ANALISIS TEKNIK PEAK TO AVERAGE POWER REDUCTION PADA OFDM
MENGGUNAKAN ACTIVE CONSTELLATION EXTENSION UNTUK SISTEM
WiMAX
Agus Suhendar1, Heroe Wijanto2, Budi Prasetya3
1,2,3
Jurusan Teknik Elektro IT Telkom, Bandung 1
syeras@gmail.com,2hrw@stttelkom.ac.id,3bpy@stttelkom.ac.id
Abstraksi
Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) adalah teknologi tanpa kabel yang melayani
koneksi broadband dengan throughput tinggi melalui jarak jauh berdasarkan standar IEEE 802.16. Sistem ini menggunakan teknologi orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) yang mempunyai efisiensi spektrum tinggi dan ketahanan terhadap propagasi multipath.
Sinyal keluaran OFDM mempunyai perbandingan daya puncak terhadap daya rata-rata (PAPR) yang tinggi, sehingga menyebabkan efisiensi penguat daya besar (HPA) berkurang, kerusakan in-band, dan radiasi
out-band ketika sinyal melewati HPA.
Metoda penurunan PAPR dapat merubah atau memperkenalkan konstelasi baru untuk mengurangi puncak sinyal yang tinggi. Simbol dapat dipetakan pada himpunan titik-titik konstelasi yang tepat, sehingga mengurangi PAPR. Perkembangan dari metode tersebut adalah active constellation extension (ACE) yang memotong sinyal domain waktu diatas atau dekat dengan tingkat saturasi HPA dan memetakan simbol domain frekuensi dengan memperluas titi-titik konstelasi terluar pada kanal-kanal aktif dengan menitikberatkan penjagaan batas. Akibat dari ACE adalah bertambahnya nilai rata-rata daya sinyal dan berkurangnya puncak daya sinyal, sehingga mampu menurunkan PAPR. ACE diterapkan pada pengirim dan tidak membutuhkan adaptasi pada sisi penerima serta tidak mengirimkan side information yang tidak memenuhi standar.
Pada tugas akhir ini dianalisa unjuk kerja metode ACE pada OFDM untuk jenis modulasi dan subcarrier yang berbeda dan standar 256 fixed WiMAX 802.16d untuk jenis modulasi yang berbeda pada penurunan PAPR. Simulasi menurunkan PAPR antara 2.9450 6.3590 dB, meningkatkan amplituda ratarata antara 0.9752 -1.0802 dB, menurunkan amplituda puncak antara 1.5579 - 2.7625 dB, menurunkan Input Back Off antara 1.6922 - 1.8472 dB, menurunkan Output Back Off antara 1.6956 - 1.8481 dB, serta menaikan SNR antara 0.05 - 2.2 pada target BER 10-4.
Kata kunci: WiMAX, OFDM, PAPR, HPA, Active Constellation Extension (ACE).
Abstract
Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) is wireless broadband technology thorough far distance with high throughput base on IEEE 802.16 standard. This system using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology with high spectrum efficiency and multipath propagation resistance.
OFDM signal have high peak to average power ratio PAPR that causing HPA efficiency decrease, in-band distortion, and out-in-band radiation when the signal through HPA.
PAPR reduction technique tries to alter or introduce new constellations to combat large signal peaks. The symbols can be mapped to a set of constellation points, for reducing PAPR. Development of the method is Active Constellation Extension (ACE) that cutting peak of time domain signal which is up or close to HPA saturation level, and extend outer constellation points in active channel with emphasize on border surveillance. Impacts of ACE are signal average power increase and signal peak power decrease, so PAPR can be reduced. ACE applied on transmitter side, does not need any adaptation on receiver side and does not sending side information which is not comply with standard.
