Kanal Additive White Gaussian Noise AWGN Kanal Multipath Rayleigh Fading

Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009 Gambar 2.11 Guard Interval dengan Cyclic Prefix

2.7 Model Kanal Transmisi

Model kanal yang digunakan pada analisa performansi yaitu pada kanal Additive White Gaussian Noise AWGN dan pengaruh kanal Multipath Rayleigh Fading.

2.7.1 Kanal Additive White Gaussian Noise AWGN

Pada kanal transmisi selalu terdapat penambahan derau yang timbul sebagai akibat dari akumulasi derau termal dari perangkat Tx, kanal transmisi, dan Rx. Derau yang menyertai sinyal pada sisi penerima dapat didekati dengan model matematis statistik AWGN. Derau AWGN merupakan gangguan yang bersifat Additive terhadap sinyal transmisi, dimodelkan dalam pola distribusi acak Gaussian dengan rataan mean nol, standar deviasi 1, dan mempunyai rapat spektral daya yang tersebar merata pada lebar pita frekuensi tak berhingga. AWGN mempunyai distribusi dengan pdf sebagai berikut: 2.21 Dimana : = probabilitas kemunculan derau = standar deviasi m = rataan mean x = variable tegangan atau daya sinyal Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009 Additive White Gaussian Noise AWGN merupakan model kanal sederhana dan umum digunakan dalam suatu sistem komunikasi. Model kanal ini dapat digambarkan sebagai berikut: Kanal Sinyal yang dikirim xt Sinyal yang diterima yt = xt + nt Derau nt Gambar 2.12 Model Kanal AWGN Jika sinyal yang dikirim xt, pada kanal akan dipengaruhi oleh derau nt sehingga sinyal yang diterima menjadi yt = xt + nt. Amin, M., 2008

