Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
b. Mekanisme FDM pada penerima Gambar 3.13 Mekanisme FDM pada pengirim dan penerima
Koneksi internet melalui jalur telepon twisted pair membutuhkan 3 KHz bandwidth untuk akurasi transfer data. Ketika FDM digunakan untuk jaringan
komunikasi, sinyal-sinyal input dikirim dan diterima dengan cepat. Jika sinyal dikirim dengan jarak yang panjang, diperlukan bandwidth yang besar.
3.6 Struktur Model DMT
Dasar untuk implementasi DMT menggunakan DFT adalah penggunaan Inverse Fast Fourier Transform IFFT dan penggunaan algoritma Fast Fourier
Transform FFT. Penggunaan transformasi ini ketika diterima data masukan yang berada pada pemancar transmitter, diproses lalu dikembalikan lagi prosesnya pada
penerima receiver. Gambar 3.14 menunjukkan blok diagram dari persamaan- persamaan tersebut dan implikasi prakteknya[3].
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
Gambar 3.14. Blok rangkaian dari sistem DMT
Berdasarkan Gambar 3.14, pada sisi input data merupakan blok pengirim dan setelah melewati kanal, data akan dikirim menuju sisi penerima.
3.7 Transmitter
Data masukan umumnya berupa 3 sumber komunikasi yaitu data, suara dan gambar. Data-data yang berupa sinyal tersebut akan diolah pada sisi pemancar
adanya proses gangguan DMT berupa AWGN dan pembentukan kembali sinyal asli di penerima. Sisi transmitter terdiri dari blok-blok rangkaian yaitu konversi analog
ke digital, konversi serial ke paralel, modulasi sinyal, IFFT dan cyclic extension.
3.7.1 Pembangkitan Data Masukan
Proses simulasi dimulai dengan pembangkitan sejumlah bit-bit masukan secara acak oleh random data generator yang terdistribusi Uniform, hal ini
dikarenakan probabilitas kemunculan bit “0” dan bit “1” yang dihasilkan adalah sama.
Modu lasi
IFFT PS
Channel
FFT Remove
Prefix SP
ADC
PS Data
Random
Data output
Cyclic Prefix
SP demodul
asi
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
Pembangkitan data masukan pada simulasi ini berdasarkan pada pembangkitan bilangan acak berdistribusi Uniform. Distribusi ini memiliki kepadatan
probabilitas yang sama untuk semua untuk semua besaran yang dikeluarkan diambil yang terletak antara 0 dan 1. Fungsi kepadatan probabilitas dinyatakan dengan
persamaan:
≤ ≤
− =
lainnya untuk
B x
A untuk
A B
x f
1
3.24
Dimana A, B = konstanta Proses pembangkitan distribusi Uniform dilakukan dengan persamaan:
n
U A
B A
X −
+ =
3.25 Dimana A = 0 dan B = 1 untuk distribusi Uniform standar
U
n
= bilangan acak pada interval [0,1]. Data yang dibangkitkan dari pembangkitan data random elemen yang terdapat di
dalam data tersebut terdiri dari bit 0 atau bit 1.
3.7.2 Konversi Analog ke Digital
Konversi analog ke digital yaitu mengubah bentuk sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. Pada pengkonversian analog ke digital ada 2 metode yang
digunakan ketika sinyal data melalui rangkaian ini, yaitu proses sampling dan kuantisasi. Sampling adalah proses pencuplikan sinyal kontinu sinyal analog pada
interval waktu diskrit. Proses sampling dapat dilihat pada Gambar 3.15[9].
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
Gambar 3.15 Proses sampling Jika pada suatu sinyal terdapat frekuensi tertinggi f
max
, maka rata-rata sampel sinyalnya paling tidak 2f
max
, yang dijelaskan pada persamaan 3.26.
max
2 f F
s
= 3.26
Sinyal analog yang terkuantisasi akan diubah menjadi deretan bit. Pada kuantisasi, sinyal input dibagi menjadi 2
B
level sinyal dan setiap sampel dibulatkan ke level terdekat. Proses kuantisasi dapat dilihat pada persamaan 3.27.
