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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-21092020-093422
Document
Author
Full name
Bruno Franceschini Canale
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Panazio, Cristiano Magalhaes (President)
Loiola, Murilo Bellezoni
Suyama, Ricardo
Title in Portuguese
Sobre a redução da razão entre as potências de pico e média para OFDM usando o método de transmissão de sequências parciais e metaheurísticas
Keywords in Portuguese
Modulação digital
Otimização combinatória
Processamento dogotal de sinais
Telecomunicações
Abstract in Portuguese
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) é uma técnica de modulação multiportadora que vem sendo amplamente utilizada em comunicações sem fio por permitir uma transmissão com alta taxa de dados, mantendo eficiência espectral, robustez à seletividade em frequência e fácil equalização. Em contrapartida, sistemas OFDM apresentam valores elevados da razão entre potência de pico e potência média, em inglês, Peak-toAverage Power Ratio (PAPR), que levam à saturação do amplificador de potência. Isto é um problema para qualquer sistema de comunicação, pois se traduz na necessidade de amplificadores menos eficientes do ponto de vista energético, ou em perdas de desempenho, seja pela ocorrência de saturações, que geram distorções dentro e fora da banda de interesse, seja pela necessidade de reduzir a potência de transmissão, diminuindo a relação sinal-ruído no receptor. Para reduzir a PAPR da modulação OFDM, diversos métodos foram propostos. Entre eles, a Partial Transmit Sequence (PTS), uma técnica combinatorial que se destaca por permitir boa redução de PAPR, mas que demanda em contrapartida uma complexidade computacional razoavelmente alta e a transmissão de informação auxiliar. Esta informação, que leva o nome de Side Information (SI), fornece ao receptor as alterações realizadas no símbolo OFDM que proporcionaram a redução de PAPR, sendo então primordial ao desempenho da transmissão, pois é necessária para a correta recuperação do símbolo. Dado o contexto acima, propõe-se duas metaheurísticas bio-inpiradas para auxiliar o método PTS a diminuir o esforço computacional, mantendo seu desempenho. Propõe-se também alterações no PTS convencional que possibilite a transmissão da SI sem comprometer a taxa de erro de bit, em inglês, Bit Error Rate (BER), e que potencialize a redução de PAPR do método.
Title in English
PAPR Reduction for OFDM with the use of partial transmit sequence and metaheuristics.
Keywords in English
Combinatorial optimization
Metaheuristics
Multicarrier modulation
OFDM
PAPR
PTS
SI
Abstract in English
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a multicarrier modulation technique that is being widely used for wireless communication systems due to its high transmission rate, high spectral efficiency, robustness to frequency selective fading and simple equalization. On the other hand, OFDM symbols experience high Peak-to-Average Power Ratio (PAPR), which leads to the saturation of the power amplifier. This is a problem for any communication system, since it demands the use of less power eficient amplifiers in order to avoid performance loss: either by in-band and out-of-band distortion due to signal saturations, or by reducing the transmission power, thus reducing signal-tonoise ratio on the receiver. In order to reduce the PAPR of OFDM symbols, many methods were developed. The Partial Transmit Sequence (PTS) is a combinatorial technique which stands out for achieving significant PAPR reduction, demanding, however, unfeasible computacional effort and the transmission of Side Information (SI). The SI informs the receiver about the modifications that were made to the original OFDM symbol in order to reduce PAPR, thus affecting the transmission performance, since it is necessary to recover the original symbol. Therefore, in order to reduce computacional complexity while maintaining performance, this document proposes two bio-inspired metaheuristics. It is also proposed modifications in the conventional PTS in order to minimize the PAPR when adding SI, without Bit-Error Rate (BER) degradation.
 
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Publishing Date
2020-09-22
 
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