R´esultats de simulation sur l’influence de la parit´e des porteuses

TR-GP

L’environnement de simulation sera un syst`eme OFDM comportant M = 64 porteuses dont N<sub>R</sub> = 12 porteuses seront r´eserv´ees pour porter le signal de correction et modulant des donn´ees issues d’une 16-QAM. Nos signaux seront ´echantillonn´es `a un facteur L = 4 pour garantir une bonne approximation du PAPR du signal analogique.

Soient N_RP, N_RI le nombre de porteuses paires et impaires que contient R. Pour

´evaluer l’impact de la parit´e des porteuses sur les performances de la m´ethode TR-GP nous allons consid´erer plusieurs cas de jeux de porteuses r´eserv´ees en faisant vari´e N_RP

et N_RI. Notons que N_RP + N_RI = N_R = 12. Il est connu que la r´epartition ou position

des porteuses r´eserv´ees peut avoir un grand impact sur les performances de la m´ethode TR-GP. Ainsi, pour chaque R la distribution ou position des porteuses r´eserv´ees sera s´electionn´ee via la m´ethode Random Set Optimizer sous la contrainte qu’il contient N_RP

porteuses paires et N_RI porteuses impaires. Ainsi, les r´esultats obtenus ne seront influenc´es

que par la parit´e des porteuses et non leur position ou distribution. L’algorithme Random Set Optimizer est d´ecrit en d´etail dans la section A.3.1 de l’Annexe A, voir Algorithme 11

La Figure (4.2) donne E[J[xn](c

(i)

n )] en fonction du nombre d’it´erations dans les cas

(N_RP, N_RI) = (0, 12), (N_RP, N_RI) = (12, 0) et (N_RP, N_RI) = (6, 6) lorsque x_n satisfait

(4.22).

Les r´esultats de simulation de la Figure 4.2 montrent que E[J[xn](c

(i)

n )] d´ecroit tr`es

lentement lorsque les symboles OFDM xn v´erifient (4.22) et que R ne contient que des

porteuses de mˆeme parit´e i.e lorsque (N_RP, N_RI) = (0, 12) (toutes les porteuses sont

120 Contribution sur le choix des porteuses r´eserv´ees dans les m´ethode TR 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 −20 −10 −2 0 Nombre d’itérations Bruit de Clipping TR−GP avec (N RP,N RI) = (0,12) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (12,0)

Figure 4.2 – Evolution de E[Jxn](c

(i)

n )] en fonction pour des symboles v´erifiant (4.22)

Dans le cas o`u les porteuses ne sont pas de mˆeme parit´e (dans notre cas autant de porteuses paires que d’impaire), on remarque que E[J[xn](c

(i)

n )] d´ecroit significativement

lorsque le nombre d’it´eration augmente malgr´e que les symboles xn v´erifient (4.22).

La Figure (4.3) donne E[J[xn](c

(i)

n )] en fonction du nombre d’it´erations dans les cas

(N_RP, N_RI) = (0, 12), (N_RP, N_RI) = (12, 0) et (N_RP, N_RI) = (6, 6) lorsque les symboles

xn ne satisfont pas (4.22). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 −8 −6 −4 −2 0 2 4 6 8 Nombre d’itérations Bruit de Clipping TR−GP avec (N RP,N RI) = (0,12) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (12,0)

Figure 4.3 – Evolution de E[Jxn](c

(i)

n )] en fonction pour des symboles ne v´erifiant pas

(4.22)

Contrairement au r´esultats de la Figure 4.2, sur la Figure 4.3, on remarque que les trois courbes ont une mˆeme allure de d´ecroissance lorsque xnne v´erifie pas la condition (4.22).

En combinant les r´esultats de simulation des Figures 4.2 et 4.3 on peut conclure que E[J[xn](c

(i)

n )] d´ecroit lentement que si et seulement si les porteuses r´eserv´ees sont de mˆeme

parit´e et que les symboles xn v´erifient (4.22). Puisque E[J[xn](c

(i)

n )] repr´esente la fonction

de coˆut `a minimiser, alors on peut s’attendre `a ce que le PAPR de tels symboles ne soit plus r´eduit significativement au bout de quelques it´erations. Par cons´equent, le PAPR `a 10−4

obtenu via la m´ethode TR-GP d´ecroˆıtra tr`es lentement au bout de quelques it´erations lorsque toutes les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e.

Les Figures 4.4 et 4.5 donnent les variations d’amplitudes avant et apr`es r´eduction du PAPR de deux symboles OFDM qui v´erifient (4.22).

