LUẬN VĂN THẠC SỸ KĨ THUẬT VẤN ĐỀ PAPR TRONG OFDM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

TR

Đ I H C THÁI NGUYểN
NG Đ I H C KỸ THU T CỌNG NGHI P

------

LU N VĂN TH C SỸ KỸ THU T
NGÀNH KỸ THU T ĐI N T

V N Đ PAPR TRONG OFDM
VÀ CÁC BI N PHÁP KH C PH C

HỒNG MINH Đ C

Thái Ngun 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




TR

Đ I H C THÁI NGUYểN
NG Đ I H C KỸ THU T CỌNG NGHI P

------

LU N VĂN TH C SỸ KỸ THU T

V N Đ PAPR TRONG OFDM
VÀ CÁC BI N PHÁP KH C PH C

Ngành: Kỹ thuật điện tử
Mƣ s : 60.52.70
H c viên: Hoàng Minh Đức
Giáo viên h

ng d n khoa h c: PGS TS Nguyễn Quốc Bình

Thái Ngun, năm 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




L I CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đơy là công trình nghiên cứu của riêng tơi, các s li u, k t qu
nêu trong lu n văn này là trung thực và là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, lu n văn
này khơng gi ng hồn tồn b t cứ lu n văn ho c các cơng trình đƣ có tr

c đó.

Thái Nguyên, ngày 08 tháng 9 năm 2012
Tác gi lu n văn

HoƠng Minh Đ c

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

L IC M

N

Trong su t quá trình h c t p và t t nghi p, tôi đƣ nh n đ

c sự giúp đ t n tình của

các thầy cơ giáo trong b môn Đi n t vi n thông - khoa Đi n t - tr ng Đ i h c Kỹ
thu t công nghi p - Đ i h c Thái Ngun. Tơi xin bày t lịng bi t n đ i v i các thày cô
giáo vƠ Phịng đƠo t o sau đ i h c vì sự giúp đ t n tình nƠy. Tơi đ c bi t mu n c m n
PGS.TS Nguy n Qu c Bình đƣ t n tình giúp đ , h ng d n tôi trong th i gian thực hi n
đ tài, c m n sự giúp đ của gia đình, b n bè vƠ các đồng nghi p trong th i gian qua.
M c dù đƣ c g ng, song do đi u ki n v th i gian và kinh nghi m thực t còn
nhi u h n ch nên khơng thể tránh kh i thi u sót. Vì v y, tơi r t mong nh n đ
đóng góp ý ki n của các thầy cơ cũng nh của các b n bè, đồng nghi p.
Tôi xin chân thành c m n!
Tác gi lu n văn

Hoàng Minh Đức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



c sự

DANH M C HÌNH V VÀ B NG BI U

Các hình v
Hình 1.1 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch QPSK
Hình 1.2 Chịm sao tín hi u M-PSK
Hình 1.3 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch M-QAM
Hình 1.4 Chịm sao tín hi u 16-QAM
Hình 1.5 S đồ kh i t ng đ ng băng g c h th ng vô tuy n s M-QAM
Hình 1.6 Truy n d n vơ tuy n đa đ ng
Hình 1.7 nh h ng của pha-đinh đa đ
đ sơu khe pha-đinh B = 8 dB

ng ch n l c đ i v i m t h th ng E4/64-QAM,

Hình 1.8 Truy n d n đa sóng mang truy n th ng
Hình 1.9 So sánh kỹ thu t đa sóng mang truy n th ng (a) và OFDM (b)
Hình 1.10 D ng 4 sóng mang con trong m t chu kỳ OFDM
Hình 1.11 D ng phổ m t xung ch nh t
Hình 1.12 S p x p các kênh con trên tr c tần s
Hình 1.13 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch OFDM (Chang, 1966)
Hình 1.14 Đi u ch OFDM b ng IFFT (Ebert & Weinstein, 1971)
Hình 1.15 Hi n t ng tr i tr gơy ISI gi a các symbol OFDM
Hình 1.16 Thêm kho ng b o v GP
Hình 1.17 Chèn CP
Hình 1.18 S đồ kh i tiêu biểu h th ng OFDM
Hình 2.1 Căn b c 2 của PAPR đ i v i OFDM 16 kênh con đ

c đi u ch đồng pha

Hình 2.2 So sánh TWT vƠ SSPA v ph m vi công su t vƠ băng tần s d ng
Hình 2.3 Đ c tuy n cơng tác của HPA
Hình 2.4 Ph ng pháp c a sổ v i tín hi u OFDM
Hình 2.5 Phổ tần s của tín hi u OFDM 32 sóng mang con v i xén đ nh vƠ c a sổ đ nh
t i mức ng ng 3 Db
Hình 2.6 Phổ tín hi u OFDM v i 32 sóng mang con v i c a sổ đ nh t i mức 3 dB. Chi u
dƠi symbol lƠ 128 m u. (h) đ

ng cong phổ OFDM lý t

ng. Chi u dƠi c a sổ lƠ (a) 3,

(b) 5, (c) 7, (d) 9, (e) 11, (f) 13, (g) 15 m u.
Hình 2.7 Đ ng cong PER cho gói 64 byte. Tín hi u OFDM đ
(a) 16 dB (khơng xén), (b) 6 dB, (c) 5 dB, (d) 4 dB
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

c xén đ nh có PAPR lƠ




Hình 2.8 PER cho gói 64 byte. C a sổ đ nh đ

c áp d ng v i đ r ng c a sổ b ng 1/16

chi u dƠi FFT. PAPR lƠ (a) 16 (không méo), (b) 6 dB, (c) 5 dB, (d) 4 dB
Hình 2.9 Mơ hình Rapp của bi n đi u AM/AM
Hình 2.10 (a) Phổ OFDM lí t ng 64 sóng mang con, (b) phổ sau b khu ch đ i tuy n

