MÉO PHI TUYẾN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
3.2.1Méo do HPA trong các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số M-QAM
Các tác động của méo phi tuyến gây bởi HPA trong các hệ thống vô tuyến số M-QAM có thể tóm tắt lại nhƣ sau [7]:
Trải rộng phổ và gây tạp âm phi tuyến: Trong thực tế, HPA thƣờng đƣợc phân tích thông qua biểu diễn gần đúng độ phi tuyến bằng các đa thức bậc ba, hoặc bậc lẻ cao hơn bậc ba. Các méo phi tuyến bậc lẻ tạo ra các sản phẩm rơi vào trong băng tín hiệu nhƣ một tạp âm phi tuyến. Cùng với tạp âm nhiệt, tạp âm phi tuyến này sẽ góp phần làm giảm tỷ số tín trên tạp SNR
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
(Signal-to-Noise Ratio), làm tăng xác suất thu lỗi của hệ thống. Ngoài ra các sản phẩm xuyên điều chế giữa các thành phần tần số trong băng tín hiệu còn có tác động mở rộng phổ tín hiệu. Thí dụ, TWT khi công tác ở mức thấp hơn mức công suất ra bão hoà khoảng 6-7 dB thì biểu lộ một phản ứng phi tuyến bậc ba là chủ yếu. Phổ xuyên điều chế giữa các thành phần tần số của tín hiệu khi đi qua một bộ khuếch đại với méo phi tuyến bậc ba nhƣ thế thì rộng xấp xỉ gấp ba lần phổ của tín hiệu ban đầu (hình 3.5). Sự mở rộng phổ nhƣ thế có thể gây nhiễu cận kênh đối với các kênh lân cận. Để loại bỏ can nhiễu này, ở đầu ra của bộ KĐCS thƣờng có một mạch lọc phụ có nhiệm vụ giữ cho phổ tín hiệu lối ra máy phát nằm dƣới một mặt nạ do ITU-R quy định.
Hình 3.5 Mở rộng phổ tín hiệu do méo phi tuyến [34]
Gây dịch chuyển vị trí các tín hiệu trên mặt phẳng pha: Các méo AM/AM và AM/PM dẫn đến các tín hiệu QAM với biên độ khác nhau đƣợc khuếch đại với các hệ số khuếch đại khác nhau và bị quay pha với các góc quay pha khác nhau. Do vậy, vị trí trung bình của các điểm tín hiệu trên chòm sao của tín hiệu thu sẽ bị dịch chuyển, không còn phân bố trên lƣới vuông góc nữa (hình 3.6). Tín hiệu có công suất càng lớn thì càng bị dịch chuyển khỏi vị trí lý tƣởng nhiều hơn. Các điểm tín hiệu bị dịch chuyển gần lại biên quyết định, dẫn đến xác suất lỗi của hệ thống có thể tăng một cách nghiêm trọng.
Gây ISI phi tuyến: HPA khi nằm kẹp giữa các bộ lọc phát và lọc thu nhƣ trên hình 1.10 sẽ gây ra ISI, cũng có thể làm tăng nghiêm trọng xác suất thu lỗi của hệ thống. Về bản chất, ISI này hình thành do hàm truyền tổng cộng của cả hệ thống giả sử đã đƣợc thiết kế nhằm thoả mãn tiêu chuẩn truyền không có ISI sẽ không còn nhƣ thiết kế nữa khi có bộ khuếch đại với đặc tính phi tuyến xen vào giữa. Dƣới tác động của HPA, thay vì M điểm tín hiệu nằm trên lƣới vuông góc, các tín hiệu thu xuất hiện dƣới dạng M cụm điểm trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
mặt phẳng pha. Tín hiệu M-QAM có năng lƣợng càng lớn thì cụm điểm tƣơng ứng càng rộng (ISI đối với nó càng lớn). Chòm tín hiệu thu trong một hệ thống 64-QAM/140 Mbps, sử dụng một HPA loại TWT với độ lùi công suất đỉnh BOP (xem hình 3.3) bằng 6.5 dB, nhận đƣợc thông qua mô phỏng bằng ASTRAS đƣợc thể hiện trên hình 3.6, trong đó tọa độ của tín hiệu có năng lƣợng lớn nhất (có độ dài vector tín hiệu lớn nhất) đƣợc chuẩn hóa bằng 1. Do tính đối xứng, ASTRAS chỉ hiển thị một góc phần tƣ của chòm sao tín hiệu.
Hình 3.6 Một góc phần tƣ chòm sao tín hiệu thu của một hệ thống 64-QAM có méo phi tuyến gây bởi HPA