This final task analyzes ACE technique performance on OFDM for different modulation and subcarrier and performance on 256 fixed WiMAX 802.16.d for different modulation on PAPR reduction. The simulation reducing PAPR between 2.9450 - 6.3590 dB, increasing mean amplitude between 0.9752 - 1.0802 dB, reducing peak amplitude between 1.5579 - 2.7625 dB, reducing Input Back Off between 1.6922 - 1.8472 dB, Output Back
Off between 1.6956 - 1.8481 dB, and increasing SNR between 0.05 - 2.2 to achieve BER target 10-4. Keywords: WiMAX, OFDM, PAPR, HPA, Active Constellation Extension (ACE).
1. Pendahuluan
Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) adalah teknologi tanpa kabel yang
melayani koneksi broadband dengan throughput tinggi melalui jarak jauh berdasarkan standar IEEE 802.16[8]. Berdasarkan efisiensi spektrum yang tinggi dan ketahanan propagasi multipath,
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
(OFDM) digunakan pada sistem WiMAX[9]. Kekurangan dari OFDM adanya perbandingan daya puncak terhadap daya rata-rata (PAPR) yang tinggi berasal dari superposisi banyak subcarrier dengan karakteristik phasa tertentu pada OFDM. Sinyal OFDM dengan PAPR yang tinggi akan mengalami proses clipping dan/atau soft thresholding di penguat
daya besar (HPA) sehingga output HPA tidak linear[1]. HPA akan merusak semua bagian sinyal yang dekat atau melebihi daya saturasi dari HPA tersebut. Perusakan ini dapat menyebabkan inter
carrier interference (ICI), dan radiasi out-of-band
(OoB). Ketika ICI mengganggu sinyal yang ditransmisikan dan menurunkan BER, radiasi OoB menganggu sinyal pada pita frekuensi terdekat. Selain itu, Pemakain daya oleh HPA sangat tergantung pada daya besar atau puncak daripada daya rata-rata, sehingga penanganan PAPR ini membuat efisiensi daya rendah[1]. Dengan kata lain sinyal yang masuk ke HPA haruslah tidak ada PAPR
yang tinggi, berada dalam kawasan linear HPA, dan berada di bawah daya jenuh HPA.
Metoda pengurangan PAPR dapat merubah atau memperkenalkan konstelasi baru untuk mengurangi puncak sinyal yang tinggi. Daripada menempatkan tiap simbol pada titik konstelasi tertentu, simbol tersebut dapat dipetakan pada himpunan titik-titik konstelasi yang tepat untuk semua simbol, sehingga mengurangi puncak sinyal[1]. Perkembangan dari metode trersebut adalah active constellation extension (ACE) yang memperluas titi-titik konstelasi terluar pada kanal-kanal aktif, dalam menitikberatkan penjagaan batas, untuk memperkecil besarnya puncak.
Pada tugas akhir ini dianalisa unjuk kerja metode ACE pada sistem IEEE 802.16d untuk kasus jenis modulasi dan jumlah subcarrier yang berbeda.
2. Dasar Teori
2.1 WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access), standar air interface IEEE
802.16 Wireless Metropolitan Area Network
(WMAN), adalah teknologi yang dikembangkan untuk layanan Broadband Wireless Access.
WiMAX menggunakan teknologi OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) untuk mencapai coverage area yang luas dengan kecepatan tinggi
2.2 Orthogonal Frequency Division Multiplexing
(OFDM)
Pada OFDM, bandwidth sistem dibagi menjadi beberapa subcarrier yang saling orthogonal yang dimultiplex menggunakan frequency division multiplexing (FDM) sehingga disebut teknik
transmisi multicarrier[3].
OFDM adalah sebuah skema pentransmisian paralel. Data serial rate tinggi dibagi menjadi data paralel rate rendah. Setiap data paralel dimodulasi pada single carrier yang terpisah, dengan lebar pita lebih sempit dibandingkan dengan lebar pita
coherence kanal maka tiap subcarrier akan
mengalami flat fading sehingga equalisasi lebih sederhana[6].
Pada OFDM, perioda setiap simbol lebih panjang dari delay spread kanal radio
time-dispersive. Sehingga pengaruh intersymbol
interference (ISI) dapat berkurang.
