ANALISIS TEKNIK PEAK TO AVERAGE POWER REDUCTION

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 [email protected], [email protected], [email protected]

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 rata-rata 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, inband distortion, and out-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

i

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 kanalkanal 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 timedispersive. 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 b = N i n

N −1

∑a

m =0

i m

e

(2.1)

j 2πmn / N

Untuk 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 bi n 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:

PAPR (b) =

max bn

2

(2.2)

{ }

0≤ n ≤ N −1 2

E b N 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]:

Vout =

(1+ (V

in

Vin

)

1 2p 2p

Vsat )

(2.3)

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

()

~ ~ 3. Hitung a = FFT b (2.5) 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 2.2 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 untuk A positif sehingga | |~ 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: bn ~ bn ={ jθn Ae

if bn ≤ A lainnya

(2.4)

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

bn = bn e jθn n =1,..., N subcarrier 3

3.2 Model WiMAX 802.16d dengan ACE pada sisi penerima

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 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 4.3 PAPR sebelum dan sesudah ACE QPSK

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

Tabel 4.1 Rata-rata amplituda sinyal OFDM QPSK Rata - Rata (dB) Kenaikan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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 Puncak (dB) Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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 OBO (dB) Jumlah Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 1 256 9.0208 7.2304 1.7904 2 2048 9.0117 7.1636 1.8481

4

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 ratarata 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 IBO (dB) Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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 Rata - Rata (dB) Kenaikan Jumlah No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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, -3-3i, dan -3i, dan 12 extension point, maka 16 QAM memiliki amplituda dan rata-rata lebih besar. Tabel 4.6 Puncak amplituda OFDM 16QAM Puncak (dB) Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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 OBO (dB) Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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 IBO (dB) Penurunan No. Subcarrier Awal Optimal (dB) 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.

5

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 Rata - Rata (dB) Kenaikan No. Subcarrier (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 Puncak (dB) Penurunan No Subcarrier (dB) Awal Optimal 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 OBO (dB) Penurunan No. Subcarrier (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 IBO (dB) Penurunan No. Subcarrier (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 802.16d

PAPR

Untuk

Sistem

256

Gambar 4.12 PAPR sebelum dan sesudah ACE fixed WiMAX system

6

ACE menurunkan PAPR pada OFDM dan fixed WiMAX, dianalisa pada subbab 4.2. Tabel 4.13 Rata-rata amplituda fixed WiMAX system Rata-rata (dB) Kenaikan No. Mapping Awal Optimal (dB) QPSK 0.4015 1.4955 1.0940 1 16 QAM 3.8641 4.8070 0.9429 2 64QAM 6.9727 7.6794 0.7067 3 Terjadi kenaikan rata-rata pada tiap modulasi. QPSK memiliki kanaikan lebih besar. Tabel 4.14 Puncak amplituda fixed WiMAX system Puncak (dB) Penurunan No. Mapping Awal Optimal (dB) QPSK 5.7222 3.8754 1.8467 1 8.1423 1.3016 2 16 QAM 9.4439 64QAM 12.539 11.4844 1.0548 3 Pnurunan puncak lebih besar terjadi pada modulasi QPSK. Penjelasan pada subbab 4.2 Tabel 4.15 output back off fixed WiMAX system OBO (dB) Penurunan No. Mapping Awal Optimal (dB) QPSK 9.0179 7.2398 1.7780 1 16 QAM 9.0110 7.4182 1.5928 2 1.2522 64QAM 9.0167 7.7645 3 Penurunan OBO lebih besar pada QPSK. Penjelasan pada subbab 4.2. Tabel 4.16 input back off fixed WiMAX system IBO (dB) Penurunan No. Mapping Awal Optimal (dB) QPSK 8.9555 7.1831 1.7724 1 16 QAM 8.9488 7.3167 1.6321 2 64QAM 8.9567 7.6561 1.3006 3 Penurunan IBO lebih besar pada QPSK. Penjelasan 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 4.13 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 Spektrum sinyal 16QAM 256 fixed WiMAX Terjadi pelebaran spektrum setelah ACE yang lebih kecil dari QPSK.

7

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 SNR No. Kanal BER Sebelum ACE ACE AWGN 5.14 10-4 8.112 8.832 Rayleigh -4 2 3.4 10 13.8 16 0 km/jam 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 SNR BER No. Kanal Sebelum ACE dB ACE 1

AWGN 3.3 10-4 14.78 15.98 29.42 29.47 10-4 Rayleigh 2 0 km/jam 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 SNR BER No. Kanal Sebelum dB ACE ACE -4 10 21.2 21.55 1 AWGN -4 10 40 41.99 Rayleigh 2 10-4 21.2 21.55 0 km/jam 1

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.

8