I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Scie nce   Vo l.   21 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 1 ,   p p .   9 1 9 ~ 9 26   I SS N:  2 5 02 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 2 1 .i 2 . p p 9 1 9 - 9 26          919       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Enha ncing  P A PR  reduc tion for  FB M C - O Q AM  sy st e m s by   joint  bo th  tone  reserv a tion a nd co m pa n ding   m ethods       Sa li m a   Senh a dji 1 ,   Ya s s ine M o ha mm ed  B endi m er a d 2 ,   F a t hi T a ri k   B endi m er a d 3   1, 3 L TT   L a b o ra to ry ,   De p a rt m e n o f   T e lec o m m u n ica ti o n ,   Un iv e rsity   A b o u   Ba k e Be lk a id ,   A l g e ria   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   Be c h a r,   A lg e ri a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 5 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   A u g   1 1 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   A u g   21 ,   2 0 2 0       A a ll   m u lt i - c a rrier  d e sig n F BM C - OQ A M   sig n a su ff e rs  f ro m   larg e   p e a k - to - a v e ra g e   p o w e r a ti o   (P A P R).   T h e re   a r e   d iv e rs   P A P re d u c ti o n   m e th o d to   so lv e   th is  p ro b lem .   T o n e   re se rv a t io n   (T R)  sc h e m e   is  o n e   o f   th e   m o st  f a m o u P A P re d u c ti o n   tec h n iq u e in   wh ich   a   p e a k   c a n c e ll in g   sig n a l   is  a d d e d   to   t h e   o rig in a o n e   in   su c h   a   w a y   th a P A P w il re d u c e .   Co m p a n d in g   is  a n o th e r   e a s y   P A P re d u c t io n   tec h n iq u e   in   w h ich   c o m p re ss io n   o f   larg e   a m p li tu d e   sa m p les   a n d   e x p a n sio n   o f   lo w   o n e .   In   th is  p a p e r,   w e   su g g e st  a   n e w   P A P R   re d u c ti o n   sc h e m e   c a ll e d   T R & Co m p d ,   b a se d   o n   c o m b in i n g   to n e   r e se rv a ti o n   a n d   M u - law   c o m p a n d in g   tec h n iq u e f o F BM C - OQ A M   s y st e m s.  T h e   sim u latio n   re su lt sh o w   th a th e   n e w   p ro p o se d   sc h e m e   ( T R & Co m p d p re se n ts  b e tt e re su lt in   term   o f   P A P re d u c ti o n   c o m p a re d   to   T R   a n d   M u - law   c o m p a n d in g   m e th o d s tak e n   se p a ra tel y .   K ey w o r d s :   FB MC - OQ A M   Mu - la w   co m p a n d in g   P A P R   r ed u ctio n   TR   T R & C o m p d   T h is  is  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sali m Sen h ad j i   L T T   L ab o r at o r y   Dep ar t m e n t o f   T elec o m m u n ic atio n   A b o u   B ak er   B elk aid   U n i v er s it y   T lem ce n ,   1 3 0 0 ,   A lg er ia   E m ail: sa li m a. s en h ad j i@ s t u d e n t.u n i v - tle m ce n . d z       1.   I NT RO D UCT I O N     T h m u l ticar r ier   m o d u lat io n   t ec h n iq u ( MC M)   is   w id el y   u s ed   in   w ir ele s s   co m m u n icat io n   s y s te m s   s u c h   as   L T E ,   4 G,   W im a x   a n d   also   f o r   t h n ex g en er atio n   5 G.   MCM  p r esen ts   lo o f   a d v an ta g es;   th e   m o s t   in ter esti n g   i s   ( i)   t h r o b u s t n e s s   a g ai n s m u ltip at h   p r o p ag at io n   an d   ( ii)  n ar r o w b a n d   in ter f er en ce .   T ill  n o w ,   Or th o g o n a Fre q u e n c y   Di v i s i o n   Mu ltip lex   ( OFDM)   i s   t h m o s i m p o r tan t   clas s   o f   MCM   s y s te m s .   Ho w e v er ,   it is   li m ited   v er s io n   o f   t h n e w   5 v is io n   d u to   s o m d r a w b ac k s .   T h Fil ter   B an k   Mu lti - C ar r ier   ( FB MC)  b ased   s y s te m s   co m b in ed   w it h   Of f s e Qu ad r a tu r Am p lit u d e   Mo d u latio n   ( OQ AM )   [ 1 - 5 ]   ar g ain in g   ap p ea to   b th f a v o r ite  to   b ec o m t h r ad io   w a v ef o r m   i n   f o r th co m in g   f i f t h   Gen er atio n   ( 5 G)   p h y s ical  la y er   [ 6 ] .   T h is   ad v an ce d   m o d u lat io n   s c h e m o f f er s   lo ts   o f   ad v an ta g es   s u ch   as   ex ce l len t   f r eq u e n c y   lo ca liz atio n   [ 7 8 ] ,   lo w   s id lo b es  in   its   P SD  ( P o w er   Sp ec tr a l   Den s i t y ) ,   r o b u s t n e s s   to   p h ase   n o is a n d   f r eq u en c y   o f f s et s   m ak in g   i m o r s u itab le  t h an   OFDM  f o r   5 [ 9 ] .   