các phương pháp giảm papr trong hệ thống ofdm

1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG 2
KHOA VIỄN THÔNG 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
Đề tài:
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG HỆ THỐNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG HỆ THỐNG
OFDM
OFDM


MSĐT : 11406160087
MSĐT : 11406160087


SVTH : Nguyễn Thành Vinh
SVTH : Nguyễn Thành Vinh


MSSV : 406160087
MSSV : 406160087

Lớp : Đ06VTA1
Lớp : Đ06VTA1


GVHD : Ths. Nguyễn Văn Lành
GVHD : Ths. Nguyễn Văn Lành




2
Nội dung thực hiện
Nội dung thực hiện

Phần lý thuyết
Phần lý thuyết
1. Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của
1. Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của
OFDM
OFDM
2. Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM
2. Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM
3. Các phương pháp giảm PAPR trong OFDM
3. Các phương pháp giảm PAPR trong OFDM

Phần thực hành
Phần thực hành
1. Mô phỏng một số phương pháp giảm PAPR
1. Mô phỏng một số phương pháp giảm PAPR
3

N
N
ội dung trình bày
ội dung trình bày

Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng
của OFDM
của OFDM

Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM

Chương 3: Các phương pháp giảm PAPR
Chương 3: Các phương pháp giảm PAPR
trong OFDM
trong OFDM

Chương 4: Mô phỏng một số phương pháp
Chương 4: Mô phỏng một số phương pháp
giảm PAPR
giảm PAPR
4
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
ứng dụng của OFDM
ứng dụng của OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
1. Giới thiệu về OFDM


OFDM (Orthogonal Frequency Division
OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) là phương pháp điều chế đa sóng
Multiplexing) là phương pháp điều chế đa sóng
mang trong đó các sóng mang con là trực giao với
mang trong đó các sóng mang con là trực giao với
nhau
nhau

Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia luồng dữ liệu
Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia luồng dữ liệu
trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song
trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song
có tốc độ thấp hơn, mỗi luồng dữ liệu đó được điều
có tốc độ thấp hơn, mỗi luồng dữ liệu đó được điều
chế bởi các sóng mang con có tần số khác nhau, và
chế bởi các sóng mang con có tần số khác nhau, và
các sóng mang con là trực giao với nhau
các sóng mang con là trực giao với nhau
5
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
ứng dụng của OFDM
ứng dụng của OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
BỘ ĐIỀU CHẾ OFDM
6
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và

ứng dụng của OFDM
ứng dụng của OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
BỘ GIẢI ĐIỀU CHẾ OFDM
7
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
ứng dụng của OFDM
ứng dụng của OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
1. Giới thiệu về OFDM
SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT HỆ THỐNG OFDM
8
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và
ứng dụng của OFDM
ứng dụng của OFDM
2. Ứng dụng của OFDM
2. Ứng dụng của OFDM
A. Phát thanh số
A. Phát thanh số

DAB (Digital Audio Broadcasting)
DAB (Digital Audio Broadcasting)

DRM (Digital Radio Mondiale)
DRM (Digital Radio Mondiale)
B. Truyền hình số mặt đất
B. Truyền hình số mặt đất


DVB-T (Digital Video Broadcasting for
DVB-T (Digital Video Broadcasting for
Terrestrial Transmission Mode)
Terrestrial Transmission Mode)

DVB-H (Digital Video Broadcasting for
DVB-H (Digital Video Broadcasting for
Handheld)
Handheld)
C. Mạng máy tính không dây tốc độ cao HiperLAN/2
C. Mạng máy tính không dây tốc độ cao HiperLAN/2
D. WiMax (Worldwide Interoperability for Microware
D. WiMax (Worldwide Interoperability for Microware
Access)
Access)
9
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong
OFDM
OFDM
1
1
. Đặc tính kênh truyền
. Đặc tính kênh truyền

Sự suy hao
Sự suy hao

Fading chậm và fading nhanh

Fading chậm và fading nhanh

Độ trãi trễ
Độ trãi trễ

Độ dòch Doppler
Độ dòch Doppler

Fading phẳng và fading lựa chọn tần số
Fading phẳng và fading lựa chọn tần số

Nhiễu trắng AWGN
Nhiễu trắng AWGN

Nhiễu liên ký tự (ISI)
Nhiễu liên ký tự (ISI)

