Analisis reduksi Peak To Average Power Ratio (PAPR) pada Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) - Repository Universitas Bangka Belitung

ANALISIS REDUKSI PEAK TO AVERAGE POWER

RATIO (PAPR) PADA ORTHOGONAL FREQUENCY

DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan

Guna Meraih Gelar Sarjana S-1

Oleh :

ROSALINA

1021311045

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG

2017

INTISARI

Pesatnya perkembangan teknologi komunikasi saat ini merupakan suatu tanggapan dari kebutuhan manusia akan teknologi komunikasi yang handal dalam mengirimkan data dengan kecepatan tinggi dan efisien. Teknologi yang dapat digunakan untuk memenuhi layanan komunikasi yang handal salah satunya adalah

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Tetapi dalam

implementasinya terdapat kerugian yang dapat disebabkan oleh sistem OFDM salah satunya yaitu tingginya nilai Peak Average Power Ratio (PAPR) pada sinyal transmit. Nilai PAPR yang besar menghasilkan kerugian seperti terjadinya distorsi

non-linear pada High Power Amplifier (HPA). Oleh karena itu, diperlukan skema

pereduksi PAPR pada bagian transmitter sinyal OFDM. Dalam tugas akhir ini, membandingkan tiga metode reduksi PAPR yaitu metode konstelasi hadamard,

partial transmit sequence (PTS), dan clipping. Pada simulasi yang dilakukan, dalam

menurunkan nilai PAPR menggunakan teknik reduksi konstelasi Hadamard, PTS, dan Clipping diperoleh nilai PAPR yang lebih baik pada metode Partial Transmit PTS yaitu dengan nilai PAPR = 6,729 dB pada modulasi QPSK dan PAPR = 7,02 dB pada modulasi 16-QAM.

Kata kunci : Clipping, Hadamard, OFDM, PAPR, PTS

ABSTRACT

The rapid development of communication technology today is a response

from the human need for reliable technology in sending data at high speed and

efficient. Technology that can be used to fulfil reliable communication service one

of them is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). But in the

implementation they are losses that can be caused by the system OFDM one of them

is the high value Peak to Average Power Ratio (PAPR). Large PAPR values

produce losses such as occurrence of nonlinear distortion in high power amplifier

(HPA). The solution to overcome this high PAPR is to minimize the PAPR value on

the signal OFDM to be transmitted. In other words, a PAPR reducing scheme is

required on the transmitter OFDM signal. In this final project, we will compare

three PAPR method of reduction : constellation method of Hadamard, Partial

Transmit Sequence (PTS), and Clipping. In the simulation performed, in decreasing

the value of PAPR using the Hadamard constellation reduction technique, partial

transmit sequence (PTS), and clipping, obtained a better PAPR value that is on the

partial transmit sequence (PTS) method with the value PAPR = 6,729 dB on the

modulation QPSK and PAPR = 7,02 dB on 16-QAM modulation.

Keywords : Clipping, Hadamard, OFDM, PAPR, PTS

HALAMAN PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhirini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Irwan Dinata,S.T.,M.T. dan Bapak Fardhan Arkan, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

2. Bapak Wahri Sunanda, S.T., M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

3. Bapak Irwan Dinata,S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

4. Dosen dan Staf Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

5. Ayahanda (Alias) dan Ibunda (Asina) serta seluruh keluarga besar ku yang selalu memberikan semangat serta do’a.

6. Sahabat seperjuangan Tristyowati, Tria Indriani, Irena Paramita Dewi, dan Eka Sintia.

7. Rekan - rekan Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung (UBB) khususnya angkatan 2013 serta angkatan 2010, 2011, 2012, 2014, 2015, 2016 dan HME UBB atas kerjasamanya dan dukungannya. Motto

“ Dan sungguh, kelak Tuhanmu pasti memberikan karunia-Nya kepadamu,

sehingga engkau menjadi puas.” (Adh Dhuha: 5)

“ Dan boleh jadi kamu membenci sesuatu tetapi ia baik bagimu, dan boleh jadi

kamu menyukai sesuatu tetapi ia buruk bagimu, dan Allah mengetahui dan kamu

tidak mengetahui. ” (QS. Al-Baqarah: 216)

“ Agar Allah memberi pembalasan kepada tiap-tiap orang terhadap apa yang ia

usahakan. Sesungguhnya Allah Maha cepat hisab-Nya ” (QS. Ibrahim: 51)

“Hidup ini seperti sepeda. Agar tetap seimbang, kau harus terus bergerak.” (Albert

Einstein)

“ Sekali anda mengerjakan sesuatu, jangan takut gagal dan jangan tingalkan itu.

