Khả năng giao tiếp về cơ bản bị hạn chế bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các yếu tố không tuyến tính hiện diện trong dây chuyền truyền tin và nhận tín hiệu. hiểu được những tính chất phi tuyến tính này là thiết yếu để thiết kế những hệ thống tối ưu tiếp cận hiệu suất tối ưu. trong hệ thống liên lạc không dây và dây điện hiện đại, hoạt động không tuyến tính như một cái nút cổ chai ngăn cản khả năng lý thuyết Shannon tăng và các lệnh thay đổi nhịp độ tăng. bài báo này mở rộng về bản chất của những tính chất của những tính chất không tuyến tính này, những hiệu ứng cụ thể, và kỹ thuật để giảm thiểu chúng.

Những cơ bản không thẳng thắn trong việc liên lạc với người khác

Không tuyến tính trong một mạch hay thành phần có nghĩa là tín hiệu xuất không phải là một chức năng tuyến tính của đầu vào. Đối với một hệ thống tuyến tính, các nguyên tắc định tuyến giữ: phản ứng với một tổng số kết nhập bằng tổng số của các phản ứng cá nhân. Hệ thống phi tuyến tính vi phạm nguyên tắc này, tạo ra các nguyên tắc điều hòa, các sản phẩm trộn, và quang phổ phát triển lại. Các biến này đặc biệt khó khăn trong việc truyền và nhận chuỗi của bất kỳ radio hay liên kết quang học nào.

Các điều khoản không tuyến tính có thể được mô hình bằng cách mở rộng đa thức (Taylor series): . Các thuật ngữ thậm chí là a2, a2, a4, ...) chủ yếu tạo ra các bù đắp DC và các điểm tham số thứ hai bị bóp méo, trong khi các điều khoản lẻ (a3, a5, ...) chịu trách nhiệm về sự bóp méo trong băng và pha trộn trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng. Điểm chặn thứ ba (IP3) và điểm DB là những số điểm chung của tính năng tích hợp được dùng để xác định độ không phải theo đường thẳng trong một thành phần.

Dây xích không tuyến tính

Sự méo mó về điện

Bộ khuếch đại điện (PA) là yếu tố vượt trội trong phần lớn máy phát điện. Để đạt hiệu suất cao, PAs thường được hoạt động gần vùng bão hòa của họ, mà đưa ra sự chuyển đổi quan trọng AM- AM và AM-PM. Độ méo mó của tín hiệu được truyền sang tần số âm thanh bên cạnh (DM) và sự méo mó các sản phẩm bị hư hỏng trong các kênh, giảm tỷ lệ tín hiệu, giảm hiệu.

Ví dụ, một tín hiệu 64-QAM chuyển qua một PA phi tuyến tính sẽ trải nghiệm sự thay đổi và tăng độ lớn véc- tơ (VM). Tiêu chuẩn như [FLT: 0] 3GPP [FLT: 1] chỉ định tỷ lệ rò rỉ nghiêm ngặt EVM và kênh kế bên để hạn chế tác động của máy phát khác.

Không tuyến tính với bộ trộn và hệ thống giải tích cục bộ

Trong các bộ trộn đảo ngược, các bộ phận không tuyến tính dẫn đến các sản phẩm trộn tạm thời (v. d., 2LO nghiêng nghiêng, nếu, 3LO nghiêng 2 BIF) có thể rơi bên trong ban nhạc truyền. Hơn nữa, nhiễu giai đoạn từ dao động cục bộ tương tác với các tín hiệu và ngoại biên dịch, đặc biệt dưới sự chuyển tiếp. Những hiệu ứng này thường được mô phỏng như nhiễu bổ sung nhưng mang thành phần không phải tuyến tính mạnh.

Thành phần phát khác

Các bộ chuyển đổi sang ngôn ngữ số (DACs) giới thiệu các âm lượng định lượng và không tuyến dưới dạng tính không tuyến tính (DNL) và tích phân (INL). Các giai đoạn và bộ lọc trước dòng cũng góp phần vào tính năng tổng thể không tuyến tính. Sự chồng chéo của các thành phần này làm cho hiệu ứng phức tạp phức tạp không tuyến tính thành một hiệu ứng phức tạp phải được mô tả và bù đắp như một tổng thể.

