Méo phi tuyến trong thông tin vệ tinh

Méo phi tuyến thông tin vệ tinh I) Định nghĩa –Nguyên nhân: Méo phi tuyến gây phần tử phi tuyến (không thỏa mãn tính chất xếp chồng, có đặc tuyến vào-ra đường không thẳng) - Nguyên Nhân: Các nguồn gây méo: +Các mạch khuếch đại công suất nhỏ (méo phi tuyến bỏ qua) +Các mạch khuếch đại công suất lớn (HPA) + Mạch trộn (mixer) sử dụng diode +Mạch hạn biên - Méo phi tuyến chủ yếu gây khuếch đại công suất HPA hệ thống vệ tinh Nguồn thường lượng bị giới hạn hệ thống thông tin vệ tinh vệ tinh Bộ khuếch đại công suất HPA tiêu thụ 70% lượng hệ thống lý cần phải sử dụng tối đa hiệu khuếch đại công suất HPA Cách thông thường để tăng hiệu suất khuếch đại công suất HPA thiết kế làm việc điểm gần bão hoà nguyên nhân gây méo phi tuyến cho tín hiệu truyền Bộ khuếch đại công suất HPA khuếch đại tín hiệu có biên độ lớn tín hiệu có biên độ nhỏ, gây nên hạn chế biểu đồ tín hiệu Thêm vào đó, tín hiệu có biên độ lớn dịch pha nhiều tín hiệu có biên độ nhỏ kết biểu đồ tín hiệu bị bóp méo => ta xét trưởng hợp méo phi tuyến gây KĐCS II)Ảnh hưởng méo phi tuyến gây KĐCS Tác động loại tín hiệu - Với FSK PSK : nhạy cảm, chí cố tình sử dụng phần tử phi tuyến để nâng cao chất lượng hệ thống (người ta lợi dụng hạn biên phía thu nhằm hạn chế điều biên ký sinh) - Với tín hiệu AM, M-QAM biên độ mang tin nên gây ảnh hưởng nhiều • Mở rộng phổ tần gây tạp âm phi tuyến • Gây móp dạng chòm tín hiệu • Gây ISI phi tuyến A) Làm mở rộng phổ tín hiệu gây tạp âm phi tuyến - Tín hiệu đầu vào KĐCS x tín hiệu sau KĐCS y: Trong công thức thành phần bậc chẵn không gây ảnh hưởng tới tín hiệu xét, thành phần bậc lẻ gây sản phẩm xuyên điều chế dạng tạp âm phi tuyến băng xạ sát băng tín hiệu làm mở rộng phổ tín hiệu Sự mở rộng phổ tín hiệu làm tăng phát xạ giả băng (spurious radiation) gây nhiễu kênh lân cận Tạp âm phi tuyến góp phần làm giảm tỷ số tín tạp SNR, tăng BER hệ thống Sự mở rộng phổ tín hiệu méo phi tuyến B) Gây méo dạng chòm tín hiệu Hệ thống điều chế M-QAM (M > 4) có nhiều biên độ tín hiệu Mà với đặc tuyến phi tuyến HPA biên độ tín hiệu lớn hệ số khuếch đại nhỏ, mặt khác biên độ tín hiệu lớn quay pha lớn Vì lý nên điểm tín hiệu sau khỏi khuếch đại công suất HPA không nằm lưới vuông góc Biểu đồ chòm tín hiệu trở thành dạng chổi hình , khoảng cách từ điểm tín hiệu tới biên định gần làm cho BER tăng - - Biểu đồ Symbol gốc thu sau méo phi tuyến C) Gây ISI phi tuyến Do HPA nằm lọc phát thu nên hàm truyền toàn hệ thống vốn thiết kế san nhằm thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ nhất, làm việc không thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ Điều dẫn đến sinh ISI gọi ISI phi tuyến để phân biệt với ISI gây méo tuyến tính Dưới tác động méo phi tuyến, chòm tín hiệu thu với hệ thống điều chế M-QAM M cụm điểm có diện tích không nhau, dạng chổi, phân bố không đối xứng quanh điểm trung bình Tín hiệu có biên độ lớn diện tích cụm