ANALISA DAN IMPLEMENTASI REDUKSI PAPR SINYAL OFDM DENGAN METODE CLIPPING

PADA DSK TMS320C6416T

1

Pembimbing 1 : Dr. Ir. Suwadi, M.TPembimbing 2 : Dr. Ir. Titiek Suryani, M.T

RATIH HIKMAH PUSPITA

• Sinyal OFDM memiliki nilai PAPR yang tinggi• Reduksi PAPR dengan metode Clipping• Implementasi pada DSK TMS320C6416T

LatarBelakang

• Merancang teknik reduksi PAPR dengan metode clipping padaDSK TMS320C6416T

• Menganalisa teknik reduksiPAPR dengan metode clipping

• Menghitung Bit Error Rate (BER)

Tujuan

2

• Metode apa yang digunakan untukmengurangi PAPR pada sinyalOFDM?

• Bagaimana membuat implementasiuntuk mereduksi PAPR?

RumusanMasalah

• Metode reduksi PAPR yang digunakan adalah Classical Clipping

• Implementasi penurunan PAPR menggunakan Matlab Simulink dan DSK TMS320C6416T

BatasanMasalah

3

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalahsatu jenis skema multicarrier modulation yang antara

subcarrier yang satu dengan yang subcarrier lainnya salingorthogonal.

4

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)Pada sistem modulasi QPSK terdapat empat fasa berbedayang dihasilkan untuk masing-masing bit. Kombinasi bit 00

akan memodulasi sinyal pembawa yang mempunyai fasa 45 derajat, sedang di bit 01 memodulasi sinyal pembawa yang

mempunyai fasa 135 derajat. Sementara bit 10 dan 11, masing-masing dengan fasa 315 derajat dan 225 derajat.

5

Peak To Average Power Ratio (PAPR)

Sinyal OFDM terdiri dari sejumlah subcarrier yang dimodulasisendiri-sendiri sehingga dapat menghasilkan perbandingan antara dayapuncak dan daya rata-rata (Peak to Average Power Ratio) yang cukupbesar ketika dijumlahkan (superposisi).

PAPR suatu sinyal S(t) dideskripsikan sebagai persamaanberikut :

PAPR = = | |

| |

6

Beberapa Metode Reduksi PAPR7

ClippingMetode clipping digunakan karena merupakan cara paling sederhanauntuk mengurangi PAPR, yaitu dengan memotong sinyal amplitudepuncak menjadi terbatas ke level maksimum yang dibutuhkan.

Fungsi dasar classical clipping :, ,

f(r) = simbol OFDMA = level clipping

8

DSK TMS320C6416TDigital Signal Processor TMS320C6416

merupakan mikroprosesor berkecepatantinggi dengan tipe arsitektur yang cocokdigunakan untuk mengolah sinyal secara

real-time.

Bentuk fisik DSK TMS320C6416T

9

Code Composer Studio (CCS)

CCS memiliki kemampuan grafisdan mendukung real-time

debugging. DSK harusdihubungkan ke PC melalui port USB agar bisa diprogram dengan

bantuan CCS. Untuk analisisreal-time dapat menggunakan

fasilitas real-time data exchange(RTDX) yang memungkinkanpertukaran data antara PC dan

DSK tanpa melepas DSK.

10

11

FlowchartPengerjaan Tugas

Akhir

12

Blok Diagram ReduksiPAPR Menggunakan

Metode Clipping

Simulasi Sistem13

Implementasi Sistem14

15Pengujian dan Analisa Sistem

AnalisaReduksi PAPR

PerubahanParameter Level

Clipping

PerubahanParameter Initialseed

PerubahanParameter

Jumlah Bit yang Dikirim

PerubahanParameter

JumlahSubcarrier

Analisa BER

BER QPSK Secara Teoridan Sistem

BER TanpaMetode dan

Dengan MetodeClipping

16Analisa Reduksi PAPR

1. Perubahan Parameter Level Clipping (1)

17Analisa Reduksi PAPR

1. Perubahan Parameter Level Clipping (2)

6 6.5 7 7.5 8 8.5 90

5

10

15

20

25

30

35

Level Clipping (A)

