CHƯƠNG 4 GIẢM PAPR BẰNG PHƯƠNG PHÁP mở RỘNG CHÒM SAO TÍCH cực ACE

CHƯƠNG 4GIẢM PAPR BẰNG PHƯƠNG PHÁP MỞ RỘNG CHÒM SAO TÍCH CỰC ACE Active Constellation Extension ---Ж---4.1 Giới thiệu chương: Một phương pháp mới để giảm PAPR cao của ký hiệu OFDM được

CHƯƠNG 4

GIẢM PAPR BẰNG PHƯƠNG PHÁP

MỞ RỘNG CHÒM SAO TÍCH CỰC ACE

Active Constellation Extension

-Ж -4.1 Giới thiệu chương:

Một phương pháp mới để giảm PAPR cao của ký hiệu OFDM được giới thiệu Trong phương pháp này, tín hiệu sau khi được cắt bớt trong miền thời gian sẽ được ánh

xạ vào biểu đồ chòm sao một lần nữa để sắp xếp lại các điểm chòm sao sao cho đỉnh đều giảm trong khi không làm giảm BER và không gây biến dạng tín hiệu truyền đi vì các luồng bit thu hồi cũng giống như các luồng bit nguồn

4.2 Cơ sở lý thuyết:

Ý tưởng phía sau phương pháp mở rộng chòm sao tích cực là điểm dữ liệu nằm trên ranh giới ngoài của các chòm sao có chỗ cho các biên tăng lên mà không có xác suất làm giảm lỗi cho các ký hiệu dữ liệu khác Đối với trường hợp của 16-QAM, các điểm bên trong không thể di chuyển, các điểm phía bên chỉ có thể được mở rộng ra bên ngoài theo một hướng, và các điểm góc có thể được dịch ra bên ngoài theo hai hướng Trong hình 4.1, các mũi tên chấm là đại diện các đường của các điểm di chuyển và các vùng phía bên được tô đậm là đại diện cho khu vực di chuyển các điểm góc Đối với một hệ thống OFDM, ảnh hưởng của di chuyển vào bóng mờ là để bổ sung thêm các tín hiệu hình sin ở tần số cụ thể của một sóng mang con đến các tín hiệu truyền đi Nếu di chuyển thông minh, đỉnh cao trong miền thời gian có thể được loại bỏ hiệu quả

Hình 4: ACE với 16 – QAM

Hai thuật toán có tên là POCS (Projection Onto Convex Sets) và AGP (Approximate Gradient Project) cho băng gốc phức tạp được phát triển dựa trên các ACE

4.3 Thuật toán POCS:

Trong thuật toán này, tín hiệu được chuyển đổi trong miền thời gian qua IFFT Tất

cả các đỉnh mà lớn hơn một ngưỡng xác định trước đều bị cắt Điều này làm cho các điểm chòm sao đều bị di chuyển ngẫu nhiên Bước tiếp theo là để chuyển đổi các tín hiệu

bị cắt trở lại vào miền tần số của FFT và sắp xếp lại các điểm chòm sao mà không phải là trong miền mở rộng cho phép Các điểm bên trong cũng được khôi phục lại vị trí ban đầu

 Bước 1: Với các ký hiệu dữ liệu X, áp dụng IFFT để có được x

 Bước 2: Tìm x với với đỉnh có biên độ lớn hơn một giá trị đã cho A và xén để có được

[ ] [ ] [ ],[ ]

,

x n

A x n A





 Bước 3: Áp dụng FFT từ x để có được X

 Bước 4: Khôi phục tất cả các điểm bên trong để có được giá trị ban đầu của chúng, trong khi chiếu các điểm bên ngoài vào vùng biên độ tăng

 Bước 5: Quay trở lại bước 1 cho đến khi không có điểm đang bị cắt hoặc PAPR được giảm thiểu tối đa

4.4 Thuật toán AGP:

Vì phương pháp POCS không thể cho ra kết quả nhanh do có rất nhiều các tính toán

Lưu ý là ở bước 2 của thuật toán POCS, chúng ta có thể xét:

x n =x n +C n

Trường hợp C xén[ ]n đại diện cho phần bị cắt ra của các tín hiệu

én

0, ,

x

x A

A x n x A

≤



Sử dụng các độ tuyến tính của IFFT cần phải được tính toán như nó đã được biết đến Tuy nhiên, một đoạn điển hình (1 là cần thiết) chỉ có thể bao gồm một hoặc một số ít các mẫu Sử dụng thuật toán IFFT cho bước 3 có thể lãng phí tính toán vì nó có thể ít tốn kém hơn khi tính trực tiếp từ sin và cos và trừ đi kết quả của X để lấy X AGP là thuật toán được giới thiệu như là phương pháp nhanh hơn hội tụ cho ACE Thuật toán là như sau:

 Bước 1: Bắt đầu với ký hiệu dữ liệu trong X ở dạng phức Áp dụng IFFT để có được x0 Đặt i = 0

 Bước 2: Lấy đoạn bất kỳ x n i[ ] ≥ A ở biên độ và mẫu

 Bước 3: Tín toán phần tín hiệu cắt (khác 0 ở mẫu bị cắt)

én

i x

c n =x n −x n

 Bước 4: Áp dụng FFT cho c xén để có được C xén

 Bước 5: Giữ các thành phần chỉ có của C xén mà theo các hướng chấp nhận được cho các chòm sao nhất định và thiết lập tất cả các hướng còn lại là 0 Áp dụng FFT

để có được c

 Bước 6: Cho µ chạy từ 1 tới 10 với các bước 0.1 và đối với mỗi µ, tính toán:

1

i i

x+ = +x µc

 Và chọn x i+1 trong đó các PAPR tối thiểu

 Bước 7: Nếu 1 PAPR được chấp nhận hoặc tính lặp đi lặp lại tối đa không đạt được thì tăng i i= +1 và quay trở về bước 2, trong khi đó ngừng giảm PAPR

4.5 Kết luận chương:

Phương pháp ACE với hai thuật toán POCS và AGP đã làm giảm đáng kể PAPR Các bước thực hiện trong hai thuật toán được mô phỏng bằng phần mềm Matlab trong chương để có được những hình ảnh minh họa cho hai thuật toán trên