Nghiên cứu và phát triển phương pháp xử lý tín hiệu giảm PAPR cho hệ thống thông tin vô tuyến đa sóng mang thế hệ tiếp theo

Trình bày ba phương pháp pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả giảm PAPR cho tín hiệu OFDM trong khi vẫn đảm bảo các tiêu chí của hệ thống,

Các mô phỏng đánh giá hiệu quả của mỗi phương pháp được thực hiện chi tiết. Đề xuất một phương pháp quay pha song song không lặp cho FFT/IFFT kích thước lớn trong hệ thống OFDM nhằm nâng cao độ chính xác, giảm độ phức tạp, trễ xử lý cũng như mức tiêu thụ công suất và tài nguyên phần cứng.

CÁC DẠNG SểNG TIỀM NĂNG CHO CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN THẾ HỆ TIẾP THEO

Cơ bản về OFDM

Như vậy, điều chế OFDM có thể được thực hiện bằng cách xử lý IDFT, sau đó là chuyển đổi số sang tương tự, như được minh họa trong Hình 1.2.a Đặc biệt, bằng cách chọn IDFT kích thước N  2m , m là một số nguyên dương, điều chế OFDM có thể được thực hiện hiệu quả bằng phép biến đổi IFFT cơ số 2. Một số ứng dụng của OFDM trong các hệ thống thông tin vô tuyến hiện đại Do đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao qua các kênh pha-đinh đa đường và hiệu suất phổ cao, OFDM đã được áp dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn khác nhau, chẳng hạn như IEEE 802.11a/g, IEEE 802.16, hệ thống truyền hình kỹ thuật số (DVB) [5], [17], phát thanh kỹ thuật số (Digital Audio Broadcasting - DAB) [18],….

Một số dạng sóng tiềm năng điển hình cho các hệ thống thông tin vô tuyến đa sóng mang thế hệ tiếp theo

Cũng giống như hệ thống OFDM thông thường, các dạng sóng tiềm năng cho các hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ tiếp theo, như FBMC hay f-OFDM đều dựa trên kỹ thuật đa sóng mang, nên tín hiệu truyền có tỉ lệ công suất đỉnh/trung bình PAPR lớn do xếp chồng số lượng lớn lên đến hàng nghìn sóng mang con. Hiện nay, hướng tiếp cận phổ biến trong vấn đề giảm PAPR cho các tín hiệu ứng viên cho các hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ tiếp theo là vẫn dựa trên các phương pháp truyền thống giảm đỉnh cho tín hiệu OFDM, trong đó nổi bật nhất là phương pháp chuỗi truyền từng phần PTS [50]–[53].

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR CHO TÍN HIỆU OFDM

Phương pháp lọc tạp âm cắt ràng buộc 1. Đặt vấn đề

Luận án này đề xuất một phương pháp CAF mới, được gọi là lọc tạp âm cắt có ràng buộc (CCNF), nhằm nâng cao hiệu quả giảm đỉnh cho các tín hiệu OFDM trong khi vẫn đảm bảo các tiêu chí hệ thống như MER, EVM với độ phức tạp tính toán thấp hơn. Quá trình xử lý IB và OOB được thực hiện bằng cách đặt lại các mẫu tần số của tạp âm cắt liên quan với sóng mang con hoa tiêu và sóng mang con OOB về 0 và thiết lập giới hạn cho các mẫu tần số IB của tạp âm cắt trong một vùng hình vuông thay cho hình tròn truyền thống.

Phương pháp ACE không lặp cận tối ưu 1. Đặt vấn đề

Mục đích của việc này nhằm xác định phương trình tổng quát sau tối thiểu I lần lặp để đạt hiệu quả giảm đỉnh mong muốn, từ đó để xây dựng một kỹ thuật ACE không lặp có khả năng thực hiện đồng thời nhiều lần lặp và có số lần lặp tối ưu. Có thể thấy từ Hình 2.13, đường cong BER của tín hiệu giảm PAPR bằng phương pháp ACE không lặp cận tối ưu có sự cải thiện nhỏ so với các phương pháp ACE được so sánh và cải thiện đáng kể so với trường hợp không áp dụng phương pháp giảm đỉnh.