tính cao ( p = 10) v i BO = 8.7 dB, vƠ (c) s d ng c a sổ đ nh v i BO = 5.9 dB
Hình 2.11 (a) Phổ OFDM lí t ng v i 64 sóng mang con, (b) OFDM đ n thuần v i BO
= 6.3 dB, p = 3, (c) có c a sổ đ nh v i BO = 5.3 dB
Hình 2.12 (a) Phổ OFDM lí t ng v i 256 sóng mang con, (b) OFDM đ n thuần v i BO =
6.3 dB, p = 3, (c) có c a sổ đ nh v i BO = 5.5 dB
Hình 2.13 HƠm tham chi u sinc v i c a sổ cosine nơng
Hình 2.14 Máy phát OFDM có tri t đ nh
Hình 2.15 Tri t đ nh s d ng FFT/IFFT để t o tín hi u có tri t đ nh
Hình 2.16 Đ ng bao của hƠm tham chi u vịng
Hình 2.17 (a) Đ ng bao symbol OFDM, (b) đ ng bao tín hi u tri t
Hình 2.18 (a) Đ ng bao symbol OFDM, (b) đ ng bao tín hi u sau tri t đ nh
Hình 2.19 PSD đ i v i (a) Phổ không méo v i 32 sóng mang con, PAPR = 15 dB, (b) phổ
sau s d ng tri t đ nh còn PAPR = 4 dB, s d ng xén còn PAPR = 4 dB. HƠm tri t đ nh
tham chi u có đ dƠi b ng 1/4 đ dƠi m t symbol OFDM
Hình 2.20 PER theo Eb/N0 đ i v i các gói 64 byte trên kênh AWGN. Tri t đ nh đ c s
d ng để gi m PAPR xu ng còn (a) 16 dB (ngang v i không méo), (b) 6 dB, (c) 5 dB vƠ
(d) 4 dB
Hình 2.21 PER v i gói 64 byte trên kênh AWGN, PAPR đ
(a) xén, (b) tri t đ nh, (c) c a sổ đ nh
Hình 2.22 B

c gi m xu ng cịn 5 dB nh

m bi n đổi Walsh nhanh nhị phơn

Hình 2.23 Gi n đồ b m bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK
Hình 2.24 Bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK đ dƠi 4
Hình 2.25 Bi n đổi Walsh nhanh 4-PSK đ dƠi 8 s d ng các bi n đổi đ dƠi 4
Hình 2.26 Các phổ OFDM v i 64 sóng mang con vƠ h s Rapp p = 100, (a) không xáo
tr n v i backoff 5 dB, (b) 1 mƣ xáo tr n v i backoff 4.7 dB, vƠ (c) 10 mƣ xáo tr n v i

BO = 4.25 dB
Hình 2.27 Các phổ đ i v i (a) không xáo tr n vƠ BO = 8.5 dB, (b) 1 mƣ xáo tr n vƠ BO
= 7.2 dB, (c) 10 mƣ xáo tr n vƠ BO = 6.5 dB
Hình 2.28 Các phổ tín hi u OFDM v i 64 SCs vƠ mơ hình khu ch đ i Rapp v i p = 2,
(a) BO = 5.8 dB vƠ không xáo tr n, (b) 1 mƣ xáo tr n v i BO = 5.3 dB, (c) 10 mƣ xáo
tr n v i BO = 5.2 dB

Các b ng bi u
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




B ng 2.1 Các mƣ bù đ dƠi b ng 4
B ng 3.1 K t qu tính tốn PAPR

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




B NG THU T NG
Ch vi t t t
Ti ng Anh
A
ACI
Adjacent Channel Interference
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber
Line

A/D
Analog to Digital converter
AM/AM
Amplitude Modulation/
Amplitude Modulation
AM/PM
Amplitude Modulation/Phase
Modulation
ASTRAS
Analog Simulation of
TRAnsmission Systems
Adaptive Time-Domain
ATDE
Equalizer
Additive White Gaussian Noise
AWGN
B
Bit Error Rate
BER
Back-Off
BO
Binary Phase Shift Keying
BPSK
C
COFDM
Coded OFDM
CP
Cyclic Prefix
D
Digital to Analog converter

D/A
Down-Conversion
DC
DFT
Discrete Fourier Transform
DVB-T
Digital Video Broadcast ậ
Terrestrial
DVB-H
DVB ậ Handheld
DWDM
Densed Wave-length Division
Multiplexing
F
FEC
Forward Error Correction
FFT
Fast Fourier Transform
G
GI
Guard Interval
H
HIPERLAN/2 HIgh PERformance LAN/2
High Power Amplifier
HPA
I
IBPD
InBand Power Difference
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

VI T T T
Ti ng Vi t
Nhi u c n kênh
Đ ng dơy thuê bao s b t
đ i xứng
B bi n đổi t ng tự/s
Đi u bi n biên đ /biên đ
Đi u bi n biên đ /pha
Mô ph ng t ng tự các h
th ng truy n d n
M ch san b ng thích nghi
mi n th i gian
T p ơm c ng tr ng chuẩn
T l l i bit
Đ lùi cơng su t
Khóa dịch pha nhị phơn
OFDM có mã
Ti n t vòng
B bi n đổi s /t ng tự
Tr n tần xu ng
Bi n đổi Fourier r i r c
Truy n hình s m t đ t
Truy n hình s di đ ng
Ghép kênh theo b c sóng
m t đ cao
Mƣ s a l i h ng đi
Bi n đổi Fourier nhanh
Kho ng b o v
LAN ch t l ng cao kiểu 2
B khu ch đ i công su t

Chênh l ch công su t trong



ICI
IEEE

InterChannel Interference
Institute of Electric and
Electronic Engineers
Intermediate Frequency
Inverse FFT
InterSymbol Interference

IF
IFFT
ISI
L
LPF
LTE
M
MATLAB

MC
N
NRZ
O
OFDM
P
PAM

PAPR
PDH
PER
PN
P/S
PSK
PSD
Q
QAM
QPSK
R
RF
S
SDH
SER
SNR
S/P
SSPA

băng
Nhi u gi a các sóng mang
Vi n kỹ s đi n vƠ đi n t
(Mỹ)
Trung tần
Bi n đổi Fourier nhanh ng c
Nhi u gi a các symbol

LowPass Filter
Long Term Evolution

B l c thơng th p
Ti n hóa dƠi h n h th ng
vô tuy n di đ ng

MATrix LABoratory

MultiCarrier

Ngôn ng /ch ng trình tính
tốn và mơ ph ng máy tính
của hƣng Mathwork (Mỹ)
Đa sóng mang

Non-Return to Zero

Tín hi u khơng v không

Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Pulse Amplitude Modulation
Peak-to-Average Power Ratio
Plesiosynchronous Digital
Hierarchy
Packet-Error Rate
PseudoNoise
Parallel to Serial
Phase Shift Keying
Power Spectral Density

Đi u ch ghép phơn chia

tần s trực giao
Đi u biên xung
Tỷ s công su t đ nh trên
cơng trung bình
Phơn c p s c n đồng b
Tỷ l l i gói
Gi t p (gi ng u nhiên)
Song song thƠnh n i ti p
Khóa dịch pha
M t đ phổ công su t