Dengan memilih himpunan frekuensi pembawa yang orthogonal, efisiensi spektral menjadi tinggi karena spektrum tiap subcarrier dibuat overlapping satu sama lain sedangkan mutual influence diantara
subcarrier dapat dihindari[6].
2.3 Peak-to-Average Power Ratio (PAPR)
Simbol OFDM dengan N subcarrier dinyatakan dengan:
∑
− ==
1 0 / 21
N m N mn j i m i na
e
N
b
πUntuk N yang besar, penjumlahan variabel acak distribusi identik bebas im menjadi berat,
sehingga sample domain waktu bin mempunyai
ditribusi seperti Gaussian dengan mean nol. Akibatnya, dengan persentase kecil, sinyal domain
waktu bin akan rentan mempunyai magnitude tinggi
pada ekor distribusi Gaussian. Sample dengan magnitude besar ini menyebabkan permasalahan
Peak to Average Power Ratio (PAPR) pada
OFDM[2].
Gambar 2.1 Distribusi magnitude sinyal
OFDM[1][2][6] PAPR dinyatakan dengan:
{ }
b N E b b PAPR n N n 2 2 1 0max ) ( = ≤≤ −Dimana ||.|| adalah euclidean norm suatu vektor. Ketika N sinyal dijumlahkan dengan phasa yang sama, akan menghasilkan puncak daya N kali nilai rata-rata[6], maka jumlah subcarrier yang akan mempengaruhi nilai dari puncak daya dan kemungkinannya. Selain itu, modulasi yang berperan dalam penentuan suatu phasa dari informasi tertentu, sehingga jenis modulasi yang digunakan juga akan mempengaruhi nilai dari puncak daya dan kemungkinannya.
PAPR menyebabkan efisiensi HPA berkurang[2], sistem membutuhkan HPA dengan linieritas tinggi[1], coverage area berkurang, distorsi sinyal, inter-symbol interference, dll.
2.4 High Power Amplifier
Hpa berperan dalam meningkatkan daya sinyal sebelum dikirim sehingga diharapkan level daya terima tetap diatas threshold.
Model yang digunakan dalam Tugas akhir ini adalah Rapp’s solid state power amplifier model (SSPA) dengan karakteristik input-output sebagai berikut[2]:
(
)
(
p)
p sat in in out V V V V 2 1 2 1+ =P disebut ‘knee-factor’, parameter yang
menentukan kelinearan daerah penguatan, sedangkan Vsat adalah tegangan yang akan mengalami saturasi.
Sinyal OFDM dengan PAPR tinggi akan menyebabkan amplifier bekerja pada kondisi
saturasi, efisiensi yang rendah, dan terjadi distorsi. Akibatnya sistem akan terbebani konsumsi daya yang tinggi, terjadinya in band distortion, dan out of
band radiation.
(2.1)
(2.2)
Gambar 2.2 karakteristik SSPA p=2 2.5 Active Constellation Extension[1][2]
Salah satu teknik untuk menurunkan PAPR adalah dengan konstelasi nonbijective yang mencoba mengubah atau memperkenalkan suatu konstelasi baru untuk memperkecil besarnya puncak sinyal, dan Active Constellation Extension menggunakan konstelasi nonbijective ini dengan mengkodekan simbol data secara tepat.
Setiap simbol tidak ditentukan pada titik konstelasi tertentu, tetapi dipetakan secara tepat pada himpunan titik-titik konstelasi baru yang telah dipilih dan masih diperbolehkan.
Himpunan yang dipilih merupakan modifikasi dari konstelasi asal, untuk QPSK berada pada bidang perempat terluar dari titik konstelasi asal tanpa menimbulkan penurunan unjuk kerja. Hal tersebut diilustrasikan pada gambar di bawah.