Nev er th e less ,   as  all  m u lticar r ier   d esig n s ,   FB MC  s u f f er s   f r o m   lar g P ea k - to   Av er ag P o w er   R atio   ( P A P R )   w h ic h   lead s   to   s at u r atio n   o f   th h i g h   p o w er   a m p li f ier   ( HP A )   an d   ca u s s o m i n   b a n d   an d   o u o f   b an d   d is to r tio n s   w h ich   i m p ac t t h s i g n al  q u alit y .   Div er s   P A P R   r ed u ctio n   s ch e m es  h a v b ee n   s u g g es ted .   T h m o s u s ed   tech n iq u e s   ar e:  C lip p in g   an d   Fil ter in g   [ 1 0 ] ,   C o d in g   s ch e m e s   [ 1 1 ] ,   N o n lin ea r   C o m p a n d in g   T r an s f o r m s   [ 1 2 1 3 ] ,   t o n r eser v atio n   ( T R )   [ 1 4 1 5 ] ,   Selecte d   Ma p p in g   ( S L M )   [ 1 6 1 7 ] ,   an d   P a r tial  T r an s m it  Seq u en ce s   ( P T S)   [ 1 8 ] .   I n   th liter atu r e,   t h er e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 1   :   9 19   -   9 26   920   h av b ee n   m a n y   w o r k s   f o cu s i n g   o n   t h P A P R   r ed u ctio n   i n   F B MC - OQ A s y s te m s .   I n   [ 1 9 ] ,   h y b r id   s o lu tio n   w it h   co n v e n tio n al  SLM   a n d   T R   w as   p r o p o s ed   to   ac h iev e   b etter   P A P R   r ed u ctio n .   also   in   [ 2 0 ] ,   s o l u tio n   ca lled   T R - PT h y b r id   s c h e m w it h   m u lti  d ata  b lo ck - PT b y   ta k i n g   ad v an tag o f   th FB M C - O Q A s y m b o o v er lap s   w a s   p r o p o s e d   to   en h an ce   P A P R   r ed u ctio n .   Oth er   w o r k s   u s co m p a n d in g   tech n iq u o n l y   a s   in   [ 2 1 ] ,   th P A P R   o f   t h FB MC  s y s te m   is   r ed u ce d   d ir ec tl y   b y   u s in g   A - la w   an d   μ - la w   c o m p a n d in g   f u n ct io n s   at  th ex p e n s o f   ce r tai n   B E R   p er f o r m an ce .   I n   th i s   p ap er ,   w p r o p o s n e w   h y b r id   s ch e m ca lled   T R & C o m p d   f o r   P A P R   r ed u ctio n   in   FB MC - OQ A s i g n a ls   w h ich   j o in t   to n r eser v atio n   ( T R )   an d   Mu - L a w   co m p a n d in g   m et h o d s .   Fo r   th n e w   T R & C o m p d   s c h e m e,   t h f ir s t   s tep   is   to   f u r th er   p r o ce s s   th e   o r ig in al  s i g n als  t h r o u g h   t h T R   s ch e m e.   Si n ce   s o m p ea k s   p o w er   o f   t h FB MC - OQ A s ig n al s   u s u all y   o cc u r   at  f e w   p o in t s ,   w p r o p o s to   p er f o r m   Mu - L a w   co m p an d i n g   f u n ctio n   i n   o r d er   to   en h an ce   P A P R   r ed u c tio n   p er f o r m a n ce .   T h s i m u la t io n   r es u lts   ar u s ed   to   s h o w   t h e f f ec ti v en e s s   o f   t h p r o p o s ed   T R & C o m p d   s ch e m i n   r ed u cin g   th e   p o w er   en v elo p flu ctu a tio n s   f o r   FB MC - OQ A s i g n als.    T h r est  o f   th p ap er   is   o r g a n ized   as  f o llo w s Sectio n   2 ,   i n clu d d escr ip tio n   o f   FB M C - OQ A M   s y s te m ,   th P A P R   p r o b le m   an d   HP A   m o d el,   also   w p r esen a   b ac k g r o u n d   ab o u th to n r eser v a tio n   tech n iq u o f   P A P R   r ed u ctio n ,   Mu - la w   co m p a n d in g   an d   th p r o p o s ed   alg o r ith m   ( T R & C o m p d ) .   Sectio n   3 ,   s h o w s   t h s i m u latio n   r esu lts   a n d   an al y s i s .   Fi n all y ,   w e n d   th p ap er   w it h   s o m co n cl u s io n s   in   Sectio n   4.       2.   RE S E ARCH   M E T H O DS    2 . 1 .   F B M C - O Q AM   s y s t e m   a nd   P AP p ro ble m   T h in p u o f   th e   Fil ter   B a n k   Mu lti - C ar r ier   w i th   Of f s e Q u ad r atu r Am p lit u d Mo d u lati o n   ( FB MC - OQ A s y s te m )   [ 2 2 ]   is   g en er a ll y   co m p le x   s y m b o l,  w h ich   i s   d ef i n ed   as f o llo w s :                                 ( 1 )     W h er     ,           -               ,           -                               d en o te  th r ea an d   i m a g i n ar y   p ar ts   o f   t h         co m p le x   s y m b o         o n   th           s u b ca r r ier   r esp ec tiv el y .   