Dik frekans bölmeli çoğullama sistemlerinde tepe-ortalama güç oranının azaltılması
Peak-to-average power ratio reduction in orthogonal frequency division multiplexing systems
Yazar: FARMAN SHALIZADA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EROL SEKE
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon  - Sinyal İşleme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Modern kablosuz iletişim sistemleri yüksek veri iletim oranlarına ihtiyaç olan yerlerde tek taşıyıcı yerine çok sayıda taşıyıcı kullanarak veriyi paralel taşır. Dikgen Frekans Bölüşümlü Çoğullama (OFDM) çok sayıda taşıyıcı kullanan en yaygın ve avantajlı yöntemdir. OFDM sistemlerinde iletilecek çok sayıda bitten oluşan semboller alt-sembollere bölünür ve her alt-sembol için alt-taşıyıcı faz ve frekansını temsil eden karmaşık sayılar Ters Hızlı Fourier dönüşümü (IFFT) işlemi ile zaman alanındaki işaret oluşturulmak üzere birleştirilir. Ancak, bazı sembol değerleri için zaman alanındaki taşıyıcıların özel durumlarında toplam işaret anlık olarak oldukça yüksek değerler alabilmektedir. Tek taşıyıcılı sistemlerde karşılaşılmayan bu olay OFDM sistemlerinde Tepe/Ortalama Güç Oranı (PAPR)
ile nitelendirilir ve ölçümlenebilir. PAPR, analog güçlendirici ve anten katı elektroniğinde bir tasarım problemi ve dolaylı olarak maliyet oluşturmaktadır çünkü yüksek tepe değerleri bu elektroniğin karakteristiklerinin çalışma şartlarının dışına yani doğrusal olmayan kısmına karşı gelebilmektedir. Böylelikle yayınlanan işarette bozulmaya ve tayfta istenmeyen etkilerin oluşmasına sebep olurlar. Ayrıca, alıcılar açısından bozulan işaret tabiki doğru sembol
kararlarının üretilmesine engel olur. O nedenle, yayınlanacak işaretlerde PAPR değerinin mümkün olduğunca düşük olması tercih edilir, mümkün ise düşürülür. PAPR değerlerini düşürmek için bu çalışmada önerdiğimiz yöntem negatif etkilere sahip olmayıp önemli bir işlem yükü de getirmemektedir. Yöntemin esası her bir taşıyıcının faz ve genliğini alıcıda sembolleri belirlemekte problem yaratmayacak kadar değiştirmek ve bunu PAPR'ı düşürecek yönde yapmaktır. Ayrıca, bu değişiklikleri OFDM sembolünün ortalama gücü değişmeyecek yada çok az değişecek şekilde yapılmaktadır.
Yöntemin avantajları, ilave yan bilgi gerektirmemesi, BER'i çok az değiştirmesi ve pratikte uygulanabilir olmasıdır. Benzetim sonuçlarında umut verici PAPR başarımı elde edilmiştir.

Abstract:
Modern wireless communication systems carry information over multiple carriers instead of single carrier especially when high data rates are required. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is the most used and advantageous multicarrier system. In OFDM systems, the multi-bit symbols are split into sub-symbols and the complex numbers that represent the phase and amplitude of the carriers that carry each sub-symbol are combined using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) to create the time signal that is composed of all. However, for some symbol values, the composition of their carriers in time domain can assume quite high values at some instants in time. This phenomenon which is not seen in single-carrier systems, is named as Peak/Average Power Ratio (PAPR) in OFDM systems and can be measured as such. PAPR poses design problems and inherently introduces cost in analog amplifiers in antenna circuitry, because high peak signal values may be outside of the normal operation conditions and may be inside the nonlinear portion of the characteristics of these circuits. Consequently, it will cause distortions in the transmitted signal and unwanted effects in the spectrum. In addition, such distortions will eventually cause false detections on the receiver side. Therefore, it is desired for PAPR of the OFDM signal to be transmitted to be as low as possible, and is reduced if possible. The technique we proposed in this paper for PAPR reduction, on the other hand, does not have negative sides while not imposing significant computational load. The principle of the technique is to alter phases and amplitudes of individual sub-carriers in the direction that reduces PAPR but in the levels that would not cause additional detection problems at the receiver. In addition, the alterations are carried out such that the average power stays approximately the same. The technique has advantages of not requiring transmission additional bits, not causing considerable BER deterioration and being practical to apply. We obtained promising simulation results.