Orang-orang yang bekerja dengan ketulusan hati adalah mereka yang paling

bahagia. “ (Chanakya)

“ Percaya bahwa hidup itu pantas dijalani dan kepercayaan anda akan membantu

anda membuat kenyataan hidup anda “ (William James)

“ Berusahalah, setelah usaha berdo’alah, yakinlah Tuhanmu menyiapkan cerita

indah untukmu “ (Rosalina)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir iniyangberjudul:

“ANALISIS REDUKSI PEAK TO AVERAGE POWER RATIO (PAPR) PADA

ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi landasan teori yang berkaitan dengan simulasi dan nilai PAPR yang didapat dari hasil simulasi.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Balunijuk, Juli 2017 Penulis, Rosalina

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN SAMPUL DEPAN i

HALAMAN PERSETUJUAN ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI v

INTISARI vi

ABSTRACT

vii HALAMAN PERSEMBAHAN viii

MOTTO ix

KATA PENGANTAR x

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Batasan Masalah

1.4 Tujuan Penelitian

1.5 Manfaat Penelitian

1.6 Keaslian Penelitian

1.7 Sitematika Penulisan

4 BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.2 Landasan Teori 7 2.2.1 OFDM……………………………………………………...

2.2.2 Modulasi

2.2.2.1 QPSK

13 2.2.2.2 16QAM

2.2.3 IFFT dan FFT

2.2.4 Guard Interval dan Cyclic Prefix

2.2.5 Peak to Average Power Ratio (PAPR)

2.2.6 Konstelasi Hadamard

2.2.7 Partial Transmit Sequence (PTS)

2.2.8 Clipping

2.2.9 Orthogonalitas

28 BAB III METODE PENELITIAN

4.1.3 Modulation

4.1.4 IFFT

4.1.5 Cyclic Prefix (CP)

4.1.6 Parallel to Serial

4.2 Bentuk keluaran hasil reduksi sistem OFDM

4.2.1 Teknik Konstelasi Hadamard

4.2.2 Teknik PTS

4.2.3 Teknik Clipping

4.1.2 Serial to Parallel

4.3.3.1 Modulasi QPSK

4.3.3.2 Modulasi 16-QAM

4.3 Analisa Hasil Simulasi

48 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

52 DAFTAR PUSATAKA

53 LAMPIRAN

3.1 Alat Penelitian

3.3.2.4 Teknik Clipping

3.2 Langkah Penelitian

3.2.1 Parameter Simulasi Program

3.3.2 Pemodelan Sistem

3.3.2.1 Pemancar sistem OFDM

3.3.2.2 Teknik konstelasi Hadamard

3.3.2.3 Teknik Partial Transmit Sequence (PTS)

4.1.1 Generating bit random

3.3.3 Diagram Alir Program Simulasi

3.3.3.1 Teknik Hadamard

3.3.3.2 Teknik PTS

3.3.3.3 Teknik Clipping

3.3.4 Analisis Simulasi

37 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Keluaran pemancar sistem OFDM

DAFTAR GAMBAR

Halaman

20 Gambar 2.16 Efek penyisipan CP….……………………………………

34 Gambar 3.6 Diagram alir reduksi PAPR konstelasi Hadamard………..

33 Gambar 3.5 Blok diagram reduksi PAPR Clipping……………………

33 Gambar 3.4 Blok diagram reduksi PAPR menggunakan PTS…………

31 Gambar 3.3 Blok diagram reduksi PAPR konstelasi Hadamard………

30 Gambar 3.2 Diagram blok pemancar sistem OFDM…………………..

28 Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian…………………………...

