Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G)

i

DISCRETE FOURIER TRANSFORM-SPREAD ORTHOGONAL FREQUENCY
DIVISION MULTIPLEXING PADA JARINGAN GENERASI KEEMPAT (4G)

Oleh:
SINCERA SONIA CONCHITA
NIM : 612005039

Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Ijazah Sarjana Teknik

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA

ii

iii


INTISARI

Saat ini jaringan telekomunikasi paling maju adalah Jaringan 4G dimana radio akses
menggunakan OFDM untuk proses downlink dan DFTS-OFDM untuk proses uplink.
DFTS-OFDM memanfaatkan modulasi single carrier dan penghitungan sinyal dalam
ranah frekuensi. Keunggulan dari DFTS-OFDM adalah rendahnya nilai PAPR. PAPR adalah
perbandingan antara daya puncak sinyal dengan daya rata-ratanya.
Pada DFTS-OFDM terdapat 2 metode pemetaan, yaitu IFDMA dan LFDMA. Nilai
PAPR pada metode IFDMA lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai PAPR pada metode
LFDMA. Sehingga metode IFDMA lebih bias dipakai dalam DFTS-OFDM sebagai sistem
yang digunakan pada proses uplink pada Jaringan Generasi Keempat.

iv

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis panjatkan ke hadirat
Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis
juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan,
bantuan dan dukungan untuk penulisan tugas akhir ini, yaitu :

1. Bunda Maria dan Tuhan Yesus Kristus yang memberikanku hidup, menerangi jalanku
serta membantu penulis agar terus berusaha menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Liem Tiong Ien dan Tan Kim Bie, kakek dan nenek tercinta yang selalu mendukung
penulis dengan menyayangi dan memanjakan penulis serta selalu menjaga penulis dari
surga sana.
3. Florentia Pramushinta Dewi, mamah tercinta yang selalu dengan sabar mendampingi
dan mendukung penulis setiap waktu serta Fransisco Serrano Jevon Philaret, adik
tersayang penulis yang nakal namun selalu mendukung dan menyemangati kapanpun
penulis terpuruk.
4. Marcellus Andri Dwi Prasetyo, ST, tempat penulis memberikan separuh hatinya yang
selalu memberi dukungan dan motivasi.
5. Sherlock “Locky” Holmes, sahabat, saudara serta peliharaan yang selalu bisa membuat
penulis tertawa dan terhibur disaat paling sedih pun.
6. Bapak Budihardja M,M,Eng dan Bapak Dalu Setiaji, M T selaku pembimbing yang
dengan sabar membimbing, memberi saran, masukan serta koreksi yang berharga dalam
penulisan tugas akhir ini.
7. Bapak Handoko, M.Eng selaku Dekan Fakultas Teknik Elektro dan Komputer UKSW
atas segala bantuan dan pengertiannya.

v


8. Bapak Andreas Ardian Febrianto, ST., MT. atas segala bantuan, masukan serta saran
yang berguna bagi penulis.
9. Seluruh tenaga pengajar Fakultas Elektro dan Komputer UKSW atas segala ilmu yang
diperoleh penulis selama mengenyam pendidikan di FTJE-UKSW.
10. Christine Estya Kusuma Sari, ST. sahabat yang selalu menyemangati penulis dengan
segenap jiwa raga serta menyediakan segala keperluan penulis saat di Salatiga.
11. Kristin, Tian, Ira dan seluruh penghuni kos Dipo 42 tercinta atas dukungan dalam doa
serta penerimaan yang baik kepada penulis selama di Salatiga.
12. Sinchi, Pilove, Cheesy, Choco, Andro, Meda, Cherry, Pedro, Boldy, Vio, dan seluruh
hamster penulis baik masih hidup maupun sudah pergi ke Hamster Heaven, yang selalu
menemani dan memberi kebahagiaan bagi penulis.
13. Seluruh mahasiswa angkatan 2005 yang merupakan teman seperjuangan penulis dalam
proses menyelesaikan tugas akhir ini.
14. Miss Yeti dan Miss Ida yang bukan hanya sebagai guru bahasa inggris namun juga
sebagai pendengar yang setia di saat penulis stress serta pemberi saran terbaik yang
pernah penulis dengar.
15. Para kru dan pemain film “3 idiots” yang menjadi inspirasi dan penyemangat bagi
penulis dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.
16. Semua pihak yang telah membantu baik secara materiil maupun moriil sehingga tugas

akhir ini dapat diselesaikan.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari kata semurna namun penulis berharap
semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Salatiga, September 2012