Quadrature Amplitude Modulation Đi u ch biên đ vng góc
Quarternary Phase Shift Keying Khóa dịch pha 4 mức
Radio Frequency

Tần s vô tuy n (cao tần)

Synchronous Digital Hierarchy
Symbol-Error Rate
Signal-to-Noise Ratio
Serial to Parallel
Solid State Power Amplifier

Phơn c p s đồng b
Tỷ l l i symbol
Tỷ s tín trên t p
N i ti p thƠnh song song
Khu ch đ i cơng su t bán d n

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

T
TCM
TWT
U
UC
V
VLSI
W
WIMAX
W-LAN

Trellis Coded Modulation
Traveling Wave Tube

Đi u ch mƣ l i
Đèn sóng ch y

Up-Conversion

Tr n tần lên

Very Large Scale Integrated

Vi m ch tích h p quy mơ l n

Worldwide Interoperable

Microwwave Access
Wireless Local Area Network

Truy nh p vi ba t ng
thích toƠn cầu
M ng c c b vơ tuy n

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




M CL C
N i dung

Trang

Thuyết minh luận văn thạc sỹ kỹ thuật

i

Lời cam đoan
Lời cảm ơn

ii
iii

Danh mục các hình vẽ và bảng biểu

iv

Các thuật ngữ viết tắt

vii

Mục lục

x
1
5

L i nói đ u
CH NG 1 T NG QUAN V OFDM
1.1 NH NG V N Đ C B N Đ I V I CÁC H TH NG VÔ TUY N S
M T Đ T DUNG L

NG L N

1.1.1 H th ng vô tuy n s dung l

5
5

ng l n

1.1.2 Sự khan hi m phổ tần vƠ bi n pháp kh c ph c truy n th ng
1.1.3 Pha-đinh đa đ ng ch n l c tần s vƠ các bi n pháp kh c ph c
1.2 NGUYÊN Lụ OFDM VÀ M T S V N Đ V I H TH NG OFDM
1.2.1 Nguyên lý OFDM
1.2.2 M t s v n đ đ i v i OFDM

K t lu n ch ng 1
NG 2 PAPR TRONG CÁC H TH NG OFDM VÀ M T S
NG PHÁP KH C PH C
2.1 PAPR CAO VÀ CÁC TÁC Đ NG TRONG CÁC H TH NG OFDM

CH
PH

2.1.1 PAPR trong các h th ng OFDM
2.1.2 Các tác đ ng của PAPR cao trong h th ng OFDM
2.2 CÁC PH NG PHÁP GI M PAPR
2.2.1 Xén đ nh vƠ c a sổ đ nh
2.2.2 Tri t đ nh
2.2.3 Các mƣ vƠ xáo tr n symbol nh m gi m PAPR
K t lu n ch ng 2
CH NG 3 MỌ PH NG GI M PAPR B NG XÉN Đ NH
3.1 MÔ PH NG H TH NG OFDM S D NG PH NG PHÁP XÉN
Đ NH NH M GI M PAPR
3.1.1 S đồ kh i h th ng OFDM s d ng trong mơ ph ng
3.1.2 Ch

ng trình mơ ph ng

3.2 K T QU MƠ PH NG
3.2.1 M c đích vƠ các tham s s d ng trong mô ph ng h th ng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



6

13
19
19
27
28
30
30
30
31
33
34
39
46
58
59
59
59
64
69
69


3.2.2 K t qu mô ph ng
K t lu n ch

69
74

ng 3

K t lu n

75
76

TƠi li u tham kh o

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




L I NĨI Đ U

Sự gia tăng khơng ng ng của các dịch v phi tho i, nh tự đ ng hóa văn
phịng, thanh tốn đi n t … vƠ nh t lƠ của Internet t vƠi th p kỷ cu i th kỷ 20
đ n nay, đƣ vƠ đang lƠm tăng r t m nh dung l ng của các h th ng truy n d n
đ ng tr c cũng nh các m ng truy nh p vô tuy n di đ ng s . Trong xu th đó, v
m t các h th ng đ ng tr c, các m ng truy n d n quang đƣ vƠ đang đ c phát
triển r t nhanh chóng, t các m ng quang đ ng tr c đ n b c sóng v i dung
l ng t i 10 Gb/s tr c đơy cho t i các đ ng tr c quang ghép kênh theo b c
sóng m t đ cao DWDM (Densed Wave-length Division Multiplexing) ngày nay
v i s b c sóng đ c s d ng trên m t s i quang lên t i 40 ho c h n, cho phép
truy n tín hi u s t c đ lên t i hƠng trăm Gb/s. Các đ ng tr c quang, tuy v y,
l i b c l nh ng nh c điểm c h u v tính thi u c đ ng vƠ khó triển khai trong
nhi u lo i d ng địa hình nh v t sông, vịnh biển, các vùng núi non thi u đ ng
giao thông… Đ i v i các địa hình nh th vƠ trong đi u ki n cần triển khai nhanh
hay c đ ng, các h th ng vô tuy n s m t đ t hay v tinh có vai trị đ c bi t quan
tr ng. NgoƠi các h th ng đ ng tr c vô tuy n, các m ng truy nh p vô tuy n di
đ ng s t c đ cao cũng ngƠy cƠng phát triển nh m th a mƣn c m thông tin

m i n i vƠ m i lúc của con ng i, v i sự phát triển r t phong phú của r t nhi u
lo i hình dịch v đòi h i các t c đ t khá th p (tho i, l t web…) đ n r t cao (t i
file dung l ng l n, truy n hình…).
Sự gia tăng m nh v dung l ng h th ng trong các đi u ki n nh v y l i
đ t ra hƠng lo t bƠi toán phức t p đ i v i các h th ng vô tuy n s mƠ v n đ
quan tr ng hƠng đầu lƠ sự thi u th n v phổ tần s . Bên c nh đó, tín hi u có t c đ
truy n d n cƠng l n s có đ r ng băng tín hi u cƠng l n, đi u nƠy l i d n đ n v n
đ pha-đinh đa đ ng ch n l c (selective fading) c h u trong các h th ng vô
tuy n s m t đ t, có kh năng gơy l i r t l n vƠ do đó lƠm gi m r t m nh ch t
l ng truy n d n đ i v i các h th ng đ n sóng mang.
M t trong nh ng h ng gi i quy t nh ng v n đ nh th đ i v i các h
th ng vô tuy n s dung l ng l n lƠ s d ng ghép theo tần s trực giao OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing). V b n ch t, OFDM lƠ h th ng
truy n d n đa sóng mang, trong đó thực hi n chia luồng tín hi u s cần truy n đi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