Nhiễu xuyên kênh (ICI)
Nhiễu xuyên kênh (ICI)
10
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong
Chương 2: Các vấn đề kỹ thuật trong
OFDM
OFDM
2. Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM
2. Các vấn đề kỹ thuật trong OFDM

Khôi phục kênh truyền và cân bằng tín hiệu
Khôi phục kênh truyền và cân bằng tín hiệu


Đồng bộ sóng mang
Đồng bộ sóng mang

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung
Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung
bình PAPR (Peak to Average Power Ratio)
bình PAPR (Peak to Average Power Ratio)
11
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR
1. Đònh nghóa
1. Đònh nghóa


PAPR được đònh nghóa là tỷ số giữa công suất đỉnh
PAPR được đònh nghóa là tỷ số giữa công suất đỉnh
tức thời trên công suất đỉnh trung bình của mỗi ký
tức thời trên công suất đỉnh trung bình của mỗi ký
tự đa sóng mang.
tự đa sóng mang.
s
2
0<T<T
2
0
ax ( )
( )
s

T T
m s t
PAPR
mean s t
< <
=
Với s(t) là ký tự đa sóng mang trong khoảng thời gian
0<T<T
S
12
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR
2. Hàm phân bố tích lũy bù CCDF
2. Hàm phân bố tích lũy bù CCDF
(Complementary Cumulative Distribution
(Complementary Cumulative Distribution
Fuction)
Fuction)

CCDF của PAPR được đònh nghóa là xác suất mà
CCDF của PAPR được đònh nghóa là xác suất mà
PAPR của một khối dữ liệu vượt quá một giá trò
PAPR của một khối dữ liệu vượt quá một giá trò
hạn đònh trước (PAPR
hạn đònh trước (PAPR
0
0
).

).

Hàm tính CCDF của PAPR theo lý thuyết :
Hàm tính CCDF của PAPR theo lý thuyết :
( )
0
0
( ) 1 1
N
PAPR
P PAPR PAPR e
−
≥ = − −
13
Chöông 3: Caùc phöông phaùp giaûm
Chöông 3: Caùc phöông phaùp giaûm
PAPR
PAPR
3. Caùc phöông phaùp giaûm PAPR
3. Caùc phöông phaùp giaûm PAPR
14
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Cắt biên độ ( Amplitude clipping)
Cắt biên độ ( Amplitude clipping)

Biểu thức mô tả :

Biểu thức mô tả :

Cửa sổ đỉnh ( Peak Windowing)
Cửa sổ đỉnh ( Peak Windowing)

Ý tưởng của phương pháp này là nhân đỉnh cao
Ý tưởng của phương pháp này là nhân đỉnh cao
của tín hiệu với cửa sổ dạng Gauss, Cosin, Keiser,
của tín hiệu với cửa sổ dạng Gauss, Cosin, Keiser,
và Hamming. Đỉnh cao sẽ bò xén bởi các cửa sổ
và Hamming. Đỉnh cao sẽ bò xén bởi các cửa sổ
nhân vào.
nhân vào.
( )
( ), ( )
( )
, ( )
c
j t
S t S t A
S t
Ae S t A
φ
≤

=

>

15

Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
PAPR
PAPR

Chia tyỷ leọ ủửụứng bao ( Envelope Scaling )
Chia tyỷ leọ ủửụứng bao ( Envelope Scaling )
16
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Cập nhật pha ngẫu nhiên ( Random phase
Cập nhật pha ngẫu nhiên ( Random phase
update)
update)

Độ lệch công suất
Độ lệch công suất

Phương sai công suất PV (Power Varian) :
Phương sai công suất PV (Power Varian) :

Có hai phương pháp cập nhật pha ngẫu nhiên đó là
Có hai phương pháp cập nhật pha ngẫu nhiên đó là
đặt mức ngưỡng và giới hạn số vòng lặp.
đặt mức ngưỡng và giới hạn số vòng lặp.
( ) ( ) [ ( )]P t P t E P t
∆ = −