T h e   n u m b er   o f   th s u b ca r r ier s   is       a n d   th e   co m p le x   i n p u t s y m b o ls   n u m b er s   is .   T h FB MC - OQ AM   s y s te m   tr an s m itter   s id is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   Fo r   OQ A M ,   t h r ea a n d   i m ag in ar y   p ar ts   o f   t h co m p lex   s y m b o ls   Q A ar s tag g er e d   in   ti m e   d o m ai n   b y         ,   w h er     is   th s y m b o p er io d   ( eq u iv ale n to     ) .   T h en ,   th s y m b o ls   ar p ass e d   th r o u g h   a   f ilter   b a n k   o f   tr a n s m i s s io n .   T h         tr an s m is s io n   FB MC - OQ A M   s y m b o ca n   b o b tain ed   b y   ad d in g   all   s u b ca r r ier s ,   w h ic h   ca n   b ex p r ess ed   as f o llo w           (   )   ,         (        )             (                          ) -      (               )     ( 2 )     W h er   (   ) is   th p r o to t y p f ilter   i m p u l s r esp o n s e.             Fig u r 1 .   T h FB MC - OQ A tr an s m itter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       E n h a n ci n g   P A P R   r ed u ctio n   f o r   F B MC - OQA M sys te ms b jo in t b o th   to n r eser va tio n … ( S a lima   S en h a d ji )   921   In   t h is   p ap er ,   P HYDY A S   [ 2 3 ]   f ilter   is   co n s id er ed   as  t h p r o to ty p f il ter .   I is   ch ar ac ter iz ed   b y   an   o v er lap p in g   f ac to r   n o ted       an d   th d esig n   o f   th i s   f i lter   is   b ased   o n   th f r eq u en c y   s a m p lin g   tech n o lo g y .   T h e   i m p u l s r esp o n s o f   th P H YDY A f ilter   is   g i v en   a s   [ 2 3 ]   in   ( 3 )   f o llo w ed   b y   t h f r eq u en c y   d o m ai n   co ef f icie n t o f   th f ilter   as s h o w n   i n   T ab le  1 .       (   )   {     0       (     )                        .           / 1                                 ,        -     ( 3 )     W h er e:      {        [                         ]                                             ( 4 )     An d         T ab le  1 .   T h e   f r eq u en c y   d o m a i n   co ef f icie n t o f   t h P HYDY AS f i lter                                                                                          Af ter   f i lter in g ,   th FB M C - O QA s y m b o d u r atio n   is   e x t en d ed   b y      ,   w h ic h   m ea n s   t h at           co n s ec u tiv e   o u tp u t   s y m b o ls   o v er lap   w i th   ea c h   o t h er   in   t h ti m d o m ai n .   Af ter   t h s u m m at io n   o f   th e       FB MC - OQ A s y m b o l s   th le n g t h   i s   (               )     w h er   (   )   is   g iv e n   as :       (   )         (   )                       ,     .             /     -   ( 5 )     Fo r   P A P R   an al y s is ,   i n   th i s   p ap er   w co n s id er   o n l y   t h m i d d le  ar ea   o f   th FB MC - OQ AM   s ig n al s   f r o m   (           )         to        (           )         w ith        p o in ts   th at   is   th en   d iv id ed   in to       in ter v al s   e q u all y   w it h   ti m d u r atio n     .   T h u s ,   th P A P R   o f   ea ch   in ter v al  is   d ef i n ed   b y   ( 6 )   an d ,   w u s th co m p le m en tar y   cu m u lat iv d is tr ib u tio n   f u n ct i o n   ( C C D F)  p r esen ted   b y   ( 7 )   to   p lo t it.               (    )                          (       )   ( |   (   ) |   )   ( |   (   ) |   )     ( 6 )     W h er e       *   +   d en o tes th ex p ec ted   v alu an d       ,       -               (         )        (                           )           .               /     ( 7 )     h ig h   p o w er   a m p li f ier   ( HPA )   is   o n o f   th i n d is p en s ab le  co m p o n e n t s   in   t h w ir ele s s   m o b il e   co m m u n icatio n   s y s te m s .   I n   t h is   p ap er ,   w co n s id er   HP A   f o llo w s   t h R ap p   m o d el  w i th   a   s m o o t h n ess   f ac to r   α   t h at  co n tr o t h tr a n s itio n   b et w ee n   th e   li n ea r   zo n a n d   t h s a tu r atio n   o n e   o f   HP A . T h R ap p   m o d el  [ 2 4 ]   p r esen ts   o n l y   A M/ AM   co n v er s io n .   T h is   o n ca n   b ex p r es s e d   as:                 (   (   ) )     (   ) (     (   (   )         )       )         ( 8 )                 (   (   ) )       ( 9 )     W h er th s m o o t h n ess   f ac to r   i s   all  ti m                 2 . 