CHƯƠNG II: CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CHỦ YẾU NHẰM GIẢM NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG OFDM
CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT GIẢM NHIỄU PHA TRONG HỆ THỐNG OFDM 42 3.1. Giới thiệu
3.4. Phương pháp giảm nhiễu CPE bằng hồi tiếp
3.4.2. Thuật toán giảm nhiễu CPE (CPEC)
Theo định lý giới hạn trung tâm thì ảnh hưởng của ICI có thể coi như một giá trị nhiễu Gauss có giá trị trung bình bằng không nếu số lượng kênh con lớn và các ký hiệu dữ liệu độc lập thống kê với nhau. Như vậy nghĩa là ICI có ảnh hưởng giống như với AWGN, từ đây ta có: E(ICI) = 0, trong đó E(.) là hàm có tính thống kê và E(Wl) = 0. Do đó theo phương trình (3.31) việc ước lượng giá trị CPE cho ký hiệu OFDM thứ m là CPE,m có thể được thực hiện bằng cách tìm trung bình giá trị quay pha của các kênh con trong khoảng thời thời gian một ký hiệu. Tuy nhiên việc ước lượng CPE có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các lỗi được sinh ra từ các
kênh con có tỷ số SNR thấp do các đỉnh phổ trong trong đáp ứng xung kênh Hl. Vì vậy ta chỉ lựa chọn các kênh con có | Hl | ở trên một ngưỡng xác định và gọi tập hợp các kênh con này là d |0, .., N-1|.
Thuật toán CPEC được mô tả như trên hình 3.16. Xét ký hiệu OFDM thứ m ở đầu ra bộ cân bằng tần số Yˆm,l, ký hiệu này sau khi qua bộ lựa chọn kênh sẽ được cho qua bộ làm bằng. Nếu có Nd kênh con được lựa chọn để ước lượng CPE thì giá trị ước lượng CPE cho ký hiệu này sẽ là:
1
0
, ,
, ~ )
1 N (
d ll
l m l m d
m
CPE Y Y
N
(3.32)
Ảnh hưởng của CPE sẽ được loại bỏ bằng cách nhân tín hiệu Yˆm,l với
m j CPE
eˆ , , với 0 ≤ l ≤ N-1. Như vậy là CPE của ký hiệu dữ liệu đầu ra bộ cân bằng tần số đã được ước lượng, mặc dù có thay đổi chậm nhưng giá trị CPE của các ký hiệu khác nhau vẫn có sự biến đổi. Quá trình ước lượng kênh cho bộ cân bằng tần số thường được thực hiện ở thời điểm bắt đầu của khung dữ liệu và giữ nguyên cho đến khi có một ký hiệu huấn luyện mới được truyền.
Nếu trong khung dữ liệu chứa ký hiệu huấn luyện có giá trị liên quan đến
Nt
ˆCPE,
thì giá trị ước lượng pha của kênh CNt,lsẽ được bù lại bởi một giá trị xấp xỉ bằng ˆCPE,Nt.Tất cả ước lượng CPE cho các ký hiệu tiếp theo sẽ chịu ảnh hưởng bởi sự dịch tần gây ra do bộ cân bằng trong miền tần số (tức là tổng ước lượng CPE cho các ký hiệu tiếp theo sẽ là ˆCPE,m+ ˆCPE,Nt), giá trị này sẽ càng lớn dần và gây ra hiện tượng chồng pha. Để loại bỏ ảnh hưởng của ˆCPE,Ntđối với các ký hiệu tiếp theo ta sử dụng một bộ lọc trung bình động đơn giản có chiều dài N chứa các giá trị ước lượng CPE của ký hiệu trước đó (nghĩa là CPEmCPE,m1 CPE,mN
, ˆ ,..,ˆ ). Giá
trị đầu ra của bộ lọc CPE,mđược sử dụng để thay đổi góc pha của bộ cân bằng tần số đối với các ký hiệu tiếp theo m > Nt. Chúng ta gọi giá trị này là hệ số hiệu chỉnh hồi tiếp FBCF (Feed Back Corection Factor).
1
, 0
, 1
,
Cml Cm l CPEm l N (3.33)
Thuật toán CPEC có thể được tổng kết theo các bước như sau:
1. Lựa chọn tập các kênh con (d) có tỷ số SNR trên một ngưỡng xác định.
2. Tính
m
CPE, bằng cách tìm giá trị trung bình của N ước lượng CPE trước đó.
3. Sử dụng
m
CPE, cho ký hiệu m để chỉnh sửa hệ số góc pha của bộ cân bằng tần số. Điều này sẽ làm cho bộ cân bằng tần số có khả năng bám sát với lỗi pha chung.
4. Sử dụng sai khác pha giữa Yˆm,d và Y~m,d để ước lượng CPE,CPE,m. Sử dụng giá trị ước lượng này để hiệu chỉnh CPE.
5. Đưa ˆCPE,mqua một bộ lọc trung bình động có chiều dài Nđể tính ˆ , 1
m
CPE
Hình 3.16 minh hoạ thuật toán CPE. Ưu điểm chính của thuật toán này là cấu trúc đơn giản và phụ thuộc ít vào tính toán ước lượng. Giả thiết việc xác định góc pha của một số phức được thực hiện thông qua tìm bảng thì quá trình xử lý ước lượng CPE đối với mỗi ký hiệu OFDM sẽ cần Nd phép trừ, (Nd - 1) phép cộng và một phép chia như trong phương trình (3.32), cần (N - 1) phép cộng và một phép chia để tính toán
m
CPE, , cần N phép cộng để điều chỉnh các góc pha của bộ FEQ.
Hình 3.16. Thuật toán hiệu chỉnh lỗi pha chung (CPEC)