóm nghiên cứu tiến hành mô hình hóa toán học chính xác các đặc tính phi tuyến của bộ khuếch đại. Mục tiêu then chốt là xây dựng thuật toán điều khiển tuyến tính hóa thích nghi trên nền tảng số. Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết điều khiển hiện đại và mô phỏng thực nghiệm chuyên sâu. Kết quả mở ra khả năng nội địa hóa công nghệ thiết kế thiết bị mạng không dây chất lượng cao với chi phí hợp lý.

II. Vấn đề phi tuyến bộ khuếch đại công suất phát Wi Fi thực tế

Chuẩn Wi-Fi hiện đại sử dụng các phương thức điều chế phức tạp như OFDM và QAM bậc cao. Các dạng tín hiệu này sở hữu tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) rất lớn. Khi đi qua bộ khuếch đại, các đỉnh biên độ cao đẩy linh kiện rơi vào vùng bão hòa phi tuyến. Hệ quả trực tiếp là méo nén biên độ (AM-AM) và méo trễ pha (AM-PM) xuất hiện đồng thời. Méo tín hiệu làm dịch chuyển các điểm tín hiệu trên biểu đồ chòm sao không gian. Tỷ lệ lỗi vector (EVM) tăng vọt, gây suy giảm tốc độ truyền dữ liệu và tăng tỷ lệ mất gói tin. Bên cạnh đó, hiện tượng tái sinh phổ ngoài băng tạo ra sóng hài và nhiễu xuyên kênh sang các băng tần lân cận. Để hạn chế méo phi tuyến mà không có bộ bù, kỹ sư buộc phải lùi công suất phát (power back-off) từ 5 đến 6 dB. Cách làm truyền thống này làm giảm hơn một nửa phạm vi phủ sóng hiệu dụng của thiết bị. Hơn nữa, hiệu suất sử dụng năng lượng giảm sút nghiêm trọng, gây lãng phí điện năng và làm thiết bị quá nhiệt.

2.1. Tác động của méo AM AM và AM PM đến tín hiệu Wi Fi

Đặc tính phi tuyến của bộ khuếch đại công suất biểu hiện qua hai thành phần méo chính là AM-AM và AM-PM. Méo AM-AM phản ánh sự thay đổi không tuyến tính của biên độ đầu ra so với biên độ đầu vào khi tín hiệu đạt ngưỡng cao. Méo AM-PM đại diện cho sự dịch pha ngoài ý muốn gây ra bởi sự biến thiên của biên độ tín hiệu. Trong mạng Wi-Fi tốc độ cao, cả hai hiện tượng này phá vỡ tính trực giao của các sóng mang phụ OFDM. Dữ liệu giải điều chế tại máy thu bị sai lệch nghiêm trọng, làm tăng đột biến tỷ lệ lỗi bit. Hệ thống buộc phải hạ bậc điều chế, dẫn đến suy giảm băng thông thực tế.

2.2. Hạn chế của giải pháp lùi công suất phát truyền thống

Kỹ thuật lùi công suất phát yêu cầu thiết bị vận hành sâu bên dưới điểm nén 1 dB nhằm duy trì tính tuyến tính. Ví dụ, một bộ khuếch đại có công suất bão hòa 18 dBm chỉ được phép phát ở mức 12 dBm. Sự chênh lệch này khiến vùng phủ sóng Wi-Fi suy giảm nghiêm trọng trong các tòa nhà nhiều vật cản. Hơn thế nữa, hiệu suất bổ sung công suất của trần bán dẫn giảm mạnh khi tín hiệu làm việc xa điểm bão hòa. Phần lớn điện năng cung cấp bị chuyển hóa thành nhiệt lượng thay vì bức xạ điện từ. Thiết bị tiêu hao nhiều năng lượng nhưng hiệu quả truyền dẫn không đạt mức kỳ vọng ban đầu.