Thuật toán lai ACE - CCNF đề xuất 1. Đặt vấn đề

Từ các phân tích ở trên chúng ta thấy, không có thuật toán nào trong số bốn thuật toán giảm PAPR đã được đề xuất (bao gồm CCNF - Thuật toán 1, ACE lặp lại - Thuật toán 2, ACE không lặp tối ưu - Thuật toán 3 và ACE không lặp cận tối ưu - Thuật toán 4) trong luận án này làm giảm hiệu quả băng thông hoặc làm tăng bức xạ OOB. Đầu ra của hai thanh ghi sau đó được đưa đến bộ cộng để tạo ReCace(k). Hình 2.17 mô tả kiến trúc phần cứng của khối xử lý CCNF. Tương tự như kiến trúc phần cứng của khối xử lý ACE, nó bao gồm hai mô-đun riêng biệt: phần thực I ở bên trái và phần ảo Q ở bên phải. Mỗi mô-đun bao gồm hai bộ so sánh và hai bộ ghép kênh. Trước khi được đưa đến đầu vào của các mô-đun này, các thành phần. được điều chỉnh phù hợp bằng hệ số tỷ lệ . được đưa vào một đầu vào của mô-đun phần Q. Fccnf , Fccnf được đưa đến các đầu vào còn lại của các mô-đun này. Do sự giống nhau về cấu trúc, chỉ một mô-đun được phân tích trong phần này. Trong trường hợp này, khối xử lý phần thực I được lựa chọn để phân tích chi tiết. và ngưỡng Fccnf được cung cấp đồng thời cho cả hai đầu vào riêng biệt của bộ so sánh và hai đầu vào riêng biệt của bộ ghép kênh. Đầu ra của bộ so sánh này được kết nối với đầu vào chọn lọc của bộ ghép kênh. Do đó, nếu. ) được kết nối trực tiếp với đầu ra của bộ ghép kênh này.

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP QUAY PHA SONG SONG CHO FFT/IFFT KÍCH THƯỚC LỚN TRONG HỆ THỐNG OFDM

Chi tiết các bước của phương pháp đề xuất 1. Lượng tử hóa góc

Cụ thể, nếu là dấu (+) thì véc-tơ quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, ngược lại thì véc-tơ quay theo chiều kim đồng hồ. Sẽ là không thuận lợi cho thuật toán cũng như việc triển khai phần cứng khi chúng ta xem xét DFT và IDFT một cách riêng biệt. có thể áp dụng cùng một phép quay pha theo cùng một hướng. Đối với DFT, phép toán liên hợp phức được thực hiện bằng cách thay đổi dấu của thành phần ảo. đó, chúng ta chỉ cần xét đến bộ quay pha có góc quay không âm. Nói cách khác, chúng ta chỉ cần thực hiện việc quay véc-tơ theo hướng ngược chiều kim đồng hồ để thực hiện cả phép biến đổi DFT và IDFT. Để tính toán DFT, biến đổi FFT dựa trên thuật toán Cooley-Tukey [63] thường được sử dụng để giảm độ phức tạp tính toán của biến đổi Fourier. Trong trường hợp tổng quát, xem xét sự quay pha của phép IFFT. Khi đó, dựa trên tính chất của các hàm lượng giác, có thể thực hiện xoay pha cho IFFT trong khoảng [0,2π) thay vì áp dụng nó cho toàn bộ các góc 2 N kn. Với việc sử dụng thuật toán quay pha không lặp và biểu diễn góc quay ở dạng nhị phân không dấu với độ chính xác 14 bit, thuật toán này đạt được một số kết quả tích cực, bao gồm giảm độ phức tạp tính toán, độ trễ thấp hơn và độ chính xác được cải thiện.