v i t c đ r t cao thành N (r t l n) các luồng con t c đ th p để thực hi n đi u
ch đồng th i N sóng mang con phơn bổ trực giao trên mi n tần s rồi phát đi
(Chang R. W., 1966).
Do các kênh con (các luồng con t c đ th p đi u ch các sóng mang con)
trực giao nên chúng không gơy nhi u l n nhau m c dù phổ của chúng chồng l n
lên nhau. Chính nh sự chồng l n lên nhau v phổ của các kênh con trực giao,
hi u qu s d ng phổ tăng lên đáng kể. H n th n a, vi c s d ng k t h p v i các
d ng đi u ch nhi u mức nh khóa dịch pha M tr ng thái M-PSK (M-ary Phase
Shift Keying) hay đi u ch biên đ vng góc M tr ng thái M-QAM (M-ary
Quadrature Amplitude Modulation) cho phép co hẹp b r ng phổ của t ng kênh
con h n n a, vƠ do đó lƠm gi m phổ chi m tổng c ng của h th ng. Bên c nh đó,

do đ r ng băng của các kênh con khá hẹp, hƠm truy n kênh vô tuy n v n không
b ng phẳng d i tác đ ng của pha-đinh đa đ ng (có thể gơy suy gi m m nh ch t
l ng đ i v i các h th ng đ n sóng mang băng r ng) l i tr nên khá b ng phẳng
trong các băng con, bi n pha-đinh đa đ ng tr nên pha-đinh phẳng (flat fading)
v i t ng kênh con vƠ có thể kh c ph c khá d dƠng. M t u điểm n a đ i v i
OFDM lƠ quá trình đi u ch vƠ gi i đi u ch có thể thực hi n đ c b ng các phép
bi n đổi Fourier nhanh ng c IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) vƠ bi n đổi
Fourier nhanh FFT (Fast Fourier Transform) (Weistein S. B. và Ebert P. M.,
1971), khá đ n gi n vƠ rẻ ti n v m t thi t bị v i sự phát triển của các vi m ch
quy mô r t l n VLSI (Very Large Scale Integrated circuit).
Do có các u điểm nổi tr i nh v y, OFDM đƣ đ c ứng d ng t 1993
trong chuẩn truy n hình s m t đ t chơu Âu DVB-T (Digital Video Broadcast –
Terrestrial) vƠ c chuẩn truy n hình s di đ ng DVB-H (DVB ậ Handheld) sau
nƠy. T đó, OFDM đƣ dần đ c ứng d ng r ng rƣi trong hƠng lo t các h th ng
khác nhau: a) Đ ng dơy thuê bao s b t đ i xứng ADSL (Asymmetric Digital
Subscriber Line); b) Các m ng c c b vô tuy n W-LAN (Wireless Local Area
Network) nh Wifi (Wireless fidelity) theo các chuẩn IEEE 802.11a, g, n (Mỹ) hay
HIPERLAN/2 (chơu Âu); c) Thông tin di đ ng băng r ng nh H th ng t ng tác
toƠn cầu cho truy nh p vi ba WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave
Access) v i các chuẩn IEEE 802.16 vƠ IEEE 802.16e và LTE (Long Term
Evolution) cho các m ng di đ ng 4G (Fourth Generation)...

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Các v n đ đ i v i các h th ng OFDM lƠ sự đòi h i đồng b v tần s khá
ng t nghèo, h th ng khá nh y c m đ i v i sai pha sóng mang c do m t ổn định
tần s l n t p ơm pha. Thêm vƠo đó, do tín hi u đi u ch OFDM lƠ tổng của r t

nhi u sóng mang con đ c đi u ch nên tỷ s công su t đ nh trên công su t trung
bình PAPR (Peak to Average Power Ratio) r t cao. D i tác đ ng của méo phi
tuy n gơy b i b khu ch đ i công su t l n HPA (High Power Amplifier) máy phát,
PAPR cao là m t y u t có thể gơy suy gi m r t m nh ch t l ng h th ng l n gơy
nhi u c n kênh ACI (Adjacent Channel Interference) đ i v i các kênh lơn c n do
sự m r ng phổ tín hi u, địi h i ph i có các bi n pháp kh c ph c.
M c dầu khơng cịn r t m i song vi c nghiên cứu v v n đ PAPR trong
OFDM, đánh giá tác đ ng của méo phi tuy n v i các h th ng OFDM vƠ các bi n
pháp kh c ph c… hi n v n đang còn đ c ti p t c [7]. Do v y, nghiên cứu vấn đề
PAPR trong OFDM và các biện pháp khắc phục v n h u ích, mang tính khoa h c
và thực ti n cao, giúp hiểu sơu các v n đ kỹ thu t đ i v i nhi u h th ng đƣ, đang
vƠ s đ c triển khai r ng rƣi n c ta.
Lu n văn nƠy có m c tiêu c b n lƠ tìm hiểu các tác đ ng của PAPR cao
trong các h th ng vô tuy n s s d ng kỹ thu t đi u ch OFDM vƠ các bi n pháp
kh c ph c. Do ph ng pháp xén đ nh lƠ m t trong nh ng ph ng pháp quan tr ng
nh t, r t th ng đ c áp d ng do đ n gi n v m t thực hi n, lu n văn cũng s t p
trung đi sơu tìm hiểu ph ng pháp nƠy c v m t nguyên lý cũng nh mơ ph ng
máy tính. Lu n văn gồm 3 ch ng chính nh sau.
Ch ng I: Tổng quan về OFDM
Nh ng v n đ c b n đ i v i các h th ng vô tuy n s băng r ng, các bi n
pháp kh c ph c đ i v i pha-đinh đa đ ng ch n l c, nguyên lý c b n OFDM,
các ứng d ng vƠ các y u t tác đ ng t i ch t l ng h th ng OFDM.
Ch ng II: PAPR trong hệ thống OFDM và các biện pháp khắc phục
PAPR trong các h th ng OFDM, các bi n pháp kh c ph c chủ y u.
Ch ng III: Mơ phỏng máy tính phương pháp xén đỉnh nhằm giảm PAPR
Nghiên cứu b ng mô ph ng máy tính v i ph ng pháp xén đ nh nh m gi m
PAPR.
Tác gi lu n văn xin chơn thƠnh c m n đ i v i các thƠy, cô vƠ Khoa Sau
đ i h c, Đ i h c kỹ thu t công nghi p Thái Nguyên, đƣ t n tình truy n đ t ki n
thức vƠ h tr trong su t quá trình h c t p t i tr ng. Tác gi cũng xin bƠy t