Dalam OFDM, akibat perpindahan ini adalah penambahan sinyal cosinusoidal dan atau sinusoidal tambahan pada frekuensi subkanal tertentu. Jika diatur, maka kombinasi ini dapat membatalkan puncak domain waktu.
Sebelum pemetaan sinyal, ACE menerapkan algoritma pemotongan sinyal yaitu membatasi amplituda sinyal domain waktu pada batas tertentu.
Pada TA ini menggunakan pendekatan ACE yaitu Projection Onto Convex Set (ACE-POCS).
2.5.1 Projection Onto Convex Set (ACE-POCS) [1][2]
Semua kemungkinan ACE akan menjadi: 1. Himpunan berisi semua vector
sehingga| |~ untuk A positif
2. Himpunan , sebuah dimensi-N subspace dari berisi vektor y dengan FFT Y memenuhi data yang bergantung batasan ACE
Adapun algoritma ACE-POCS adalah
1. Diberikan blok masukan terdiri dari 256 sample (data, guard, dan pilot), Hitung dengan IFFT, keluarannya b.
2. Semua puncak yang berhubungan dengan | | > diamana A adalah Threshold tertentu, dipotong magnitudanya untuk memenuhi:
{
~
b if b A lainnya Ae n n n n jb
=
θ ≤ subcarrier j n nb
e
n
N
b
=
θn=
1
,...,
3. Hitung a FFT( )
b ~ ~=4. Gunakan batasannya, yaitu kembalikan nilai awal untuk pilot, guard band atau null
carrier. Proyeksikan titik-titik konstelasi
pada daerah dari batasan yang diperluas seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.3 ACE POCS QPSK
Gambar 2.4 ACE POCS 16QAM
Gambar 2.5 ACE POCS 64QAM 3. Model Sistem
3.1 Model OFDM implementasi ACE subcarrier 64, 128, 256, 512, 1024, dan 2048
Gambar 3.1 Sistem OFDM dengan ACE
(2.4)
3.2 Model WiMAX 802.16d dengan ACE pada sisi penerima
Gambar 3.2 Sistem WiMAX implementasi ACE 4. Analisis Hasil Simulasi
4.1 Faktor-faktor penyebab peningkatan PAPR 4.4.1 Pengaruh Subcarrier terhadap PAPR
Gambar 4.1 Pengaruh jumlah subcarrier terhadap
PAPR
Berdasarkan gambar 2.9 nilai PAPR pada
subcarrier 64 lebih kecil dari pada PAPR pada subcarrier 2048. Sehingga semakin besar nilai subcarrier yang digunakan maka semakin besar nilai
PAPR simbol.
4.4.2 Pengaruh Jenis Modulasi Terhadap PAPR
Gambar 4.2 Pengaruh jenis modulasi pada PAPR
Berdasarkan gambar 4.2, PAPR dari modulasi QPSK, 16QAM, dan 64QAM cenderung sama. Hal ini dapat dijelaskan melalui data puncak amplituda dan rata-rata amplituda sinyal OFDM. Sinyal modulasi 64QAM memiliki rata-rata amplituda sinyal yang lebih besar daripada sinyal modulasi QPSK dan 16QAM. Selain itu puncak amplituda
sinyal modulasi 64QAM lebih tinggi dari pada sinyal modulasi QPSK dan 16QAM. Dari definisi PAPR maka akan cenderung memberikan hasil yang sama. Sehingga jenis modulasi memberikan pengaruh yang sedikit terhadap perbedaan PAPR.
4.2 Penurunan PAPR Menggunakan ACE POCS Sinyal OFDM
Dalam subbab ini akan ditunjukan data hasil simulasi untuk setiap jenis modulasi yaitu QPSK dan 16 QAM, berupa data PAPR tertinggi sebelum dan sesudah ACE dengan nilai kemungkinannya, nilai penurunan PAPR, pengaruh ACE terhadap rata-rata amplituda sinyal, pengaruh ACE terhadap puncak amplituda sinyal, pengaruh ACE terhadap input back
off IBO sinyal, serta pengaruhnya terhadap output back off OBO sinyal.
