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Recherche & Développement 26 juin 2006
Écrêtage Inversible pour l’Amplification Non-Linéaire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles
Salvatore RAGUSA
Recherche & Développement 26 juin 2006
2
Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Plan
Recherche & Développement 26 juin 2006
3
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
4
B3G
+ Wi-Fi, Wi-Max
Évolution des Réseaux de Télécommunication Augmentation du débit de transfert pour un système universel intégrant les différents standards existants
Contexte et Problématique
qq Kbps
# 100 Kbps
# qq Mbps
Débit Th.
1G 2G 3G
Voix
Voix + Données
GSM, GPRS, EDGE
Voix + Données+ Vidéo + Internet
UMTS, HSDPA
Recherche & Développement 26 juin 2006
5
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
6
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
7
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
8
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
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9
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
10
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
11
Applications Haut-Débits Multimédia Large Bande Modulation à Efficacité Spectrale Élevée et Robuste aux Canaux Multitrajet
Utilisation du Procédé de Modulation dit OFDM Modulation à Enveloppe non-constante avec Fortes
Fluctuations en Amplitude Dynamique du PA en Émission Élevée Éloignement
de sa Zone de Saturation Rendement Médiocre Augmentation de la Consommation Incompatibilité
avec les Terminaux Mobiles Recherche de Rendement Optimal
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
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Techniques Basées sur l’Électronique (PA) ou sur le Traitement du Signal
Techniques Appliquées sur le Signal d’Entrée Objectif : Réduction des Fluctuations d’Enveloppe Saturation du Signal d’Entrée Choix de la Méthode d’Écrêtage plus Filtrage
Contexte et Problématique
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13
Techniques Basées sur l’Électronique (PA) ou sur le Traitement du Signal
Techniques Appliquées sur le Signal d’Entrée Objectif : Réduction des Fluctuations d’Enveloppe Saturation du Signal d’Entrée Choix de la Méthode d’Écrêtage plus Filtrage
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
14
Techniques Basées sur l’Électronique (PA) ou sur le Traitement du Signal
Techniques Appliquées sur le Signal d’Entrée Objectif : Réduction des Fluctuations d’Enveloppe Saturation du Signal d’Entrée Choix de la Méthode d’Écrêtage plus Filtrage
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
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Techniques Basées sur l’Électronique (PA) ou sur le Traitement du Signal
Techniques Appliquées sur le Signal d’Entrée Objectif : Réduction des Fluctuations d’Enveloppe Saturation du Signal d’Entrée Choix de la Méthode d’Écrêtage plus Filtrage
Contexte et Problématique
Recherche & Développement 26 juin 2006
16
Techniques Basées sur l’Électronique (PA) ou sur le Traitement du Signal
Techniques Appliquées sur le Signal d’Entrée Objectif : Réduction des Fluctuations d’Enveloppe Saturation du Signal d’Entrée Choix de la Méthode d’Écrêtage plus Filtrage (Point de Départ)
Contexte et Problématique
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17
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
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Né dans les années 50-60, seulement dans les années 80 on prend conscience de son intérêt
Évolution des technologies existantes : numérique, FFT, … Applications : DAB, DVB, HyperLAN II, 802.11a/g/n, Wi-Max, Wi-Media
Un flux de données bas débit est parallélisé sur N sous-porteuses orthogonales entre elles
L’OFDM
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Équation du Signal OFDM émis :
L’OFDM
n
N
k
tfjUnk
kenTtgctx1
0
2, )(.)(~
Base Orthogonale en Fréquence :
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20
Le Principe :
L’OFDM
b0 ,b1 , …
Éléments binaires
TB
B/Q-PSK
M-QAM
c0 ,c1 , …, ck-1
Symboles numériques
TC
c0
c1
ck-1…
……
……
……
..
c1
ck-1
c0
……
……
……
…..
Table corresp.
Tampon
Symbole OFDM
TU
c1
c0
ck-1
……
……
……
….