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




đơy lòng bi t n sơu s c t i thƠy giáo h ng d n ậ đ i tá, PGS. TS. Nguy n Qu c
Bình thu c H c vi n kỹ thu t quơn sự ậ ng i đƣ t n tình h ng d n, giúp đ tác
gi trong quá trình hoƠn thƠnh lu n văn nƠy, c v các ki n thức, l i khuyên quý
báu, cũng nh các phần m m mô ph ng máy tính.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Ch ng 1
T NG QUAN V OFDM

Chương này trình bày những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống vô tuyến
số mặt đất tốc độ lớn (băng rộng), các biện pháp khắc phục đối với pha-đinh đa
đường chọn lọc tần số, nguyên lý cơ bản OFDM và các yếu tố tác động tới chất
lượng hệ thống OFDM.
1.1 NH NG V N Đ C B N Đ I V I CÁC H TH NG VỌ TUY N S
MẶT Đ T DUNG L
NG L N
1.1.1 H th ng vô tuy n s dung l ng l n
Cũng gi ng nh các h th ng truy n d n s khác, các ch tiêu kỹ thu t c
b n đ i v i các h th ng truy n d n vô tuy n s bao gồm: a) Tính nhanh chóng,
thể hi n qua dung l ng C (Capacity) của h th ng [b/s], lƠ t c đ bít V l n nh t
có thể truy n qua h th ng v i m t đ chính xác nƠo đó đƣ cho; b) Tính chính xác,

thể hi n qua tỷ l l i bít BER (Bit-Error Rate) và jitter (lƠ sai l ch t ng đ i v
định th i tính theo % gi a đầu thu vƠ đầu phát) [1].
Các kênh vơ tuy n có thể đ c tr ng đ c m t cách s b b i đ r ng băng
k t h p (coherence bandwidth) Bc của kênh, lƠ kho ng tần s mƠ trong đó hàm
truy n của kênh có thể xem lƠ b ng phẳng (flat). M t h th ng vô tuy n s s
đ c xem nh dung l ng l n (băng r ng) n u nh đ r ng băng tín hi u W của
nó (tỷ l thu n v i t c đ d li u) v t quá đ r ng băng k t h p của kênh vô
tuy n gi a đầu phát vƠ đầu thu. Nh v y, dung l ng của h th ng vô tuy n s
nh th nƠo đ c coi lƠ l n thì ph thu c vƠo các đi u ki n kênh c thể. Thí d ,
đ i v i các h th ng vi ba s , dung l ng C ≥ 70 Mb/s (th ng s d ng đi u ch
M-QAM, v i đ r ng băng tín hi u W vào quãng 20 MHz tr lên) m i có thể đ c
xem lƠ l n [8]. Trong khi đó, do đ c tính truy n đa đ ng (multipath) r t m nh,
các h th ng vô tuy n di đ ng v i t c đ bít V ch ng vƠi Mb/s tr lên đƣ có thể
xem lƠ h th ng băng r ng, chẳng h n nh các h th ng t th h 3 (3G ậ 3rd
Generation) tr đi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Để h n ch ph m vi xem xét đ i v i các h th ng vô tuy n s dung l ng
l n, đơy chúng ta s ch xét t i các h th ng vô tuy n s m t đ t cơng tác trong
d i sóng siêu cao tần tr lên. Đi u nƠy lƠ do v m t công ngh , hi n nay m i ch
thực hi n đ c các h th ng có đ r ng băng tín hi u W vƠo c 1% của tần s
sóng mang. N u các t c đ s thông th ng của các dịch v s có ý nghĩa nh t
đ c xét đ n vƠo c vƠi Mb/s tr lên (chẳng h n nh t c đ luồng s ghép kênh
c p 1 ch ng 1.5 đ n 2 Mb/s hay các dịch v video có nén v i t c đ vƠi Mb/s…)
thì tần s sóng mang s lên t i hƠng trăm MHz, thu c d i sóng cực ng n (λ ≤ 1 m
hay fc ≥ 300 MHz, trong đó λ và fc t ng ứng lƠ b c sóng cơng tác vƠ tần s sóng
mang). Vi c truy n tín hi u s lƠ khá h n ch v i các d i tần s th p h n (sóng

ng n đ n sóng dƠi), v i các t c đ luồng d li u th p ít có ý nghĩa h n trong cu c
s ng. d i tần s sóng cực ng n nh th , c ch truy n sóng lƠ trong tầm nhìn
thẳng do sóng cực ng n r t d bị ch n b i các ch ng ng i có kích th c c b c
sóng, tức lƠ có kích th c khá nh .
Có r t nhi u v n đ đ t ra đ i v i các h th ng vô tuy n s dung l ng l n,
tuy nhiên nh ng v n đ c b n vƠ quan tr ng nh t đ t ra đ i v i các h th ng nh
th lƠ sự khan hi m v phổ tần s vƠ pha-đinh đa đ ng có tính ch n l c.
1.1.2 Sự khan hi m ph t n vƠ bi n pháp kh c ph c truy n th ng
a. Sự khan hiếm phổ tần
Đôi v i các h th ng vô tuy n s đ n sóng mang truy n th ng, trong đó
luồng s cần truy n đi đ c s d ng để đi u ch m t sóng mang cao tần đ n (lƠm
thay đổi m t hay vƠi tham s của sóng mang cao tần), t c đ luồng bit cƠng l n thì
phổ chi m của tín hi u sau đi u ch cƠng l n. Đi u nƠy hoƠn toƠn th y đ c t
tính ch t của bi n đổi Fourier. T c đ luồng bít cƠng l n thì đ r ng th i gian t ng
bít Tb s cƠng nh , do v y, bi n đổi Fourier của tín hi u nƠy (tức lƠ phổ của nó)
cƠng r ng trên mi n tần s .
TƠi nguyên tần s , tuy v y, l i khá h n hẹp do cho đ n hi n nay con ng i
m i ch s d ng đ c ch ng vƠi ch c GHz đầu tiên của tr c tần s cho truy n d n
vô tuy n. H n ch nƠy lƠ do các nguyên nhơn c b n sau: a) V m t công ngh ,
vi c ch t o các thi t bị phần vô tuy n RF (Radio Frequency) các tần s r t l n,
hƠng trăm đ n hƠng ngƠn GHz chẳng h n, lƠ r t khó khăn, c v thi t k l n linh
ki n đi n t ; b) Tần s cƠng cao, tổn hao đ ng truy n cƠng l n. Đi u nƠy, đ n
l t mình, l i đồi h i ho c máy phát ph i có cơng su t phát r t l n, trong đ i đa s
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