2 .   T o ne  re s er v a t io m er ho d f o F B M C - O Q A M   P AP re du ct io n   T R   is   lin ea r   tech n iq u e   w as  first  in tr o d u ce d   in   [ 1 4 ] ,   b u r eq u ir es  an   e f f icie n g e n er atio n   o f   th p ea k - ca n ce li n g   s i g n al.   T h P A P R   ca n   b r ed u ce d   b y   u s i n g   t h T o n R eser v atio n   ( T R )   tech n iq u w h ich   e x p lo its   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 1   :   9 19   -   9 26   922   s m al n u m b er   o f   u n u s ed   s u b c ar r ier s   ( r eser v ed   to n es)  to   g en er ate  p ea k - ca n ce li n g   s ig n al  [ 1 5 ] .   I n   T R   s ch e m e   b ased   o n   iter ativ clip p in g   f ilt er in g   al g o r ith m   f o r   FB MC - O QA s y s te m s .   T h to tal      s u b ca r r ier s   ( to n es)  ar p ar titi o n ed   in to       p ea k   r ed u ctio n   to n es  ( P R T s )   an d           d ata  to n es.  T h p o s itio n s   o f   t h P R T s   ar k n o wn   b y   t h r ec eiv er   a n d   tr an s m itter .   T h e   in p u t c o m p lex   s y m b o l in   f r eq u en c y   d o m ai n   ca n   b w r it ten   as:                             {                                   ( 1 0 )                                                                     ( 1 1 )     W h er                      d ata  b lo ck   co m p o s e d   o f   th d ata  v ec to r           an d           th P A P R   r ed u ctio n   v ec to r .       *                       +   d en o tes  t h s et  o f   to n e s   r eser v ed   f o r   p ea k   r ed u ctio n ,         d en o tes  th e   s et  o f   d ata  s u b ca r r ier s ,   an d         is   th co m p le m en s et  o f       in       *               +     T h d ata  to n es  in   ti m d o m ai n     (   ) ar g en er ated   b y       p o in t I FF T   o p e r atio n   o f           .   T h m ai n   s tep s   ar as:   F irst  s t ep:     (   )   is   clip p ed   to   th r esh o ld       as:        (   ) ̃   {   (   )   |   (   ) |                   |   (   ) |       ( 1 2 )     W h er e     (   )   |   (   ) |           ,         is   th p h ase  o f     (   ) .     Seco nd   s t ep:   th o r i g in a l c lip p in g   n o is e     (   )   is   ca lcu lated   as:       (   )     (   ) ̃     (   )   ( 1 3 )             {                           ( 1 4 )     W h er         (   )     T hird  s t ep:     (   )   is   ad d ed   to     (   )   an d   P A P R   o f   th p ea k   r ed u ce d   FB MC - OQ A s ig n al  ca n   b ex p r ess ed   as:                (    )                          (       )   |   (   )     (   ) |     , |   (   ) |   -     ( 1 5 )     W h er   (   )   is   ti m d o m ai n   p ea k   r e d u ctio n   s i g n al.     2 . 3 .     Mu - la w   co m pa nd i ng   met ho d   C o m p an d i n g   is   P A P R   r ed u ctio n   tec h n iq u co n s id er ed   as  a m p lit u d li m iti n g   s c h e m e,   ea s y   to   i m p le m en t i n   a n y   n u m er ical  s y s te m .   Di f f er en t t y p es o f   n o n l in ea r   co m p an d i n g   ar d is c u s s e d   in   liter atu r as  A - la w ,   M u - la w   n o tted   al s o   ( μ - la w )   co m p a n d in g .   I n   co m p a n d in g   tech n iq u e,   u s in g   d i f f er en f u n ct io n s   th e   h i g h er   a m p lit u d es  ar co m p r ess ed   a n d   s m aller   a m p lit u d es  ar e x p an d ed   r esu lti n g   i n   r ed u ctio n   o f   P A P R .   Fo r   th g iv e n   i n p u s ig n al    ,   th m ath e m atica f o r m u la  o f   t h e   o u tp u s i g n al  o f   M u - la co m p a n d in g   an d   d ec o m p an d i n g   tech n iq u e s   ar     an d     ̅   r esp ec tiv el y   g i v en   a s :                 .       |   |   /       (       )      (   )   (    )   ( 1 6 )       ̅       (   |   |       (       )       )   (    )   ( 1 7 )     W h er     is   th e   Mu - la w   p ar a m e ter   o f   t h co m p a n d er ,       is   i n p u t   s i g n al,   an d       is   th e   p ea k   a m p li tu d o f   s i g n a     [2 5 ] .         is   th n at u r al  lo g ar it h m ,   an d          is   th s ig n u m   f u n c tio n .       is   th r ec eiv ed   s i g n a l a t th r ec e iv er .     2 . 4 .     