Banc de N sous porteuses
e2 j f0
t
e2 j( f0
+ 1/ TU
)t
e2 j( f0
+ 1/ TU
[N-1] )t
IFFT
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21
Avantages Interférence Entre Symboles (IES) Faible Encombrement Spectral Optimal Canal Invariant Localement Codage
L’OFDM
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22
Avantages Interférence Entre Symboles (IES) Faible :
Ajout d'un intervalle de garde Delta Robustesse du signal OFDM aux trajets multiples En réception IES acceptable [Ziemer-1997]
L’OFDM
Tsi - 1
TUTU
Tsi
t
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23
Avantages Encombrement Spectral Optimal :
Orthogonalité entre les sous-porteuses Chevauchement des spectres Optimisation de l'occupation spectrale [Chang-1966]
L’OFDM
N sous-porteuses
B1
N sous-porteuses
B2
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24
Avantages Canal Invariant Localement :
Bande passante de chaque sous-porteuses petite devant la totalité de la bande passante du signal OFDM Réponse fréquentielle du canal plate au niveau de chaque sous-porteuses : évanouissement lent
L’OFDM
N sous-porteuses
Bande passante OFDM
Réponse du Canal
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25
Avantages Codage :
Codage convolutif des bits transmis, Entrelacement temporel, Entrelacement fréquentiel OFDM Codé (COFDM) Indépendance du canal, Meilleure résistance au bruit
L’OFDM
Recherche & Développement 26 juin 2006
26
Inconvénients Sensibilité à la Désynchronisation Émetteur / Récepteur Fluctuations d’Enveloppe Importantes
L’OFDM
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27
Inconvénients Sensibilité à la Désynchronisation Émetteur / Récepteur :
Offsets en fréquence entre les Oscillateurs Locaux RF Translation fréquentielle perturbant l'orthogonalité des N sous-porteuses [Keller-2001]
L’OFDM
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28
Inconvénients Fluctuations d’Enveloppe Importantes :
Fortes fluctuations d'enveloppe [Dinur-2001] Grande linéarité du PA Rendement médiocre (linéarité et
rendement divergent) Consommation Incompatibilité avec une application mobile
L’OFDM
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Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
30
Les excursions en amplitude et donc en puissance, sont caractérisées par la métrique dite Peak-to-Average Power Ratio (PAPR)
Le PAPR peut être défini en Bande de Base (BdB) ou en RadioFréquences (RF)
De façon générale, le PAPR est défini comme le rapport entre la puissance maximale et la puissance moyenne du signal sur un intervalle de temps T
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
Recherche & Développement 26 juin 2006
31
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
Définition du PAPR en RF :
T
TtRF
moy
RFmax
RF
dttsT
ts
P
PPAPR
0
2
2
0
)(1
)(max
avec
BdB Signal : )(.)(~
RF Signal : ])(~[)(1
0
2,
2
n
N
k
tfjUnk
tfj
k
c
enTtgctx
etxts
Recherche & Développement 26 juin 2006
32
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
Définition du PAPR en BdB (cas OFDM) Supposons que T = NSYM x TS où NSYM et TS représentent le
nombre de symboles OFDM et leur durée respectivement
SSYM
SSYM
TN
SSYM
TNt
BdBmoy
BdBmax
SYMBdB
dttxTN
tx
P
PNPAPR
0
2
2
0
)(~1
)(~max)(
BdB Signal : )(.)(~1
0
2,
n
N
k
tfjUnk
kenTtgctx
Dépendance du PAPR de NSYM :
)(lim SYMN
th NPAPRPAPRSYM
avec
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33
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
Relation entre le PAPR en RF et le PAPR en BdB :
BdBRF PAPRPAPR 2
dBdBPAPRdBPAPR BdBRF 3][][
L’identité est atteinte lorsque les puissances instantanées RF et BdB ont le même MAX au même instant t. Dans les télécommunications c’est souvent le cas car fc >> 1/TS
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34
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
35
Effets des Non-Linéarités sur le Signal de Sortie et Solutions Caractéristique non-linéaire polynomiale de transfert
(Écrêtage, PA, …) :
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
Produits d’Intermodulation
(IMn)
)(...)()()()( 33
221 tvatvatvatvatv n
eneees
Recherche & Développement 26 juin 2006
36
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : Définition Rapport entre la puissance du canal adjacent PBA (lower
ou upper) et la puissance du canal principal PBU
Remontée spectrale due au IMn
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
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37
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N = 2 Supposons que ve(t) soit un signal à 2 tons. L’amplitude réelle A est normalisée PBU = C, IMn f(N, A) IMn = f(N)
Caractéristique non-linéaire polynomiale (sans mémoire) de 3ème ordre impair : n pairs loin de la bande utile et n > 3 négligeables
L’expression de l’ACPR = f(a1, a3, A ) est la suivante :
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
)]2cos()2[cos()( 21 tftfAtve N
AA c
423
21
423
16232
9
Aaa
AaACPR
)()()( 331 tvatvatv ees
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38
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Signal multiporteuse générique
Caractéristique non-linéaire polynomiale (sans mémoire) de 3ème ordre impair : n pairs loin de la bande utile et n > 3 négligeables
L’expression du signal de sortie est alors la suivante :
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
1
00 ])/(2cos[)(
N
kSe tTkfAtv
N
AA c
31
00
33
1
001
])/(2cos[
])/(2cos[)(
N
kS
N
kSs
tTkfAa
tTkfAatv
Recherche & Développement 26 juin 2006
39
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Puissance du canal principal
Puissance du canal adjacent
Calcul de l’ACPR = f(a1, a3, A , N)
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
M
iiMBU vAa
NaP
1
2,2
242
321 8
32
4
1
1
22
423 8
3)(
N
iiBA uAaIMnP
M
i iM
N
i i
BU
BA
vAaN
a
uAa
P
IMnPACPR
1
2,2
242
321
1
1
22
423
83
24
83
)(
Recherche & Développement 26 juin 2006
40
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Validation par simulation du modèle théorique : les deux résultats sont identiques
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
Recherche & Développement 26 juin 2006
41
Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Formule d’inversion pour un ACPR donné Déduction du rapport |a1/a3| Possibilité de limiter le choix parmi différents dispositifs (par ex. amplificateurs de puissance)
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
v
ACPR
u
Na
a 4
3
1
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42
Le Nouveau Adjacent Channel Power Ratio (N_ACPR) La puissance du canal principal ne tient pas en compte les IMn
qui peuvent devenir prépondérants sur le signal utile Le N_ACPR caractérise la remontée spectrale réelle
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
GainP
IMnPACPRN
AvPABU
BA
)(_
)(
)()(_
IMnPGainP
IMnP
P
IMnPACPRN
BUAvPA
BU
BA
BU
BA
Recherche & Développement 26 juin 2006
43
Le Nouveau Adjacent Channel Power Ratio (N_ACPR) Calcul du N_ACPR = f(a1, a3, A, N )
N = 2 N quelconque
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
21
423
32
9_
a
AaACPRN
Validation par simulation du modèle théorique : les
deux résultats sont identiques
Formule d’inversion
M
i iM
N
i i
vAaN
a
uAaACPRN
1
2,2
242
321
1
1
22
423
83
24
83
_
4
83
_21
1
1
22
423
Na
uAaACPRN
N
i i
ACPRN
u
Na
a
_
4
3
1
Recherche & Développement 26 juin 2006
44
Comparaison entre ACPR et N_ACPR
Pour N 256 ACPR = N_ACPR
N_ACPR > ACPR pour N qui croit Il prend mieux en compte la remontée spectrale due aux IMn
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
=0dBN=256
=1dBN=512
=3dBN=1000
=N_ACPR-ACPR
Recherche & Développement 26 juin 2006
45
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
46
Il existe différentes techniques : Selective Mapping Codage Reed-Muller Tone Reservation Écrêtage (Classique)
plus Filtrage
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Recherche & Développement 26 juin 2006
47
Il existe différentes techniques : Selective Mapping : Codage Reed-Muller Tone Reservation Écrêtage (Classique)
plus Filtrage
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Choix du mapping à PAPR plus faible
Recherche & Développement 26 juin 2006
48
Il existe différentes techniques : Selective Mapping : Codage Reed-Muller : Tone Reservation Écrêtage (Classique)
plus Filtrage
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB
Choix du mapping à PAPR plus faible
Recherche & Développement 26 juin 2006
49
Il existe différentes techniques : Selective Mapping : Codage Reed-Muller : Tone Reservation : Écrêtage (Classique)
plus Filtrage
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB
Ajout de signal afin de diminuer son PAPR
Choix du mapping à PAPR plus faible
Recherche & Développement 26 juin 2006
50
Il existe différentes techniques : Selective Mapping : Codage Reed-Muller : Tone Reservation : Écrêtage (Classique)
plus Filtrage :
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB
Ajout de signal afin de diminuer son PAPR
Saturation du signal
Choix du mapping à PAPR plus faible
Recherche & Développement 26 juin 2006
51
Il existe différentes techniques : Selective Mapping : Codage Reed-Muller : Tone Reservation : Écrêtage (Classique)
plus Filtrage :
Critère de choix : pas de traitement supplémentaire du côté récepteur et simplicité à mettre en œuvre Écrêtage (Classique) plus Filtrage réalisé par le filtre de canal de la norme (IEEE 802.11a)
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB
Ajout de signal afin de diminuer son PAPR
Saturation du signal
Choix du mapping à PAPR plus faible
Recherche & Développement 26 juin 2006
52
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
53
Principe Saturation du signal selon la loi :
L’Écrêtage Classique plus Filtrage
EtxE
EtxEtx
EtxE
xf
)( si
)( si )(
)( si
)(
ofdmrmsV
ECR
Niveau d’écrêtage
Valeur quadratique moyenne du signal OFDM avant écrêtage
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54
Principe Saturation du signal selon la loi :
L’Écrêtage Classique plus Filtrage
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55
Avantages Simplicité de mise en œuvre. Si en bande de base Fonctions en numérique Système encore moins complexe
Filtrage réalisé par le filtre de canal (Nyquist) de la norme (IEEE 802.11a)
Inconvénients Génération de produits d’intermodulation (IMn) Bruit
d’intermodulation (Bruit PI) Interférence Entre Symboles Non-Linéaire (IES NL)
Point critique : Dégradation du BER
Amélioration de la méthode par élimination de ces dégradations Techniques Itératives (Bruit PI) et d’Inversion (IES NL)
L’Écrêtage Classique plus Filtrage
Recherche & Développement 26 juin 2006
56
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
57
Principe Le système d’écrêtage inversible se compose de 3 fonctions :
- Fonction d’écrêtage soft y = f(x) saturant le signal à ysat pour x(t) = xsat
- Fonction de filtrage pour un ACPR acceptable. Filtre de Nyquist de la norme IEEE 802.11a
- Fonction d’inversion f-1(x) compensant les effets de l’écrêtage soft (IES NL)
L’Écrêtage Inversible
Recherche & Développement 26 juin 2006
58
Principe Cette méthode de Réduction du PAPR permet de masquer une non-linéarité (PA) par une autre plus forte. L’inversion à la réception garantit une IES NL acceptable
L’Écrêtage Inversible
Recherche & Développement 26 juin 2006
59
Principe Cette méthode de Réduction du PAPR permet de masquer
une non-linéarité (PA) par une autre plus forte. L’inversion à la réception garantit une IES NL acceptable
L’Écrêtage Inversible
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage « Soft » Filtrage
Fonction d’Inversion
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage « Soft » Filtrage
Fonction d’Inversion
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60
Positionnement L’écrêtage inversible est réalisé en bande de base
L’Écrêtage Inversible
Recherche & Développement 26 juin 2006
61
Fonction d’Écrêtage L’écrêtage soft est réalisé à l’aide d’une fonction polynomiale
L’Écrêtage Inversible
)()()()( 55
331 txatxatxaxf
ofdmrms
sat
V
yCR
)()()()( 55
331
1 txbtxbtxbxf
Niveau de saturation
Valeur quadratique moyenne du signal OFDM avant écrêtage
Recherche & Développement 26 juin 2006
62
Fonction d’Écrêtage L’écrêtage soft est réalisé à l’aide d’une fonction polynomiale
L’Écrêtage Inversible
f(x)
f -1(x)
Recherche & Développement 26 juin 2006
63
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
64
Chaîne Simulée (ADS) et Conditions de Simulation
Performances de la Chaîne de Transmission
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
)()()()( 55
331 txatxatxaxf
Filtre de NyquistRoll-off = 0.35BW = 20 MHz
AM/AMNon AM/PMNon Effet mémoirePin
sat = [-9:1:-4] dBmIBO = [0:1:5] dBPin
1dB = -12 dBm
Eb/No = [0:2:14] dB )()()()( 55
331
1 txbtxbtxbxf