B
A q
2 2
= 3.27
dimana: A = amplitudo B = bit
Pada proses kuantisasi, terdapat error yang tidak dapat dihilangkan e, didistribusikan secara acak pada interval ± q2. Maka noise kuantisasinya adalah :
12 1
2 2
2 2
2 2
2 2
q de
e q
de e
P e
q q
q q
e
= =
=
∫ ∫
− −
σ 3.28
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
Dengan daya sinyal A
2
2, maka error pada kuantisasi yang dinamakan SQNR signal-to-quantization noise power ratio dijelaskan pada persamaan 3.29.
dB B
q A
SQNR
B
76 .
1 02
. 6
2 2
3 log
10 12
2 log
10
2 2
2
+ =
×
=
=
3.29
3.7.3 Konversi Serial ke Paralel
Blok serial ke paralel berfungsi untuk merubah aliran data yang terdiri dari 1 baris dan beberapa kolom menjadi beberapa baris dan beberapa kolom. Hasil dari
blok serial ke paralel ini adalah matriks bit-bit informasi dengan jumlah baris menyatakan banyaknya subcarrier yang digunakan setiap simbol. Gambar 3.16
menunjukan Ilustrasi konversi serial ke paralel.
Gambar 3.16 Ilustrasi konversi serial ke paralel
3.7.4 Modulasi Sinyal
Data paralel yang diperoleh dipetakan mapped sesuai dengan teknik modulasi yang digunakan. Modulasi yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah
modulasi 16-QAM dimana data akan dipetakan ke dalam konstelasi real in-phase
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
dan konstelasi imaginary quadrature. Pada modulasi ini setiap simbol diwakili oleh 4 bit data informasi.
Gambar 3.17 konstelasi sinyal 16-QAM Pada persamaan 3.7 dapat dilihat persamaan dari sinyal QAM dimana kanal inphase
I menggunakan cos 2 f
c
t sebagai simbol pembawa, sedangkan kanal quadrature- phase Q
menggunakan sin2 f
c
t sebagai sinyal pembawa. Probabilitas Bit Error Rate BER sinyal QAM pada kanal AWGN diformulasikan dengan persamaan
3.30[13].
3.30
3.7.5 Inverse Fast Fourier Transform IFFT
IFFT mentransformasikan data paralel domain frekuensi menjadi data paralel domain waktu. Setelah konstelasi mapping, blok-blok yang bernilai bilangan
3
-1 1
-3 -1
-3 1
3 00
11 11
10
10 01
01
00 Q
I
−
=
2
5 2
64 9
5 2
8 3
N E
erfc N
E erfc
BER
b b
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
kompleks akan diubah menggunakan IFFT. Pada DMT proses IFFT juga disebut pencerminan mirror. Proses IFFT akan menjamin ortogonalitas antar subcarrier.
3.7.6 Cyclic Prefix
Cyclic Prefix merupakan pengulangan simbol dari pengirim yang berada di awal simbol dan akan muncul kembali pada penerima. Pada modulasi DMT VDSL
Cylic Prefix disebut juga dengan Guard Interval [2]. Gambar 3.18 menunjukkan ilustrasi dari cyclic prefix.
copy
v Gambar 3.18 cyclic prefix v
frame VDSL = VDSL simbol N + cyclic prefix v Sample dicopi dari akhir simbol DMT dan ditambahkan pada awal simbol. Dengan
membuang sampel Cyclic Prefix pada receiver sebelum demodulasi menggunakan FFT, ISI dan ICI dapat dieliminasi dengan sempurna sehingga simbol tetap terjaga.
3.8 Kanal
Simbol-simbol DMT ditransmisikan kedalam suatu kanal yang dipengaruhi oleh AWGN. Sinyal utama yang telah mengalami gangguan AWGN akan dideteksi
oleh receiver untuk dipisahkan dari sinyal asli. Noise ini merusak sinyal karena
Cyclic Prefix
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
terjadinya pergerakan elektron yang bersifat acak sehingga besarnya white noise juga berubah secara acak terhadap waktu. Model matematika sinyal masukan pada
penerima yang diasumsikan mengalami kerusakan karena adanya Additive White Gaussian Noise ditunjukkan pada Persamaan 3.31.
3.31 Dimana : r t = sinyal yang diterima
st = sinyal yang dikirim nt = noise white gaussian Noise
3.9 Receiver
Proses pada Receiver merupakan kebalikan dari transmitter. Pada penerima, terdiri dari pembuangan Cyclic Prefix, FFT, demodulasi, konversi paralel ke serial.