điểm lớn bị lệch nhiều thấy hình ( Biểu đồ Symbol gốc thu sau méo phi tuyến) - III) Biện pháp khắc phục - Để khuếch đại tín hiệu với mức công suất đủ lớn đưa anten phát lên vệ tinh, trạm mặt đất thường sử dụng khuếch đại công suất lớn HPA có công suất từ vài chục W đến vài kW tùy theo dung lượng thông tin trạm mặt đất Tùy theo mức công suất băng tần sử dụng, HPA thường dùng: Đèn sóng chạy TWTA, đèn Klistron, Tranzistor trường FET + Sử dụng back-off tối ưu Chọn điểm làm việc mức tín hiệu tương đối thấp, tức chấp nhận độ lùi công suất đủ lớn tính từ công suất bão hòa khuếch đại =>song điều lợi hiệu công suất thấp, transponder nặng hơn, chi phí phóng trì quỹ đạo vệ tinh lớn Biện pháp chủ yếu sử dụng với khuếch đại công suất trạm mặt đất; + Sử dụng méo trước (Pre Distortion) : -Ý tưởng giải pháp trước đưa tín hiệu vào HPA cho tín hiệu qua mạch méo trước PD gây méo ngược lại (sau bị méo triệt tiêu vừa) - Phân loại theo cách sửa đổi tín hiệu truyền công nghệ ứng dụng * Méo trước tín hiệu * Méo trước liệu * Méo trước tương tự * Méo trước số -Nguyên lý làm méo trước : - Nhiệm vụ méo trước để đảo chức phi tuyến khuếch đại công suất cao HPA, nhờ tầng đáp ứng hai thiết bị tuyến tính -> Thực tế bù méo bậc -> gọi Cubic PD, thực băng gốc (Data Predistortion), IF, RF + Sử dụng quay pha phụ tối ưu (Optimum Additional Phase-Shift) : méo phi tuyến làm dịch chuyển điểm tín hiệu nên phương pháp quay pha theo quay méo (Xem đặc điểm nhận dạng trên), quay nhiều có méo thêm, quay không sửa nên có điểm tối ưu nên gọi quay pha phụ tối ưu Như nói phương pháp quay pha quay theo quay pha méo biên độ, khắc phục quay việc giảm biên độ không khắc phục + Sử dụng loại điều chế nhạy cảm với méo phi tuyến MPSK, MFSK chúng có đường bao tín hiệu không đổi + KỸ THUẬT SAN BẰNG hàm truyền hệ thống có san bằng: TE(ω)=C(ω).H(ω).E(ω)=C(ω) Trong đó: C(ω) hàm truyền ISI H(ω) thể tác động không mong muốn kênh liên tục E(ω) hàm truyền mạch san = 1/H(ω) Do kênh vệ tinh có đặc tính biến đổi rõ rệt theo thời gian nên thời gian nên thời điểm khác H(ω,t) có dạng khác mạch san phải hoạt động theo thuật toán cho phép điều chỉnh E(ω,t) bám theo biến đổi H(ω,t) A W G N T Tín ớn hhiệu ọ phức p h ửự c Kênh ISI (hoặc méo phi tuyến) (M -Q A M M )) San BP phức Quyết định + _ -sơ đồ kỹ thuật san ... thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ Điều dẫn đến sinh ISI gọi ISI phi tuyến để phân biệt với ISI gây méo tuyến tính Dưới tác động méo phi tuyến, chòm tín hiệu thu với hệ thống điều chế M-QAM M cụm điểm... radiation) gây nhiễu kênh lân cận Tạp âm phi tuyến góp phần làm giảm tỷ số tín tạp SNR, tăng BER hệ thống Sự mở rộng phổ tín hiệu méo phi tuyến B) Gây méo dạng chòm tín hiệu Hệ thống điều chế... thấy hình ( Biểu đồ Symbol gốc thu sau méo phi tuyến) - III) Biện pháp khắc phục - Để khuếch đại tín hiệu với mức công suất đủ lớn đưa anten phát lên vệ tinh, trạm mặt đất thường sử dụng khuếch