Recherche & Développement 26 juin 2006
65
Définition générale du Back-off du PA IBO/OBO = Recul en entrée/sortie de la puissance moyenne du signal à amplifier par rapport à la puissance de saturation du PA
Performances de la Chaîne de Transmission
][][][ / // dBmPdBmPdBOBOI outinmean
outinsat
Recherche & Développement 26 juin 2006
66
Mesure par Simulation Deux principaux cas PA sans Canal bruité PA avec Canal bruité
Masquage du PA, Gain d’inversion, Effets du bruit
Performances de la Chaîne de Transmission
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
Recherche & Développement 26 juin 2006
67
Mesure par Simulation Deux principaux cas PA sans Canal bruité PA avec Canal bruité
Masquage du PA, Gain d’inversion, Effets du bruit
Performances de la Chaîne de Transmission
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
Recherche & Développement 26 juin 2006
68
Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
Points de mesure
Performances de la Chaîne de Transmission
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
« ACPR »
« BER »« EVM »
« BER »« EVM »
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
« ACPR »
« BER »« EVM »
« BER »« EVM »
Recherche & Développement 26 juin 2006
69
Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
ACPR après PA vs (CR, IBO)
Performances de la Chaîne de Transmission
Forte écrêtage Indépendance du PA
Faible écrêtage Impact du PA
Recherche & Développement 26 juin 2006
70
Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
BER avant et après Inversion vs (CR, IBO)
Performances de la Chaîne de Transmission
Forte écrêtage Gain d’inversion
Faible écrêtage Prédominance du PA
dans les 2 cas
Recherche & Développement 26 juin 2006
71
Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
EVM avant et après Inversion vs (CR, IBO)
Performances de la Chaîne de Transmission
Forte écrêtage Gain d’inversion
Faible écrêtage Prédominance du PA
dans les 2 cas
Recherche & Développement 26 juin 2006
72
Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
Points de mesure
Performances de la Chaîne de Transmission
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
« BER »« EVM »
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
« BER »« EVM »
Recherche & Développement 26 juin 2006
73
Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
BER vs (IBO, Eb/No)
Performances de la Chaîne de Transmission
Faible bruit + IBO grand Bonnes performances
Fort bruit + IBO petit Mauvaises performances
Recherche & Développement 26 juin 2006
74
Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
EVM vs (IBO, Eb/No)
Performances de la Chaîne de Transmission
Faible bruit + IBO grand Bonnes performances
Fort bruit + IBO petit Mauvaises performances
Recherche & Développement 26 juin 2006
75
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
76
CCDF(PAPR) = Prob(PAPR>papr) et BER
Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
Soft2 dB
Classique5 dB Effet de l’inversion
lorsque le bruit diminue
Même si le gain en PAPR du Classique est meilleur que l’Inversible, les performances en BER sont toujours améliorées par l’inversion
Recherche & Développement 26 juin 2006
77
ACPR après filtre
Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
Linéarité croissantede la fonction d’écrêtageclassique lorsque leCR augmente
Recherche & Développement 26 juin 2006
78
BER en fonction du CR
Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
Meilleure performancede l’écrêtage soft
Écrêtage Inversible : bon compromis entre la réduction du PAPR, l’ACPR et la qualité du signal
Recherche & Développement 26 juin 2006
79
Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
Recherche & Développement 26 juin 2006
80
Deux Contextes Sans système d’écrêtage inversible + IBO = 6 dB Avec système d’écrêtage inversible + IBO = 5 dB
Résultats Finaux
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
IBO = 6 dB
Recherche & Développement 26 juin 2006
81
Deux Contextes Sans système d’écrêtage inversible + IBO = 6 dB Avec système d’écrêtage inversible + IBO = 5 dB
Résultats Finaux
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
NumericSinkBits_rx
Numeric
1 2 3
WLAN_80211aRxFSync1W3
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
With full Freq. Sync.