tr ng h p lƠ không thể đáp ứng đ c ngo i tr các h th ng r t đ c bi t, ho c
ph i h n ch cự ly liên l c. các d i tần s r t cao, lên t i 100 GHz ho c h n, cự

ly liên l c có thể đáp ứng đ c v i các thi t bị dơn d ng đang đ c phát triển hi n
nay ch vƠo tầm vƠi m đ n vƠi ch c m. Gi i tần s vô tuy n hi n dùng đ c cho
liên l c cự ly xa (vƠi km đ n vƠi ngƠn km) đ i v i các h th ng vô tuy n m t đ t
(ch kho ng vƠi ch c GHz), do v y, cần chia sẻ cho r t nhi u lo i h th ng v i r t
nhi u lo i hình dịch v (phát thanh, liên l c vơ tuy n sóng ng n th ng m i,
truy n hình, vơ tuy n chuyển ti p hay còn đ c g i thông d ng Vi t Nam lƠ vi
ba, thông tin di đ ng…). Ngay c khi các d i tần có thể tái s d ng qua nh ng
kho ng cách đủ xa (b o đ m nhi u l n nhau gi a các h th ng s d ng chung d i
tần nh d i mức cho phép) thì tƠi nguyên tần s v n cứ h t sức khan hi m do sự
phát triển ngƠy m t m nh m của các nhu cầu liên l c, v i t c đ truy n vƠ các
lo i hình dịch v tăng khơng ng ng. Vi c phơn bổ tần s vƠ giá thuê (hay đ u giá)
tần s do v y lƠ nh ng v n đ bu c ph i cơn nh c đ i v i c các c quan qu n lý
tần s cũng nh các nhƠ khai thác dịch v truy n vô tuy n.
Sự khan hi m v phổ tần s đƣ thúc đẩy vi c áp d ng các kỹ thu t nh m thu
hẹp phổ chi m W của các tín hi u khi t c đ truy n V tăng cao, nói cách khác, nó
thúc đẩy các kỹ thu t nh m nơng cao hi u qu s d ng phổ , đ c tính b ng tỷ s
gi a t c đ truy n vƠ đ r ng phổ chi m của tín hi u ( = V/W, [b/s/Hz]). Trong
thực t , để kh c ph c nhi u xuyên symbol ISI, đ r ng băng chi m của tín hi u W
th ng l n h n đ r ng băng khơng-khơng (null-to-null bandwidth) W0-0 của tín
hi u băng g c m t chút: W = (1+α)W0-0, trong đó α lƠ h s u n của m ch l c h n
băng tín hi u, th ng có d ng m ch l c căn b c hai cosine nơng (square-root
raised cosine filter), thông th ng α trong kho ng t 0.2 đ n 0.75 [1]. Tuy nhiên,
để đ n gi n trong so sánh hi u qu phổ, ng i ta v n th ng so sánh v i đ r ng
băng tín hi u tính theo đ r ng băng không-không.
b. Biện pháp truyền thống nâng cao hiệu quả phổ
Kỹ thu t th ng đ c s d ng nh t đ i v i các h th ng vơ tuy n s đ n
sóng mang nh m tăng hi u qu phổ lƠ s d ng s đồ đi u ch nhi u tr ng thái,
chẳng h n s d ng các s đồ đi u ch M-PSK hay M-QAM, trong đó t ng c m m
bít t luồng d li u nhị phơn đầu vƠo đ c ghép thƠnh các symbol có thể nh n M
tr ng thái (M = 2m) vƠ đi u ch pha (v i M-PSK) ho c đi u ch c pha l n biên đ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




(v i đi u ch M-QAM) của sóng mang cao tần. Có thể th y đ c kh năng tăng
hi u qu phổ của các s đồ đi u ch kể trên nh sau.
Do đ c ghép t m bít, m i symbol s có đ r ng th i gian lƠ Ts = mTb,
trong đó Tb lƠ đ r ng của m t bít, vƠ m i symbol có thể biểu di n nh m t tín
hi u xung ch nh t v i M biên đ khác nhau có thể có. Đ r ng băng khơngkhơng của tín hi u symbol Ws0-0 = 1/Ts do v y s hẹp h n m lần đ r ng băng
không-không của tín hi u nhị phơn (bít) Wb0-0 = 1/Tb, nghĩa lƠ Ws0-0 = Wb0-0/m. Do
v y có thể th y, v i cùng t c đ bít V thì
(1.1)
s = V/Ws0-0 = V/( Wb0-0/m) = mV/Wb0-0 = m b
trong đó s và b lần l t lƠ hi u qu phổ trong các tr ng h p truy n theo
symbol (đi u ch M tr ng thái) vƠ truy n theo bít (tín hi u nhị phơn).
T (1.1), ta có thể th y r ng hi u qu phổ cần đ t cƠng cao, m và M cần
cƠng l n.
Các sơ đồ điều chế và giải điều chế M-PSK và M-QAM
+ S đ đi u ch vƠ gi i đi u ch M-PSK
S đồ thông d ng đi u ch vƠ gi i đi u ch M-PSK v i M = 4, còn g i lƠ
QPSK (Quarternary Phase Shift Keying), đ c thể hi n trên hình 1.1 [1].
Đ i v i s đồ đi u ch 4-PSK (hình 1.1a), luồng d li u nhị phơn l i vƠo
đ c chia thƠnh các c p bít, qua b bi n đổi n i ti p-song song S/P
(Serial/Parallel) đ c chia lƠm hai nhánh, m i nhánh m t bán symbol gồm 1 bít
v i đ r ng đ c m r ng thƠnh Ts = 2Tb. Các bít (bán symbol) của t ng nhánh
này, sau khi qua các b l c thông th p LPF (Low-Pass Filter) h n băng và t o
d ng xung (pulse shaping) d ng căn b c hai cosine nơng m c n i ti p v i m t
m ch s a d ng xung x/sinx, đ c nhơn v i các thƠnh phần đồng pha cos2πfct ho c

vng pha sin2πfct của sóng mang trung tần IF (Intermediate Frequency). Tín trên
hai nhánh sau đó đ c c ng v i nhau, t o nên tín hi u QPSK trung tần. Tín hi u
nƠy sau đó s đ c đ a t i tuy n RF (Radio Frequency) để tr n lên tần s vô
tuy n cao tần, khu ch đ i vƠ truy n đi. Chịm sao tín hi u QPSK (biểu di n vector
tín hi u) đ c thể hi n trên hình 1.2 gồm M điểm chia đ u vòng tròn tơm g c
t a đ , bán kính