4.2.1 Penurunan PAPR Untuk Modulasi QPSK
Gambar 4.3 PAPR sebelum dan sesudah ACE QPSK
Tabel 4.1 Rata-rata amplituda sinyal OFDM QPSK
No. Subcarrier Rata - Rata (dB) Kenaikan
(dB) Awal Optimal
1 256 0.3442 1.4039 1.0597 2 2048 0.3544 1.4346 1.0802
ACE POCS meningkatkan rata-rata amplituda sinyal OFDM. Pada subcarrier besar, peningkatan rata-rata amplituda semakin besar, karena ACE POCS memperluas konstelasi sinyal pada space
signal domain yang dapat meningkatkan rata-rata
amplituda kesuluruhan simbol. Semakin besar
subcarrier, maka semakin banyak sinyal yang
mengalami perlusan dan rata-rata amplituda semakin besar.
Tabel 4.2 Puncak amplituda sinyal OFDM QPSK
No. Subcarrier Puncak (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 6.1507 3.9625 2.1882 2 2048 6.4988 3.7363 2.7625
ACE POCS menurunkan puncak amplituda sinyal OFDM, dengan memotong sinyal yang melewati clipping level tertentu. Subcarrier yang besar memiliki kemungkinan yang tinggi akan banyaknya simbol dengan phasa sama, sehingga puncak amplituda lebih besar. Maka pemotongan
level amplituda menjadi lebih besar.
Tabel 4.3 Output back off sinyal OFDM QPSK
No. JumlahSubcarrier OBO (dB) Penurunan(dB) Awal Optimal
1 256 9.0208 7.2304 1.7904 2 2048 9.0117 7.1636 1.8481
Output back off merupakan perbandingan daya
saturasi HPA dengan daya rata-rata sinyal HPA[2]. Amplituda saturasi yang digunakan adalah 5 dB diatas amplituda rata-rata sinyal HPA. Dengan ACE POCS, rata-rata amplituda semakin besar, maka
level saturasi akan semakin besar. Tetapi daya
rata-rata sinyal HPA juga semakin besar, sehingga nilai penurunan back off cenderung memiliki perbedaan tipis untuk setiap subcarrier. Penurunan back off ini cenderung lebih besar untuk subcarrier yang besar hal ini berkaitan dengan peningkatan rata-rata amplituda yang lebih besar dan perbaikan PAPR yang lebih baik untuk subcarrier yang lebih besar
Penurunan back off diperlukan untuk efisiensi penggunaan daya penguat dan meningkatkan
coverage sinyal.
Tabel 4.4 Input back off sinyal OFDM QPSK
No. Subcarrier IBO (dB) Penurunan
(dB) Awal Optimal
1 256 8.9603 7.1711 1.7892 2 2048 8.9492 7.1020 1.8472
Input Back off merupakan perbandingan daya
saturasi HPA dengan daya rata-rata sinyal input HPA. Semakin besar subcarrier semakin besar penurunan input back off tetapi dengan perbedaan yang kecil, dengan analisa seperti pada OBO
Gambar 4.4 Konsentrasi sinyal ACE QPSK
ACE POCS mengurangi titik kerja daya maksimum HPA dan mengurangi nonlinearities
effect.
Gambar 4.5 Spektrum sinyal QPSK 2048 subcarrier Terjadi kenaikan atau pelebaran spektrum yang dapat menyebabkan interferensi dan kenaikan BER
4.2.2 Penurunan PAPR Untuk Modulasi 16QAM
Gambar 4.6 PAPR sebelum dan sesudah ACE
16QAM
ACE menurunkan PAPR lebih baik pada
subcarrier yang lebih besar. Penurunan PAPR pada
QPSK lebih baik daripada 16QAM.