III. Phương pháp tuyến tính hóa bộ khuếch đại công suất phát Wi Fi

Để khắc phục triệt để bài toán phi tuyến, phương pháp tiền méo số (Digital Predistortion - DPD) được lựa chọn làm giải pháp trọng tâm. Nguyên lý cốt lõi của DPD dựa trên việc tạo ra một hàm truyền có đặc tính nghịch đảo chính xác với đặc tính phi tuyến của bộ khuếch đại. Bộ tiền méo xử lý tín hiệu băng gốc trước khi đưa vào khối chuyển đổi số - tương tự và khuếch đại cao tần. Khi tín hiệu tiền méo đi qua bộ khuếch đại, hai quá trình biến dạng bù trừ lẫn nhau. Kết quả là đặc tuyến truyền đạt tổng thể của hệ thống trở lại dạng tuyến tính lý tưởng. Nghiên cứu tại Đại học Thái Nguyên khảo sát và áp dụng hai mô hình toán học kinh điển là mô hình Rapp và mô hình Saleh. Mô hình Rapp mô tả chính xác đặc tính nén biên độ của bộ khuếch đại bán dẫn trạng thái rắn (SSPA). Mô hình Saleh mô phỏng đồng thời cả méo biên độ lẫn dịch pha phức tạp. Thuật toán điều khiển tính toán tham số nghịch đảo theo thời gian thực. Hệ thống duy trì tính ổn định cao trước biến động nhiệt độ và tần số hoạt động.

3.1. Xây dựng thuật toán tiền méo số theo mô hình Rapp và Saleh

Nghiên cứu tiến hành giải bài toán hàm ngược giải tích cho các mô hình toán học đã chọn. Với mô hình Rapp, bộ tiền méo thực hiện kéo giãn biên độ của các xung đỉnh có năng lượng lớn. Hàm truyền ngược bù đắp chính xác phần độ lợi bị suy giảm ở vùng bão hòa. Với mô hình Saleh, thuật toán bổ sung ma trận hiệu chỉnh pha động bên cạnh việc bù biên độ. Quá trình tính toán diễn ra ở miền số với độ phức tạp tính toán được tối ưu hóa. Điều này cho phép thuật toán thực thi hiệu quả trên các vi xử lý nhúng hoặc chip FPGA trong thiết bị Wi-Fi.

3.2. Thiết kế kiến trúc điều khiển hồi tiếp thích nghi

Sơ đồ điều khiển tích hợp một nhánh hồi tiếp tín hiệu cao tần từ đầu ra của bộ khuếch đại. Bộ trích mẫu định hướng lấy một phần nhỏ tín hiệu phát và đưa qua bộ giải điều chế hạ tần. Bộ biến đổi tương tự - số chuyển tín hiệu này về miền số để so sánh với tín hiệu gốc ban đầu. Thuật toán ước lượng sai số liên tục cập nhật trọng số và tham số của bộ tiền méo. Kiến trúc vòng kín này giúp hệ thống tự động thích ứng với hiện tượng già hóa linh kiện và thay đổi nhiệt độ môi trường. Nhờ đó, chất lượng tuyến tính hóa luôn được duy trì liên tục và chuẩn xác.

IV. Ứng dụng tuyến tính hóa bộ khuếch đại công suất phát Wi Fi

Kết quả nghiên cứu tại Đại học Thái Nguyên chứng minh hiệu quả vượt trội của kỹ thuật tuyến tính hóa trong thực tế. Hệ thống đánh giá dựa trên bộ ba tiêu chuẩn đo lường viễn thông quốc tế nghiêm ngặt gồm EVM, NMSE và ACPR. Khi áp dụng bộ tiền méo số DPD, giá trị sai số vector EVM giảm sâu, đáp ứng hoàn hảo tiêu chuẩn IEEE 802.11. Chỉ số sai số bình phương trung bình chuẩn hóa (NMSE) đạt mức dưới -30 dB, khẳng định độ trung thực cao của tín hiệu đầu ra. Đồng thời, tỷ số công suất kênh lân cận (ACPR) được cải thiện rõ rệt, triệt tiêu hiện tượng tràn phổ gây nhiễu sóng ngoài băng. Nhờ tuyến tính hóa thành công, thiết bị phát Wi-Fi có thể nâng công suất phát từ mức 12 dBm lên khoảng 16 đến 17 dBm. Công suất phát tăng thêm từ 4 đến 5 dB giúp mở rộng bán kính phủ sóng mạng không dây đáng kể mà không cần tăng chi phí phần cứng. Công nghệ này mang lại giá trị thực tiễn cao cho sản xuất thiết bị mạng nội địa và hạ tầng phát sóng công cộng.

4.1. Bộ chỉ số đo lường hiệu năng EVM NMSE và ACPR

Ba chỉ số kỹ thuật EVM, NMSE và ACPR tạo thành tiêu chuẩn toàn diện để thẩm định chất lượng bộ khuếch đại. EVM định lượng mức sai lệch giữa các điểm chòm sao tín hiệu thu được so với vị trí lý thuyết. Chỉ số này quyết định trực tiếp tới khả năng giải mã chính xác dữ liệu của máy thu. NMSE đo lường sai số bình phương trung bình chuẩn hóa trên toàn bộ khung truyền dẫn tín hiệu. Trong khi đó, ACPR giám sát tỷ số công suất rò rỉ sang các kênh tần số lân cận. Việc kiểm soát tốt ba thông số này đảm bảo thiết bị phát sóng không vi phạm quy chuẩn phổ tần vô tuyến quốc gia.

