Analisis Unjuk Kerja Ekualizer Pada Sistem Komunikasi Dengan Algoritma Godard

ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM
KOMUNIKASI DENGAN ALGORITMA GODARD

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan
Teknik Telekomunikasi

Oleh :

BUTET NATA M. SIMAMORA
100422030

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara


b
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Karakteristik kanal komunikasi yang tidak ideal dapat menimbulkan
terjadinya interferensi pada sinyal informasi yang melewatinya. Pada sistem
telekomunikasi saat ini, gangguan Inter Symbol Interference (ISI) dan juga noise
merupakan bentuk distorsi sinyal dimana satu simbol dapat menganggu simbol
berikutnya. Distorsi tersebut dapat mengakibatkan kenaikan Symbol Error Rate
(SER) data informasi yang diamati di sisi penerima. Pengaruh distorsi kanal pada
sinyal informasi dapat dikurangi dengan penggunaan ekualizer kanal adaptif,
khususnya untuk sistem telekomunikasi dengan karakteristik kanal yang tidak
dapat ditentukan sebelumnya. Ekualizer kanal adaptif merupakan suatu filter
dengan konstanta pengali yang dapat diatur secara adaptif sesuai karakteristik
kanal. Pada tugas akhir ini akan membahas sebuah ekualizer adaptif yaitu
ekualizer Godard yang dapat mengurangi interferensi. Selain itu juga dianalisa
kinerja dari sistem yang dipengaruhi oleh kanal Fading Rayleigh dan kanal
AWGN serta jumlah bit yang ditransmisikan, iterasi step size, panjang filter dan
SNR yang digunakan terhadap besar Symbol Error Rate (SER).
Berdasarkan analisis hasil simulasi yang dilakukan diperoleh besarnya SER

untuk sinyal yang dipengaruhi oleh AWGN dan Fading Rayleigh pada SNR = 20
sampai 41 adalah 0.7164 sampai 0.7909. Untuk panjang filter (N) mulai 20
sampai 41 maka nilai SER yang dihasilkan adalah 0.7267 sampai 0.7832. Untuk
step size mulai dari 0.001 sampai 0.035 maka nilai SER yang dihasilkan adalah
0.7091. sampai 0.7842.

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas berkat
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER
PADA SISTEM KOMUNIKASI DENGAN ALGORITMA GODARD” dibuat
untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Untuk ayahanda dan ibunda tercinta T. Simamora dan M. Purba yang telah
memberi banyak dukungan, semangat, dan doa kepada penulis sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Universitas Sumatera Utara sekaligus Dosen Pembimbing Penulis.
4. Dosen Pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis
selama menjalani masa perkuliahan.
6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, khususnya buat Bang Martin dan Bang Divo terima kasih atas
semua bantuannya.
7. Seluruh saudara abang, kakak dan adik-adik yang telah banyak memberi
dukungan dan doa kepada penulis.
8. Teman seperjuangan selama Tugas Akhir buat Ginda Utama Putri dan
Direstika Yolanda yang sungguh berkeluh kesah untuk pengerjaan Tugas
Akhir ini. Semoga ke depan kita akan berhasil.
9. Buat B’Ricky S terimakasih banyak karna tidak pernah jemu-jemu untuk
memberikan semangat, dorongan, kasih yang sungguh besar kepada Penulis.

ii

Universitas Sumatera Utara

10. Buat teman-teman kost, ada kak Lis Sembiring, Martha Dbtrj, Julia Resolin,
Lilis Sinaga, Mariae, Candira yang selalu mengingatkan Penulis untuk tetap
semangat dalam Pengerjaan Tugas akhir ini. Beserta Desy Natalia Munthe
yang sudah ikut membantu Penulis.
11. Teman-teman Ekstensi Teknik Elektro Telekomunikasi stambuk 2010 :
Dontri, Kak Elcas, Kak Astrid, Kak Gita, Bang Doni, bg Ronzi, Bang Wira,
bang Ray, bg Edu, bg Franklin, dan stambuk 2011: Mediska, rudi, serta buat
teman-teman yang tak disebut namanya terima kasih atas kebaikan dan
dukungan yang kalian berikan kepada penulis.

Penulis begitu menyadari bahwa di dalam penyusunan Tugas Akhir ini
masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini.

Medan, Juni 2013
Penulis

Butet Nata M. Simamora

NIM : 100422030

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ...................................................................................................

i

KATA PENGANTAR .................................................................................

ii

DAFTAR ISI ................................................................................................

iv


DAFTAR GAMBAR ...................................................................................

vii

DAFTAR TABEL .......................................................................................

ix

BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................

1

1.1 Latar Belakang ...............................................................................

1

1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................

2


1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................

2

1.4 Batasan Masalah.............................................................................

3

1.5 Metodologi Penulisan ....................................................................

3

1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................

3

BAB II DASAR TEORI .............................................................................

