Teknik Mitigasi Efek Nonlinieritas High Power Amplifier (HPA) Pada Multiple Input Multiple Output (MIMO) Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM)

Jayati, Ari Endang (2021) Teknik Mitigasi Efek Nonlinieritas High Power Amplifier (HPA) Pada Multiple Input Multiple Output (MIMO) Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM). Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[thumbnail of 1C7dFuN3hJUoNnHJiZjbr-RlYOs63A3f5] Text
1C7dFuN3hJUoNnHJiZjbr-RlYOs63A3f5
Restricted to Repository staff only
Download (313kB) | Request a copy
[thumbnail of 02. Buku Disertasi Ari Endang Jayati_compressed(1).pdf] Text
02. Buku Disertasi Ari Endang Jayati_compressed(1).pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 1 October 2023.
Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM) adalah konsep baru transmisi multi carrier yang fleksible untuk sistem komunikasi masa depan. Sistem ini bisa mengatasi kekurangan dari OFDM yaitu tingginya nilai Peak Average Power Ratio (PAPR) dan radiasi Out of Band (OOB). GFDM menghasilkan radiasi OOB yang rendah dengan penggunaan pulse shaping jenis raised cosine dan penggunaan satu Cyclic Prefix (CP) pada sekumpulan grup simbol GFDM menghasilkan bandwidth lebih efisien. High Power amplifier (HPA) berfungsi memberi sinyal daya yang cukup agar transmisi bisa mencapai receiver, tetapi semakin dekat HPA didorong menuju ke daerah saturasi maka distorsi nonlinier semakin besar. Hal ini akan menurunkan kinerja sistem. Untuk meningkatkan kinerja efisiensi daya, maka perlu mempertimbangkan teknik untuk mengkompensasi distorsi nonlinier. Kompensasi ini bisa dilakukan di pemancar atau penerima. Bila kompensasi diterapkan pada pemancar, sinyal yang akan dikirim dimodifikasi sebelum mengirimkannya ke HPA.
Penelitian ini berhasil mengatasi efek nonlinieritas HPA Model Saleh yang menurunkan kinerja dan menyebabkan distorsi nonlinier pada GFDM dengan mengusulkan teknik predistorter sebelum HPA pada transmiter GFDM. Selain itu, penelitian ini juga berhasil mengatasi permasalahan distorsi nonlinier pada sistem MIMO- GFDM pada modulasi orde tinggi di sisi pemancar dengan mengusulkan teknik predistorter sebelum HPA. Sedangkan teknik Iterative Receiver digunakan untuk mengatasi efek gabungan distorsi nonlinier dan crosstalk.
Pemodelan sistem menggunakan model simulasi baseband kompleks dikarenakan model simulasi ini lebih mudah dan sederhana. Dalam pemodelan simulasi ini digunakan software Matlab versi R2015a. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi predistorter di MIMO-GFDM dapat mengurangi efek distorsi nonlinear HPA. Sistem dengan predistorter terbukti memiliki parameter spektrum yang lebih baik. Spektrum sinyal dengan HPA mengalami kenaikan OOB sebesar 55 dB. Sedangkan, sistem dengan predistorter mengalami penurunan nilai OOB sebesar 55 dB, sehingga berhasil mengkompensasi efek HPA. Sistem dengan predistorter untuk memperoleh nilai Bit Error Rate (BER) sebesar 10-2 dibutuhkan E_b/N_0 sebesar 9 dB untuk kanal Additive White Gaussian Noise (AWGN) dan 20 dB untuk kanal Rayleigh.
Metode iterative receiver berhasil mengkompensasi efek gabungan tersebut untuk nilai iterasi kecil, yaitu iterasi 1 sampai iterasi 4 untuk modulasi 16 OQAM sesuai level modulasi yang digunakan. Sistem dengan iterative receiver untuk memperoleh nilai BER sebesar 10-4 dibutuhkan E_b/N_0 sebesar 20 dB untuk kanal AWGN. Sedangkan pada kanal Rayleigh untuk memperoleh nilai BER sebesar 10-2 dibutuhkan E_b/N_0 25 dB. Keuntungan teknik ini adalah bisa diterapkan pada Base Station sehingga tidak meningkatkan kompleksitas komputasi dan biaya di sisi terminal seluler.
=======================================================
========================================
Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM) is a new concept of flexible multi-carrier transmission for future communication systems. This system can overcome the shortcomings of OFDM, namely the high value of Peak Average Power Ratio (PAPR) and Out of Band radiation (OOB). GFDM produces low OOB radiation with the use of raised cosine pulse shaping and the use of one Cyclic Prefix (CP) in a group of GFDM symbol groups resulting in more efficient bandwidth. High Power amplifier (HPA) functions to provide enough signal power so that the transmission can reach the receiver, but the closer the HPA is pushed to the saturation region, the greater the nonlinear distortion. This will reduce system performance. To improve power efficiency performance, it is necessary to consider techniques to compensate for nonlinear distortion. This compensation can be performed at the transmitter or receiver. If compensation is applied to the transmitter, the signal to be sent is modified before sending it to the PA.
This research succeeded in overcoming the nonlinear effect of Saleh's HPA Model which reduces performance and causes nonlinear distortion in GFDM by proposing a predistorter technique before HPA on GFDM transmitters. Besides, it also succeeded in overcoming the problem of nonlinear distortion in the MIMO-GFDM system at high M-ary on the transmitter side by proposing a predistorter technique before HPA. Meanwhile, to overcome the combined effect of nonlinear distortion and crosstalk by proposing the Iterative Receiver technique.
System modeling uses a complex baseband simulation model because this simulation model is easier and simpler. In this simulation modeling used Matlab version R2015a software. The results showed that the application of the predistorter in MIMO-GFDM can reduce the nonlinear distortion effect of HPA. The system with a predistorter is proven to have better spectrum parameters. The signal spectrum with HPA has an increase in OOB of 55 dB. Meanwhile, the predistorter system experienced a decrease in the OOB value by 55 dB, thus successfully compensating for the HPA effect. A system with a predistorter to obtain a Bit Error Rate (BER) of 10-2 requires an E_b/N_0 of 9 dB for the AWGN channel and 20 dB for the Rayleigh channel.
The iterative receiver method succeeded in compensating the combined effect for small iteration values, namely iteration 1 to iteration 4 for 16 OQAM modulation according to the modulation level used. A system with an iterative receiver to obtain a BER value of 10-4 requires an E_b/N_0 of 20 dB for the AWGN channel. Meanwhile, in Rayleigh channel, to get a BER value of 10-2, it takes 25 dB of E_b/N_0. The advantage of this technique is that it can be applied to Base Stations so that it does not increase the computational complexity and costs on the cellular terminal side.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: GFDM, HPA, Crosstalk, Predistorter, Iterative Receiver
Subjects: T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5101 Telecommunication
Divisions: Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20001-(S3) PhD Thesis
Depositing User: Ari Endang Jayati
Date Deposited: 17 Aug 2021 09:09
Last Modified: 17 Aug 2021 19:11
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/87152

Actions (login required)

View Item View Item