CHƯƠNG 5 HAI THUẬT TOÁN POCS và AGP BẰNG MATLAB

CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HAI THUẬT TOÁN POCS VÀ AGP BẰNG MATLAB  5.1 Giới thiệu chương: Chương trình bày kết thu từ việc sử dụng phần mềm Matlab dể mô hai thuật toán POCS AGP phương pháp ACE để kiểm tra việc giảm ảnh hưởng PAPR vào hệ thống OFDM 5.2 Cơ sở lý thuyết: Một dãy tín hiệu OFDM đơn giản tạo Đầu tiên chuỗi nhị phân tạo ngẫu nhiên Đối với trường hợp 256 sóng mang con, hệ thống – QAM với số lượng bit dãy 256 x = 512 bit Còn trường hợp 256 sóng mang hệ thống 16 – QAM với chuỗi bit chứa 256 x = 1024 bit Các chuỗi bit sau xếp thành dạng song song với bit hàng Mỗi luồng song song ánh xạ vào biểu đồ chòm 256 – QAM Các kết đầu QAM số phức sau đặt vào khối IFFT để chuyển đổi thành tín hiệu miền thời gian để tạo thành ký hiệu OFDM Các tín hiệu OFDM với 256 sóng mang – QAM, PAPR = 23,53dB, sử dụng tín hiệu cho phương pháp ACE với mẫu minh họa là: 59 Hình 5.1: Mẫu OFDM với PAPR cao Đối với trường hợp – QAM dựa OFDM 256 tín hiệu sóng mang tất điểm chòm di chuyển Trong đề tài chon ngưỡng cắt 0.15 5.3 Thuật toán POCS: Thực theo bước chương 4, sau cắt chuyển đổi lại tần số, chòm thể hình 5.2 Một số điểm khu vực cho phép số điểm không Trong bước 4, điểm có phần mở rộng cho phép giữ lại 60 Hình 5.2: Sơ đồ chòm trước sau xếp Quy trình lặp lặp lại kết cuối thể hình 5.3 Và sau 10 lần lặp lại PAPR sau: 23.5326, 17.4295, 15.4200, 13.9866, 12.9675, 12.2194, 11.6640, 11.2426, 10.9172, 10.6590, 10.4563 dB So Constellation moi 1.5 Quadrature 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -2 -1 In-Phase Hình 5.3: Sơ đồ chòm sau lặp lặp lại 10 (được xếp lại) 61 Các PAPR gốc 17.4295dB sau lặp lại lần giảm xuống 15.42dB sau lặp lại lần hai ta 13.9866dB v.v… sau 10 lần lặp lại PAPR 10.2982dB Ky hieu OFDM goc mien thoi gian 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 300 250 300 Ky hieu OFDM voi PAPR thap 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 Hình 5.4: Mẫu tín hiệu OFDM trước sau xử lý Các tín hiệu OFDM miền thời gian trước sau xử lý ACEPOCS thể hình 5.4 Chú ý tín hiệu xử lý đỉnh cao lớn có số đỉnh cao vượt ngưỡng Vì ngưỡng ý nghĩa tuyệt đối Vì mục tiêu thuật toán ACE để đạt tín hiệu với PAPR nhỏ sau ngưỡng tham khảo cho thuật toán ACE Theo kinh nghiệm, nhiều ngưỡng chọn để mô phỏng, dao động từ 0.1 đến 0.2, ngưỡng nhỏ không xác nhận để kết tốt Ngưỡng 0.15 chọn nhiều trường hợp ngưỡng tốt nhất, biết với 100 tín hiệu OFDM cho kết tốt Các thuật toán ACE-POCS thử nghiệm cho tín hiệu OFDM phức tạp với kênh phụ sử dụng QPSK dùng 103 ký hiệu OFDM ngẫu nhiên Ngưỡng 0.15 cho tất trường hợp Hình 5.5 cho thấy chức phân phối tích lũy bổ sung cho ký hiệu 62 CCDF ( PAPR ( x ) ) = Pr ob ( PAPR ( x ) > γ ) Và hiểu xác suất PAPR khối ký hiệu vượt số đoạn mức độ (được gọi xác suất đoạn ký hiệu) Đối với lần lặp trước đạt mức giảm 2dB hội tụ tới khoảng 10dB Complementary Cumulative Distribution Function 0.9 0.8 0.7 CCDF 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 12 14 16 18 PAPR 20 22 24 26 28 Hình 5.5: Kết phương pháp