5


2.1 Inter Symbol Interference (ISI) ......................................................

5

2.2 SNR (Signal To Noise Ratio) .........................................................

7

2.3 Modulasi.........................................................................................

7

2.3.1 Modulasi Analog ...................................................................

8

2.3.2 Modulasi Digital ...................................................................

8


iv
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.1 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) .......................

10

2.4 Fading Rayleigh ............................................................................

11

2.5 AWGN (Additive White Gaussian Noise) ....................................

14

2.6 Filter ..............................................................................................

15

2.7 Tipe Adaptif Filter ........................................................................


17

2.7.1 Filter Infinite Impuls Respons (IIR)..................................

17

2.7.2 Filter Finite Impuls Respons (FIR) ...................................

18

2.8 Ekualizer ......................................................................................

20

2.9 Algoritma Godard .........................................................................

21

2.10 Metode Pembangkitan Bilangan Acak Berdistribusi Uniform ...


22

2.11 Metode Pembangkitan AWGN ..................................................

23

2.12 Metode Pembangkitan Fading Rayleigh ....................................

24

BAB III PERMODELAN SISTEM EKUALIZER .................................

25

3.1 Umum............................................................................................

25

3.2 Struktur Simulasi............................................................................

25

3.3 Asumsi-asumsi Yang Digunakan ...................................................

26

3.4 Parameter Kerja Sistem ..................................................................

26

3.5 Flowchart Seluruh Sistem ..............................................................

27

3.6 Flowchart Algoritma Godard .........................................................

28

3.6 Tahapan Simulasi ...........................................................................

28

BAB IV ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM
KOMUNIKASI............................................................................

31

v
Universitas Sumatera Utara

4.1 Umum.............................................................................................

31

4.2 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Dengan MMSE.............

31

4.3 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Dengan MMSE ....

33

4.4 Pengaruh SNR Terhadap Nilai SER Dengan MMSE ...................

35

4.4 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER MenggunakanEkualizer
Godard ..........................................................................................

37

4.5 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Menggunakan
Ekualizer Godard ..........................................................................

39

4.6 Pengaruh SNR Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer
Godard ...........................................................................................

41

BAB V PENUTUP ......................................................................................

44

5.1 Kesimpulan ....................................................................................

44

5.2 Saran .............................................................................................

44

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

45

LAMPIRAN

47

.............................................................................................

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Data Yang Dikirim ............................................................

6

(b) Data Yang Diterima...........................................................

6

Gambar 2.2 Inter Symbol Interference ........................................................

6

Gambar 2.3 Bentuk Sinyal 8-QAM Untuk Jumlah Bit=3 ...........................

10

Gambar 2.4 Diagram Konstelasi Modulasi 4-QAM dan 8-QAM ...............

10

Gambar 2.5 Diagram Konstelasi Modulasi 16-QAM .................................

11

Gambar 2.6 Lingkungan Kanal Multipath ..................................................

12

Gambar 2.7 Blok Diagram Dari Bentuk Langsung Filter Digital FIR .......

19

Gambar 2.8 Struktur Transversal Filter FIR ...............................................

20

Gambar 2.9 Struktur Ekualizer ...................................................................

21

Gambar 3.1 Permodelan Sistem Ekualizer....................................................

25

Gambar 3.2 Struktur Simulasi .......................................................................

25

Gambar 3.3 Flowchart Seluruh Sistem .........................................................

27

Gambar 3.4 Flowchart Algoritma Godard ....................................................

28

Gambar 4.1 Scatter Plot Perubahan Step Size Terhadap SER Dengan
MMSE Pada Saat Step Size = 0.001 ..........................................

33

Gambar 4.2 Scatter Plot Perubahan Panjang Filter Terhadap SER Dengan
MMSE Pada Saat Panjang Filter = 20 .....................................

35

Gambar 4.3 Scatter Plot Perubahan Nilai SNR Terhadap SER Dengan MMSE
Pada Saat SNR= 20 .................................................................

37

Gambar 4.4 Scatter Plot Perubahan Nilai Step Size Terhadap SER

vii
Universitas Sumatera Utara

Menggunakan Ekualizer Godard Pada Saat µ = 0.35 ..............

39

Gambar 4.5 Scatter Plot Perubahan Nilai Panjang Filter Terhadap SER
Menggunakan Ekualizer Godard Pada Saat Panjang Filter = 20 ..

41

Gambar 4.6 Scatter Plot Perubahan Nilai SNR Terhadap SER menggunakan
Ekualizer Godard Pada Saat SNR= 41 ......................................

43

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Dengan MMSE...........

32

Tabel 4.2 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Dengan MMSE .

34

Tabel 4.3 Pengaruh SNR Terhadap SER Dengan MMSE ........................

36

Tabel 4.4 Pengaruh Nilai Step Size Terhadap SER Menggunakan Ekualizer
Godard .........................................................................................

38

Tabel 4.5 Pengaruh Jumlah Panjang Filter Terhadap SER Menggunakan
Ekualizer Godard .......................................................................

40

Tabel 4.6 Pengaruh SNR Terhadap SER Menggunakan Ekualizer
Godard .........................................................................................

42

ix
Universitas Sumatera Utara