Ước lượng giới hạn trên của tỉ lệ lỗi bit dưới tác động đồng thời méo tuyến tính và méo phi tuyến trên hệ thống MISO STBC 2×1

Trong bài báo này, phương pháp tính giới hạn trên của tỉ lệ lỗi bit được giới thiệu bằng cách kết hợp mô phỏng thực nghiệm và tính giải tích trên hệ thống MISO STBC 2×1. Kết quả mô phỏng và tính toán cho thấy giữa đường BER tính theo thủ tục đề xuất và đường cong BER mô phỏng theo mô hình giả định là bám sát nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ước lượng giới hạn trên của tỉ lệ lỗi bit dưới tác động đồng thời méo tuyến tính và méo phi tuyến trên hệ thống MISO STBC 2×1Kỹ thuật điều khiển & Điện tử ƯỚC LƯỢNG GIỚI HẠN TRÊN CỦA TỈ LỆ LỖI BIT DƯỚI TÁC ĐỘNG ĐỒNG THỜI MÉO TUYẾN TÍNH VÀ MÉO PHI TUYẾN TRÊN HỆ THỐNG MISO STBC 2×1 Nguyễn Tất Nam1*, Nguyễn Quốc Bình2, Nguyễn Thanh Bình3 Tóm tắt: Trong bài báo này, phương pháp tính giới hạn trên của tỉ lệ lỗi bit được giới thiệu bằng cách kết hợp mô phỏng thực nghiệm và tính giải tích trên hệ thống MISO STBC 2×1. Kết quả mô phỏng và tính toán cho thấy giữa đường BER tính theo thủ tục đề xuất và đường cong BER mô phỏng theo mô hình giả định là bám sát nhau.Từ khóa: Xử lý tín hiệu, Méo phi tuyến, Méo tuyến tính, HPA, M-QAM. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, hệ thống đa đầu vào đa đầu ra (MIMO: Multi Input - Multi Output) là côngnghệ được sử dụng rộng rãi trên hệ thống thông tin tế bào như LTE cải tiến (LTE-A: Long-Term Evolution Advanced) và các hệ thống như WIFI hoặc WIMAX do có các ưu điểmnhư dung lượng của hệ thống dễ dàng mở rộng và có khả năng hạn chế tác động xấu từpha-đinh [1]. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế hệ thống, nhà thiết kế phải đối mặt và giảiquyết một số vấn đề khó khăn như ảnh hưởng phi tuyến từ bộ khuếch đại công suất (HPA:High Power Amplifier), méo tuyến tính do chế tạo bộ lọc không hoàn hảo hoặc pha-đinhchọn lọc tần số để đạt được dung lượng hoặc phẩm chất hệ thống như mong muốn. Một hướng nghiên cứu về méo phi tuyến là nghiên cứu đưa ra biểu thức giải tích vềmối quan hệ của xác suất lỗi hoặc dung lượng hệ thống MIMO với tham số phi tuyến củaHPA. Tiêu biểu cho hướng nghiên cứu này là các công trình [2,3,4,5]. Tuy nhiên, các kếtquả nghiên cứu này chỉ được thực hiện với giả thiết HPA kết hợp với bộ méo trước lýtưởng. Khi đó, HPA trở thành bộ hạn biên đường bao mềm (SEL: Soft-Envelope Limiter).Hoặc trong hệ thống nghiên cứu chỉ xét với mô hình HPA là bộ khuếch đại bán dẫn(SSPA: Solid-Sate Power Amplifier). Tức là, các công trình nghiên cứu đã bỏ qua tácđộng AM/PM của HPA. Trong khi đó, bộ khuếch đại công suất sử dụng đèn sóng chạy(TWTA: Travelling-Wave Tube Amplifier) được sử dụng phổ biến trong hệ thống thôngtin vệ tinh hoặc trạm gốc với đầy đủ tác động AM/AM và AM/PM gây ra méo phi tuyếnlớn chưa được nghiên cứu. Trong [6,7] các tác giả đã sử dụng phương pháp mô phỏng thực nghiệm với nhiều HPAdạng TWTA với mô hình hệ thống đã tính tới tác động của bộ lọc căn bặc hai côsin nâng(SRRC: Square Root Raised Cosine) ở phía phát và phía thu. SRRC đóng vai trò quantrọng trong việc hạn băng tín hiệu đồng thời gây ra tác động có nhớ. Tín hiệu M-QAM được hạn băng tần để truyền trên các kênh có băng tần hạn chế bằngcách sử dụng bộ lọc dạng xung như bộ lọc SRRC ở phía phát và phía thu. Việc này có thểgây ra nhiễu xuyên kí hiệu (ISI: InterSymbol Interference) dẫn đến suy giảm phẩm chất hệthống. Để hạn chế ISI và tăng hiệu quả sử dụng tại nguyên băng tần thì bộ lọc ở phía phátvà phía thu phải thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ nhất. Nguyên nhân của méo tuyến tínhtrong hệ thống có thể sinh ra do chế tạo bộ lọc không hoàn hảo dẫn đến tiêu chuẩn Nyquistthứ nhất không được thỏa mãn hoặc do tác động của kênh pha-đinh chọn lọc tần số cũnggây ra méo tuyến tính. Ngoài ra, theo hiểu biết của nhóm tác giả thì chưa có công trìnhnghiên cứu nào đưa ra biểu thức giải tích tính xác suất lỗi hoặc giới hạn trên của BER củahệ thống có đầy đủ bộ lọc SRRC, HPA dạng TWTA. Do đó, để tránh những tính toánphức tạp nhằm tìm ra biểu thức giải tích xác suất lỗi hoặc phải mô phỏng với thời gian dàithay bằng chúng ta có thể tìm một giới hạn trên của BER với độ chính xác có thể chấp42 N.T. Nam, N.Q. Bình, N.T. Bình, “Ước lượng giới hạn trên… hệ thống MISO STBC 2×1.”Nghiên cứu khoa học công nghệnhận được trong ước lượng hệ thống. Xuất phát từ mục đích trên và dựa vào ý tưởng chínhcủa công trình [7,8], nhóm tác giả đề xuất hệ thống giả định cho phép xác định đường baochặn trên của BER bằng giải tích kết hợp mô phỏng dưới ảnh hưởng đồng thời của méotuyến tính và méo phi tuyến với đặc điểm như sau:  Có BER hoặc SNRD cao hơn hệ thống thực tế để BER hoặc SNRD của hệ thống giả định đóng vai trò là giới hạn trên của hệ thống thực tế;  BER phải được tính toán nhanh và đơn giản. Đối với yêu cầu nay, HPA trên hệ thống không được kẹp giữa hai bộ lọc SRRC ở hai phía thu phát như trong hệ thống thực tế;  Hệ thống giả định không thay đổi mức nhiễu ở máy thu để thuận lợi cho việc so sánh BER giữa hai hệ thống giả định và hệ thống thực tế. Những đóng góp chính của chúng tôi trong bài báo này gồm có:  Đề xuất hệ thống giả định cho phép tính một cách tựa giải tích BER của hệ thống chịu ảnh hưởng đồng thời của méo tuyến tính và méo phi tuyến, giá trị BER này đóng vai trò giới hạn trên của hệ thống thực; ...