4.2. Khả năng ứng dụng vào thiết bị phát Wi Fi thương mại

Giải pháp tuyến tính hóa mang lại lợi ích kinh tế và kỹ thuật to lớn cho ngành sản xuất thiết bị mạng. Việc nâng công suất phát cho phép một điểm truy cập Wi-Fi đơn lẻ bao phủ diện tích rộng hơn trong các khuôn viên trường đại học hoặc khu văn phòng. Doanh nghiệp viễn thông tiết kiệm chi phí đầu tư phần cứng bổ sung và giảm mật độ lắp đặt thiết bị. Bên cạnh đó, hiệu suất năng lượng tối ưu giúp kéo dài tuổi thọ linh kiện bán dẫn và giảm chi phí vận hành hệ thống. Mô hình nghiên cứu này tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển các thiết bị định tuyến Wi-Fi thương mại mang thương hiệu Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về Bộ khuếch đại công suất (PA) trong thiết bị phát Wi-Fi Bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier – PA) là một khối chức năng trọng yếu trong chuỗi phát của thiết bị Wi-Fi, có nhiệm vụ nâng mức tín hiệu RF (thường ở dải tần 2.4 GHz hoặc 5 GHz) lên công suất đủ lớn để đảm bảo vùng phủ sóng. Đây cũng là linh kiện tiêu thụ nhiều năng lượng nhất trong máy phát RF, nên hiệu suất của PA ảnh hưởng trực tiếp đến thời lượng pin trong thiết bị di động cũng như mức điện năng tiêu thụ của các bộ định tuyến Wi-Fi dân dụng. Trong thiết kế, PA luôn đứng trước bài toán đánh đổi giữa hiệu suất và độ tuyến tính.

Khi vận hành gần điểm bão hòa, PA đạt hiệu suất cao nhưng dễ gây méo phi tuyến. Ngược lại, nếu duy trì tín hiệu trong vùng tuyến tính bằng cách giảm công suất đầu vào (back-off), thì độ méo giảm nhưng hiệu suất lại suy giảm mạnh, đặc biệt với cấu trúc PA class A có hiệu suất lý thuyết chỉ khoảng 50% và thực tế thấp hơn nhiều. Các hệ thống Wi-Fi hiện đại (chuẩn IEEE 802.11n/ac/ax) sử dụng điều chế bậc cao kết hợp kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). Đặc điểm này làm tỷ số công suất đỉnh trên trung bình (PAPR) của tín hiệu tăng lên, khiến PA cần có vùng tuyến tính rộng hơn để tránh méo dạng tại các đỉnh tín hiệu.

Nếu không áp dụng kỹ thuật tuyến tính hóa, PA buộc phải hoạt động với mức back-off lớn, duy trì chất lượng tín hiệu nhưng gây lãng phí công suất phát. Hướng tiếp cận phổ biến hiện nay là cho PA hoạt động ở chế độ hiệu suất cao gần điểm bão hòa, đồng thời áp dụng kỹ thuật tuyến tính hóa (linearization) để triệt tiêu méo phi tuyến. Nhờ đó, thiết bị phát vừa đạt hiệu suất năng lượng tối ưu vừa đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ tuyến tính và phổ phát xạ theo tiêu chuẩn Wi-Fi. Về mặt công nghệ chế tạo, PA trong thiết bị Wi-Fi dân dụng chủ yếu sử dụng vật liệu bán dẫn GaAs, GaN hoặc CMOS.

Các PA này thường hoạt động ở chế độ class AB hoặc B, nhằm cân bằng giữa hiệu suất và tuyến tính. Trong nhiều trường hợp, để đáp ứng chuẩn Wi-Fi về sai số vector (EVM) và giới hạn nhiễu kênh lân cận, nhà sản xuất thường phải vận hành PA ở mức công suất thấp hơn so với khả năng bão hòa – ví dụ, một PA có thể đạt 18–20 dBm ở bão hòa nhưng thực tế chỉ khai thác ở mức 10 dBm nếu không có kỹ thuật tuyến tính hóa. Điều đó cho thấy nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp tuyến tính hóa PA đóng vai trò quan trọng nhằm mở rộng vùng làm việc tuyến tính mà không làm suy giảm công suất phát hữu ích. Đặc tính phi tuyến của PA và ảnh hưởng đến tín hiệu Wi-Fi Trong thiết kế các hệ thống thông tin vô tuyến, bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier – PA) được xem như mắt xích then chốt quyết định khả năng phát xạ của thiết bị.