Tabel 4.5 Rata-rata amplituda OFDM 16QAM
No. JumlahSubcarrier Rata - Rata (dB) Kenaikan(dB) Awal Optimal
1 256 3.8405 4.7395 0.8990 2 2048 3.8488 4.7917 0.9429
16 QAM memiliki rata-rata amplituda lebih, karena mapping simbol. QPSK mempunyai empat titik konstelasi 1+j, 1-j, -1+j, dan -1-j, dan empat
extension point. Lain halnya dengan 16 QAM yang
memiliki 16 titik 3+3i, 3+i, 3-3i, 3-i, 1+3i, 1+i, 1-3i, 1-i, -1+3i, -1+i, -1-3i, -1-i, -3+3i, -3+i, 3i, dan -3-i, dan 12 extension point, maka 16 QAM memiliki amplituda dan rata-rata lebih besar.
Tabel 4.6 Puncak amplituda OFDM 16QAM
No. Subcarrier Puncak (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 9.3295 8.0435 1.2860 2 2048 10.0228 7.7639 2.2589
16QAM memiliki puncak lebih besar, tetapi penurunan puncak sinyal lebih kecil, karena clipping
level yang lebih kecil untuk minimalisasi error.
Tabel 4.7 output back off OFDM 16QAM
No. Subcarrier OBO (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 9.0133 7.3837 1.6296 2 2048 9.0139 7.3087 1.7052
Penurunan OBO pada 16QAM tidak lebih baik dibandingkan QPSK, karena kenaikan rata-rata dan perbaikan PAPR lebih kecil.
Tabel 4.8 input back off OFDM 16QAM
No. Subcarrier IBO (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 8.9496 7.2795 1.6701 2 2048 8.9517 7.2026 1.7491
Penurunan IBO pada 16QAM tidak lebih baik dibandingkan QPSK, karena kenaikan rata-rata dan perbaikan PAPR lebih kecil.
Gambar 4.7 Konsentrasi Sinyal ACE 16QAM
ACE POCS mengurangi titik kerja daya maksimum HPA dan mengurangi nonlinearities
effect. QPSK memiliki hasil lebih baik karena
perbaikan PAPR yang lebih baik.
Gambar 4.8 Spektrum sinyal 16QAM 2048
subcarrier
Pelebaran spektrum dapat menyebabkan interferensi dan peningkatan BER
4.2.3 Penurunan PAPR Untuk Modulasi 64QAM
Gambar 4.9 PAPR sebelum dan sesudah ACE
64QAM
ACE menurunkan PAPR lebih baik pada
subcarrier yang lebih besar. Penurunan pada
64QAM tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM.
Tabel 4.9 Rata-rata amplituda OFDM 64QAM
No. Subcarrier Rata - Rata (dB) Kenaikan(dB) Awal Optimal
1 256 3.8405 4.7395 0.8990 2 2048 3.8488 4.7917 0.9429
Terjadi peningkatan rata-rata, tetapi tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM karena proses perluasan yang relatif lebih sedikit daripada jumlah titik konstelasi.
Tabel 4.10 Puncak amplituda OFDM 64QAM
No
Subcarrier Awal OptimalPuncak (dB) Penurunan(dB)
1 256 9.3295 8.0435 1.2860 2 2048 10.0228 7.7639 2.2589 Terjadi penurunan puncak, tetapi tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM karena clipping level
yang relatif lebih besar dengan amplituda yang lebih besar pada 64QAM.
Tabel 4.11 output back off OFDM 64QAM
No. Subcarrier OBO (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 9.0133 7.3837 1.6296 2 2048 9.0139 7.3087 1.7052 Terjadi penurunan obo. Tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM, karena kenaikan rata-rata, dan penurunan puncak lebih kecil.
Tabel 4.12 input back off OFDM 64QAM
No. Subcarrier IBO (dB) Penurunan(dB)
Awal Optimal
1 256 8.9496 7.2795 1.6701 2 2048 8.9517 7.2026 1.7491 Terjadi penurunan ibo. Tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM, karena kenaikan rata-rata, dan penurunan puncak lebih kecil.