P r o po s ed  j o int  T R&Co m p d sc he m f o F B M C - O Q AM   P AP re du ct io n   I n   t h is   s u b s ec tio n ,   w e   p r esen t   o u r   p r o p o s ed   s ch e m e   ( T R & C o m p d )   w h ic h   co m b in e s   t h T R   s ch e m e   an d   th M u - la w   co m p a n d in g   m et h o d   to   en h a n ce   t h P A P R   r ed u ctio n   in   FB MC - OQ A s y s te m s .   T h ese  t w o   s ch e m es   ca n   b co m p le m en ta r y ,   th e   FB MC - OQ AM   s i g n al   g o es  t h r o u g h   t h T R   P A P R   r ed u ctio n   b lo ck   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       E n h a n ci n g   P A P R   r ed u ctio n   f o r   F B MC - OQA M sys te ms b jo in t b o th   to n r eser va tio n … ( S a lima   S en h a d ji )   923   o r d er   to   r e d u ce   its   h ig h   en v el o p u ct u atio n s ,   b u f e w   p e ak s   o f   th co m p le x   s y m b o ca n n o b ca n ce led   b y   th is   w a y   o n l y ,   an d   w ill  b af f ec ted   b y   th n o n   li n ea r it y   o f   t h p o w er   a m p li f ier .   Fo r   th is ,   w p r o p o s to   ap p ly   Mu - la w   co m p an d i n g   f u n ctio n   to   en h an ce   h i g h   p ea k s   r ed u ctio n .   T h is   p r o p o s ed   P A P R   r ed u ctio n   ap p r o ac h   co m b i n es  th ad v an ta g e s   o f   li n ea r it y   f r o m   th f ir s s tep   ( T R )   w it h   t h r ed u ce d   co m p u tatio n   co m p le x it y   o f   t h e   s ec o n d   s tep   ( M u - la w ) ,   p r o v id in g   b etter   P A P R   r ed u ctio n   w it h   g o o d   ef f icie n c y .   T h s te p s   o f   t h p r o p o s ed   T R & C o m p d   s c h e m ar d escr ib ed   as b elo w :     Proposed algorithm     1.   Sepecify a desired threshold    , reserved tones      and the maximal  iteration numbers      for TR scheme.   2.   Generate the time domain signal    (   )   of all the      data blocks at the  output of the FBMC - OQAM transmitter using (6).   3.   Clip the FBMC - OQAM signal at      by using (11).   4.   Generate a peak cancelling signal by :     Calculate the clipping noise using (12)    (   ) .     Convert it to the frequency domain     (   ) .     Remodulate    (   )   to get    (   ) .   5.   Calculate the new TR - FBMC - OQAM signal by adding    (   )   to     (   )   .   6.   Applay Mu - law Companding to the TR - FBMC - OQAM signal i.e.,     (   )     ,   (   )     (   ) -   using (15).   7.   Calculate the PAPR of the new TR&Compd FBMC - OQAM signal by (7).       3.   RE SU L T A ND  D IS CU SS I O   I n   th i s   s ec tio n ,   to   esti m ate  t h e   p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   s ch e m T R & C o m p d   f o r   FB MC - OQ A M   s y s te m   P A P R   r ed u ctio n   w e   h a v d o n e   ex te n s iv e   s i m u latio n s .   Mu - la w   co m p a n d er   is   u s ed   b ec au s e   t h eo r etica ll y   it  g iv e s   b etter   B E R   co m p ar ed   to   A - la w   co m p an d er .   T a b le  s h o w s   th s i m u latio n   p ar a m eter s   u s ed   i n   t h i s   p ap er   f o r   FB MC - OQ A s y s te m ,   T o n R eser v a tio n ,   Mu - la w   co m p a n d in g   an d   HP A   R ap p   m o d el.     Fro m   t h C C D Fs   c u r v e s   ( Fi g u r 2   an d   t h n u m er ical   v al u e s   r ep o r ted   in   T ab le  3 ) ,   w e   ca n   s ee   t h at  t h P A P R   o f   th u n ch a n g ed   FB MC - OQ A s i g n al  is           ,   Fo r                    .   Mo r eo v er ,   w h en   t h C C D is          a m o n g   th r ee   s c h e m e s   ( T R ,   C o m p d ,   T R & C o m p d ) ,   T R & C o m p d   s c h e m d ec r ea s es  b y   g ain   eq u al  to              T R   d ec r ea s es  b y              ,   w h i le  C o m p d   d ec r ea s es  th P A P R   b y                  It   ca n   b o b s er v ed   th a th e   p r o p o s ed   T R & C o m p d   p er f o r m s   b etter   t h an   T R   an d   C o m p a n d i n g   s ep ar atel y   in   ter m s   o f   P A P R   r ed u c tio n .         T ab le  2 .   T h e   s i m u a tio n   p ar a m eter s   P a r a me t e r   Va l u e s   M o d u l a t i o n   mo d e l     4 O Q AM   O v e r l a p p i n g   f a c t o r     ρ=4   N u mb e r   o f   d a t a   b l o c k   M=1 6   N u mb e r   o f   su b c a r r i e r s   N = 6 4   N u mb e r   o f   P R T s   P=8   N u mb e r   o f   i t e r a t i o n   f o r   T R     I = 8   T h r e sh o l d     β = 2   Mu - r a t i o     μ = 1   S mo o t h n e ss fa c t o r     α=3   I B O   3 - 6 d B         Fig u r 2.   