Red

uksi

(%)

Grafik Reduksi PAPR Terhadap Level Clipping

Level Clipping (A)

PAPR Rata-rata Tanpa

metode

PAPR Rata-rata Metode

clipping

Reduksi(%) CR

9 6.81 6.748 0.910426 3.18

8.5 6.81 6.671 2.041116 3.01

8 6.81 6.511 4.390602 2.83

7.5 6.81 6.249 8.237885 2.65

7 6.81 5.862 13.9207 2.47

6.5 6.81 5.336 21.64464 2.3

6 6.81 4.721 30.67548 2.12

Tabel Penurunan PAPR (Initialseed = 61, Jumlah bit yang dikirim = 105, Jumlah

Subcarrier = 8)

18Analisa Reduksi PAPR

2. Perubahan Parameter Initialseed (1)

Grafik Reduksi PAPR TerhadapLevel Clipping Pada Initialseed

yang Berbeda

6 6.5 7 7.5 8 8.5 90

5

10

15

20

25

30

35

Level Clipping (A)

Red

uksi

(%)

inseed=61inseed=62inseed=63inseed=64inseed=65

19Analisa Reduksi PAPR

2. Perubahan Parameter Initialseed (2)

Grafik Reduksi PAPR Rata-rataPada 10 Initialseed yang Berbeda

Level Clipping (A)

Reduksi(%)

9 0.826986

8.5 1.95085

8 4.288588

7.5 8.076189

7 13.60727

6.5 21.38607

6 30.43352

Tabel Reduksi PAPR Rata-rataPada 10 Initialseed yang Berbeda

6 6.5 7 7.5 8 8.5 90

5

10

15

20

25

30

35

Level Clipping

Rat

a-ra

ta R

eduk

si P

AP

R (%

)

20Analisa Reduksi PAPR

3. Perubahan Parameter Jumlah Bit yang Dikirim

Grafik Reduksi PAPR TerhadapLevel Clipping Pada Jumlah Bit

yang Berbeda

6 6.5 7 7.5 8 8.5 90

5

10

15

20

25

30

35

Level Clipping

Red

uksi

PA

PR

(%)

100100010000100000

21Analisa Reduksi PAPR

4. Perubahan Parameter Jumlah Subcarrier (1)

Grafik Reduksi PAPR TerhadapLevel Clipping Pada Jumlah

Subcarrier yang Berbeda

6 7 8 9 10 11 12 13 140

10

20

30

40

50

60

70

80

Level Clipping

Red

uksi

PA

PR

(%)

8 Subcarrier16 Subcarrier24 Subcarrier

22Analisa Reduksi PAPR

4. Perubahan Parameter Jumlah Subcarrier (2)

Grafik Perbandingan Clipping Ratio pada 8 Subcarrier, 16 Subcarrier, 24 Subcarrier

Level Clipping (A)

CR 8 Subcarrier

CR 16 Subcarrier

CR 24 Subcarrier

14 4.95 3.5 2.86

13 4.60 3.25 2.65

12 4.24 3 2.45

11 3.89 2.75 2.25

10 3.54 2.5 2.04

9 3.18 2.25 1.84

8 2.83 2 1.63

7 2.47 1.75 1.43

6 2.12 1.5 1.22

6 7 8 9 10 11 12 13 141

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Level Clipping

Clip

ping

Rat

io

8 Subcarrier16 Subcarrier24 Subcarrier

23Analisa Bit Error Rate (BER)

1. BER QPSK SecaraTeori dan Sistem

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No

BE

R

TeoriSimulasiImplementasi

Grafik Perbandingan BER QPSK Teori, Simulasi, dan Implementasi

24Analisa Bit Error Rate (BER)

