Controle da razão entre a potência de pico e a potência média (PAPR) no enlace direto de sistemas WiMAX

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2010.

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Nesta dissertação são analisados alguns métodos de redução da razão entre a potência de pico e a potência média do sinal (PAPR - Peak to Average Power Ratio) os quais são aplicados ao enlace direto da tecnologia WiMAX utilizando um simulador de enlace baseado no padrão IEEE 802.16-2009. Os métodos de redução da PAPR analisados são o de limitação, janelamento, subportadoras virtuais, modi cação do canais ativos e transmissão parcial de sequências. Estes métodos também são combinados com o objetivo de tornar mais e ciente o combate aos efeitos das distorções não lineares inerentes à ampli cação de sinais OFDM e OFDMA. Além da combinação dos métodos citados, foi proposta uma modi cação no método de Gatherer e Polley (subportadoras virtuais) inserindo potência nos subcanais previstos no padrão IEEE 802.16-2009. No método original é prevista a utilização das subportadoras nulas para a redução da PAPR. Com a modi cação proposta, podem ser utilizadas, além das subportadoras nulas, as subportadoras de dados que compõem um subcanal do padrão WiXAX e a combinação delas. Para análise dos métodos de redução da PAPR são avaliadas a densidade espectral de potência, a densidade de probabilidade cumulativa da PAPR, a taxa de erro de bit, a magnitude do vetor de erro, razão entre a potência no canal de transmissão e a potência no canal adjacente, a vazão do sistema e o tempo de processamento dos algoritmos. Estas métricas proporcionam uma visão realista do desempenho de cada método. Elas podem ser utilizadas na escolha do método de redução da PAPR, mas adequado a um determinado sistema de comunicação sem o, neste caso o WiMAX. ___ ABSTRACT

In this work we study some PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) reduction methods, which are applied to the downlink of the WiMAX standard using a simulator based on the IEEE 802.16-2009. The methods analyzed here are clipping, the use of correction functions, dummy sequence insertion, active constellation extension and partial transmit sequences. These methods are also combined with the goal of combating more e ciently the e ects of nonlinear distortions on the ampli ed OFDM signals. Besides the combination of the di erent methods, we propose a modi cation in the Gatherer and Polley method(dummy sequence insertion) by adding power on the data subchannels speci ed in IEEE 802.16-2009. The original method uses the null subcarriers to reduce the PAPR. With the proposed modi cation we may use the null subcarriers and the data subcarriers in given subchannels, as well as a combination of them. In order to analyze the PAPR reducing methods several metrics were evaluated, such as the power spectral density, the PAPR cumulative distribution function, the bit error rate, the error vector magnitude, the ratio between the transmission channel power and the adjacent channel power, the throughput and implementation complexity. These metrics provide a realistic view of the performance of each method. They can be used in the choice of the PAPR reduction method most appropriate to a particular wireless communication system, in this case WiMAX.