Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR

Bài viết nghiên cứu sử dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu đề giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi các bộ khuếch đại công suất trên hệ thống MIMO STBC 2 × nR. Từ đó, mối quan hệ giữa góc quay pha phụ tối ưu (OAPS: Optimum Additional Phase Shift) của sóng mang thu và tham số lượng thiệt hại khoảng cách (dd: distance degradation) do méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công suất (HPA: High Power Amplifier) cũng được đưa ra đối với hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

Sử dụng quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến trên

Nguyễn Tất Nam∗, Nguyễn Quốc Bình†.

∗ Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự;

†Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng yên

Email: namnguyentat@gmail.com; nqbinhdi@yahoo.com

Tóm tắt—Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu sử

dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu

đề giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi các

bộ khuếch đại công suất trên hệ thống MIMO STBC 2 ×

n R Từ đó, mối quan hệ giữa góc quay pha phụ tối ưu

(OAPS: Optimum Additional Phase Shift) của sóng mang

thu và tham số lượng thiệt hại khoảng cách (dd: distance

degradation) do méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công

suất (HPA: High Power Amplifier) cũng được đưa ra đối

với hệ thống Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlab

cho thấy, nếu tăng số lượng ăng-ten thu của hệ thống thì

giá trị OAPS thay đổi không đáng kể so với giá trị OAPS

của hệ thống sử dụng một ăng-ten thu Ngoài ra, hiệu quả

của biện pháp hạn chế méo phi tuyến bằng OAPS còn

được đánh giá thông qua việc xác định mối quan hệ giữa

tham số lượng thiệt hại tỉ số công suất tín hiệu/tạp âm

(SNRD: Signal-to-Noise Degradation) và tham số dd.

Từ khóa—Méo phi tuyến, MIMO, mã khối không

gian-thời gian, quay pha phụ tối ưu sóng mang thu.

I GIỚI THIỆU Gần đây, một số bài báo đã nghiên cứu việc bù tác

động của méo phi tuyến gây bởi HPA cũng như các

ảnh hưởng khác như mất cân bằng I/Q (I/Q Imbalance)

và crosstalk trên hệ thống MIMO STBC Cụ thể trong

[1], Aissa và các cộng sự đã đề xuất phương pháp bù

ảnh hưởng của méo phi tuyến trong trường hợp biết và

không biết các tham số của HPA trên hệ thống MIMO

mã hóa khối không gian-thời gian trực giao (OSTBC:

Orthogonal Space–Time Block Coding) Tiếp theo [2],

phương pháp bù ảnh hưởng đồng thời của méo phi tuyến,

mất cân bằng I/Q và crosstalk đã được đề xuất trên hệ

thống MIMO OSTBC Kết quả đạt được của các công

trình này đã đưa ra được giới hạn trên của xác suất

lỗi symbol trung bình và giới hạn dưới của dung lượng

hệ thống Ngoài ra, giải pháp bù tác động đồng thời

của méo phi tuyến, mất cân bằng I/Q và crosstalk cũng

được đề xuất trên hệ thống MIMO tạo búp sóng [3]

Tuy nhiên, các kết quả đạt được của nhóm này chỉ với giả thiết HPA kết hợp với bộ méo trước lý tưởng vì vậy HPA trở thành bộ hạn biên đường bao mềm (SEL: Soft-Envelope Limiter) hoặc chỉ xét HPA với mô hình của bộ khuếch đại công suất bán dẫn (SSPA: Solid-State Power Amplifier), tức là các công trình nghiên cứu đã không tính đến tác động AM/PM Trong khi đó, giải pháp bù tác động của méo phi tuyến gây bởi bộ khuếch đại công suất dạng đèn sóng chạy (TWTA: Travelling-Wave Tube Amplifier) được sử dụng nhiều trong hệ thống thông tin

vệ tinh hoặc trạm gốc, với đầy đủ biến điệu AM/AM và AM/PM vẫn chưa được nghiên cứu Ngoài ra, trong mô hình hệ thống khảo sát, Aissa và cộng sự cũng chưa đề cập đến thành phần thường thấy trên hệ thống thực tế

là bộ lọc căn bậc hai côsin nâng (S-RRC: Square-Root Raised Cosine) ở phía phát và thu Chúng đóng vai trò quan trọng trong hạn băng tín hiệu nhưng đồng thời cũng gây ra các tác động có nhớ làm cho bài toán trở lên rất phức tạp Hiện nay, việc tìm biểu thức giải tích