C C DF s   o f   T R ,   C o m p d ,   T R & C o m p d   s c h e m e s   an d   o r ig in al  FB M C - OQ A s ig n al       T ab le  3 .   T h e   C C DF  v alu e s   at  1 0 - 3   A l g o r i t h ms     O r i g i n a l     TR   C o mp a n d i n g   T R & C o mp d   C C D F   V a l u e   1 0 d B   7 . 3 d B   8 . 2 d B   6 . 2 d B   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 1   :   9 19   -   9 26   924   W h av p er f o r m ed   t h s i m u l atio n   ( s ee   Fi g u r 3 .   ( a) )   w it h   d if f er e n M u - r at io                   w h e n   t h e   f i x ed   p ar am eter s   ar                     .   Fro m   Fi g u r 3 .   ( a) ,   w n o te  t h at  th P A P R   d ec r ea s es  as  t h in cr ea s i n g   o f   Mu - r atio .   Fo r   ex a m p le,   w h e n           an d                    ,   th PA P R   v al u o f   th p r o p o s ed   s ch e m is              .   Fo r               r esp ec tiv el y ,   at                     ,   th P A P R   is                an d              .   I ca n   b v er if ied   t h at  t h s u g g ested   s c h e m h a v i m p r o v ed   th p ea k   r ed u ctio n   ( P A P R ) .   T h en ,   d if f er en n u m b er   o f   iter atio n s                            w i th   t h f i x ed   p ar am eter s                         ar co n s id er ed   in   Fi g u r 3 .   ( b ) .   W e   n o te  th at  t h g a in   o f   P A P R   r ed u ctio n   i n cr ea s es  b y   i n cr ea s i n g   t h iter atio n s   n u m b er ,   f o r            th g ai n   o f   r ed u ctio n   is            I n   Fig u r 3 .   ( c) ,   w s h o w   t h P A P R   t h r es h o ld   o f   th p r o p o s ed   s ch e m u s i n g   d i f f er e n t   clip p in g   t h r esh o ld s       w it h   f i x ed   p ar am eter s                           is   s elec ted   as                           r esp ec tiv el y .   I i s   ill u s tr ated   th at  t h s m all  t h r esh o ld   (   )   m a y   n o co n tr ib u te  i n   r ed u ci n g   P A P R   f o r   th e   s u g g e s ted   w a y .   Fo r   ex a m p le,   w h en                    ,   th P A P R   v alu e s   o f   th co m b in ed   s c h e m w it h                                   ar ab o u                                              ,   r esp ec tiv el y .   As  s i m u lat io n   r es u lt s   s h o w ,   it  ca n   b v er if ied   t h at  t h p r o p o s ed   T R & C o m p d   s ch e m h a v i m p r o v ed   th P A P R   r ed u ctio n   i n   FB MC/OQ AM   s y s te m .   Fig u r 4 .   ( a)   an d   ( b )   co m p ar th B E R   p er f o r m a n ce s   o f   T R   s ch e m e,   T R   & C o m p d   an d   FB MC - OQ A s i g n a ls   i n   t h p r esen ce   o f   HP A   R ap p   m o d el  f o r                                     an d           o v er   A d d iti v W h i te  Ga u s s ian   N o is ( A W G N)   ch a n n el.   Fro m   b o th   fig u r es,   w ca n   n o tice  th a t h B E R   p er f o r m a n ce   o f   T R & C o m p d   is   s li g h tl y   d e g r ad ed   th an   T R   s ch e m o n l y .   W ca n   d ea th is   d eg r ad atio n   b y   ad d in g   s i m p le  p r ec o d in g   to   g r ea tl y   i m p r o v t h o v er all  s y s te m   p er f o r m an ce .           ( a)   ( b )       ( c)       Fig u r 3 C C DF s   o f   T R & C o m p d   s ch e m w it h   d if f er e n t p ar am eter s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       E n h a n ci n g   P A P R   r ed u ctio n   f o r   F B MC - OQA M sys te ms b jo in t b o th   to n r eser va tio n … ( S a lima   S en h a d ji )   925       ( a)   ( b )       Fig u r 4 .   B E R   p er f o r m a n ce   o f   T R ,   T R & C o m p d   s c h e m e s   an d   Or ig in al  FB M C - OQ A i n   p r esen ce   o f   HP A   R ap p   m o d el  o v er   A W GN  c h a n n el  f o r   I B O= 3 d B   ( a) ,   I B O= 6   d B   ( b )       4.   CO NCLU SI O N     I n   th is   p ap er ,   w p r o p o s ed   co m b i n ed   s ch e m T R & C o m p d   b ased   o n   b o th   T o n R eser v atio n   ap p r o ac h   an d   th C o m p a n d i n g   ( Mu - la w )   tec h n iq u e.   