2
0
1
(( ( ))
T
PV P t dt
T
= ∆
∫
17
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Phép biến đổi nén giản (Compading
Phép biến đổi nén giản (Compading
Transform)
Transform)

Phép biến đổi nén giản có biểu thức sau:
Phép biến đổi nén giản có biểu thức sau:

S’(t)=CT[S(t)]
S’(t)=CT[S(t)]

Với CT[.] là phép biến đổi thỏa mãn hai
Với CT[.] là phép biến đổi thỏa mãn hai
biểu thức:
biểu thức:

1. E{S(t)’
1. E{S(t)’
2
2
}=E{S(t)
}=E{S(t)
2
2
}.
}.
2. |S’(t)|>= |S(t)| Với S(t)>=m
2. |S’(t)|>= |S(t)| Với S(t)>=m


|S’(t)|< |S(t)| Trong các trường hợp còn lại.
|S’(t)|< |S(t)| Trong các trường hợp còn lại.
18
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Công thức biến đổi Hadamard
Công thức biến đổi Hadamard

Dữ liệu đầu vào X=[X
Dữ liệu đầu vào X=[X
0
0
, X

, X
1
1
, ,X
, ,X
N
N
]
]

Biểu thức quy hồi ma trận Hadamard.
Biểu thức quy hồi ma trận Hadamard.

Biểu thức biến đổi Y=X.H
Biểu thức biến đổi Y=X.H
2
1 1
1
1 1
2
H
 
=
 
−
 
2
1
2
N N

N
N N
H H
H
H H
N
 
=
 
−
 
19
Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
PAPR
PAPR

Cheứn daừy maừ giaỷ
Cheứn daừy maừ giaỷ
20
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Lược đồ chọn mức ( Selective level
Lược đồ chọn mức ( Selective level
Mapping)
Mapping)
21

Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Dãy truyền riêng phần ( Partial Transmit
Dãy truyền riêng phần ( Partial Transmit
Sequence)
Sequence)
22
Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
Chửụng 3: Caực phửụng phaựp giaỷm
PAPR
PAPR

Kyừ thuaọt gheựp xen ( Interleaving
Kyừ thuaọt gheựp xen ( Interleaving
technique)
technique)

Kyừ thuaọt ủụn aựnh Tone ( Tone injection
Kyừ thuaọt ủụn aựnh Tone ( Tone injection
Technique)
Technique)
23
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR


Kỹ thuật âm hiệu dành riêng ( Tone
Kỹ thuật âm hiệu dành riêng ( Tone
Reservation)
Reservation)

Mở rộng không gian tín hiệu ( Active
Mở rộng không gian tín hiệu ( Active
Constellation Extention)
Constellation Extention)
QPSK
16QA
M
24
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Mã hóa khối ( Block Coding)
Mã hóa khối ( Block Coding)

Mã hóa khỗi dữ liệu thành các bộ từ mã có
Mã hóa khỗi dữ liệu thành các bộ từ mã có
PAPR thấp để truyền đi.
PAPR thấp để truyền đi.

Mã hóa khối con ( Sub Block Coding Scheme)
Mã hóa khối con ( Sub Block Coding Scheme)

Chia dữ liệu thành các khối con.

Chia dữ liệu thành các khối con.

Lược đồ mã hóa khối kết hợp sửa lỗi ( Block
Lược đồ mã hóa khối kết hợp sửa lỗi ( Block
Coding Scheme with error correction)
Coding Scheme with error correction)

Tín hiệu có khả năng sửa lỗi
Tín hiệu có khả năng sửa lỗi
25
Chương 3: Các phương pháp giảm
Chương 3: Các phương pháp giảm
PAPR
PAPR

Đánh giá một số phương pháp
Đánh giá một số phương pháp

Khả năng giảm PAPR
Khả năng giảm PAPR

Tăng công suất ở tín hiệu truyền.
Tăng công suất ở tín hiệu truyền.

Tăng BER ở bộ nhận.
Tăng BER ở bộ nhận.

Giảm tốc độ dữ liệu.
Giảm tốc độ dữ liệu.


Mức độ tính toán phức tạp.
Mức độ tính toán phức tạp.