Les deux exemples illustr´es sur les Figures 4.4 et 4.5 ont exactement le comportement auquel on s’attendait si l’on r´eduit via la m´ethode TR-GP le PAPR d’un symbole qui satisfait la condition (4.22). En effet, lorsque les porteuses r´eserv´ees dans R sont de mˆeme parit´e (impaires) (voir Figure 4.4), on remarque que les enveloppes complexes du signal apr`es 10, 20 et 40 it´erations sont identiques (voir Figure 4.6). Autrement dit, le PAPR

Contribution sur l’influence de la parit´e des porteuses sur la m´ethode TR-GP 121 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Temps Amplitude Symbole Orig N iter = 10 N iter = 20 N iter = 40 Seuil d’écrêtage t 1 t1+Tu/2 Tu

Figure 4.4 – Variation de l’enveloppe complexe avant et apr`es r´eduction du PAPR : Symbole v´erifiant (4.22) et R ne contient que des porteuses de mˆeme parit´e : (NRP, N_RI) =

(0, 12) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Temps Amplitude Symbole Orig N iter = 10 N iter = 20 N iter = 40 Seuil d’écrêtage t₁+T_u/2 t₁ T_u

Figure 4.5 – Variation de l’enveloppe complexe avant et apr`es r´eduction du PAPR : Symbole v´erifiant (4.22) et R contient autant de porteuses paires que d’impaire : (N_RP, N_RI) = (6, 6)

122 Contribution sur le choix des porteuses r´eserv´ees dans les m´ethode TR

de ce signal ne sera quasiment plus r´eduit apr`es 10 it´erations. Cela est en accord avec les r´esultats de la Figure 4.2 qui montrent aussi que E[J[xn](c

(i)

n )] (fonction de coˆut) ne

d´ecroit quasiment plus apr`es quelques it´erations. En outre, on remarque que les amplitudes des ´echantillons qui sont au dessus du seuil A (les amplitudes autours des instants t1 et

t1+ Tu/2 de la Figure 4.6) sont sensiblement ´egales.

Les Figures 4.6 et 4.7 donne respectivement un zoom des Figures 4.4 et 4.5 autours des peaks qui d´epassent les seuil.

1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 Temps Amplitude Symbole Orig N iter = 10 N iter = 20 N iter = 40 Seuil d’écrêtage t 1 t1+Tu/2 Tu

Figure 4.6 – Zoom sur la Figure 4.4

1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 Temps Amplitude Symbole Orig N iter = 10 N iter = 20 N iter = 40 Seuil d’écrêtage t₁+T_u/2 t₁ T_u

Figure 4.7 – Zoom sur la Figure 4.5

Cependant, lorsque les porteuses r´eserv´ees ne sont pas de mˆeme parit´e (dans notre cas autant de paires que d’impaires), voir Figure 4.5, on remarque que les amplitudes du signal continuent de d´ecroˆıtre au fur et `a mesure que l’ont augment le nombre d’it´erations de la m´ethode TR-GP, voir Figure 4.7. On remarque aussi ce mˆeme comportement concernant l’´evolution de E[J[xn](c

(i)

n )] en fonction du nombre d’it´erations effectu´e par la m´ethode

TR-GP, voir Figure 4.2.

Dans ce qui suit nous allons ´evaluer l’influence de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur les performances en termes de r´eduction du PAPR de la m´ethode TR-GP. Pour ce faire, consid´erons d’abord les Figures 4.8 et 4.9 donnant respectivement les CCDF avant et apr`es r´eduction du PAPR via la m´ethode TR-GP pour respectivement les seuils normalis´es ρ = 6dB et 5dB.

Comme on s’y attendait, les r´esultats de simulation des Figures 4.8 et 4.9 montrent que les performances de la m´ethode TR-GP sont moins bonnes lorsque toutes les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e (cas (N_RP, N_RI) = (0, 12) et (12, 0)) que lorsque il y a autant

de porteuses paires que d’impaires ((N_RP, N_RI) = (6, 6)). En effet, sur la Figure 4.8 le cas

Contribution sur l’influence de la parit´e des porteuses sur la m´ethode TR-GP 123 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10−3 10−2 10−1 100 Φ in dB CCDF( Φ ) CCDF Orig TR−GP avec (N RP,NRI) = (12,0) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (0,12)

Figure 4.8 – Effet de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur le CCDF avant est apr`es r´eduction du PAPR pour ρ = 6dB, Nmax= 20

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10−3 10−2 10−1 100 Φ in dB CCDF( Φ ) CCDF Orig TR−GP avec (N RP,NRI) = (12,0) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (0,12)

Figure 4.9 – Effet de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur le CCDF avant est apr`es r´eduction du PAPR pour ρ = 5dB, Nmax= 20

124 Contribution sur le choix des porteuses r´eserv´ees dans les m´ethode TR

(0, 12) et (12, 0), i.e les cas o`u toutes les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e. Ce gain passe `a 1dB lorsque le seuil est ρ = 5dB, voir Figure 4.9.