Dây xích không thẳng đứng

Bộ giảm nhiễu (LNA) và thành phần Front-End

Trong bộ nhận tín hiệu, LNA là thành phần hoạt động đầu tiên sau ăng ten. Nó phải cung cấp đủ lợi thế trong khi thêm nhiễu tối thiểu, nhưng nó cũng giới thiệu tính không thẳng khi tín hiệu nhập mạnh. Các sản phẩm giao thoa được tạo ra trong LNA có thể rơi vào đầu các tín hiệu yếu, làm tăng độ ồn trên sàn. Tính năng này đặc biệt quan trọng trong băng tần rộng, cần phải xử lý nhiều hệ thống chuyển động cùng lúc, như hệ thống chuyển tiếp hay toàn bộ phân giải.

Trình chuyển đổi mã định dạng mã hóa chữ cái (ADC)

ADC là một nguồn lớn khác không tuyến tính trong chuỗi nhận tín hiệu. Âm lượng hóa là vốn có, nhưng khi tín hiệu nhập vượt quá phạm vi toàn diện. Ảnh hưởng kết hợp của việc cắt và định lượng lại giảm tỷ lệ tín hiệu để giảm hiệu và bóp méo (SINAD). Đối với độ phân giải cao, tính chất phi tuyến tính có thể gây tổn hại đến dây dẫn đến tín hiệu. Tính năng điện tử như dao động có thể giảm bớt một số hiệu này, nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn chúng.

Từ chối ảnh và IQ I/Q

Người nhận sử dụng chuyển đổi trực tiếp (không có) kiến trúc bị mất cân bằng I/Q và giai đoạn không tương ứng với các nhánh trong và bốn cấp độ - biểu thị như một hiệu ứng không tuyến tính tạo thanh ngang giữa kênh I và Q. Điều này giảm sự mất cân bằng của hệ thống SNR và hạn chế trật tự sao tối đa có thể được phân loại một cách đáng tin cậy.

Ảnh hưởng trên Shannon

Định lý Shannon cho phép dung dịch kênh , nơi B là bandwidth và SNR là tỷ lệ tín hiệu để âm thanh. Sự méo mó không tuyến tính giảm hiệu năng dùng được của SNR bằng cách giới thiệu một thuật ngữ can thiệp không phải là tiếng Gaussian. Trong nhiều trường hợp, sự méo mó có thể được mô hình là một tầng phụ có độ mạnh, dẫn đến độ bão hoà của năng lượng vào dữ liệu cao. Đây là “giới hạn của hệ thống mật độ ”.

Đối với một máy phát không phải tuyến tính, hệ thống SNR trở thành ), nơi P [FLT: 0] [FLT:] bao gồm sức mạnh của các sản phẩm không nhất quán và điều hòa. Vì P [FLT:] [FLT:] [FLT:] phát triển nhanh hơn P[FLT:] [FLT:] [FT:] [FT:5] khi quyền lực đầu vào và thứ ba của một thứ ba theo thứ ba thứ] trật tự biến dạng, khả năng truyền tải một số điểm và khả năng của nó thực sự giảm thiểu một số điểm.

Các nhà nghiên cứu như shammo et al. (2020) ) ) đã chỉ ra rằng đối với các mô- đun cao (v. d., 246-QAM, 1024-QA], sự suy giảm do tính chất nhận dạng LNA có thể giảm đi khả năng của 20% hoặc nhiều hơn so với kênh tuyến tính lý tưởng. Tương tự, trong hệ thống mạng lớn của MIMMMMMMMO, các tính chất không phải được xem là tập hợp chung để tránh sự phân hủy.

