Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
BAB III PERANCANGAN MODEL DAN SIMULASI
SISTEM MIMO
3.1 Space time Block Code 2x2
Pada Tugas Akhir ini akan disimulasikan dua jenis sistem MIMO, yaitu : sistem MIMO dengan metode Space Time Block Codes melalui kanal AWGN,
dan sistem MIMO dengan metode Space Time Block Codes melalui kanal Fading Rayleigh. Kedua jenis dari sistem MIMO tersebut akan dibandingkan dengan
sistem SIMO menggunakan Receiver Diversity 1x2 dan sistem MISO menggunakan Space Time Block Code 2x1 pada jenis kanal yang sama. Pada saat
program simulasi dijalankan, program akan meminta masukan untuk menentukan
sistem mana yang akan disimulasikan. Secara umum, blok diagram yang akan
disimulasikan seperti pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Model Dari Sistem MIMO Yang akan Disimulasikan.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
3.1.1 Bagian Pengirim
Pada Gambar 3.1 ditunjukkan blok diagram sistem MIMO yang akan digunakan pada simulasi. Berikut ini penjelasan untuk setiap sub bloknya:
1. Generator data
Data yang dikirim dibangkitkan secara acak menggunakan fungsi randint
pada MATLAB yang akan menghasilkan nilai bit 0 dan 1 yang tidak memiliki pola tertentu atau acak. Kemudian untuk mendapatkan data
bipolar, bit 1 diwakilkan dengan nilai +1 dan bit 0 diubah menjadi -1. 2.
Penyisipan Bit Pilot Pola penyisipan bit pilot yang akan digunakan saat proses estimasi kanal
diatur sehingga memiliki pola seperti Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Pola Penyisipan Bit Pilot Pada STBC. Gambar 3.2a merupakan data setelah dilakukan proses penyisipan bit pilot.
Sedangkan Gambar 3.2b dan 3.2c adalah data yang disisipi dengan bit pilot setelah dilakukan proses serial to parallel. Proses Serial to Parallel
Converting akan dijelaskan pada sub bagian berikutnya.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
Penggunaan bit 0 pada aliran data tersebut menyatakan tidak dikirimkannya sinyal dari antena pengirim. Ketika aliran data pada
Gambar 3.2b dan 3.2c dikirimkan pada saat yang bersamaan menggunakan antena pengirim yang berbeda, Tx1 dan Tx2, tiap-tiap antena penerima
akan menangkap sinyal yang merupakan gabungan antara kedua aliran data tersebut. Kemudian antena Rx1 melakukan proses estimasi kanal
terhadap lintasan kanal yang dilalui sinyal dari antena Tx1 saat antena Tx2 tidak mengirimkan sinyal. Pada bagian akhir pengiriman data, antena Rx1
juga akan melakukan proses estimasi kanal terhadap lintasan yang dilalui sinyal dari antena Tx2. Hal yang sama terjadi juga pada antena penerima
Rx2. 3.
Serial to parallel converter Data masukan akan diubah menjadi dua buah aliran paralel. Bit Rate yang
akan dihasilkan oleh blok serial to Parallel menjadi setengah dari bit rate awal. Pembagian menjadi dua buah aliran paralel didasarkan pada urutan
bit data masukan. Aliran data pertama merupakan kumpulan aliran data- data ganjil dari data masukan. Sedangkan aliran data kedua merupakan
aliran data-data genap dari data masukan, seperti ditampilkan pada Gambar 3.3.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
Gambar 3.3 Serial To Parallel Converter.
4. Signal mapper
Signal mapper yang digunakan pada metode yang akan disimulasikan adalah QPSK. Pemetaan konstelasi sesuai dengan natural mapping. Data
yang masuk ke modulator akan dikelompokkan menjadi simbol-simbol yang tiap simbolnya terdiri dari 2 buah bit. Sehingga terdapat empat level
sinyal yang merepresentasikan 4 buah kode biner, yaitu: ‘00’, ‘01’, ‘11’ dan ‘10’. Masing-masing level sinyal disimbolkan pada perbedaan fasa
sebesar
° 90
. Secara matematis sinyal-sinyal yang dihasilkan modulator QPSK adalah sebagai berikut:
° ∠
= −
° ∠
= −
− °
∠ =
+ −
° ∠
= +
= 10
simbol untuk
; 315
2 1
1 00
simbol untuk
; 225
2 1
1 01
simbol untuk
; 135
2 1
1 11
simbol untuk
; 45
2 1
1
j j
j j
t S
QPSK
3.1
Diagram konstelasi dari sinyal QPSK seperti terlihat pada Gambar 3.4.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
Gambar 3.4 Diagram Konstelasi QPSK
5. Antena Transmitter