Es , trong đó Es lƠ năng l

ng của m t symbol. Hi u qu s

d ng phổ của QPSK lƠ [1]:
QPSK = 2/(1+α) [b/s/Hz]
Tổng quát, hi u qu phổ của kiểu đi u ch M-PSK là [1]:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(1.2)




M-PSK

= m/(1+α) [b/s/Hz] = (log2M)/(1+α) [b/s/Hz]
LPF

cos2πfct
~

data

t ng 2 bít

S/P

Σ

90o

(1.3)

Tín hi u
QPSK
T i tuy n RF

sin2πfct
LPF

a)

Tín hi u QPSK
+ t p ơm

~

T b tr n xu ng

90o

A/D

LPF

cos2πfct

data

P/S

(t ng 2 bít)

sin2πfct
A/D

LPF
t=kTs

b)
Hình 1.1 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch QPSK

•

M=4

•

Q

d P  EsPSK sin( / M )
dP

0

•

I

EsPSK

•
Hình 1.2 Chịm sao tín hi u M-PSK

Đ i v i s đồ gi i đi u ch 4-PSK (hình 1.1b), tín hi u nh n đ c bao gồm
c tín hi u h u ích vƠ t p ơm sau khi đ c tr n xu ng IF t m ch tr n xu ng
(down converter) s đ c đ a song song t i 2 nhánh của b gi i đi u ch . T i các
nhánh nƠy, tín hi u s đ c nhơn v i các thƠnh phần đồng pha ho c vng pha của
sóng mang trung tần nh m lo i b thƠnh phần tần s cao. Các b l c thông th p
(cũng th ng lƠ các m ch l c căn b c hai cosine nơng), m ch l y m u t i các th i
điểm t = kTs (k lƠ ch s khe th i gian của các symbol hay c p bít) vƠ các m ch
bi n đổi A/D (thực ch t lƠ các m ch so ng ng nh m quy t định giá trị bít trên các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




nhánh lƠ 1 hay 0) hình thƠnh nên máy thu t i u tín hi u s , cho tỷ s tín/t p SNR
(Signal-to-Noise Ratio) l n nh t (vƠ do đó, tỷ l thu l i nh nh t). Các bít nh n
đ c trên 2 nhánh s đ c ghép tr l i thƠnh c p bít ban đầu qua b bi n đổi song
song-n i ti p P/S.
+ S đ đi u ch vƠ gi i đi u ch M-QAM
Đi u ch biên đ vng góc (M-QAM) là ph ng pháp đi u ch k t h p

gi a đi u ch biên đ vƠ đi u ch pha. Tên g i đi u ch biên đ vng góc xu t
phát t thực t lƠ tín hi u M-QAM đ c t o ra b ng cách c ng hai tín hi u đi u
ch biên đ có L = M mức trên các sóng mang vng pha v i nhau. Cũng nh
M-PSK, đi u ch M-QAM lƠ m t ph ng pháp đi u ch tín hi u hai chi u tuy n
tính, cho phép nơng cao hi u qu phổ.
Đi u ch vƠ gi i đi u ch M-QAM có s đồ kh i trên hình 1.3 [4].
V i đi u ch M-QAM (hình 1.3a), b bi n đổi n i ti p-song song S/P
(Serial/Parallel) thực hi n bi n đổi t ng symbol gồm m = log2M bít t chu i bít
d li u n i ti p l i vƠo thƠnh hai bán symbol, m i bán symbol gồm m/2 bít. Các
kh i đổi mức 2/L thực hi n bi n t ng c m m/2 bít nhị phơn đó thƠnh các tín hi u
không v không NRZ (Non Return to Zero) nhi u mức Ak và Bk (v i k lƠ ch s
khe th i gian của symbol đ c truy n), có thể nh n L = M trị biên đ , tùy thu c
vƠo m u các bít của c m bít l i vƠo. D ng phổ tín hi u đầu ra đ c hình thƠnh
nh các b l c thơng th p phía tr c m ch nhơn, mƠ trong thực t thi t k chúng
th ng lƠ nh nhau vƠ là m ch l c căn b c hai cosine nâng (square-root raised
cosine filter) m c n i ti p v i m t m ch s a d ng xung x/sinx. Các m ch nhơn
đ c s d ng sau m i m ch l c nh m thực hi n đi u ch biên đ tuy n tính, v i
các sóng mang IF cùng tần s song trực giao (các sóng mang cos2πfct và sin2πfct).
Các tín hi u l i ra các m ch nhơn đ c c ng v i nhau t o nên tín hi u M-QAM.
B đi u ch M-QAM nh v y đ c t o ra t hai b đi u ch biên đ trực giao
nhau v i sóng mang bị nén. Tín hi u đi u ch M-QAM trung tần nƠy sau khi
tr n lên RF, khu ch đ i, tín hi u s đ c phát đi qua h th ng ăng-ten, phi-đ ra
môi tr ng vô tuy n.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




m/2 bit Đổi mức

2/L

m bit



Lọc
thông thấp

Ak

AkaT(t)cos2fct

cos2fct

LO



S/P

Đổi mức
2/L
m/2 bit

90o
sin2fct


Lọc

thông thấp

Bk

tín hiệu M-QAM

BkbT(t)sin2fct

a)


LPF

sin2fct

tín hi u l i vƠo


đồng hồ

900




cos2fct
LPF

t=kTS

Vd1(t)

A/D 1
&
gi i
mã
m/2

P/S

dƣy bít l i ra

A/D 1
&
gi i
mã
m/2

b)
Hình 1.3 S đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch M-QAM [4]

M = 16



-3





EsQAM



I
3



1

-1



1

2dQ



dQ 



EsQAM

2( M  1)