ACE-POCS sau 10 lần lặp lại cho tín hiệu 4-QAM OFDM Đối với trường hợp dựa tín hiệu 16-QAM OFDM tín hiệu miền thời gian trước sau: 63 Ky hieu OFDM goc mien thoi gian 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 250 300 Ky hieu OFDM voi PAPR that 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 Hình 5.6: Tín hiệu 16-QAM OFDM với 256 sóng mang trước sau xử lý ACE-POCS So Constellation moi Quadrature -1 -2 -3 -4 -4 -2 In-Phase Hình 5.7: Các chòm tín hiệu 16-QAM OFDM sau 10 lần lặp lại 64 PAPR sau 10 lần lặp lặp lại 21.8621, 20.4298, 19.2341, 18.2192, 17.3599, 16.6225, 16.0021, 15.4796, 15.0350, 14.6613, 14.3442 dB Sự khác biệt giảm khoảng 7dB Hình 5.8: Kết phương pháp ACE-POCS sau lần lặp lại cho tín hiệu 16-QAM OFDM 5.4 Thuật toán AGP: Scatter plot 2 1 Quadrature Quadrature Scatter plot 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -3 -2 -1 In-Phase (a) -3 -2 -1 In-Phase (b) Hình 5.9: Sơ đồ chòm sau lần lặp lại (a) sau lần lặp lại (b) 65 Thực theo thuật toán AGP, kết sau hai lần lặp lại thể Đối với lần lặp đầu tiên, µ chạy từ tới 10, PAPR đạt giá trị thấp 13.0451dB µ = sau lần lặp lại sơ đồ chòm là: Scatter plot Quadrature -1 -2 -3 -3 -2 -1 In-Phase Hình 5.10: Sơ đồ chòm sau lần lặp lại Các PAPR sau lần lặp lại là: 23.5326, 13.0451, 10.6882, 9.6058 dB Kết phương pháp ACE-AGP tốt so với phương pháp ACE-POCS Sau lặp lại lần, PAPR giảm 10dB dễ dàng đạt giá trị 9.6dB sau lần lặp lại Trong ACE-POCS sau lặp lại 10 lần PAPR lớn 10dB Các tín hiệu trước sau xử lý thể hình 5.11 Những tín hiệu ban đầu có PAPR 23.53dB xử lý 9.6dB Các CCDF phương pháp ACEAGP thể hình 5.12 Hiệu suất lần lặp đáng kể Cắt giảm 10dB đạt sau lần lặp lại PAPR đạt thấp 66 Bieu tuong OFDM goc mien thoi gian 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 300 50 100 150 200 250 300 0.2 0.15 0.1 0.05 Hình 5.11: Mẫu tín hiệu OFDM trước sau xử lý Complementary Cumulative Distribution Function 0.9 0.8 0.7 CCDF 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 12 14 16 18 PAPR 20 22 24 26 28 Hình 5.12: Kết phương pháp ACE-AGP sau lần lặp lại cho tín hiệu 4-QAM OFDM 67 5.5 Kết luận chương: Kết mô ta thu được trình bày chương cho thấy phương pháp ACE với hai thuật toán POCS AGP làm giảm tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PAPR đáng kể Phần mềm Matlab hỗ trợ tốt cho việc mô cho kết gần với thực tế, cho ta thấy mô hình ký hiệu OFDM với PAPR cao OFDM với PAPR giảm sau dùng thuật toán để tính toán 68 ... sau: 23 .53 26, 17.42 95, 15. 4200, 13.9866, 12.96 75, 12.2194, 11.6640, 11.2426, 10.9172, 10. 659 0, 10. 456 3 dB So Constellation moi 1 .5 Quadrature 0 .5 -0 .5 -1 -1 .5 -2 -2 -1 In-Phase Hình 5. 3: Sơ đồ... 28 Hình 5. 12: Kết phương pháp ACE -AGP sau lần lặp lại cho tín hiệu 4-QAM OFDM 67 5. 5 Kết luận chương: Kết mô ta thu được trình bày chương cho thấy phương pháp ACE với hai thuật toán POCS AGP làm... 0.1 0 50 100 150 200 250 300 50 100 150 200 250 300 0.2 0. 15 0.1 0. 05 Hình 5. 11: Mẫu tín hiệu OFDM trước sau xử lý Complementary Cumulative Distribution Function 0.9 0.8 0.7 CCDF 0.6 0 .5 0.4