2.7.2 Kanal Multipath Rayleigh Fading

Dalam sistem komunikasi wireless, kondisi lingkungan yang terdiri dari berbagai objek sangat mempengaruhi penjalaran sinyal dari Tx menuju Rx, yang mengakibatkan sinyal yang dipancarkan oleh suatu transmitter akan melewati berbagai lintasan dan mengalami peredaman, penguatan, scattering, difraksi, dan sebagainya. Sehingga sinyal yang diterima pada Rx merupakan superposisi dari banyak komponen gelombang pantul yang masing-masing memiliki amplitudo dan fasa yang saling independen. Hal inilah yang disebut dengan multipath propagation atau multipath fading. Kanal radio sangat mempengaruhi kinerja dari suatu sistem komunikasi khususnya sistem seluler. Secara umum model propagasi dalam sistem komunikasi bergerak dibedakan menjadi 2 yaitu: 1. Large scale propagation didefinisikan sebagai rata-rata daya yang hilang akibat transmisi sinyal pada jarak yang jauh. Hal ini disebabkan oleh kondisi lingkungan yang ada antara transmitter dan receiver yaitu hutan, gedung bertingkat, lembah, gunung, dan sebagainya. Model ini digunakan untuk memprediksi rata-rata kekuatan sinyal dimana seolah-olah jarak antara Tx dan Rx terpisah cukup jauh, sehingga dapat mengestimasi area cakupan Tx. 2. Small scale atau fading model didasari perubahan variasi amplitudo dan fasa yang acak selama periode waktu yang singkat. Model propagasi ini dikarakteristikkan dari fluktuasi Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009 yang tajam dari kekuatan sinyal pada jarak Tx dan Rx yang cukup dekat, dan digunakan untuk mengetahui kinerja dari suatu sistem komunikasi. Multipath dalam kanal radio akan menimbulkan efek small scale fading, efek ini juga mengakibatkan beberapa hal berikut : 1. Perubahan level daya terima yang cepat sepanjang interval waktu yang cukup pendek. 2. Terjadi pelebaran spektral akibat adanya Doppler shift yang bervariasi pada tiap sinyal multipath . 3. Terjadi dispersi waktu, akibat adanya delay propagasi multipath. Faktor- faktor yang mempengaruhi small scale fading yaitu: 1. Multipath propagation Adanya objek pemantul dan scatter akan menyebabkan disipasi energi sinyal dalam amplitudo, fasa, dan waktu. Hal ini akan menyebabkan perbedaan sinyal kirim yang sampai pada antena penerima. 2. Kecepatan penerima Gerak relatif antara pengirim dengan penerima menghasilkan modulasi frekuensi random berkaitan dengan pergeseran frekuensi Doppler yang berbeda untuk tiap lintasan multipath. Doppler shift akan positif atau negatif tergantung dari pergerakan penerima, apakah mendekat atau menjauh dari pengirim. 3. Kecepatan objek pemantul Jika objek-objek bergerak dalam suatu kanal radio, maka akan menghasilkan pergesaran Doppler yang berubah terhadap waktu time varying Doppler shift yang berbeda untuk setiap komponen multipath. 4. Bandwidth sinyal transmisi Jika bandwidth sinyal yang ditransmisikan relatif lebih lebar dibandingkan bandwidth kanal multipath, akan mengalami frequency selective fading. Sehingga sinyal yang diterima akan mengalami distorsi, dimana hal ini berhubungan dengan bandwidth koheren kanal. Berikut ini adalah beberapa parameter penting dalam menganalisa karakteristik kanal mobile multipath yaitu: Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009 1. Doppler shift Doppler shift disebabkan oleh pergerakan relatif antara pemancar dan penerima dan akibat dari pergerakan objek-objek pemantul pada kanal. Hal ini mengakibatkan adanya pelebaran spektral sinyal yang diterima oleh penerima. Hal ini ditunjukkan oleh gambar 2.12. Amin, M., 2008 v ∆ d Gambar 2.13 Ilustrasi dari efek Doppler Jika adalah Doppler shift, maka dinyatakan, sebagai berikut: 2.22 2.23 2. Delay Spread dan Coherence Bandwidth Delay spread merupakan suatu interval ukuran delay masing-masing lintasan yang dilewati sinyal dengan nilai penguatan atau peredaman tertentu. Masing-masing lintasan akan memberikan excess delay tertentu. Delay spread adalah parameter yang menggambarkan karakteristik respon impuls kanal pada domain waktu, sedangkan untuk menggambarkan karakteristik respon impuls kanal pada domain frekuensi digunakan parameter coherence bandwidth. Coherence bandwidth adalah ukuran statistik kanal yang menggambarkan pada interval frekuensi tertentu, kanal dapat dianggap “flat”. Sebagai pendekatan, coherence bandwidth dapat dihitung dengan persamaan2.24 2.24 Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009 Coherence bandwidth dapat mendefinisikan sifat fading sebagai frequency selective atau sebagai flat fading. Jika ditransmisikan sinyal dengan bandwidth lebih besar dari coherence bandwidth, maka sinyal tersebut akan terkena frequency selective fading. Tetapi jika ditransmisikan sinyal dengan bandwidth lebih kecil dari coherence bandwidth, maka sinyal tersebut akan terkena flat fading. 3. Doppler Spread dan Coherence Time Doppler Spread merupakan ukuran pelebaran spectral yang disebabkan oleh pergerakan kanal dan didefinisikan sebagai interval frekuensi pada spektrum Doppler yang nilainya tidak nol. Coherence Time merupakan ilustrasi efek Doppler pada domain waktu dan digunakan untuk mengkarakterisasi variasi waktu dari tingkat dispersi frekuensi dari kanal dalam domain waktu. Sebagai pendekatan, coherence time dapat dihitung dengan persamaan 2.25. 2.25 Coherence Time dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sifat kanal berdasarkan variasi waktu, yaitu slow fading atau fast fading. Jika ditransmisikan sinyal dengan durasi simbol lebih kecil dari , maka sinyal tersebut akan mengalami slow fading, sebaliknya jika ditransmisikan sinyal dengan durasi simbol yang lebih besar dari , maka sinyal tersebut akan terkena fast fading. Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009

BAB III MODEL SISTEM LDPC CODE MC-CDMA

Sesuai dengan objektivitas dalam penelitian ini, untuk mendapatkan suatu sistem komunikasi yang memiliki kecepatan tinggi, high mobility, QoS yang reliable yaitu BER yang rendah dengan kebutuhan EbNo yang kecil dan untuk kebutuhan komunikasi outdoor serta aplikasi Mobile WiMAX, maka model sistem MC-CDMA yang akan disimulasikan adalah Multi-carrier CDMA MC-CDMA dengan skema termodifikasi. Pada sistem ini diberikan teknik pengkodean kanal yaitu LDPC code untuk mengatasi random error dengan metode regular dan irregular. Sistem ini di ujicobakan pada kanal AWGN Additive White Gaussian Noise dan kanal multipath rayleigh fading.