cr tage inversible pour l amplification non lin aire des signaux ofdm dans les terminaux mobiles
Download
Skip this Video
Download Presentation
Écrêtage Inversible pour l’Amplification Non-Linéaire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 94

cr tage Inversible pour l Amplification Non-Lin aire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles - PowerPoint PPT Presentation


  • 134 Views
  • Uploaded on

Écrêtage Inversible pour l’Amplification Non-Linéaire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles. Salvatore RAGUSA. 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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' cr tage Inversible pour l Amplification Non-Lin aire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles' - marlow


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
cr tage inversible pour l amplification non lin aire des signaux ofdm dans les terminaux mobiles

Écrêtage Inversible pour l’Amplification Non-Linéaire des Signaux OFDM dans les Terminaux Mobiles

Salvatore RAGUSA

slide2
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
slide3
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
contexte et probl matique

B3G

Débit Th.

+ Wi-Fi, Wi-Max

# qq Mbps

Voix + Données

+ Vidéo + Internet

UMTS, HSDPA

# 100 Kbps

Voix + Données

GSM, GPRS, EDGE

qq Kbps

Voix

1G

2G

3G

Contexte et Problématique
  • Évolution des Réseaux de Télécommunication
    • Augmentation du débit de transfert pour un système universel intégrant les différents standards existants
contexte et probl matique5
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique6
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique7
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique8
Contexte et Problématique
  • 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 FortesFluctuations 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 probl matique9
Contexte et Problématique
  • 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 FortesFluctuations 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 probl matique10
Contexte et Problématique
  • 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 FortesFluctuations 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 probl matique11
Contexte et Problématique
  • 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 FortesFluctuations 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 probl matique12
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique13
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique14
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique15
Contexte et Problématique
  • 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 probl matique16
Contexte et Problématique
  • 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)
slide17
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
l ofdm
L’OFDM
  • 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 ofdm19
L’OFDM
  • Équation du Signal OFDM émis :
  • Base Orthogonale en Fréquence :
l ofdm20

IFFT

Tampon

Table corresp.

Banc de N sous porteuses

c1

c1

c0

ck-1

c1

e2 j f0t

ck-1

…………………..

…………………..

b0 ,b1 , …

c0 ,c1 , …, ck-1

B/Q-PSK

M-QAM

………………….

e2 j( f0+ 1/ TU )t

Éléments binaires

TB

Symboles numériques

TC

Symbole OFDM

TU

c0

ck-1

c0

e2 j( f0+ 1/ TU [N-1])t

L’OFDM
  • Le Principe :
l ofdm21
L’OFDM
  • Avantages
    • Interférence Entre Symboles (IES) Faible
    • Encombrement Spectral Optimal
    • Canal Invariant Localement
    • Codage
l ofdm22

TU

TU

t

Tsi - 1

Tsi

L’OFDM
  • 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 ofdm23

N sous-porteuses

B2

L’OFDM
  • Avantages
    • Encombrement Spectral Optimal :

Orthogonalité entre les sous-porteuses  Chevauchement des spectres  Optimisation de l\'occupation spectrale [Chang-1966]

N sous-porteuses

B1

l ofdm24

N sous-porteuses

Réponse du Canal

Bande passante OFDM

L’OFDM
  • 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 ofdm25
L’OFDM
  • Avantages
    • Codage :

Codage convolutif des bits transmis, Entrelacement temporel, Entrelacement fréquentiel  OFDM Codé (COFDM)  Indépendance du canal, Meilleure résistance au bruit

l ofdm26
L’OFDM
  • Inconvénients
    • Sensibilité à la Désynchronisation Émetteur / Récepteur
    • Fluctuations d’Enveloppe Importantes
l ofdm27
L’OFDM
  • 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 ofdm28
L’OFDM
  • 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

slide29
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
les fluctuations d enveloppe et le papr
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
  • 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 papr31
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
  • Définition du PAPR en RF :

avec

les fluctuations d enveloppe et le papr32
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

avec

  • Dépendance du PAPR de NSYM :
les fluctuations d enveloppe et le papr33
Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR
  • Relation entre le PAPR en RF et le PAPR en BdB :
  • 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
slide34
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
les non lin arit s l acpr et le n acpr

Produits

d’Intermodulation

(IMn)

Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • Effets des Non-Linéarités sur le Signal de Sortie et Solutions
    • Caractéristique non-linéaire polynomiale de transfert

(Écrêtage, PA, …) :

les non lin arit s l acpr et le n acpr36
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr37
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr38
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr39
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr40
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque
    • Validation par simulation du modèle théorique : les deux résultats sont identiques
les non lin arit s l acpr et le n acpr41
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr42
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr43
Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • Le Nouveau Adjacent Channel Power Ratio (N_ACPR)
    • Calcul du N_ACPR = f(a1, a3, A, N)

N = 2N quelconque

  • Validation par simulation du modèle théorique : les deux résultats sont identiques
  • Formule d’inversion
les non lin arit s l acpr et le n acpr44

=0dB

N=256

=1dB

N=512

=3dB

N=1000

Les Non-Linéarités, l’ACPR et le N_ACPR
  • 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

=N_ACPR-ACPR

slide45
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
rappels sur les m thodes de r duction du papr
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • Il existe différentes techniques :
    • Selective Mapping
    • Codage Reed-Muller
    • Tone Reservation
    • Écrêtage (Classique)

plus Filtrage

rappels sur les m thodes de r duction du papr47
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • Il existe différentes techniques :
    • Selective Mapping :
    • Codage Reed-Muller
    • Tone Reservation
    • Écrêtage (Classique)

plus Filtrage

Choix du mapping à PAPR plus faible

rappels sur les m thodes de r duction du papr48
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • Il existe différentes techniques :
    • Selective Mapping :
    • Codage Reed-Muller :
    • Tone Reservation
    • Écrêtage (Classique)

plus Filtrage

Choix du mapping à PAPR plus faible

Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB

rappels sur les m thodes de r duction du papr49
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • Il existe différentes techniques :
    • Selective Mapping :
    • Codage Reed-Muller :
    • Tone Reservation :
    • Écrêtage (Classique)

plus Filtrage

Choix du mapping à PAPR plus faible

Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB

Ajout de signal afin de diminuer son PAPR

rappels sur les m thodes de r duction du papr50
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • Il existe différentes techniques :
    • Selective Mapping :
    • Codage Reed-Muller :
    • Tone Reservation :
    • Écrêtage (Classique)

plus Filtrage :

Choix du mapping à PAPR plus faible

Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB

Ajout de signal afin de diminuer son PAPR

Saturation du signal

rappels sur les m thodes de r duction du papr51
Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR
  • 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)

Choix du mapping à PAPR plus faible

Utilisation du codage pour fixer le PAPR à 3 dB

Ajout de signal afin de diminuer son PAPR

Saturation du signal

slide52
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
l cr tage classique plus filtrage

Niveau d’écrêtage

Valeur quadratique moyenne du

signal OFDM avant écrêtage

L’Écrêtage Classique plus Filtrage
  • Principe
    • Saturation du signal selon la loi :
l cr tage classique plus filtrage54
L’Écrêtage Classique plus Filtrage
  • Principe
    • Saturation du signal selon la loi :
l cr tage classique plus filtrage55
L’Écrêtage Classique plus Filtrage
  • 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)
slide56
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
l cr tage inversible
L’Écrêtage Inversible
  • Principe
    • Le système d’écrêtage inversible se compose de 3 fonctions :
      • Fonction d’écrêtage softy = 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’inversionf-1(x) compensant les effets de l’écrêtage soft (IES NL)
l cr tage inversible58
L’Écrêtage Inversible
  • 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 cr tage inversible59
L’Écrêtage Inversible
  • 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 cr tage inversible60
L’Écrêtage Inversible
  • Positionnement
    • L’écrêtage inversible est réalisé en bande de base
l cr tage inversible61

Niveau de saturation

Valeur quadratique moyenne du

signal OFDM avant écrêtage

L’Écrêtage Inversible
  • Fonction d’Écrêtage
    • L’écrêtage soft est réalisé à l’aide d’une fonction polynomiale
l cr tage inversible62

f -1(x)

f(x)

L’Écrêtage Inversible
  • Fonction d’Écrêtage
    • L’écrêtage soft est réalisé à l’aide d’une fonction polynomiale
slide63
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
performances de la cha ne de transmission

Filtre de Nyquist

Roll-off = 0.35

BW = 20 MHz

AM/AM

Non AM/PM

Non Effet mémoire

Pinsat = [-9:1:-4] dBm

IBO = [0:1:5] dB

Pin1dB = -12 dBm

Eb/No = [0:2:14] dB

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Chaîne Simulée (ADS) et Conditions de Simulation
performances de la cha ne de transmission65
Performances de la Chaîne de Transmission
  • 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 cha ne de transmission66
Performances de la Chaîne de Transmission
  • 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 cha ne de transmission67
Performances de la Chaîne de Transmission
  • 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 cha ne de transmission68
Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
    • Points de mesure
performances de la cha ne de transmission69

Faible écrêtage

 Impact du PA

Forte écrêtage

 Indépendance du PA

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
    • ACPR après PA vs (CR, IBO)
performances de la cha ne de transmission70

Faible écrêtage

 Prédominance du PA

dans les 2 cas

Forte écrêtage

 Gain d’inversion

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
    • BER avant et après Inversion vs (CR, IBO)
performances de la cha ne de transmission71

Faible écrêtage

 Prédominance du PA

dans les 2 cas

Forte écrêtage

 Gain d’inversion

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité)
    • EVM avant et après Inversion vs (CR, IBO)
performances de la cha ne de transmission72
Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
    • Points de mesure
performances de la cha ne de transmission73

Fort bruit + IBO petit

 Mauvaises performances

Faible bruit + IBO grand

 Bonnes performances

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
    • BER vs (IBO, Eb/No)
performances de la cha ne de transmission74

Fort bruit + IBO petit

 Mauvaises performances

Faible bruit + IBO grand

 Bonnes performances

Performances de la Chaîne de Transmission
  • Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité)
    • EVM vs (IBO, Eb/No)
slide75
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
comparaison cr tage classique et inversible

Soft

2 dB

Classique

5 dB

Effet de l’inversion

lorsque le bruit diminue

Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
  • CCDF(PAPR) = Prob(PAPR>papr) et BER
  • Même si le gain en PAPR du Classique est meilleur que l’Inversible, les performances en BER sont toujours améliorées par l’inversion
comparaison cr tage classique et inversible77

Linéarité croissante

de la fonction d’écrêtage

classique lorsque le

CR augmente

Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
  • ACPR après filtre
comparaison cr tage classique et inversible78

Meilleure performance

de l’écrêtage soft

Comparaison Écrêtage Classique et Inversible
  • BER en fonction du CR
  • Écrêtage Inversible : bon compromis entre la réduction du PAPR, l’ACPR et la qualité du signal
slide79
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
r sultats finaux
Résultats Finaux
  • Deux Contextes
    • Sans système d’écrêtage inversible + IBO = 6 dB
    • Avec système d’écrêtage inversible + IBO = 5 dB

IBO = 6 dB

r sultats finaux81
Résultats Finaux
  • Deux Contextes
    • Sans système d’écrêtage inversible + IBO = 6 dB
    • Avec système d’écrêtage inversible + IBO = 5 dB

IBO = 5 dB

r sultats finaux82
Résultats Finaux
  • Mesure du BER dans les 2 Cas  Résultats Identiques
  • Gain Réel en IBO = 1 dB dû à l’Écrêtage Inversible
r sultats finaux83
Résultats Finaux
  • Impact sur le Rendement du PA

IBO

6dB

5dB

ΔIBO

1 dB

Pmean

Psat

r sultats finaux84

Rendement

Résultats Finaux
  • Impact sur le Rendement du PA
r sultats finaux85

Rendement

Résultats Finaux
  • Impact sur le Rendement du PA
  • Réduction de la Consommation du PA  Gain de 11% @PTx
slide86
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
conclusions
Conclusions
  • 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
perspectives
Perspectives
  • 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)
les non lin arit s l acpr et le n acpr89
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
  • 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 lin arit s l acpr et le n acpr90
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
  • Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque
    • Puissance du canal adjacent
les non lin arit s l acpr et le n acpr91
Les Non-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR
  • Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque
    • Posons :
  • Formule d’inversion pour un ACPR donné  Possibilité de limiter le choix parmi différents dispositifs (par ex. amplificateurs de puissance)
l ofdm92
L’OFDM
  • Équation du Signal OFDM émis avec GI :

Symbole OFDM

GI

acpr apr s filtre cas cr tage classique
ACPR après Filtre : Cas Écrêtage Classique
  • Choix préalable du CR égal à 0.9
fonctions f x cas cr tage inversible
Fonctions f(x) : Cas Écrêtage Inversible
  • f(x) pour différents valeurs de CR
ad