Gambar 4.10 konsentrasi sinyal 64QAM Terjadi pergeseran konsentrasi sinyal pada daerah yang lebih linier.
Gambar 4.11 Spektrum sinyal 64QAM 2048
subcarrier
Pelebaran spektrum dapat menyebabkan interferensi dan peningkatan BER
4.3 Penurunan PAPR Untuk Sistem 256 802.16d
Gambar 4.12 PAPR sebelum dan sesudah ACE
ACE menurunkan PAPR pada OFDM dan
fixed WiMAX, dianalisa pada subbab 4.2.
Tabel 4.13 Rata-rata amplituda fixed WiMAX
system
No. Mapping Rata-rata (dB) Kenaikan (dB) Awal Optimal
1 QPSK 0.4015 1.4955 1.0940 2 16 QAM 3.8641 4.8070 0.9429 3 64QAM 6.9727 7.6794 0.7067
Terjadi kenaikan rata-rata pada tiap modulasi. QPSK memiliki kanaikan lebih besar.
Tabel 4.14 Puncak amplituda fixed WiMAX system
No. Mapping Puncak (dB) Penurunan(dB) Awal Optimal
1 QPSK 5.7222 3.8754 1.8467 2 16 QAM 9.4439 8.1423 1.3016 3 64QAM 12.539 11.4844 1.0548
Pnurunan puncak lebih besar terjadi pada modulasi QPSK. Penjelasan pada subbab 4.2
Tabel 4.15 output back off fixed WiMAX system
No. Mapping OBO (dB) Penurunan (dB) Awal Optimal
1 QPSK 9.0179 7.2398 1.7780 2 16 QAM 9.0110 7.4182 1.5928 3 64QAM 9.0167 7.7645 1.2522
Penurunan OBO lebih besar pada QPSK. Penjelasan pada subbab 4.2.
Tabel 4.16 input back off fixed WiMAX system
No. Mapping IBO (dB) Penurunan (dB) Awal Optimal
1 QPSK 8.9555 7.1831 1.7724 2 16 QAM 8.9488 7.3167 1.6321 3 64QAM 8.9567 7.6561 1.3006
Penurunan IBO lebih besar pada QPSK. Penjelasan pada subbab 4.2.
Gambar 4.13 Konsentrasi sinyal QPSK pada 256
fixed WiMAX
Penggunaan knee factor=3 dapat memperbaiki titik kerja sinyal untuk lebih mendekati respon ideal yang linier. Hasil dianalisa pada subbab 4.2.
Gambar 4.17 Konsentrasi sinyal 16QAM fixed
WiMAX system.
Pergeseran konsentrasi sinyal tidak lebih baik dari QPSK, karena berkaitan penurunan back off.
Gambar 4.18 Konsentrasi sinyal 64QAM fixed
WiMAX system
Pergeseran konsentrasi sinyal tidak lebih baik dari QPSK dan 16QAM, karena berkaitan penurunan
back off.
Gambar 4.16 Spektrum sinyal QPSK 256 fixed WiMAX
Terjadi pelebaran spektrum setelah ACE
Gambar 4.17 Spektrum sinyal 16QAM 256 fixed WiMAX
Terjadi pelebaran spektrum setelah ACE yang lebih kecil dari QPSK.
Gambar 4.18 Spektrum sinyal 64QAM 256 fixed WiMAX
Terjadi pelebaran spektrum setelah ACE yang lebih kecil dari QPSK dan 16QAM, yang berkaitan dengan clipping level yang lebih besar.
4.4 Analisa Kinerja sistem 256 fixed WiMAX
Gambar 4.19 Grafik SNR dan BER modulasi QPSK dan 16 QAM pada kanal AWGN dan Rayleigh 0
km/jam pada 256 fixed WiMAX system ACE meningkatkan BER, hal ini terjadi karena pemotongan dan pemetaan sinyal.