ở dạng tường minh để đánh giá ảnh hưởng của méo phi tuyến gây bởi HPA dạng TWT đến phẩm chất hệ thống hoặc biểu thức giải tích về mối quan hệ giữa tham số giảm méo phi tuyến (OAPS chẳng hạn) và tham số phi tuyến của HPA rất khó thực hiện Cho nên việc nghiên cứu xác định công thức ở dạng kinh nghiệm của các mối quan hệ trên là một công việc có ý nghĩa

Trong hệ thống đơn ăng-ten, đơn sóng mang sử dụng điều chế biên độ cầu phương QAM, việc bù ảnh hưởng phi tuyến của HPA dạng TWTA và SPPA bằng biện pháp

sử dụng OAPS đã được nghiên cứu và đưa ra được các biểu thức kinh nghiệm xác định mối quan hệ giữa OAPS

và dd [4] Vấn đề được đặt ra là có thể sử dụng OAPS

để bù ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến gây bởi HPA

dạng TWT trên hệ thống MIMO STBC 2 × n R nữa hay không? Nếu có thì biểu thức kinh nghiệm xác định mối

quan hệ giữa OAPS và dd là gì?

Trang 2

Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)

Từ những kết quả nghiên cứu đã đạt được về OAPS

trên hệ thống đơn sóng mang và những hạn chế của các

công trình nghiên cứu do nhóm Aissa thực hiện, chúng

tôi đề xuất việc sử dụng OAPS để giảm ảnh hưởng riêng

của méo phi tuyến gây bởi HPA dạng TWT trên hệ thống

MIMO STBC 2 × n R

Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau Trong

phần II và phần III, chúng tôi lần lượt trình bày mô hình

hệ thống, mô hình bộ khuếch đại công suất và đề xuất

sử dụng OAPS để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi

tuyến Phần IV đưa ra kết quả xây dựng công thức kinh

nghiệm về mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống

MISO STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2 Ngoài ra,

mối quan hệ giữa SNRD và dd đạt được khi hệ thống sử

dụng OAPS cũng được trình bày trong phần này Từ đó,

chúng tôi rút ra mối quan hệ giữa OAPS và dd, SNRD

và dd trong trường hợp với số ăng-ten thu bất kì Cuối

cùng, kết luận bài báo được trình bày trong phần V

II MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Để giảm tác động riêng của méo phi tuyến gây bởi

HPA dạng TWT, chúng tôi đề xuất xây dựng mô hình

hệ thống phi tuyến MIMO STBC 2 × n Rnhư trên Hình

1, với số ăng-ten phát n T = 2 và số ăng-ten thu n R

(n R ≥ 1), chỉ có tác động của tạp âm Gauss trắng chuẩn

cộng tính (AWGN: Additive White Gaussian Noise), bộ

lọc ở phía phát và thu là các bộ lọc căn bậc hai côsin

nâng đã được bổ sung ở hai phía thu phát có tác dụng

hạn băng tín hiệu và giúp hệ thống tiệm cận với hệ thống

thực tế hơn Tín hiệu thu được theo mô hình trên khi

không có HPA và khối quay pha phụ tối ưu sóng mang

thu với một khung dữ liệu có thể biểu diễn như sau:

với Y là ma trận tín hiệu thu được n R × T , T là chu

kì của ma trận truyền dẫn STBC S biểu diễn ma trận

symbol tín hiệu phát n T ×T , N là ma trận nhiễu n R ×T

gồm các phần tử có phân bố Gauss phức độc lập, đồng

nhất với nhau và không tương quan với các symbol phát

H = [h m,n]n R ,n T

n R × n T , trong đó h m,nlà hệ số của kênh giữa ăng-ten

phát thứ n và ăng-ten thu thứ m Trường hợp, hệ thống

chỉ có tác động của AWGN thì các hệ số h m,n= 1

A Mô hình bộ khuếch đại công suất HPA

Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng HPA được mô

hình hóa như một kênh phi tuyến không nhớ và mô tả

bằng các đường đặc tính AM/AM và AM/PM [5] Theo

mô hình này, biểu diễn symbol tín hiệu đầu vào theo

tọa độ cực như sau:

Bảng I

Tên HPA HPA267 HPA1371 HPA1373 Tham số [6] [5] [5]

α p π/3 2.5293 4.0033

Với r và θ lần lượt là biên độ và pha tín hiệu đi vào HPA, j2 = −1 thì symbol ở đầu ra HPA có thể biểu

diễn:

ˆ

s = A(r)e jϕ(r) e jθ , (3)

A(r) và ϕ(r) là các biến điệu AM/AM và AM/PM tương

ứng được xác định theo mô hình Saleh [5]

Bảng I liệt kê các tham số theo mô hình Saleh của các bộ khuếch đại công suất thực tế ứng với các bài báo

đã sử dụng Để cho đơn giản trong việc tính toán và

mô phỏng, giả sử các HPA trên các nhánh phát có cùng đặc tính phi tuyến Khi đó, dạng tín hiệu MIMO STBC

2× n R trong điều kiện có HPA phi tuyến có thể được biểu diễn lại như sau:

với ˆSbiểu diễn ma trận tín hiệu phát khi đã đi qua HPA

B Khối APS

Tín hiệu thu trên mỗi ăng-ten được đưa qua khối quay pha dao động nội thu hay khối quay pha phụ (APS: Additional Phase Shift) Khối APS có nhiệm vụ thêm vào một góc pha cố ý Góc pha bất kỳ được thêm cố

ý có thể làm tăng hoặc giảm tỉ lệ lỗi Khi đó, tín hiệu thu trước khi đi vào bộ ước lượng và kết hợp tín hiệu

có dạng:

˜

trong đó, ˜Y là ma trận tín hiệu thu được khi qua khối

APS, p giá trị góc quay pha phụ cố ý thêm vào.

Phía thu sử dụng bộ kết hợp Alamouti [7] và bộ tách tín hiệu hợp lẽ cực đại (MLD: Maximum Likelihood Detector):

¯

S = argsmin

˜Y− HS (6)

III ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG GÓC QUAY PHA PHỤ TỐI

ƯU SÓNG MANG THU CHO HỆ THỐNG MIMO

STBC 2 × n R

Tương tự như cách định nghĩa và xác định OAPS trên hệ thống đơn sóng mang sử dụng điều chế QAM tại công trình [4]:

Trang 3

S-RRC Tx1

S-RRC Tx2

STE

HPA1

HPA2

1

2

s k

s k+1

Estimator

MLD

1

S-RRC Rx1

APS1 ˆ

s k

ˆ

s k+1

˜

s k

˜

s k+1

¯

s k

¯

s k+1

n 1k

Combiner

n R

S-RRC

Rx nR

n n R k

y n R k y˜n R k

Estimator APS

n R

Hình 1 Mô hình sử dụng OAPS trên hệ thống MIMO 2 × n RSTBC.