Nhiệm vụ cơ bản của PA là nâng tín hiệu đầu vào lên mức công suất đủ lớn để phát đi trong không gian, vượt qua suy hao đường truyền và bảo đảm chất lượng thu. Tuy nhiên, trong thực tế, bộ khuếch đại không thể duy trì tính tuyến tính lý tưởng ở mọi mức công suất. Nếu quan sát đặc tuyến khuếch đại, ta nhận thấy ở vùng công suất nhỏ, đầu ra gần như tỷ lệ thẳng với đầu vào, nhưng khi công suất tăng dần, độ tuyến tính bắt đầu suy giảm, đường đặc tuyến xuất hiện hiện tượng cong xuống và dần đi vào trạng thái nén. Nếu tiếp tục tăng công suất, PA sẽ đạt tới giới hạn bão hòa, nơi tín hiệu ra hầu như không còn thay đổi, bất chấp việc tín hiệu vào vẫn tăng.

Quá trình này có thể phân biệt thành ba vùng: vùng hoạt động tuyến tính, vùng chuyển tiếp phi tuyến, và vùng bão hòa hoàn toàn. Khi hoạt động trong vùng phi tuyến, PA không chỉ khuếch đại tín hiệu mà còn làm biến dạng nó theo hai cách chính. Thứ nhất là méo biên độ (AM-AM), tức mối quan hệ giữa biên độ đầu vào và đầu ra không còn giữ được tuyến tính. Ví dụ, nếu công suất đầu vào tăng thêm một mức cố định, thì công suất đầu ra không tăng tương ứng mà chỉ tăng ít hơn hoặc có khi gần như giữ nguyên.

Thứ hai là méo pha (AM-PM), một hiện tượng tinh vi hơn, khi độ lệch pha của tín hiệu đầu ra lại phụ thuộc vào chính biên độ tín hiệu. Như vậy, cùng một pha đầu vào nhưng ở các mức biên độ khác nhau, kết quả thu được tại đầu ra có thể bị lệch đi những giá trị khác nhau, tạo nên sự biến dạng khó lường. Hai dạng méo này thường đồng thời tồn tại và kết hợp với nhau, khiến cho tín hiệu đi qua PA không còn giữ được hình dạng chòm sao ban đầu của sơ đồ điều chế. Đối với Wi-Fi, sự biến dạng nói trên đặc biệt nguy hiểm bởi các chuẩn Wi-Fi hiện đại đều sử dụng phương thức điều chế bậc cao như QAM và được ghép kênh theo dạng OFDM.

Trong miền tần số, khi tín hiệu bị méo trong băng, các điểm chòm sao bị xô lệch khỏi vị trí lý tưởng, khiến sai số véc-tơ EVM tăng. Khi EVM lớn, chất lượng tín hiệu giảm, SNR hiệu dụng giảm theo, và cuối cùng là BER tăng cao. Với những sơ đồ điều chế bậc cao như 256-QAM trong chuẩn 802.11ac hoặc 1024-QAM trong chuẩn 802.11ax, khoảng cách giữa các điểm chòm sao vốn rất nhỏ, nên chỉ một sai lệch nhỏ về biên độ hoặc pha cũng đủ làm bộ thu nhầm lẫn, gây ra nhiều lỗi bit và giảm thông lượng của toàn hệ thống. Ngoài ra, phi tuyến của PA còn tạo ra hậu quả ngoài băng.

Khi xuất hiện các thành phần điều hòa và sản phẩm xuyên điều chế, phổ tín hiệu không còn tập trung trong kênh mà lan rộng sang hai bên. Hiện tượng này gọi là spectral regrowth, tức sự phình nở phổ. Khi phổ phình ra quá mức, phần năng lượng rò rỉ có thể vượt ngoài 4 giới hạn mặt nạ phổ cho phép, gây nhiễu cho các kênh lân cận và thậm chí ảnh hưởng đến những hệ thống khác cùng hoạt động trong dải tần. Một minh chứng cụ thể có thể nêu ra là trong các phép đo thử nghiệm trên bộ khuếch đại công suất sử dụng tín hiệu Wi-Fi theo chuẩn 802.11ac với điều chế 256- QAM.

