تحليل تأثيرات التضخيم الغير خطي في نظام OFDM
رسالة مقدمة إلى كلية الهندسة في جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الهندسة الكهربائية/الكترونيك واتصالات من قبل الباحث محمد عبد العالي عبد الكاظم وبأشراف الأستاذ المساعد الدكتور ايهاب عبد الرزاق حسين وتتضمن خلاصة هذه الرساله مضخمات القدرة حيث تعتبر من المكونات الرئيسة في أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكي. وظيفتها تضخيم الإشارة وتوليد الترددات الراديوية (Radio Frequencies (RF)) المطلوبة بقدرة تسمح لانتقال الإشارة عبر النطاق المناسب. أنظمة مقسم التردد المتعامد المتعدد (OFDM) حساسة للغاية للتشويه غير الخطي، الذي يدخله المضخم عالية القدرة (HPA). ان اللاخطية للمضخم عالية القدرة سوف تسبب تشويه داخل وخارج الحزمة (Distortions In-Band & Out-of-Band). تم استخدم التقنيات الخطية للتعويض عن الآثار غير الخطية للمضخم عالية القدرة وبالتالي تصحيح آثار التشويه الناتجة منه على الإشارة المرسلة. لقد تم اقتراح العديد من التقنيات الخطية لتحسين الخطية لمضخم القدرة وتقليل معدل نسبة الخطأ (BER) ونسبة التسرب للقناة المجاورة (ACLR).
أن الفكرة الأساسية في هذا العمل، هي تشغيل المضخم عالي القدرة في المنطقة غير الخطية، ومن ثم تحليل الإشارة الناتجة منه من حيث معدل نسبة الخطأ (BER) ونسبة التسرب للقناة المجاورة (ACLR)، ومن ثم توظف بعض التقنيات الخطية للحد من التشويه الذي أدخل في هذه المنطقة. التقنيات الخطية التي تم استخدامها هي تقنية التغذية الامامية (Feedforward) وتقنية قبل التشويه (Predistortion). دوائر التقنيات للدوائر الخطية ومرسلات ومستقبلات نظام التردد المتعامد المتعدد التقسيمي، وفقا لنظام البث الفيديو الرقمي – الأرضي (DVB-T) القياسية، حيث تم تصميمها وتنفيذها من خلال استخدام المحاكاة لـبرنامج (AWR Design Environment 2009).
بينت نتائج المحاكاة أن معدل نسبة الخطأ (BER) ونسبة التسرب للقناة المجاورة (ACLR) تزداد كلما ازدادت مدخلات القدرة لنظام التردد المتعامد المتعدد التقسيمي (OFDM). ان التقنيات المقترحة تساعد على تحسين الخطية للمضخم عالية القدرة (HPA) وبالتالي الحد من تأثير ارتفاع نسبة القمة إلى متوسط القدرة الكهربائية (PAPR) لنظام التردد المتعامد المتعدد التقسيمي. على سبيل المثال لاحظنا أن BER لـ (64QAM، SNR = 20 ومدخلات القدرة = 15 dBm) يساوي 14.416e-6 بوجود تقنية التغذية الامامية (Feedforward)، في حين وصلت قيمة BER الى 0.361 بدون استخدام هذه التقنية. ان تقنية التغذية الامامية الخطية مستقرة وأداء الخطية فيها جيدة ومع ذلك فإنها تعاني من ضعف كفاءتها لأنه هناك حاجة إلى استخدام مضخم قدرة الخطأ. ان تقنية قبل التشويه الخطية هي تقنية شائعة بسبب الاستقرارية والكفاءة العالية، ولكن أداء التصحيح الخطي فيها أقل من تقنية التغذية الأمامية. أيضا، لقد بينت النتائج أن الخطية لمضخم القدرة العالية يتوقف على نوع التضمين الرقمي المستخدمة في أنظمة مقسم التردد المتعامد المتعدد، حيث لوحظ أن طريقة التضمين QAM (تضمين سعوي رباعي) أفضل من PSK(تعديل الازاحة الزاوي) للحد من معدل نسبة الخطأ (BER).
حفظية أبراهيم
أعلام كلية الهندسة
|