Tác động cơ bản của biến điệu AM/PM gây bởi bộ

khuếch đại công suất dạng TWT trong làm móp dạng

chòm sao tín hiệu thu là làm quay pha các tín hiệu thu

trên mặt phẳng pha Mức quay pha không đồng đều đối

với các tín hiệu có công suất khác nhau dẫn đến là các

cụm điểm thể hiện ISI phi tuyến trên không gian tín

hiệu có các trọng tâm bị quay đi các góc khác nhau

tùy vào biên độ của từng tín hiệu đã phát Ở phía thu,

khi mạch khôi phục sóng mang hoạt động tốt, một góc

quay pha trung bình bởi biến điệu AM/PM tính trên toàn

bộ tập tín hiệu sẽ được tự động bù trên mỗi nhánh, bộ

khôi phục sóng mang trên hệ thống nghiên cứu được

điều khiển bám pha sóng mang thu theo trung bình các

góc pha của tín hiệu tới Góc quay pha tự động do bộ

khôi phục sóng mang thực hiện như thế vẫn chưa phải

là tốt nhất và do vậy giá trị SNRD của hệ thống vẫn

còn có thể giảm tiếp được bằng cách quay cố ý một góc

pha sóng mang thu thêm một góc nào đó Tuy nhiên,

việc quay pha này không thể tiến hành tùy tiện do thoạt

đầu việc tăng APS sẽ dẫn đến SNRD giảm dần vì việc

quay của hệ đường biên quyết định ban đầu sẽ cải thiện

khoảng cách từ các điểm tín hiệu tới biên quyết định

gần nhất xét theo ngược chiều kim đồng hồ Mặt khác,

nếu cứ tăng mãi APS thì đến giá trị nào đó của APS,

các biên quyết định mới lại bị quay đi quá mức, dẫn

đến các điểm tín hiệu thu lại tiến lại gần hơn các biên

quyết định khác xét theo chiều kim quay đồng hồ và do

vậy SNRD lại tăng Điều đó có nghĩa là tồn tại một giá

trị APS tốt nhất ứng với từng BOP của HPA khảo sát

Giá trị góc quay phụ làm cực tiểu SNRD gây bởi méo

phi tuyến của HPA trên hệ thống MIMO STBC 2 × n R

được gọi là quay pha phụ tối ưu (OAPS)

Hiệu quả của việc quay pha phụ tối ưu sóng mang

thu trên hệ thống MIMO STBC 2 × n R có thể đánh

giá thông qua tăng ích quay pha phụ tối ưu, ký hiệu

SNRD gây bởi méo phi tuyến của HPA khi hệ thống sử dụng và không sử dụng OAPS, tính tại một mức BER

quan tâm nào đó T OAP S được xác định theo (7):

trong đó: SNRDAP S=OAP S, SNRDAP S=0 tương ứng

là SNRD của hệ thống khi sử dụng và không sử dụng OAPS

IV KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Để xác định mối quan hệ giữa OAPS và dd hoặc SNRD và dd tại BER = 10 −3 và BER = 10−6, chúng tôi tiến hành mô phỏng với cấu hình hệ thống như trên Hình 1 sử dụng tín hiệu điều chế 16-QAM, số symbol

mô phỏng: 3×107 Bộ lọc căn bậc hai côsin nâng ở phía phát và thu: trễ nhóm (Delay Group = 10), hệ số uốn lọc (Rolloff = 0.5), tần số lấy mẫu đầu vào (Fd= 1), tần

số lấy mẫu đầu ra (FS = 8) Giá trị mỗi bước lặp trong vòng lặp xác định OAPS thô và OAPS tinh lần lượt là 1.0 độ và 0.1 độ nhằm đảm bảo độ chính xác của giá trị OAPS tìm được là 0.1 độ Vì chỉ bù ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến nên chúng tôi phải chọn kênh khảo sát là AWGN Các bộ khuếch đại công suất với các tham

số của mô hình Saleh trong Bảng I

A Hệ thống MISO STBC 2 × 1 1) Mối quan hệ giữa OAPS và dd: Dựa vào kết quả

mô phỏng đạt được khi hệ thống sử dụng các HPA như trong Bảng I ứng với từng giá trị BOP xác định được một giá trị OAPS, chúng tôi sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu (LS: Least square) để xác định được

mối quan hệ chung duy nhất giữa OAPS và dd cho cả

03 HPA trong Bảng I Mối quan hệ này là một đa thức

Trang 4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0

2

4

6

8

10

12

dd

(dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 −3 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −3 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 −3 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd (dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 −6 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −6 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 −6 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd

Hình 2 Mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống MISO 2 × 1

STBC.

bậc 4 nhưng khuyết hệ số tự do tại BER = 10−3và BER

= 10−6 như trên Hình 2 Cụ thể:

Tại BER = 10−3:

OAPSBER=10−3 = 171.42dd4−153.98dd3+9.70dd2

Sai số ước lượng: 0.16 [độ]

Tại BER = 10−6:

OAPSBER=10−6 = 168.41dd4

−142.74dd3

−1.98dd2

Từ kết quả mô phỏng, chúng ta dễ dàng nhận thấy

khi hệ thống MISO STBC 2 ×1 sử dụng các HPA trong

Bảng I với cùng một giá trị dd khảo sát thì giá trị OAPS

đạt được tại BER = 10−3luôn có xu hướng nhỏ hơn giá

trị OAPS tại BER = 10−6 Điều này có thể giải thích như

sau: méo phi tuyến ảnh hưởng lên hệ thống càng tăng

tại giá trị E b /N0càng cao Do vậy, cùng điểm làm việc

của HPA hay cùng giá trị dd khảo sát, giá trị E b /N0 tại

BER = 10−6 luôn lớn hơn nhiều so với E b /N0 ở BER

= 10−3 Điều này có nghĩa là lượng méo phi tuyến của

hệ thống ở BER = 10−6luôn nhiều hơn so với méo phi

tuyến tại BER = 10−3 Cho nên, góc quay pha phụ tối

ưu sóng mang thu để giảm méo phi tuyến có thể đạt

được tại BER = 10−6 luôn lớn hơn so với giá trị OAPS

ở BER = 10−3

2) Mối quan hệ giữa SNRD và dd: Bằng các giá trị

OAPS tìm được ở phần trước, chúng tôi tiến hành mô phỏng và sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu để

tìm mối quan hệ giữa SNRD và dd của hệ thống khi sử

dụng và không sử dụng OAPS để thấy được hiệu quả của phương pháp quay pha phục tối ưu sóng mang thu

Cụ thể, các công thức kinh nghiệm chung cho hệ thống

sử dụng OAPS để giảm méo phi tuyến đạt được tại BER

= 10−3 và BER = 10−6 lần lượt là (10), (11)

Tại BER = 10−3: SNRDOAPS =− 60.15dd4+ 64.89d3− 6.58dd2

Sai số ước lượng: 0.27 [dB]

Tại BER = 10−6: SNRDOAPS= 45.99dd4− 21.85dd3+ 27.28dd2

Khi hệ thống khảo sát tại Hình 1 với một ăng-ten thu

(n R = 1) không sử dụng khối APS để giảm méo phi

tuyến, mối quan hệ giữa SNRD và dd được thể hiện ở

Hình 3 và các công thức kinh nghiệm đạt được là:

Tại BER = 10−3:

SNRD = 820.26dd4−356.67dd3+111.77dd2+ 4.47dd.

(12)

Sai số ước lượng: 0.10 [dB].

Tại BER = 10−6:

SNRD = 17917dd4

−8569dd3+1448dd2

− 52dd.

(13)

Sai số ước lượng: 0.39 [dB].

Từ kết quả so sánh tại Hình 3, chúng ta dễ dàng nhận

thấy, khi dd càng lớn, hệ thống chịu tác động càng mạnh

bởi méo phi tuyến hay điểm làm việc của HPA tại vị trí

có giá trị AM/PM lớn nên hiệu quả của việc sử dụng

OAPS càng được khẳng định Cụ thể, tại dd = 0.2661,

hệ thống đạt được tăng ích quay pha phụ tối ưu lớn

nhất là: {T OAP S } max = 4.12 [dB] tại BER = 10−3 và

Giá trị dd càng nhỏ tức là hệ thống khảo sát càng gần

vùng tuyến tính hay điểm làm việc của HPA tại ví trí

có giá trị AM/PM nhỏ nên hiệu quả của việc sử dụng OAPS cũng giảm dần

Ngoài ra, sử dụng OAPS cũng giúp tăng hiệu quả về mặt công suất của bộ khuếch đại công suất Thật vậy, không sử dụng OAPS thì hệ thống có thể hoạt động

được với dd lớn nhất chỉ là 0.2661 nhưng khi sử dụng OAPS, hệ thống có thể làm việc với HPA có giá trị dd

lên đến 0.6567

Trang 5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

dd

M�SO 2�1 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −3

M�SO 2�1 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −6

M�SO 2�1 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 −3

M�SO 2�1 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 −6

Hình 3 Mối quan hệ giữa SNRD và dd khi hệ thống MISO 2 × 1

STBC sử dụng và không sử dụng OAPS.

