Báo cáo nghiên cứu khoa học: ỨNG DỤNG CÁC MÃ CI ĐỂ GIẢM PAPR VÀ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG OFDM

Bài báo tập trung phân tích các giải pháp để giảm tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) và nâng cao dung lượng hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). Một trong các phương pháp giảm PAPR không gây méo tín hiệu là sử dụng mã trải phổ xây dựng dựa trên các tín hiệu CI [1,2] sắp xếp trực giao. Trong hệ thống OFDM, việc giảm PAPR và nâng cao dung lượng hệ thống là hai yêu cầu trái ngược nhau. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG CÁC MÃ CI ĐỂ GIẢM PAPR VÀ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG OFDM" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008 ỨNG DỤNG CÁC MÃ CI ĐỂ GIẢM PAPR VÀ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG OFDM PAPR IMPROVEMENT AND CAPACITY ENHANCEMENT OF OFDM SYSTEM USING CI CODES TĂNG TẤN CHIẾN PHẠM THỊ MINH CHÂU PHẠM VĂN TUẤN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo tập trung phân tích các giải pháp để giảm tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) và nâng cao dung lượng hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). Một trong các phương pháp giảm PAPR không gây méo tín hiệu là sử dụng mã trải phổ xây dựng dựa trên các tín hiệu CI [1,2] sắp xếp trực giao. Trong hệ thống OFDM, việc giảm PAPR và nâng cao dung lượng hệ thống là hai yêu cầu trái ngược nhau. Để giải quyết vấn đề này, mã giả trực giao CI (POCI) [3] được đề xuất giúp nâng gấp đôi dung lượ ng nhưng vẫn đảm bảo giảm PAPR. Ngoài ra, một cấu trúc mã nâng cao khác cũng được đưa ra trong [6] với tính tương quan chéo thấp hơn. Các kết quả mô phỏng cho thấy 3 bằng việc sử dụng mã nâng cao, PAPR tại mức Pr(PAPR>PAPR 0)= 10 giảm 4dB trong khi mức giảm chỉ là 3dB khi ứng dụng mã POCI và là 2dB với mã CI. ABSTRACT Reduction of PAPR and increase of capacity are of the interests of the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system recently. In conventional OFDM system, PAPR increases when increasing system capacity. This paper studies the application of CI codes (CI and POCI) and enhanced complex spreading code in OFDM system for reducing PAPR while enhancing system capacity. The numerical results show that the new complex spre ading code presents superior performance with the gain of 4dB while it is only 3dB and 2dB for the current POCI and CI codes, respectively.1. Đặt vấn đề Một trong các nhược điểm chính của hệ thống OFDM là tỉ số công suấtđỉnh trên công suất trung bình (PAPR) lớn và do đường bao tín hiệu thay đổi theotin tức, bộ khuếch đại cần độ tuyến tính cao hoặc phải làm việc ở một độ lùi khálớn. Do đó yêu cầu giảm PAPR trong hệ thống OFDM là rất cần thiết. Các phươngpháp giảm PAPR có thể xếp thành hai nhóm: Nhóm gây méo tín hiệu và nhómkhông gây méo tín hiệu. Nhóm 1, tiêu biểu là xén đỉnh, gây bức xạ ngoài băng vàméo trong băng làm suy giảm chất lượng hệ thống. Nhóm 2 có điểm chung là biếntín hiệu ban đầu thành tín hiệu mang thông tin tương đương nhưng có PAPR thấp.Các phương pháp nhóm 2 như: mã hoá làm tăng độ dư thừa, xử lý không gian tín 17 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008hiệu làm tăng độ phức tạp máy phát và yêu cầu truyền thông tin bên lề. Áp dụngcác mã CI giảm PAPR là một trong các phương pháp không gây méo tín hiệu,không yêu cầu thông tin bên lề và có khả năng tăng gấp đôi dung lượng như mãPOCI và mã nâng cao. Phần còn lại của bài báo có cấu trúc như sau: Phần II trình bày v ề sự ứngdụng của mã CI và POCI cũng như ưu nhược điểm của chúng trong hệ thốngOFDM. Tiếp theo, trong phần III, đặc điểm của mã nâng cao được phân tích vàđánh giá. Phần cuối thảo luận các kết quả mô phỏng và đưa ra kết luận.2. Ứng dụng các mã CI trong hệ thống ofdm2.1. Tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình Tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) trong hệ thốngOFDM được tính như sau: 2 max s (t ) (1) t 0,T   PAPR 2 mean s (t ) t 0,T  Trong đó s (t ) là tín hiệu đa sóng mang, T là chu kỳ ký hiệu OFDM. PAPRlà thông số xét tại phía phát và thường được đánh giá thông qua hàm phân bố tíchluỹ bù CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) của nó, tức làxác suất PAPR lớn hơn một giá trị PAPR0 : PrPAPR  PAPR0  . Xét bộ khuếchđại có thực hiện tuyến tính hoá, và gọi  max là hiệu suất cực đại của bộ khuếch đại,quan hệ giữa hiệu suất bộ khuếch đại  ,  max và PAPR được mô tả như sau [5]:    max / PAPR (2) ...