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 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 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 Problématique Évolution des Réseaux de Télécommunication Augmentation du débit de transfert pour un système universel intégrant les différents standards existants B3G + Wi-Fi, Wi-Max qq Kbps # 100 Kbps # qq Mbps Débit Th. 1G 2G 3G Voix Voix + Données GSM, GPRS, EDGE + Vidéo + Internet UMTS, HSDPA

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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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)

Plan L’OFDM Contexte et Problématique 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 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 Équation du Signal OFDM émis : Base Orthogonale en Fréquence :

Banc de N sous porteuses L’OFDM Le Principe : IFFT c0 c1 ck-1 ………………….. Table corresp. Tampon Symbole OFDM TU c1 c0 ck-1 …………………. Banc de N sous porteuses e2 j f0t e2 j( f0+ 1/ TU )t e2 j( f0+ 1/ TU [N-1] )t b0 ,b1 , … Éléments binaires TB B/Q-PSK M-QAM c0 ,c1 , …, ck-1 Symboles numériques TC

L’OFDM Avantages Interférence Entre Symboles (IES) Faible Encombrement Spectral Optimal Canal Invariant Localement Codage

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] Tsi - 1 TU  Tsi t

L’OFDM Avantages Encombrement Spectral Optimal : Orthogonalité entre les sous-porteuses  Chevauchement des spectres  Optimisation de l'occupation spectrale [Chang-1966] N sous-porteuses B2 N sous-porteuses B1

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 N sous-porteuses Bande passante OFDM Réponse du Canal

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

L’OFDM Inconvénients Sensibilité à la Désynchronisation Émetteur / Récepteur Fluctuations d’Enveloppe Importantes

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’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

Plan Les Fluctuations d’Enveloppe et le PAPR 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 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 Définition du PAPR en RF : avec

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 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

Plan Les Non-Linéarités 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-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, …) : Produits d’Intermodulation (IMn)

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-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-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-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-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-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-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-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 = 2 N quelconque Validation par simulation du modèle théorique : les deux résultats sont identiques Formule d’inversion

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 =3dB N=1000 =1dB N=512 =0dB N=256 =N_ACPR-ACPR

Plan Rappels sur les Méthodes de Réduction du PAPR 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 Méthodes de Réduction du PAPR Il existe différentes techniques : Selective Mapping Codage Reed-Muller Tone Reservation Écrêtage (Classique) plus Filtrage

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 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 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 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 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

Plan L’Écrêtage Classique plus Filtrage 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’Écrêtage Classique plus Filtrage Principe Saturation du signal selon la loi : Niveau d’écrêtage Valeur quadratique moyenne du signal OFDM avant écrêtage

L’Écrêtage Classique plus Filtrage Principe Saturation du signal selon la loi :

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)

Plan L’Écrêtage Inversible 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’Écrêtage Inversible 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 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 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 Positionnement L’écrêtage inversible est réalisé en bande de base

L’Écrêtage Inversible Fonction d’Écrêtage L’écrêtage soft est réalisé à l’aide d’une fonction polynomiale 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 f -1(x) f(x)

Plan Performances de la Chaîne de Transmission 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 Chaîne de Transmission Chaîne Simulée (ADS) et Conditions de Simulation 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 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 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 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 Mesure par Simulation de l’ACPR, BER et EVM (PA sans Canal bruité) Points de mesure

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) 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) BER avant et après Inversion vs (CR, IBO) 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) Faible écrêtage  Prédominance du PA dans les 2 cas Forte écrêtage  Gain d’inversion

Performances de la Chaîne de Transmission Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité) Points de mesure

Performances de la Chaîne de Transmission Mesure par Simulation du BER et EVM (PA avec Canal bruité) BER vs (IBO, Eb/No) 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) Fort bruit + IBO petit  Mauvaises performances Faible bruit + IBO grand  Bonnes performances

Plan Comparaison Écrêtage Classique et Inversible 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 Écrêtage Classique et Inversible CCDF(PAPR) = Prob(PAPR>papr) et BER Classique 5 dB Soft 2 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

Comparaison Écrêtage Classique et Inversible ACPR après filtre Linéarité croissante de la fonction d’écrêtage classique lorsque le CR augmente

Comparaison Écrêtage Classique et Inversible BER en fonction du CR Meilleure performance de l’écrêtage soft Écrêtage Inversible : bon compromis entre la réduction du PAPR, l’ACPR et la qualité du signal

Plan Résultats Finaux 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

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

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

Résultats Finaux Mesure du BER dans les 2 Cas  Résultats Identiques Gain Réel en IBO = 1 dB dû à l’Écrêtage Inversible

Résultats Finaux Impact sur le Rendement du PA Pmean Psat ΔIBO 1 dB

Résultats Finaux Impact sur le Rendement du PA Rendement

Résultats Finaux Impact sur le Rendement du PA Réduction de la Consommation du PA  Gain de 11% @PTx Rendement

Plan Conclusions et Perspectives 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 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 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-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-Linéarités, L’ACPR et le N_ACPR Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) : N quelconque Puissance du canal adjacent

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’OFDM Équation du Signal OFDM émis avec GI : Symbole OFDM GI

ACPR après Filtre : Cas Écrêtage Classique Choix préalable du CR égal à 0.9

Fonctions f(x) : Cas Écrêtage Inversible f(x) pour différents valeurs de CR