B Hệ thống MIMO STBC 2 × 2

1) Mối quan hệ giữa OAPS và dd: Tương tự cách

làm như trên hệ thống MISO STBC 2 × 1, chúng tôi

tiến hành mô phỏng hệ thống và sử dụng thuật toán

bình phương tối thiểu nhằm xác định mối quan hệ giữa

OAPS và tham số dd tại BER = 10 −3 và BER = 10−3

Mối quan hệ giữa OAPS và dd cũng là một đa thức bậc

4 khuyết hệ số tự do như trên Hình 4 Cụ thể:

Tại BER = 10−3:

OAPSBER=10−3 = 201.01dd4−197.39dd3+29.69dd2

Tại BER = 10−6:

OAPSBER=10−6 = 162.12dd4

−129.73dd3

−9.33dd2

2) Mối quan hệ giữa SNRD và dd: Tương tự như hệ

thống MISO STBC 2 × 1, nhóm tác giả xác định mối

quan hệ giữa SNRD và dd trong trường hợp hệ thống

MIMO STBC 2 × 2 sử dụng OAPS và không sử dụng

OAPS Từ đó, hiệu quả của phương pháp dùng OAPS

được xác định một cách cụ thể thông qua biểu thức (7)

Tại BER = 10−3:

SNRDOAPS=− 50.06dd4+ 48.41dd3+ 2.38dd2

Tại BER = 10−6:

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0

2 4 6 8 10 12

dd

(dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 −3 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −3 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 −3 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd (dd,OAPS)HPA267 tai BER=10 −6 (dd,OAPS)HPA1371 tai BER=10 −6 (dd,OAPS)HPA1373 tai BER=10 −6 Moi quan he gan dung giua OAPS va dd

Hình 4 Mối quan hệ giữa OAPS và dd trên hệ thống MIMO 2 × 2

STBC.

SNRDOAPS = 45.77dd4

− 19.24dd3+ 24.63dd2

Khi hệ thống khảo sát tại Hình 1 với hai ăng-ten thu

(n R= 2) không sử dụng OAPS để giảm méo phi tuyến,

mối quan hệ giữa SNRD và dd được thể hiện ở Hình 5

và các công thức kinh nghiệm đạt được là:

Tại BER = 10−3:

SNRD = 2253.30dd4−1201dd3+276.50dd2− 6.80dd.

(18) Sai số ước lượng: 0.12 [dB]

Tại BER = 10−6:

SNRD = 17683dd4−8428dd3+1419dd2+ 50dd.

(19) Sai số ước lượng: 0.40 [dB]

Từ Hình 5, chúng ta dễ dàng tính được tăng ích quay pha phụ tối ưu lớn nhất của hệ thống MIMO STBC

2 × 2 Cụ thể tại dd = 0.2661, chúng tôi xác định được {T OAP S } max = 4.29 [dB] tại BER = 10−3 và

biện pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu trên hệ thống cũng giảm dần như trên hệ thống MISO STBC

2× 1 khi giá trị dd nhỏ hay méo phi tuyến giảm dần.

So sánh tương ứng các biểu thức (8)-(13) và (14)-(19) xác định tại BER = 10−3, BER = 10−6, chúng ta

dễ dàng nhận thấy giá trị OAPS và SNRD trên cả hai

hệ thống không có thay đổi nhiều trong cùng điều kiện khảo sát như bỏ qua sự tương quan giữa kênh phía phát, HPA trên hai kênh phía phát giống nhau hoàn hảo Hình

Trang 6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

2

4

6

8

10

12

14

dd

�uan he giua OAPS va dd t�en M�SO S�B� 2�1 tai BER=10 −3

�uan he giua OAPS va dd t�en M�SO S�B� 2�1 tai BER=10 −6

�uan he giua OAPS va dd t�en M�MO S�B� 2�2 tai BER=10 −3

�uan he giua OAPS va dd t�en M�MO S�B� 2�2 tai BER=10 −6

Hình 6 So sánh mối quan hệ giữa OAPS, dd trên hệ thống MISO

STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

dd

M�MO 2�2 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 −3

M�MO 2�2 S�B� �hong �u dung OAPS tai BER=10 −6

M�MO 2�2 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −3

M�MO 2�2 S�B� �u dung OAPS tai BER=10 −6

Hình 5 Mối quan hệ giữa SNRD và dd khi hệ thống MIMO 2 × 2

STBC sử dụng và không sử dụng OAPS.