Tabel 4.19 SNR sebelum dan sesudah ACE QPSK
AWGN dan Rayleigh target BER 10-4 No. Kanal BER SebelumSNR
ACE ACE 1 AWGN 5.14 10-4 8.112 8.832 2 Rayleigh 0 km/jam 3.4 10 -4 13.8 16 Pada target BER yang sama dibutuhkan SNR lebih besar sekitar 0.72 dB pada AWGN dan 2.2 dB pada Rayleigh.
Tabel 4.20 SNR sebelum dan sesudah ACE 16
QAM AWGN dan Rayleigh target BER 10-4 No. Kanal BERdB
SNR Sebelum ACE ACE 1 AWGN 3.3 10-4 14.78 15.98 2 Rayleigh 0 km/jam 10-4 29.42 29.47 4.57 10-5 29.83 29.99 Pada target BER yang sama dibutuhkan SNR lebih besar sekitar 1.2 dB pada AWGN dan 0.05 dB pada Rayleigh.
Tabel 4.21 SNR sebelum dan sesudah ACE 64QAM
AWGN dan Rayleigh target BER 10-4
No. Kanal BER
dB SNR Sebelum ACE ACE 1 AWGN 10-4 21.2 21.55 2 Rayleigh 0 km/jam 10-4 40 41.99 10-4 21.2 21.55
Pada target BER yang sama dibutuhkan SNR lebih besar.
5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan
1. ACE sangat efektif bekerja pada ukuran konstelasi sinyal yang kecil seperti pada QPSK jika dibandingkan dengan 16QAM. 2. ACE memberikan perbaikan yang lebih
besar pada jumlah subcarrier yang lebih besar.
3. ACE mengurangi jumlah sinyal yang bekerja pada daerah tidak linier.
4. ACE meningkatkan BER, akan tetapi target BER masih tercapai yaitu 10-4.
5.2 Saran
1. Untuk hasil optimal perlu dikaji penggunaan predistorsi pada HPA.
2. Untuk meningkatkan unjuk kerja perlu dikaji proses filtering setelah pemotongan sinyal.
3. Optimasi pada perluasan titik konstelasi sinyal.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. B. S. Krongold and D. L. Jones. 2003. PAR
Reduction in OFDM via Active Constellation
Extension. IEEE Transactions on
Broadcasting, vol. 3, pp. 258-268.
[2]. C. Ciochina, F. Buda, and H. Sari An Analysis
of OFDM Peak Power Reduction Techniques
for WiMAX Systems. France: Sequans
Communication.
[3]. IEEE. 2004. Draft IEEE Standart For Local
And Metropolitan Area Network Part 16 : Air Interface For Fixed Broadband Wireless Access Systems. New York.
[4]. Langton, Charan. 2004. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).
http:// www.complextoreal.com.
[5]. Pietikäinen, Kari. Orthogonal Frequency
Division Multiplexing. Finland: Helsinki
University Of Technology.
[6]. Prasad, Ramjee. 2004. OFDM for Wireless
Communications Systems. Norwood: Artech
House.
[7]. Purnama Sari, Rini. 2006. Reduksi PAPR
Dengan Menggunakan Partial Transmit Sequences (PTS) Dan Selected Mapping
(SLM) Pada Sistem OFDM. Bandung: STT
Telkom.
[8]. Roca, Amalia. 2007. Implementation of a
WiMAX simulator in Simulink. Vienna:
Universität Wien.
[9]. Rohde & Schwarz. WiMAX General Information About the Standard 802.16.
http://www.rohde-schwarz.com.
[10]. Sutejo, Anjar. 2006. Perancangan dan Analisis Kinerja Sistem Mimo 2x2 Dengan Adaptif Beamforming Pada Standar WiMAX IEEE 802.16e. Bandung: STT Telkom.
![Gambar 2.1 Distribusi magnitude sinyal OFDM[1][2][6]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4628789.3384758/2.892.485.770.189.398/gambar-distribusi-magnitude-sinyal-ofdm.webp)