3 Q



-1







-3





Hình 1.4 Chịm sao tín hi u 16-QAM

Hi u qu s d ng phổ của đi u ch M-QAM cũng đ c tính theo (1.3) [1].
Chịm sao tín hi u đi u ch M-QAM có nhi u d ng khác nhau, ngoƠi các d ng
chòm sao hình trịn s d ng cho truy n d li u trên kênh tho i trong các modem
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




t c đ th p hay d ng ch th p trong các h th ng đi u ch mƣ l i TCM (Trellis
Coded Modulation), s đồ đi u ch M-QAM v i chịm sao tín hi u vng (square

constellation) lƠ s đồ thông d ng nh t trong các h th ng vô tuy n s m t đ t
hi n nay. Chịm sao tín hi u M-QAM d ng hình vng đ c thể hi n trên hình
1.4, thí d cho tr ng h p M = 16.
S đồ kh i b gi i đi u ch M-QAM đ c trình bƠy trên hình 1.3b. Tín hi u
l i vƠo b gi i đi u ch trong khe th i gian của symbol thứ k đ c nhân v i các
sóng mang trực giao vƠ lo i b thƠnh phần hƠi b c hai của sóng mang. Các b l c
thông th p, th ng cũng lƠ các b l c căn b c hai cosine nâng, m ch l y m u vƠ
bi n đổi A/D cũng hình thƠnh nên máy thu t i u nh m cực đ i hóa SNR. Các tín
hi u sau l c (có c t p ơm) đ c l y m u theo nhịp symbol t i các th i điểm t=kTS
vƠ đ

c bi n đổi t i các b bi n đổi t

ng tự/s A/D thành các tín hi u Aˆ k và Bˆ k

v i L trị biên đ có thể có rồi đ c gi i mƣ thƠnh các tổ h p có m/2 bít. Hai nhánh
tín hi u đ c đ a t i b bi n đổi song song-n i ti p (P/S) để t o tr thƠnh c m m
bít l i ra.
+ So sánh M-PSK và M-QAM
Vi c so sánh gi a hai kiểu đi u ch nhi u mức M-PSK và M-QAM đ c
thực hi n dựa trên nguyên t c cho chúng có cùng hi u qu s d ng phổ, cùng tỷ l
l i thu symbol, kiểu đi u ch nƠo đòi h i năng l ng cao h n thì tồi h n. Theo
(1.3), hi u qu phổ của c M-PSK và M-QAM nh nhau v i cùng giá trị M vƠ h
s u n l c α. V lý thuy t, tỷ l l i ph thu c kho ng cách t điểm tín hi u t i
biên quy t định gần nh t dP và dQ (hình 1.2 vƠ 1.4), cùng tỷ l l i symbol có nghĩa
là dP = dQ, theo các hình 1.2 và 1.4 thì đi u ki n nƠy lƠ:
EsPSK sin( / M ) 

EsQAM

2( M  1)

(1.4)

Nh v y, để so sánh hai lo i đi u ch nƠy ta có thể xét tỷ s sau, lƠ m t hƠm
của M:

A( M ) 

EsQAM
EsPSK

 2( M  1)2 sin 2 ( / M )

(1.5)

V i M = 4, A(4) = 1, c 4-QAM vƠ QPSK đ u yêu cầu năng l ng nh
nhau khi có cùng hi u qu phổ vƠ cùng tỷ l l i, do đó chúng hoƠn toƠn t ng
đ ng nhau, các s đồ đi u ch vƠ gi i đi u ch lƠ nh nhau. V i 4 < M ≤ 8, A(M)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




> 1, có nghĩa lƠ M-PSK t t h n M-QAM. Khi M > 8, A(M) < 1, M-QAM t t h n
M-PSK, đi u nƠy lý gi i thực t lƠ hầu nh không g p các s đồ đi u ch M-PSK
v i M > 8.
V m t ứng d ng trong thực t , khi dung l ng h th ng t th p t i trung
bình, hi u qu phổ địi h i khơng cao l m (m ch cần không l n), ng i ta th ng
s d ng đi u ch M-PSK v i M = 2, 4 ho c 8. V i các h th ng vô tuy n s dung

l ng t trung bình đ n l n, s đồ đi u ch th ng áp d ng lƠ M-QAM v i M =
16, 64 hay 256. T các xem xét trên, trong lu n văn nƠy ta s gi i h n ch xem xét
v i các h th ng s d ng đi u ch M-QAM. S đồ kh i t ng đ ng băng g c
của m t h th ng vơ tuy n s M-QAM đ n sóng mang tiêu biểu đ c thể hi n
trên hình v 1.5 [4].
Nguồn Ck
B
symbol
đi u ch

B
l c phát

KĐCS

T p ơm

M.tr ng
truy n

B
l c thu
Nhi u

Chú gi i:
KPĐH = Khôi ph c đồng hồ; KPSM = Khơi ph c sóng
mang; KĐCS = Khu ch đ i cơng su t

Hình 1.5 S đồ kh i t

ng đ

Cˆ k

B
san b ng

Thi t bị
qu. định

B gi i
đi u ch

KPĐH

KPSM

ng băng g c h th ng vô tuy n s M-QAM [4]

1.1.3 Pha-đinh đa đ ng ch n l c t n s vƠ các bi n pháp kh c ph c
a. Pha-đinh đa đường chọn lọc tần số (selective fading)
V c b n, M-QAM lƠ s đồ đi u ch biên đ , do v y r t nh y c m v i méo
phi tuy n gơy b i các b khu ch đ i công su t l n máy phát. Khi t c đ bít tăng
m nh do các yêu cầu tăng không ng ng của các dịch v m i trong m ng vi n
thông, để gi m h n n a đ r ng băng tín hi u cần ph i s d ng s đồ đi u ch MQAM v i M r t l n, 1024 ho c h n. Giá trị r t l n của M nh th l i bị h n ch v
m t cơng ngh (quan tr ng nh t lƠ sự địi h i v công su t phát ph i r t l n nh m
đ t đ c tỷ l l i bít BER đủ nh theo yêu cầu, kéo theo địi h i các b khu ch đ i
cơng su t l n ph i r t tuy n tính, khơng đáp ứng đ c v cơng ngh ), vì v y trong
thực t , M t i đa hi n có thể áp d ng lƠ 256, th ng thì M = 64 đƣ lƠ khá l n. Nh
v y, m c dù đƣ s d ng các s đồ đi u ch nhi u mức để nơng cao hi u qu phổ,

v b n ch t lƠ lƠm gi m b r ng phổ chi m của tín hi u, khi t c đ bít cần truy n
đ t t i khá l n thì đ r ng băng tín hi u v n r t l n. Thí d nh các h th ng vi ba
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên