Salvatore Ragusa - Impact de l'écrêtage inversible sur le OBO (Output Back-Off) de l'amplificateur de puissance pour un système OFDM

Fef83ca87fd2a7994d087631868acf8f?s=47 SCEE Team
November 04, 2004

Salvatore Ragusa - Impact de l'écrêtage inversible sur le OBO (Output Back-Off) de l'amplificateur de puissance pour un système OFDM

Fef83ca87fd2a7994d087631868acf8f?s=128

SCEE Team

November 04, 2004
Tweet

Transcript

  1. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 1 « Impact de l'écrêtage inversible sur le OBO (Output Back-Off) de l'amplificateur de puissance pour un système OFDM » Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 2 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions
  2. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 3 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 4 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal
  3. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 5 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 6 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal
  4. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 7 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 8 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal
  5. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 9 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal Ø Réduction des fortes fluctuations d'enveloppe Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 10 Contexte • Applications Haut Débit Multimédia à Large Bande à Nécessité d'une Modulation à Efficacité Spectrale élevée • Utilisation du procédé de modulation dit OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Modulation à enveloppe non-constante avec de fortes fluctuations à PAPR élevé • Dynamique du PA en émission élevée à Éloignement de la zone de saturation à Rendement médiocre • Application Haut Débit pour un système Embarquée à Rendement Optimal Ø Réduction des fortes fluctuations d'enveloppe à Écrêtage et Filtrage en BdB
  6. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 11 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 12 L'OFDM • Né dans les années 50-60, seulement dans les années 80 on prend conscience de son intérêt à Évolution de la technologie: FFT à Application: DAB, DVB, HyperLAN II, 802.11a, … • Un flux de données bas débit est parallélisé sur N sous-porteuses orthogonales entre elles
  7. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 13 L'OFDM • Équation signal OFDM émis et Base Orthogonale en Fréquence ∑ ∑ ∞ −∞ = − = − = n N k t f j U n k E k e nT t g c t s 1 0 2 , ) ( . ) ( π Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 14 L'OFDM • Principe b 0 ,b 1 , … Éléments binaires T B B/Q-PSK M-QAM c 0 ,c 1 , …, c k-1 Symboles numériques T C c 0 c 1 c k-1 ………………….. c 1 c k-1 c 0 ………………….. Table corresp. Tampon Symbole OFDM T U c 1 c 0 c k-1 …………………. Banc de N sous porteuses e2π j f 0 t e2π j( f 0 + 1/ T S )t e2π j( f 0 + 1/ T S [N-1] )t IFFT
  8. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 15 c k,n Source: Tutorial COFDM, J. H. Stott BBC Research and Development L'OFDM codé • Le COFDM – Codage convolutif des bits transmis – Entrelacement temporel – Entrelacement fréquentiel Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 16 L’OFDM • Avantages – Faible ISI – Encombrement Spectrale Optimal – Canal Invariant Localement – Codage
  9. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 17 T si- 1 T U T U ∆ ∆ T si L'OFDM • Avantages – Faible ISI Ajout d'un intervalle de garde Delta à Robustesse du signal OFDM aux trajets multiples à En réception ISI acceptable {réf: Ziemer-1997} Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 18 L'OFDM • Avantages – Encombrement Spectrale Optimale Orthogonalité entre les sous porteuses à Optimisation de l'occupation spectrale {réf: Chang-1966} B 1 B 2
  10. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 19 L'OFDM • Avantages – Canal Invariant Localement Bande passante de chaque sous porteuses petite devant la totalité de la bande passante du signal OFDM à Réponse fréquentielle du canal au niveau de chaque sous porteuses, plate : «slow fading», évanouissement lent N sous porteuses Réponse du Canal Bande passante OFDM Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 20 L'OFDM • Avantages – Codage Codage convolutif des bits transmis, Entrelacement temporel, Entrelacement fréquentiel à Indépendance du Canal, Meilleure résistance au Bruit c k,n Source: Tutorial COFDM, J. H. Stott BBC Research and Development
  11. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 21 L'OFDM • Inconvénients – Synchronisation Émetteur/Récepteur – Fluctuations d'Enveloppe Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 22 L'OFDM • Inconvénients – Synchronisation Émetteur/Récepteur Offsets en fréquence entre les OL RF à Translation fréquentielle perturbant l'orthogonalité des N sous porteuses {réf: Keller-2001}
  12. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 23 L'OFDM • Inconvénients – Fluctuations d'Enveloppe Fortes fluctuations d'enveloppe {réf: Dinur-2001} à Grande linéarité PA à Rendement médiocre (linéarité et rendement divergent) à Consommation à Incompatibilité pour une application mobile 5 10 15 20 25 30 0 35 -150 -50 50 150 -250 250 time, usec short_preamble, mV long_preamble, mV signalisation, mV data, mV Preamb. Court Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 24 L'OFDM • Inconvénients – Fluctuations d'Enveloppe Fortes fluctuations d'enveloppe {réf: Dinur-2001} à Grande linéarité PA à Rendement médiocre (linéarité et rendement divergent) à Consommation à Incompatibilité pour une application mobile 5 10 15 20 25 30 0 35 -150 -50 50 150 -250 250 time, usec short_preamble, mV long_preamble, mV signalisation, mV data, mV Preamb. Long
  13. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 25 L'OFDM • Inconvénients – Fluctuations d'Enveloppe Fortes fluctuations d'enveloppe {réf: Dinur-2001} à Grande linéarité PA à Rendement médiocre (linéarité et rendement divergent) à Consommation à Incompatibilité pour une application mobile 5 10 15 20 25 30 0 35 -150 -50 50 150 -250 250 time, usec short_preamble, mV long_preamble, mV signalisation, mV data, mV Signal. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 26 L'OFDM • Inconvénients – Fluctuations d'Enveloppe Fortes fluctuations d'enveloppe {réf: Dinur-2001} à Grande linéarité PA à Rendement médiocre (linéarité et rendement divergent) à Consommation à Incompatibilité pour une application mobile 5 10 15 20 25 30 0 35 -150 -50 50 150 -250 250 time, usec short_preamble, mV long_preamble, mV signalisation, mV data, mV Données
  14. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 27 L'OFDM • Inconvénients – Fluctuations d'Enveloppe Fonction de Distribution du signal OFDM Probabilité V OFDM Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 28 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions
  15. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 29 PAPR • Définition générale (classique) Le PAPR (Peak-to-Mean Power Ratio) donne une mesure des fluctuations de l’enveloppe d’un signal modulé ∫ < ≤ = T T t dt t s T t s MAX PAPR 0 2 2 0 ) ( 1 ) ( . • Quelques chiffres: PAPR ≅ 7 dB – CR= 1.5; T=6.4 msec; Tstep=6.25 nsec; OSF=8; Néch=1 024 000 Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 30 PAPR • Techniques de réduction – « Selected Mapping » à Choix des SP afin de minimiser le PAPR {réf: Baml-1997} – « Golay Sequences » à Traitement numérique (codage) du signal OFDM {réf: Li-1997} – « Clipping » + Filtrage – etc… « Clipping » + Filtrage • Mise en œuvre simple compatible avec le standard • Aspect électronique de la thèse
  16. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 31 ACPR • Définition générale L’ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) mesure le niveau en puissance dans le canal adjacent par rapport au canal principal, dû à la remontée des lobes secondaires suite aux NL (Écrêtage et PA). Principal Adjacent Après PA Avant PA Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 32 ACPR • Définition général L’ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) mesure le niveau en puissance dans le canal adjacent par rapport au canal principal, dû à la remontée des lobes secondaires suite aux NL. Hypothèses: Modèle polynomiale du PA Signal d’entrée à 2 tons y(t)=a1 x(t) + a2 x2(t) + a3 x3(t) + … x(t)=A1 cos(ω1 t) + A2 cos(ω2 t), A1 =A2
  17. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 33 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 34 PA • Caractéristique en puissance – POUT vs PIN et Rendement η=POUT /PALIM
  18. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 35 PA • Caractéristique en puissance – POUT vs PIN et Rendement η=POUT /PALIM W-CDMA PA Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 36 PA • Caractéristique en puissance – POUT vs PIN et Rendement η=POUT /PALIM W-CDMA PA η=22% η=12%
  19. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 37 PA • Caractéristique en puissance – PAPR élevé à Grande dynamique à IBO (OBO) qui croit à η médiocre (consommation)… Définition: IBO= Récul en entrée OBO=Recul en sortie par rapport à la puissance moyenne η médiocre Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 38 PA • Caractéristique en puissance – PAPR élevé à Grande dynamique à IBO (OBO) qui croit à η médiocre (consommation) à Réduction PAPR par écrêtage à IBO (OBO) qui diminue à Approchement de la zone à ηopt Définition: IBO= Récul en entrée OBO=Recul en sortie par rapport à la puissance moyenne η opt
  20. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 39 Non-Linéarités Effets des NL Bruit PI (BER) Remontée des lobes (ACPR) In Band Out Band IES NL (BER, EVM) +Filtrage Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 40 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions
  21. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 41 Écrêtage Clipping Ratio (CR) • Le CR définie le niveau d’écrêtage par rapport à la valeur quadratique moyenne du signal OFDM rms OFDM LIMIT V A CR = désiré PAPR le Donne écrêtage d Niveau A LIMIT → → ' moyenne e quadratiqu Valeur V rms OFDM → Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 42 Écrêtage Equation • La fonction d’écrêtage est définie ci-dessous: +A LIMIT si x(t) > A LIMIT y(t)= x(t) si –A LIMIT < x(t) < A LIMIT -A LIMIT si x(t) < -A LIMIT x(t) y(t) +A LIMIT -A LIMIT x(t) y(t) +A LIMIT -A LIMIT Fonction d’écrêtage PDF après écrêtage La probabilité d’écrêtage dépend de ALIMIT et devient faible selon la position de ALIMIT sur la Gaussienne
  22. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 43 • Écrêtage – Écrêtage suffisamment élevé à PA devient LIN à PA transparent !!! • Écrêtage Inversible Écrêtage (inversible) Ecrêtage PA ≡ NL dues juste à l’Écrêtage f(x) Ex f-1(x) Rx Limitation de l’IES NL La fonction NL f(x) réalisant l’écrêtage en émission sera inversée, f -1(x), en réception afin de limiter les interférences NL Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 44 Écrêtage (inversible) Ecrêtage Bruit PI (BER) Remontée des lobes (ACPR) In Band Out Band Filtrage FEC, Réversible Itératif IES NL (BER) FEC, Écrêtage inversible En cours d’étude… Réduction du PAPR
  23. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 45 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 46 Résultats Schéma à bloc système COFDM général Codage de canal Entrelacement temporel Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Décodage de canal Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Désentrelacement temporel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Egalisation Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN
  24. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 47 Résultats Schéma à bloc système COFDM simulé Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 48 Résultats • Paramètres 802.11a Caractéristique du système simulé (802.11a)
  25. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 49 • Trame OFDM générale • Trame OFDM détail Résultats Caractéristique du système simulé (802.11a) Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 50 Résultats – Tstep=6.25 nsec – OSF=8 – Nsym_OFDM ≅ 2000 – Tobs=6.4 msec – CR =[0.5, 1.5] – Psat_in=[-9, -4] – P1dB=-12 dBm Paramètres de la simulation
  26. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 51 Résultats Schéma à bloc système COFDM simulé Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN PDF Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 52 PDF partie Imaginaire avant Ecrêtage Résultats PDF partie Réelle avant Ecrêtage Fonction de Distribution de Pr
  27. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 53 Résultats Schéma à bloc système COFDM Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN PDF Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 54 PDF partie Réelle après Ecrêtage (ALIMIT =0.17) Résultats PDF partie Imaginaire après Ecrêtage (ALIMIT =0.17) Fonction de Distribution de Pr
  28. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 55 Résultats Schéma à bloc système COFDM Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN Constell Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 56 Constellation sans Ecrêtage ni Filtrage Constellation avec Ecrêtage et Filtrage, (Fc=F(1+alpha), F=10MHz et alpha=0.3) Résultats Constellations