2. BER TanpaMetode dan DenganMetode Clipping (1)

EbNo SebelumClipping A = 9 A = 8 A = 7 A = 6 A = 5

0 0.09009 0.09009 0.09009 0.09132 0.09615 0.11013

1 0.06658 0.06658 0.06684 0.06859 0.07386 0.08489

2 0.05269 0.05269 0.05269 0.05426 0.06053 0.06540

3 0.03499 0.03499 0.03499 0.03511 0.03905 0.04822

4 0.01902 0.01909 0.01930 0.02053 0.02504 0.02946

5 0.01076 0.01076 0.01076 0.01110 0.01269 0.01693

6 0.00506 0.00506 0.00506 0.00536 0.00627 0.00844

7 0.00226 0.00228 0.00228 0.00252 0.00282 0.00451

8 0.00077 0.00077 0.00079 0.00089 0.00114 0.00184

9 0.00022 0.00022 0.00022 0.00024 0.00030 0.00066

10 3.00E-05 3.00E-05 3.00E-05 3.00E-05 6.00E-05 1.40E-04

Tabel BER Dengan Variasi Level Clipping Secara Simulasi Monte Carlo

Grafik BER terhadap Eb/No dengan VariasiLevel Clipping secara Simulasi Monte Carlo

25Analisa Bit Error Rate (BER)

2. BER TanpaMetode dan DenganMetode Clipping (2)

Tabel BER Dengan Variasi Level Clipping Secara Implementasi pada TMS

Grafik BER terhadap Eb/No dengan VariasiLevel Clipping secara Implementasi pada TMS

EbNo SebelumClipping A = 9 A = 8 A = 7 A = 6 A = 5

0 0.1024 0.1020 0.1030 0.1038 0.1047 0.1063

1 0.0761 0.0758 0.0767 0.0782 0.0840 0.0864

2 0.0535 0.0558 0.0542 0.0550 0.0678 0.0715

3 0.0347 0.0343 0.0351 0.0357 0.0441 0.0453

4 0.0208 0.0217 0.0238 0.0218 0.0284 0.0294

5 0.0117 0.0115 0.0122 0.0121 0.0190 0.0192

6 0.0057 0.0065 0.0058 0.0060 0.0087 0.0094

7 0.0021 0.0024 0.0022 0.0024 0.0032 0.0051

8 0.0008 0.0007 0.0008 0.0008 0.0009 0.0021

9 0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0002 0.0006

10 3.01E-05 3.01E-05 3.00E-05 3.20E-05 5.20E-05 1.60E-040 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No

BE

R

Tanpa MetodeA=9A=8A=7A=6A=5

26Analisa Bit Error Rate (BER)

2. BER TanpaMetode dan DenganMetode Clipping (3)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No

BE

R

SimulasiImplementasi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No

BE

R

SimulasiImplementasi

Grafik Perbandingan BER Tanpa Meodeantara Simulasi dan Implementasi

Grafik Perbandingan BER antaraSimulasi dan Implementasi pada Level

Clipping (A=7)

27Analisa HPA

BER TanpaMetode dan

Dengan MetodeClipping HPA

Grafik Perbandingan BER Tanpa Meode danDengan Metodde Clipping HPA

28 Kesimpulan

Semakin kecil level clipping yang ditentukan, maka reduksi PAPR yang dihasilkan semakinbesar. Pada saat A = 6, reduksi PAPR bisamencapai ≥ 30%.

Semakin banyak subcarrier yang digunakanreduksi PAPR yang dihasilkan semakin besar. Reduksi PAPR pada 24 subcarrier bisamencapai ≥ 50%.

Semakin besar nilai Eb/No, maka semakinkecil nilai BER yang dihasilkan. Saat Eb/No = 0, nilai BER ± 101 % dan saat Eb/No = 10, nilaiBER mendekati 105 %.

29

RATIH HIKMAH PUSPITA