26 Gambar 2.22 Sinyal OFDM sebelum dan sesudah Clipping……………

26 Gambar 2.21 Partisi subblok teknik PTS………………………………..

25 Gambar 2.20 Diagram blok teknik PTS…………………………………

23 Gambar 2.19 Konstelasi sinyal matrik IFFT dan Hadamard……………

22 Gambar 2.18 Karakteristik input dan output HPA….…………………...

21 Gambar 2.17 Representasi PAPR….……………………………………

20 Gambar 2.15 Cyclic Prefix….…………………………………………...

Gambar 2.1 Diagram Blok OFDM……………………….

19 Gambar 2.14 Dispersi waktu dan pewaktu sinyal yang diterima………..

17 Gambar 2.13 Pengirim OFDM dengan prinsip IFFT….………………...

16 Gambar 2.12 Sinyal pada 16QAM….…………………………………...

15 Gambar 2.11 Diagram konstelasi 16QAM rectangular….……………...

13 Gambar 2.10 Diagram blok pemancar 16QAM….……………………...

11 Gambar 2.9 Diagram konstelasi QPSK….……………………………..

11 Gambar 2.8 Spektrum simbol OFDM….………………………………

10 Gambar 2.7 Jenis subcarrier….………………………………………...

9 Gambar 2.6 Spasi subcarrier….………………………………………..

9 Gambar 2.5 Sinyal single carrier dan OFDM yang diterima…………..

9 Gambar 2.4 Penyisipan CP…………………………………………….

8 Gambar 2.3 Ilustrasi ISI …………………………………………….

8 Gambar 2.2 Perbandingan teknik FDM dan OFDM……………………

Gambar 3.7 Diagram alir reduksi PAPR menggunakan PTS………….

43 Gambar 4.10 Teknik PTS dengan modulasi 16QAM…………………...

47 Gambar 4.18 Clipping dengan modulasi 16QAM………………………

47 Gambar 4.17 Clipped signal dengan CR = 2……………………………

46 Gambar 4.16 Clipped signal dengan CR = 0,8………………………….

46 Gambar 4.15 Sinyal OFDM dengan modulasi 16QAM………………...

45 Gambar 4.14 Clipping dengan modulasi QPSK………………………...

45 Gambar 4.13 Clipped signal dengan CR = 2……………………………

44 Gambar 4.12 Clipped signal dengan CR = 0,8………………………….

44 Gambar 4.11 Sinyal OFDM dengan modulasi QPSK…………………...

43 Gambar 4.9 Teknik PTS dengan modulasi QPSK……………………..

35 Gambar 3.8 Diagram alir reduksi PAPR Clipping……………………..

42 Gambar 4.8 Teknik konstelasi hadamard modulasi 16QAM…………..

42 Gambar 4.7 Teknik konstelasi hadamard modulasi QPSK…………….

41 Gambar 4.6 Parallel to serial converter modulasi QPSK………………

40 Gambar 4.5 Output dan ilustrasi penambahan CP……………………..

39 Gambar 4.4 Bentuk keluaran IFFT modulasi QPSK…………………..

39 Gambar 4.3 Hasil konstelasi modulasi pada transmitter……………….

38 Gambar 4.2 Serial to parallel converter………………………………..

36 Gambar 4.1 Membangkitkan data secara acak…………………………

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pengalokasian Fase dari Keempat Simbol………………………

15 Tabel 2.2 Tabel Kebenaran 2 to 4 Level Covereter Kanal I dan Q………… 16 Tabel 2.3 Kebenaran Modulator 16-QAM………………………………...

18 Tabel 3.1 Parameter Simulasi Program……………………………………

31 Tabel 4.2 Perbandingan PAPR Original dengan Metode Hadamard………

48 Tabel 4.3 Perbandingan PAPR Original dengan PAPR Metode PTS……..

49 Tabel 4.4 Perbandingan PAPR Original dengan PAPR Metode Clipping… 49

Analisis reduksi Peak To Average Power Ratio (PAPR) pada Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) - Repository Universitas Bangka Belitung