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   ca n   r ed u ce   t h P A P R   o n   FB MC - OQ A s i g n als  i n   s i g n i ca n t   w a y .   B ased   o n   th p r ese n fin d in g s ,   th i s   p r o p o s ed   s er ial  ap p r o ac h   o u tp er f o r m s   th s ep ar ate  u s o f   T R   a n d   C o m p an d i n g   s c h e m e s   i n   ter m s   o f   P A P R   g ai n   r ed u ctio n .   Mo r eo v er ,   th s er ial   co m b i n atio n   i n   ter m s   o f   B E R   in   t h p r ese n ce   o f   HP A   w i th   a m p lit u d d is to r tio n   i is   n o ted   th at  t h B E R   p er f o r m a n ce   s li g h tl y   d e g r ad es  w it h   u s i n g   t h j o in s ch e m e s   b u w ca n   d ea th i s   d eg r ad atio n   b y   u s i n g   an y   s o r t o f   p r ec o d in g .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   w o r k   w as  s u p p o r ted   b y   t h n a tio n al  p r o j ec w it h   tech n o lo g ical  d ev elo p m e n a n d   s o cio - ec o n o m ic  i m p ac u n d er   co d °  1 3 - 2019 - DGR SDT   Un i v   T le m ce n ,   e n ti tled co n tr ib u t io n   to   t h s p ec tr al  an d   en er g et ic  ef f icie n c y   o f   5 co m m u n icatio n s   s y s te m s .         RE F E R E NC E S   [1 ]   F P 7 - ICT   P HY DY A S   P ro jec t,   P ro to typ e   F il ter   a n d   S tru c t u re   Op ti miza ti o n ,   Pro jec De li v e ra b le  D5 . 1 ,   (S e c ti o n   5 . 2 . 3 ),   a c c e ss e d   o n   Ja n .   2 2 ,   2 0 0 9 .   [ O n li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p :/ /w ww . i c t - p h y d y a s.o rg /d e li v ra b les   [2 ]   T .   Ih a lain e n ,   e a l .,  " F il ter  b a n k   b a se d   m u lt i - m o d e   m u lt ip le  a c c e ss   sc h e m e   f o w irele ss   u p li n k , i n   P ro c   Eu r   S i g n a l   Pro c e ss   Co n f p p .   1 3 5 4 1 3 5 8 ,   2 0 0 9 , .   [3 ]   R.   Yo u ss e f ,   e a l .,  " Distri b u te d   c o d in g /m o d u lati o n   sc h e m e   w it h   OFDM /OQA M   b a se d   tran sm is si o n   f o w irele ss   c o o p e ra ti v e   re la y s y ste m s,   "   in   Pro c   2 4 t h   IEE I n S y mp   Per In d o o M o b i le  Ra d io   C o mm u n p p .   1 1 9 6 - 1 2 0 0 2 0 1 3 .   [4 ]   T.   M a k s y m y u k   a n d   V .   P e li s h o k ,   " T h e   LT c h a n n e tran sm iss io n   ra te  i n c re a sin g , in   Pr o c   In Co n f   M o d e r n   Pro b lem s R a d i o   E n g   T e lec o mm u n   Co m p u S c i p p .   2 5 1 2 - 52 2 0 1 2 .   [5 ]   J.   Na d a l,   e a l .,  " L o w - c o m p lex it y   p ip e li n e d   a rc h it e c tu re   f o F B M C/OQA M   tran s m it ter,   in   IEE E T   ra n s   Circ u it s   S y st I I   Exp re ss   Briefs ,   v o l.   6 3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 9 - 2 3 ,   2 0 1 6 .   [6 ]   P .   M o g e n se n   e a l . ,   " 5 G   sm a ll   c e ll   o p ti m ize d   ra d io   d e sig n ,   I n tern a ti o n a W o rk sh o p   o n   Em e rg in g   Tec h n o l o g ies   f o LT E - A d v a n c e d   a n d   Be y o n d   4 G ,   in   2 0 1 3   IE EE   Glo b e c o m W o rk sh o p s ,   A tl a n ta,  GA ,   p p .   1 1 1 - 1 1 6 ,   2 0 1 3 .   [7 ]   T . L i,   e a l. ,   " P o w e rs  p e c tral   d e n sity   c o m p a riso n   f o th e   c li p p e d   OFDM - ty p e i g n a ls,   in   Pr o c   2 n   d In Co n Ne tw S e c u r W ire les s Co mm u n   T ru ste d   Co mp u t ,   p p .   2 6 9 - 2 7 2 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   R.   Ra z a v i,   e a l. ,   " In f o rm a ti o n   th e o re ti c   a n a ly sis  o f   OFDM /OQA M   w it h   u ti li z e d   i n tri n sic   in terf e re n c e ,   IEE E   S ig n a l   Pro c e ss   L e tt ,   v o l .   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   6 18 - 6 2 2 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   B.   F a rh a n g - Bo r o u jen y ,   " OFDM   V e rsu F il ter  Ba n k   M u lt i - c a rrier,   "   IEE S i g n a Pro c e ss in g   M a g a zin e ,   v o l.   8 ,   n o .   3 ,   p p .   9 2 - 1 1 2 ,   2 0 0 6 .   [1 0 ]   Y.C.   W a n g   a n d   Z. Q.  L u o ,   " Op ti m iz e d   it e ra ti v e   c li p p in g   a n d   lt e r in g   f o P A P re d u c ti o n   o f   OFD M   sig n a ls, IEE T ra n s.C o mm u n ,   v o l. 5 9 ,   n o . 1 ,   p p .   3 3 - 3 7 ,   2 0 1 1 .   [1 1 ]   E.   