Sur les Figures 4.10 et 4.11 nous allons maintenant regarder l’´evolution du PAPR en fonction du nombre d’it´erations pour les cas (N_RP, N_RI) = (0, 12), (12, 0) et (6, 6)

pour respectivement ρ = 6dB et ρ = 5dB. Les r´esultats de simulation des Figures 4.10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 Nombre d’itérations PAPR à 10 −3 en dB TR−GP avec (N RP,N RI)= (12,0) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (0,12)

Figure 4.10 – Effet de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur l’´evolution du PAPR `a 10−3

en fonction du nombre d’it´erations : ρ = 6dB

et 4.11 montrent que lorsque les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e, le PAPR `a 10−3 _{de la CCDF ne varient plus significativement aux bout de quelques it´erations alors}

que lorsque les porteuses r´eserv´ees ne sont pas de mˆeme parit´e, il continue de d´ecroˆıtre significativement. En effet, sur la Figure 4.10 on remarque qu’`a partir de 15 it´erations le PAPR ne d´ecroit plus et reste ´egale `a environ 8.1dB lorsque les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e. Sur la Figure 4.11 on constate aussi que le PAPR ne varie plus apr`es 15 it´erations et reste ´egal `a 8.04dB lorsque les porteuses r´eserv´ees ont la mˆeme parit´e. Lorsque R contient autant de porteuses paires que d’impaires on remarque que le PAPR continue de d´ecroˆıtre lorsque le nombre d’it´erations augmente sur les 2 figures. Ces r´esultats sont en accord avec nos analyses th´eoriques pr´ec´edentes et confirment que le fait de choisir des porteuses de mˆeme parit´e pour porter le signal de correction n’est pas un bon choix.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 Nombre d’itérations PAPR à 10 −3 en dB TR−GP avec (N RP,NRI) = (12,0) TR−GP avec (N RP,NRI) = (6,6) TR−GP avec (N RP,NRI) = (0,12)

Figure 4.11 – Effet de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur l’´evolution du PAPR `a 10−3

en fonction du nombre d’it´erations : ρ = 5dB

Dans ce qui suit nous allons maintenant faire varier N_RP et N_RP pour mieux voir

l’impact de la parit´e des porteuses r´eserv´ees sur les performances de la m´ethode TR-GP. La Figure 4.12 et 4.13 donnent les PAPR `a 10−3 _{de la CCDF en fonction du nombre de}

porteuses paires N_RP (ou impaires N_RI = N_R− N_RP) que contient R.

Des Figures 4.12 et 4.13, on remarque globalement que lorsque R est mixte (contient des porteuses paires et impaires, i.e les cas N_RP 6= 0 et N_RP 6= 12 sur l’axe des abscisses)

Contribution sur l’influence de la parit´e des porteuses sur la m´ethode TR-GP 125 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 7,5 8 8,5 9 9,5

Nombre de porteurses paires dans le jeu de porteuses réservées

PAPR a 10 −3 en dB TR−GP avec N max = 5 TR−GP avec N max = 10 TR−GP avec N max = 15 TR−GP avec N max = 20

Figure 4.12 – PAPR `a 10−3 _{de la CCDF en fonction du nombre de porteuses paires (ou}

impaires) contenu dans R : ρ = 6dB

Le PAPR `a 10−3 <sub>de la CCDF continue de d´ecroˆıtre significativement mˆeme apr`es 10</sub>

it´erations alors que lorsque R ne contient que des porteuses paires (cas N_RP = 0 ou

N_RP = 12) les PAPR `a 10−3 de la CCDF apr`es 10, 15 et 20 it´erations sont quasiment

identiques, c’est `a dire qu’il n’y a plus de r´eduction du PAPR apr`es 10 it´erations. En effet, on remarque qu’avec ρ = 6dB (voir Figure 4.12), les PAPR 10−3 _{de la CCDF obtenus}

apr`es 15 et 20 it´erations sont quasiment identiques lorsque toutes les porteuses sont paires ou impaires (voir PAPR `a 10−3 _{aux point N}

RP = 0 et 12) alors que lorsque R est mixte

(N_RP 6= 0 et 12) on a en moyenne un gain en r´eduction du PAPR d’environ 0.25dB. De

mˆeme lorsque ρ = 5dB (voir Figure 4.13), on remarque que lorsque les porteuses r´eserv´ees sont de mˆeme parit´e on ne r´eduit plus le PAPR `a partir de 10 it´erations alors que lorsque R est mixte le PAPR continue de d´ecroˆıtre lorsque le nombre d’it´erations augmente. Les r´esultats de simulation montrent aussi que le meilleur mixage est que R contient au moins 3 porteuses paires et au maximum 9 porteuses paires (ou maximum 9 porteuses paires et minimum 3 porteuses impaires). Avec de telles proportions, on note ainsi qu’avec ρ = 5dB et Nmax= 20 on a une am´elioration du gain en r´eduction d’environ 1dB par rapport aux

cas o`_{u R ne contient que des porteuses de mˆeme parit´e, voir Figure 4.13. Notons aussi} que globalement une seule porteuse de parit´e diff´erente permet de ne pas borner les performances en r´eduction du PAPR en fonction du nombre d’it´erations effectu´e.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6,5 7 7,5 8 8,5 9

Nombre de porteurses paires dans le jeu de porteuses réservées

PAPR a 10 −3 en dB TR−GP avec N max = 5 TR−GP avec N max = 10 TR−GP avec N max = 15 TR−GP avec N max = 20

Figure 4.13 – PAPR `a 10−3 _{de la CCDF en fonction du nombre de porteuses paires (ou}

126 Contribution sur le choix des porteuses r´eserv´ees dans les m´ethode TR