802.11a Receiver
WLAN
BitsBits_ex
ProbOfZero=0.5Type=Random
AddNDensityNoiseNDensity=NDensity
RectToCxR5
GainRFPA
PSat=dbmtow(Psat_OUT)dBc1out=dbmtow(dBc1_OUT)Gain=dbpolar(gain,0)
RF_ModFIRR1
SymbolRate=SymbolRateFCarrier=5200 MHz
ModFIR
Q
IWLAN_80211aSignalSrc1W2
Order=8Rate=Mbps_24Length=128
802.11a Signal Source1
WLAN
QAM_DemodQ1
Sensitivity=1.0RefFreq=5200 MHz
Polynomialfx_inv_reCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a i
ix
Polynomialfx_inv_imCoefficients="0 1.34 0 0.2 0 3600"
a iix
Polynomialfx_reCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
Polynomialfx_imCoefficients="0 0.746 0 -5.501 0 13.987"
a iix
CxToRectC1
Fonction d’Écrêtage« Soft » Polynomiale
Filtrage plus Modulation I/Q
Fonction d’Inversion
PA
Canal Bruité
IBO = 5 dB
Recherche & Développement 26 juin 2006
82
Mesure du BER dans les 2 Cas Résultats Identiques
Gain Réel en IBO = 1 dB dû à l’Écrêtage Inversible
Résultats Finaux
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Impact sur le Rendement du PA
Résultats Finaux
ΔIBO1 dB
PsatPmean
IBO6dB
5dB
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Impact sur le Rendement du PA
Résultats Finaux
Rendement
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Impact sur le Rendement du PA
Réduction de la Consommation du PA Gain de 11% @PTx
Résultats Finaux
Rendement
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Plan Contexte et Problématique L’OFDM
Principe, avantages et inconvénients
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR Les Non-Linéarités
L’ACPR et le N_ACPR
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR L’Écrêtage Classique plus Filtrage L’Écrêtage Inversible Performances de la Chaîne de Transmission Comparaison Écrêtage Classique et Inversible Résultats Finaux Conclusions et Perspectives
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Système d’Écrêtage Inversible Réduction du PAPR ACPR acceptable sans complexité Filtre de la norme IEEE 802.11a
Compensation de l’IES NL par inversion à la réception
Dynamique du signal moins importante Gain sur l’IBO du PA Gain sur son Rendement et sur sa Consommation (11% @PTx) pour le même BER
Nouveau ACPR (N_ACPR) qui prend mieux en compte la remontée spectrale due aux IMn
Déduction des expressions de l’ACPR et du N_ACPR en fonction de (a1, a3, A, N)
Validation par simulation des modèles théoriques Formules d’inversion
Conclusions
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Étude sur le Bruit d’Intermodulation Technique Itérative très prometteuse
Performances du Système d’Écrêtage Inversible en présence d’un canal multitrajet avec évanouissement et des signaux de blocage (« blockers ») en réception
Expressions théoriques de l’ACPR et du N_ACPR dans le cas à phase aléatoire
Validation des résultats de simulation à l’aide d’un banc de mesure (système réel)
Perspectives
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Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Puissance du canal principal
Formule de récurrence : N = 2M (pair)
Formule de récurrence : N = 2M-1 (impair)
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
M
iiMBU vAa
NaP
1
2,2
242
321 8
32
4
)1)(()1(0,2,2 iMiMMMvv MiM
12
)1)(2(20,2
NNNv M
)1)(1()1)(1(0,12,2 iMiMMMvv MiM
12
)1)(2(20,12
NNNv M
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Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Puissance du canal adjacent
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
1
1
22
423 8
3 N
iiBA uAaP
iN
ji
iNiNju
1 2
)1)((
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Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Posons :
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
Formule d’inversion pour un ACPR donné Possibilité de limiter le choix parmi différents dispositifs (par ex. amplificateurs de puissance)
1
1
242
8
3 N
iiuAu
M
iiMvAv
1
2,2
42
8
32
v
ACPR
u
Na
a 4
3
1
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Équation du Signal OFDM émis avec GI :
L’OFDM
n
N
k
tfjSnkSnk
kenTtddnTtcctx1
0
2,, )(.)(.)(~
Symbole OFDM GI
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Choix préalable du CR égal à 0.9
ACPR après Filtre : Cas Écrêtage Classique
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f(x) pour différents valeurs de CR
Fonctions f(x) : Cas Écrêtage Inversible
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