Jo n e s,  e a l. ,   " Blo c k   c o d in g   sc h e m e   f o re d u c ti o n   o f   p e a k   to   m e a n   e n v e lo p e   p o w e ra ti o   o f   m u lt ica rrier   tran sm issio n   sc h e m e s, in   IEE E lec tro n ics   L e tt e rs ,   v o l.   3 0 ,   n o .   8 ,   p p .   2 0 9 8 - 2 0 9 9 ,   1 9 9 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 1   :   9 19   -   9 26   926   [1 2 ]   X .   B.   W a n g ,   e t   a l .,  " Re d u c ti o n   o f   p e a k - to - a v e r a g e   p o w e r   ra ti o   o OFDM   s y ste m   u sin g   a   c o m p a n d in g   tec h n iq u e , "   IEE T ra n s B ro a d c a stin g ,   v o l .   4 5 ,   n o .   3 ,   p p .   3 0 3 - 3 0 7 ,   1 9 9 9 .   [1 3 ]   T .   Jia n g ,   e a l. ,   " Ex p o n e n ti a c o m p a n d in g   tran sf o rm   f o P A P re d u c ti o n   in   OFDM   sy ste m s ,   IEE T ra n s.  Bro a d c a stin g ,   v o l.   5 1 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 4 - 2 4 8 ,   2 0 0 5 .   [1 4 ]   J.  T e ll a d o ,   a n d   J.  Ci o f ,   " P e a k   p o w e re d u c ti o n   f o m u lt ica rrier  tran sm issio n , "   in   IE EE   CT M C   GLOBE COM S y d n e y ,   A u stra li a ,   1 9 9 8 .   [1 5 ]   J.  T e ll a d o ,   " P e a k   to   a v e ra g e   p o we ra ti o   re d u c ti o n   f o m u lt ica rrier  m o d u latio n , Ph D   th e sis,   Un ive rs it y   of   S tan f o rd ,   S tan f o rd ,   1 9 9 9 .   [1 6 ]   S .   S .   Yo o ,   e a l . ,   " A   n o v e P A P R   re d u c ti o n   sc h e m e   f o OFDM   sy ste m s:  S e lec ti v e   m a p p in g   o f   p a rti a to n e (S M O P T ),   "   in   I EE T r a n s.   Co n su me r E lec tro n ics ,   v o l.   5 2 ,   n o .   1 ,   p p .   4 0 - 4 3 ,   2 0 0 6 .     [1 7 ]   R.   W .   Ba u m l,   e a l. " Re d u c in g   th e   p e a k - to - a v e ra g e   p o w e ra ti o   o f   m u lt ica rrier  m o d u latio n   b y   se le c ted   m a p p in g ,   i IEE El e c tro n ics   L e tt e rs ,   v o l.   3 2 ,   n o .   2 2 ,   p p .   2 0 5 6 - 2 0 5 7 ,   1 9 9 6 .   [1 8 ]   S .   H.  M u ll e a n d   J.   B.   H u b e r,   " OFDM   w it h   re d u c e d   p e a k - to - a v e ra g e   p o we ra ti o   b y   o p ti m u m   c o m b in a ti o n   o f   p a rti a tran sm it   se q u e n c e s, "   in   IE EE   El e c tro n ics   L e tt e rs ,   v o l.   3 3 ,   n o .   5 ,   p p .   3 6 8 - 3 6 9 ,   1 9 9 7 .   [1 9 ]   S .   V a n g a la,  S .   A   n u ra d h a ,   " Hy b rid   P A P re d u c ti o n   sc h e m e   with   se lec ti v e   m a p p in g   a n d   to n e   re se rv a ti o n   f o r   F BM C/OQA M , "   in   Pro c   3 rd   In ter n a ti o n a S i g n a Pro c e ss i n g   Co m mu n ica t io n   a n d   Ne two rk in g ,   Ch e n n a i,   In d ia ,   p p .   1 - 5,   2 0 1 5 .   [2 0 ]   H.  W a n g ,   e a l .,  " H y b rid   P A P r e d u c ti o n   sc h e m e   f o F BM C/OQA M   s y ste m b a s e d   o n   m u lt d a ta   b lo c k   P T S   a n d   T m e th o d s,   in   IE EE   Acc e ss ,   v o l.   4 ,   p p .   4 7 6 1 - 4 7 6 8 ,   2 0 1 6   [2 1 ]   A .   Ha s a n ,   e a l .,   " P A P re d u c ti o n   o f   F BM C - OQ A M   u sin g   A - law   a n d   M u law   c o m p a n d in g , "   2 0 1 8   EL EKT RO M ik u lo v ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 8 .   [2 2 ]   P .   S io h a n ,   e a l. ,   " A n a ly sis   a n d   d e sig n   o f   OFDM /OQ A M   s y ste m b a se d   o n   lt e b a n k   th e o r y , in   IEE T ra n s.   S ig n a l   Pro c e ss ,   v o l.   5 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 7 0 - 1 1 8 3 .   [2 3 ]   M .   Be ll a n g e r,   e a l .,   " F B M p h y s ica la y e r   p ri m e r,   PHY DYA S v o l.   5 ,   n o .   4 ,   p p .   7 - 1 0 ,   2 0 1 0 .   [2 4 ]   R.   Ch risto p h . ,   " Ef f e c ts  o f   HP A - n o n li n e a rit y   o n   a   4 - DP S K/OFD M - sig n a f o a   d ig it a so u n d   b ro a d c a stin g   sig n a l, "   In   ES S e c o n d   Eu r o p e a n   C o n fer e n c e   o n   S a tell it e   Co mm u n ica ti o n s   ( ECS C - 2) ,   p p .   1 7 9 - 1 8 4 ,   1 9 9 1 .   [2 5 ]   S k lar,  Be rn a rd ,   Dig it a C o mm u n ica ti o n s:  Fu n d a me n ta ls  a n d   A p p li c a ti o n s ,   E n g lew o o d   Cli f f s,  N J,  P re n ti c e - Ha ll ,   1 9 8 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.