Chiến thuật để đánh lạc hướng những điều phi tuyến tính

Thiết kế đường cong thành phần

Chọn dạng PA tuyến tính với hoạt động ngược hơn giảm hiệu suất dạng dạng lệch nhưng thấp hơn. Công nghệ như GaN và LLMOS cung cấp khả năng tuyến tính nâng cao so với các thiết bị điện tử cũ hơn hoặc Ga As. Đối với người nhận, sử dụng LNAs với IP3 và ADCs với phạm vi hoạt động tốt hơn (không có hoạt động) có thể cải thiện đáng kể khả năng can thiệp mạnh mẽ trong môi trường mạnh mẽ.

Sự thay đổi sẵn số (DPD)

DPD là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất trong cơ sở hạ tầng không dây hiện đại để tuyến tính hóa PA. Bằng cách chuẩn bị sóng ban truyền đơn căn bản bằng cách sử dụng mô hình nghịch đảo của phản ứng phi tuyến tính của PA, DPD có thể giảm IMD bởi 20–30 D. Mô hình đa thức bộ nhớ, mô hình tuyến tính, và phương pháp tiếp cận hệ thống thần kinh được sử dụng để ghi lại hành vi động của PA. DPD là tiêu chuẩn trong 4G và 5G và bây giờ xuất hiện trong máy phát điện toán tay.

Bộ phận chuyển đổi và kết hợp cao cấp

Các bộ lập trình chuyển đổi vốn đã được phổ biến mạnh hơn đến không tuyến tính, chẳng hạn như các mô- đun không đổi (v. d. MSK, GMSK) hoặc pMPPPP thấp (tọa độ sóng điện thấp để vượt quá tiêu chuẩn) (v. d., một xe lăn FDMA), có thể giảm độ nghiêm trọng của hiệu ứng không tuyến tính. Việc lập trình kênh với các đoạn nối nhau cũng có thể giúp giảm hiệu ứng ngắt kết nối lỗi chính xác gây ra bởi đỉnh.

Bộ nhận đường

Kỹ thuật tuyến tính phân tích cho LNA (v. g., đạo hàm siêu định vị, chuyển tiếp) có thể cải thiện IP3 mà không tăng số hiệu nhiễu. Mặt số, thuật toán lặp như kênh tính và bù lại không tuyến tính có thể làm sạch tín hiệu đã nhận. Đối với ADC, việc tự động tăng khả năng điều khiển (AC) giữ cho dữ liệu nhập vào trong phạm vi tuyến tính và tránh cắt.

Cách tô màu hệ thống

Chiến lược định vị tài nguyên cũng có thể giúp đỡ: giảm điện chuyển giao cho người dùng gần để giảm sự pha trộn, sử dụng hay ảo giác nhiều cách tiếp cận để tránh can thiệp, và sử dụng tính năng điều chỉnh và mã hóa (AMC) để tắt thứ tự chòm sao khi không phải tuyến tính được phát hiện. Trong hệ thống đa điểm, việc chuyển đổi có thể tối ưu hóa tỷ lệ điện cao đến mức độ tương ứng năng lượng trên mỗi ăng ten.

Kết luận

Các thành phần không tuyến tính trong máy phát và nhận chuỗi nhận là những chướng ngại cơ bản để đạt được khả năng lý thuyết của hệ thống thông tin liên lạc. Từ bộ khuếch đại năng lực đến ADC, mỗi thành phần góp phần làm méo mó hiệu quả của hệ thống SNR và giới hạn tốc độ dữ liệu có thể đạt được. Bằng cách hiểu các nguồn và mô hình của các tính chất phi tuyến tính này, các kỹ sư có thể áp dụng sự kết hợp các thành phần chọn lọc, tiền định, và tối ưu hóa hệ thống để đẩy hiệu suất gần hơn đến giới hạn Shannon. Như hệ thống không dây không dây tiến hóa tới tần số (Wal-Wve, subz) và phức tạp hơn, các thách thức của tính không tuyến tính sẽ tiếp tục cả hai cách mạng và các nhà nghiên cứu về các công cụ đặc trưng dụng ở đây. Các hệ thống hỗ trợ đặc trưng cho các hệ thống cơ sở dữ liệu tham khảo và các hệ thống đặc dụng cho các hệ thống cơ sở dữ liệu không có khả năng này.