6 minh họa sự khác nhau không đáng kể về giá trị OAPS

tại BER = 10−3, BER = 10−6 trên hai hệ thống MISO

STBC 2 × 1 và MIMO STBC 2 × 2 Ngoài ra, tăng ích

lớn nhất và nhỏ nhất của hệ thống trong điều kiện sử

dụng một ăng-ten thu hoặc hai ăng-ten thu có sự sai

khác không đáng kể Cho nên, khi tăng số ăng-ten thu

lên ba hay bốn hoặc với n R ≥ 4 thì kết quả đạt được

về mối quan hệ giữa OAPS và dd hoặc SNRD và dd

cũng không có sự sai khác nhiều so với trường hợp sử

dụng một ăng-ten thu Do vậy, trong quá trình thiết kế hệ

thống hoặc ước lượng phẩm chất hệ thống MIMO STBC

2× n R với số ăng-ten thu bất kì dưới tác động riêng của méo phi tuyến, chúng ta có thể sử dụng biểu thức (8) hoặc (9) để tính giá trị OAPS cho hệ thống MIMO

STBC 2 × n R có số ăng-ten thu bất kì và sử dụng HPA bất kì mà không phải mất thời gian mô phỏng hệ thống

V KẾT LUẬN

Từ kết quả bài báo cho thấy, đối với hệ thống phi tuyến

MIMO STBC 2×n Rvẫn có thể dụng phương pháp quay pha phụ tối ưu sóng mang thu để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến, đồng thời cải thiện đáng kể hiệu quả về mặt công suất của HPA dạng TWT Ngoài ra, bài báo xác định được công thức kinh nghiệm duy nhất

về mối quan hệ giữa OAPS và dd tại BER = 10 −3 và BER = 10−6 cho nhiều HPA Biểu thức quan hệ giữa

OAPS và dd là một đa thức bậc bốn khuyết hệ số tự do.

Từ đó, bài báo còn đưa ra được công thức kinh nghiệm

chung duy nhất về mối quan hệ giữa SNRD và dd của

HPA bất kì của hệ thống khi sử dụng và không sử dụng OAPS Công thức kinh nghiệm về mối quan hệ giữa

SNRD, OAPS và dd hỗ trợ người thiết kế hệ thống ước

lượng nhanh SNRD gây bởi ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến, ước lượng nhanh giá trị OAPS cần thiết để giảm ảnh hưởng riêng của méo phi tuyến

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Q Jian and S Aissa, “Analysis and Compensation of Power Amplifier Nonlinearity in MIMO Transmit Diversity Systems,”

IEEE Trans Veh Technol, vol 59, no 6, pp 2921-2931, Jul.

2010.

[2] Q Jian and S Aissa, “Joint compensation of multiple RF

impair-ments in MIMO STBC systems,” in Proc IEEE 22nd Int Symp.

on PIMRC, Toronto, Italy, pp 1500-1505, Sep 2011.

[3] Q Jian and S Aissa, “Analysis and compensation for the joint effects of HPA nonlinearity, I/Q imbalance and crosstalk in MIMO

beamforming systems,” in Proc IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Quintana Roo, Mexico, pp

1562-1567, Mar 2011.

[4] N Q Binh, N T Bien, and N T Thang, “The Usability of Distance Degradation in Estimation of Signal to Noise Ratio Degradation Caused by the Effect of Nonlinear Transmit Ampli-fiers and Optimum Additional Phase Shift in 256-QAM Systems,”

in Proc Int Conf on ATC, Ha Noi, Viet Nam, pp 258-261, Oct.

2008.

[5] A A M Saleh, “Independent and

Frequency-Dependent Nonlinear Models of TWT Amplifiers,” IEEE Trans.

on Commun., vol 29, no 11, pp 1715-1720, Nov 1981.

[6] W Sung, S Kang, P Kim, D.-I Chang, and D.-J Shin, “Per-formance analysis of APSK modulation for DVB-S2 transmission

over nonlinear channels,” International Journal of Satellite Com-munications and Networking, vol 27, issue.6, pp 295-311, Dec.

2009.

[7] S Alamouti, “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless

Communications,” IEEE J Select Areas Commun., vol 16, no.

8, pp 1451-1458, Oct 1998.

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	385,97 KB