Kết quả cho thấy PA có thể duy trì mức EVM nhỏ hơn 1,5% khi công suất đầu ra ở khoảng +10 dBm, đáp ứng được yêu cầu của chuẩn. Tuy nhiên, khi công suất được đẩy lên mức +15 dBm, EVM tăng vọt lên trên 2% hoặc 3%, đồng thời phổ tín hiệu bị rò mạnh ra ngoài biên, vi phạm tiêu chuẩn mặt nạ phổ. Điều này cho thấy nếu không có giải pháp tuyến tính hóa, việc nâng công suất phát đồng nghĩa với việc hi sinh chất lượng tín hiệu và khả năng tương thích chuẩn. Trước những thách thức đó, nhiều kỹ thuật đã được đề xuất nhằm cải thiện tuyến tính cho PA.

Giải pháp phổ biến nhất là tiền méo số (Digital Predistortion – DPD). Nguyên lý của phương pháp này là áp dụng một hàm phi tuyến bù vào tín hiệu trước khi đưa vào PA, sao cho sau khi đi qua PA, méo do khuếch đại và méo bù chồng lên nhau và triệt tiêu, nhờ đó tín hiệu đầu ra gần đạt tuyến tính. Ngoài DPD, một số hướng khác bao gồm việc buộc PA hoạt động trong vùng tuyến tính xa bão hòa để giảm méo, dù cách này khiến hiệu suất năng lượng giảm rõ rệt. Đồng thời, các kiến trúc PA tiên tiến như Doherty hay Envelope Tracking cũng được phát triển để tối ưu hóa cả hiệu suất công suất lẫn độ tuyến tính, qua đó đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của các chuẩn Wi-Fi tốc độ cao.

Phi tuyến của PA không chỉ làm suy giảm chất lượng tín hiệu trong băng mà còn gây ra sự rò rỉ ngoài băng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và khả năng tương thích phổ của thiết bị Wi-Fi. Việc áp dụng các kỹ thuật tuyến tính hóa tiên tiến là điều tất yếu để bảo đảm hệ thống vừa đạt chuẩn vừa cung cấp được mức công suất phát cao, đồng thời giữ cho mức can nhiễu ở mức chấp nhận được. Tuyến tính hóa PA – Các phương pháp phổ biến Để khắc phục phi tuyến của PA, ba hướng tuyến tính hóa thường dùng là: hồi tiếp, bù sóng mang và tiền biến dạng. - Hồi tiếp (Feedback): đưa tín hiệu đầu ra về đầu vào để tự bù méo.

Cách này đơn giản nhưng khó ổn định ở tần số cao. - Bù sóng mang (Feedforward): tách và khuếch đại tín hiệu méo để bù tại đầu ra. Tuy hiệu quả cao nhưng mạch phức tạp, tiêu tốn năng lượng nên ít dùng trong Wi-Fi dân dụng. 5 - Tiền biến dạng (Predistortion): làm méo ngược tín hiệu đầu vào để bù lại phi tuyến của PA.

Với dạng số (DPD), phương pháp này hiệu quả và linh hoạt, hiện được áp dụng rộng rãi nhất. Trong ba phương pháp, DPD được xem là lựa chọn phù hợp nhất cho các thiết bị Wi-Fi nhờ hiệu suất cao và chi phí hợp lý. Khảo sát bài toán thực tế: Điều khiển tuyến tính hóa PA cho thiết bị WiFi dân dụng Trong các thiết bị Wi-Fi gia đình, PA thường hoạt động ở mức công suất vài trăm mW (≈ +20 dBm). Nếu không tuyến tính hóa, để đáp ứng yêu cầu về EVM và mặt nạ phổ, công suất phát buộc phải giảm xuống chỉ còn khoảng +10 dBm, gây lãng phí hiệu suất.

Thử nghiệm cho thấy, với điều chế 256-QAM trong chuẩn 802.11ac, PA không được tuyến tính hóa sẽ nhanh chóng vượt ngưỡng EVM cho phép khi công suất tăng. Điều này làm giảm tốc độ dữ liệu và gây nhiễu kênh lân cận. Giải pháp thực tế hiện nay là tích hợp tiền biến dạng số (DPD) ngay trong chip Wi-Fi. PA có thể hoạt động gần điểm bão hòa, đạt công suất cao hơn mà vẫn giữ EVM và phổ phát xạ trong giới hạn chuẩn.

DPD còn cho phép thiết bị tự hiệu chỉnh theo môi trường và tuổi thọ linh kiện. Mô hình phi tuyến đặc trưng của PA 1. Mô hình phi tuyến của bộ khuếch đại – Mô hình Rapp Mô hình Rapp được đề xuất nhằm mô tả đặc tính phi tuyến mềm của bộ khuếch đại công suất (PA). Khác với mô hình cắt cứng, Rapp đưa vào tham số p để điều chỉnh quá trình chuyển tiếp từ tuyến tính sang bão hòa, nhờ vậy đặc tuyến gần với thực tế hơn.