Pada bagian antena transmitter akan dilakukan metode transmisi Space Time Block Codes sesuai dengan kode Alamouti untuk dua buah antena
pemancar dan penerima. Setelah dimodulasi kedua buah simbol yang datang secara paralel, akan ditransmisikan pada dua buah antena yang
berbeda secara bersamaan. Pada saat t, antena Tx1 akan memancarkan sinyal yang berasal dari simbol
S sedangkan antena Tx2 memancarkan sinyal yang berasal dari
1
S . Pada saat
T t
+
, setelah simbol S dan
1
S selesai dikirim, switch pada masing-masing antena pemancar, Tx1 dan
Tx2, akan bergeser untuk mentransmisikan simbol-simbol berikutnya. Untuk antena Tx1 akan mentransmisikan simbol
1
S yang terlebih dahulu telah melalui proses konjugasi dan diberi muatan negatif. Sedangkan pada
antena Tx2, pada saat yang sama, akan mentransmisikan simbol S yang
telah melalui proses konjugasi. Gambar 3.5 menampilkan proses pentransmisian sinyal pada metode Space Time Block Code.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
τ
∗
τ -
∗ S
S
1
t t+
Τ
t t+
Τ Tx 1
Tx 2
Gambar 3.5 Pola Transmisi STBC
3.1.2 Bagian Penerima
Pada bagian penerima, sinyal yang ditransmisikan selanjutnya diterima oleh antena untuk kemudian diproses dengan urutan sebagai berikut:
1. Antena Receiver
Gambar 3.6 di bawah ini menunjukkan proses bagaimana sinyal diterima oleh antena penerima yang berjumlah dua buah. Pada saat t , antena Rx1
dan antena Rx2 akan menerima sinyal yang datangnya dari antena Tx1 dan antena Tx2 tetapi melalui lintasan yang berbeda. Untuk antena Rx1, pada
saat
t
akan memerima sinyal dengan persamaan:
11 1
12 11
11
. .
n s
h s
h y
+ +
= 3.2
Sedangkan antena Rx2 akan menerima sinyal yang memiliki persamaan:
21 1
22 21
21
. .
n s
h s
h y
+ +
= 3.3
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
Tx 1
Tx 2 Rx 1
Rx 2 S
S
1
-S
1
S h
11
h
21
h
12
h
22
nt nt
Gambar 3.6 Penerimaan Sinyal pada Antena Rx
Pada saat
T t
+
, antena Rx 1akan menerima sinyal dengan persamaan:
12 12
1 11
12
. .
n s
h s
h y
+ +
− =
∗ ∗
3.4 Sedangkan antena Rx 2 akan menerima sinyal dengan persamaan:
22 22
1 21
22
. .
n s
h s
h y
+ +
− =
∗ ∗
3.5
2. Estimasi kanal
Estimasi kanal dilakukan untuk mengetahui respon kanal yang terjadi selama sinyal ditransmisikan dari pemancar ke penerima. Lintasan yang
akan diestimasi terdiri dari
11
h yang merupakan respon kanal dari lintasan yang dilewati sinyal antara Tx1 dan Rx1,
12
h antara Tx2 dan Rx1,
21
h antara Tx1 dan Rx2 serta
22
h antara Tx2 dan Rx2. Sinyal pilot yang diterima telah mengalami perubahan akibat adanya efek
distorsi dari kanal. Sinyal pilot yang diterima dibagi dengan sinyal pilot lokal yang nilainya sama dengan sinyal pilot yang dikirimkan oleh
pengirim. Hasil pembagian merupakan suatu nilai yang ditentukan oleh
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
efek kanal yang dilewati oleh bit pilot yang telah disisipkan sebelumnya. Kemudian hasil ini akan digunakan juga untuk keseluruhan sinyal yang
dikirim. 3.
Signal Combiner Sinyal-sinyal yang diterima pada saat t dan
T t
+
, setelah dilakukan estimasi kanal, akan dikombinasikan untuk mendapatkan data yang sesuai
dengan data terkirim. Untuk mendapatkan simbol s dilakukan proses
terhadap sinyal-sinyal terima sesuai dengan persamaan berikut:
∗ ∗
∗ ∗
+ +
+ =
22 22
21 21
12 12
11 11
. .
. .
~ y
h y
h y
h y
h s
3.6 Sedangkan untuk mendapatkan simbol
1
s dilakukan proses:
∗ ∗
∗ ∗
− +
− =
22 21
21 22
12 11
11 12
1
. .
. .
~ y
h y
h y
h y
h s
3.7 4.
Signal Demapper Simbol-simbol yang telah diterima,
~ s dan
1
~ s , kemudian dipisahkan
antara bagian In Phase dan Quadrature. Sinyal In Phase dan sinyal Quadrature ditentukan untuk menjadi bit ‘1’ atau bit’0’ sesuai dengan
persamaan 3.7.
≥
=
th t
th t
v v
bit v
v bit
t d
; ;
1
3.8
5. Parallel to serial converter
Simbol-simbol ~
s dan
1
~ s yang telah diubah menjadi data biner kemudian
disatukan kembali menjadi sebuah aliran data serial. Proses Parallel to Serial Converter ini berkebalikan dengan proses Serial to Parallel pada
bagian pengirim.
Dedy Syahputra Lumban Tobing : Analisis Kinerja Space Time Block Code Pada Sistem Mimo 2x2 Melalui Kanal Fading Rayleigh, 2009.
3.2 Space time Block Code 2x1
Kategori