  29. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 57 Résultats Schéma à bloc système COFDM Modulation QAM ou QPSK des signaux de base Transformation Fréquence- Temps (IFFT) CNA Transposition de fréquence (RF) Transposition de fréquence (RF) Canal de Transmission Transformation Temps- Fréquence (FFT) Démodulation cohérente Flux binaire Parallélisation Entrelacement fréquentiel Serialisation Désentrelacement fréquentiel Flux binaire Ajout de l'intervalle de garde ∆ Extraction de l'intervalle de garde ∆ Amplificateur de Puissance Écrêtage Inversible Écrêtage CAN RLS Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 58 Spectres BdB avec Clipping (ALIMIT =0.10), sans Clipping et après Filtrage (Fc=F(1+alpha), F=10MHz et alpha=0.3) Clipped No Clipped Clipped and Filtered Résultats Remontée des Lobes Secondaires
  30. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 59 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) IBO=1 Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 60 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) IBO=2
  31. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 61 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) IBO=3 Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 62 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) IBO=4
  32. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 63 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) IBO=5 Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 64 Résultats ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) ACPR=-28 dB Gain en IBO=3 dB
  33. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 65 Résultats • Rendement η=POUT /PALIM W-CDMA PA IBO=3 dB η=22% η=12% η_gain=10% ACPR vs CR et IBO (alpha=0.35) Gain IBO=3dB àGain rendement de 10% Résultat très important car -le gain max est de 50% -la consommation du PA est 60% de la consommation totale Rendement max de 50% pour ce PA Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 66 Résultats • Actuellement le BER du système simulé est de l’ordre de 10-3 pour un IBO=4 dB et un CR=1.2 • Correction des interférences In-Band à l’aide d’un Codage Canal (FEC) et de l’Écrêtage Inversible à Amélioration du BER BER
  34. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 67 Plan • Contexte • Modulation Multi-porteuses: l'OFDM • Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) et Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) • Paramétrage de l'amplificateur de puissance (PA) • Principe de l’écrêtage (inversible) • Résultats • Conclusions Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 68 Conclusions • Rendement optimale du PA pour une application mobile • Le rendement peut être optimisé à l’aide de l’ Écrêtage (réduction du PAPR) pour un IBO fixe • Effets Secondaires In-Band et Out-Band – L’Écrêtage Inversible + FEC améliorent le BER – Le filtrage en BdB réduit l’ACPR
  35. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 69 Conclusions • La solution proposée Écrêtage Inversible avec traitement itératif à la réception permet de résoudre les 3 problèmes liés aux NL à Rendement optimal du PA pour une application mobile • La solution est peu complexe – Look Up Table pour l’écrêtage inversible – Filtrage existe déjà à Plus long si roll-off faible à Possibilité d’embarquer un tel système Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 70 Merci…
  36. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 71 Bibliographie • R. E. Ziemer, M. A. Wickert, « Link design for third-generation wireless systems for rural communities using OFDM and ATM », IEEE 47th Vehicular Technology Conference, vol. 3, May 1997, pp. 1649 - 1653 • R. W. Chang, « Synthesis of band-limited orthogonal signals for multichannels data transmission », Bell Syst. Tech. J., vol. 45, Dec.1966, pp. 1775- 1796 • T. Keller, L. Piazzo, P. Mandarini and L. Hanzo, « Orthogonal Frequency Division Multiplex Synchronization Techniques for Frequency-Selective Fading Channels », IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 19, No. 6, Jun. 2001, pp. 999-1008 • N. Dinur, D. Wulich, « Peak-to-Average Power Ratio in High-Order OFDM », IEEE Transactions on Communications, vol. 49, No. 6, Jun. 2001, pp. 1063-1072 Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 72 Bibliographie • Li, X. and Ritcey, J.A., « m-sequences for OFDM PAPR reduction and error correction », Electronic Letters, Vol. 33, pp. 545-546, 1997 • Baml, R.W., Fischer, R.F.H. and Huber, J.B., « Reducing the Peak to Average Power Ratio of Multicarrier Modulation by Selected Mapping », IEE Electronics Letters, Vol. 32, No. 22, Sept. 1997, pp 2056-2057
  37. Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre

    2004 73 Constellation sans Clipping Constellation avec Clipping (A MAX =0.17) Trash Séminaire SCEE Supelec Rennes Salvatore RAGUSA FTR&D/TECH-ONE Grenoble 04 Novembre 2004 74 Constellation sans Filtrage Constellation avec Filtrage (F c =F(1+alpha), F=10MHz et alpha=0.3) Trash