3.9.1 Pembuangan Cyclic Prefix
Setelah semua proses pengiriman dilakukan, cyclic prefix akan dibuang ketika sinyal diproses pada blok penerima. Tujuannya adalah untuk membuang noise
yang terjadi ketika sinyal berada di kanal karena sinyal yang harus diterima oleh stasiun penerima adalah sinyal asli yang dikirimkan yaitu simbol tanpa cyclic prefix.
3.9.2 Fast Fourier Transform FFT
FFT berfungsi untuk mengubah sinyal domain waktu ke domain frekuensi dimana sinyal yang berbentuk bilangan kompleks akan diubah ke sinyal aslinya
dengan penghapusan data yang di-mirror atau disebut juga proses de-mirroring.
t n
t s
t r
+ =
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
3.9.3 Demodulasi Sinyal
Blok ini berfungsi untuk mendemodulasikan data paralel setelah proses FFT berdasarkan konstelasi modulasi yang digunakan yaitu 16-QAM.
3.9.4 Konversi Paralel ke Serial
Pada blok ini data paralel keluaran hasil demodulasi diubah menjadi satu jalur dalam bentuk serial dalam domain frekuensi untuk mendapatkan data asli yang
dikirimkan oleh transmitter.
3.10 Perhitungan BER Bit Error Rate
Metode perhitungan BER yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah metode Monte Carlo. Untuk menghitung jumlah kesalahan dilakukan proses
pengurangan data yang dikirim dengan data yang diterima. Untuk perhitungan Bit Error Rate BER dihitung dengan membandingkan antara data output dan data input
kemudian jumlah bit yang salah dibagi dengan jumlah bit yang dibangkitkan. Proses ini pada software Matlab dapat direpresentsikan sebagai berikut, jika data yang
dibangkitkan adalah :
seldata = rand1,parandml 0.5;
jika kesalahan terjadi dalam kanal komunikasi maka terjadi perubahan dari bit 0 menjadi bit 1, dan juga berubah dari bit 1 menjadi bit 0. maka data yang diterima
adalah :
demodata1 = reshapedemodata,1,parandml;
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
Untuk menghitung jumlah kesalahan, dilakukan proses pengurangan data yang dikirim dengan data yang diterima. Jika tidak ada kesalahan yang terjadi, maka
panjang nod dibuat sebagai vektor nol. Namun sebaliknya, jika terjadi kesalahan maka panjang nod akan dibuat sebagai vektor bukan nol nonzero yang bernilai -1
atau 1 pada posisi error. Dengan mengambil nilai mutlak dari elemen-elemen subdata, dapat dibuat vektor yang dinyatakan dengan 1 pada tiap elemen yang
mengalami error. Pengurangan vektor dinyatakan sebagai sebagai berikut:
noe2 = sumabsdemodata1-seldata; nod2 =lengthseldata;
sehingga dengan demikian laju kesalahan bit BER dapat dihitung dengan membagi jumlah bit yang salah noe dengan jumlah bit yang dibangkitkan nod seperti
berikut:
ber=noe.nod;
Dewi Permata Sari : Analisis Kinerja Modulasi Discrete Multitone DMT Pada Jaringan Very High Data Rate Digital Subscriber Line VDSL, 2009.
BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS KINERJA
MODULASI DMT PADA JARINGAN VDSL
4.1 Umum
Pada BAB IV ini akan ditampilkan hasil simulasi dan analisa kinerja sistem BER yang dipengaruhi oleh jumlah subcarrier dan penambahan AWGN. Pada
Tugas akhir ini data masukan yang digunakan merupakan data random yang berdistribusi uniform dengan kepadatan probabilitas yang sama untuk semua besaran
yang diambil terletak antara 0 dan 1. Sampel yang digunakan dimulai dari 512.2
n+1
, dimana n = 0,1,2,3,4. Parameter masukan yang digunakan untuk memudahkan
simulasi DMT yaitu : 1.
Jumlah subcarrier N =
1024, 2048, 4096, 8192, 16384 2.
Jumlah bit per simbol M =
4 3.
Jumlah simbol DMT untuk satu loop =
8 4.
Ukuran IFFTFFT =
1024 5.
Panjang Cyclic Prefix cp =
256 6.
Periode sampling T =
0.05 s 7.
Frekuensi sampling fs =
20 MHz 8.
Periode CP Tcp =
0.8 s 9.
Frekuensi space subcarrier =
0.3125 MHz 10.
Simbol rate =
256000 bps 11.
Bit rate per carrier =
1024000 bps