Penulis

vi

DAFTAR ISI
halaman
HALAMAN JUDUL ………………………………………………………………………..... i
LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………………………….….…… ii
INTISARI ………………………………………………………………………………....… iii
KATA PENGANTAR …………………………………………………………………......... iv
DAFTAR ISI …………………………………………………………………………….…... vi
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………...….... ix
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………………....... xi
DAFTAR SIMBOL ……………………………………………………………………….... xii
DAFTAR SINGKATAN ……………………………………………………………….….. xiii


BAB I : PENDAHULUAN
1.1

Tujuan ……………………………………………………………………....... 1

1.2

Latar Belakang Masalah …………………………………………………....... 1

1.3

Sistematika Penulisan ……………………………………………………....... 4

BAB II : DASAR TEORI
2.1 Perkembangan Telekomunikasi …………………………………….……....... 8
2.1.1 Proses uplink pada Jaringan 3G ………………………….……......….... 9
2.1.2 Jaringan Long Term Evolution (LTE) ……………………................… 13
2.1.2.1 LTE sebagai Kandidat Jaringan 4G …………….…..........… 13
2.1.2.2 Proses uplink pada Jaringan LTE ………………....…..….... 16

2.1.3 Proses uplink pada Jaringan 4G ……………………………..….…...... 16

vii

2.2. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ………..........…..... 17
2.2.1 Prinsip Dasar OFDM …………………………………........………...... 17
2.2.2 Sistematika OFDM …………………………………………...........….. 20
2.2.2.1 Demodulasi OFDM …………………………………….....… 20
2.2.2.2 Implementasi OFDM menggunakan IFFT/FFT …………...... 21
2.2.2.3 Penyisipan Cyclic Prefix ……………………………….......... 22
2.2.3 OFDM untuk downlink pada Jaringan 4G ……………………….....… 24
2.3 Peak to Average Power Ratio (PAPR) ………………………………........... 28
2.3.1 Definisi PAPR ……………………………………………………........ 28
2.3.2 PAPR pada OFDM ………………………………………………......... 29

BAB III : DISCRETE FOURIER TRANSFORM SPREAD-OFDM
3.1 Prinsip Dasar DFTS-OFDM ……………………………………………....... 30
3.2 Analisis Matematis ………………………………………………………...... 33
3.3 Penerima DFTS-OFDM …………………………………………………...... 34
3.4 Jenis Pemetaan DFTS-OFDM ………………………………………...….… 37

3.5 DFTS-OFDM untuk uplink pada Jaringan 4G ………………………...….... 39
3.6 Desain Simulasi ……………………………………….………………....…. 43

BAB IV : PAPR PADA DFTS-OFDM
4.1 PAPR pada DFTS-OFDM ………………………………………………...... 51
4.2 Analisis Matematis PAPR pada DFTS-OFDM …………………………...... 58
4.3 Desain Simulasi …………………………………………………………...... 62

viii

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ………………………….……….....................……………...... 66
5.2 Saran ………………………………………………………………………...66

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………….………….....67
LAMPIRAN ………………………………………………………….…………................... 68

ix

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1 Blok diagram OFDM …………………………………………………......…… 18
Gambar 2.2 Modulasi OFDM ……………………………………………………….…..….. 18
Gambar 2.3 Demodulasi OFDM ………………………………………………….…..…….. 21
Gambar 2.4 Modulasi OFDM dengan proses IFFT ………………………………...………. 22
Gambar 2.5 Perkiraan penerimaan sinyal ………………………………………...………… 23
Gambar 2.6 Penyisipan Cyclic Prefix ………………………………………….....………… 24
Gambar 2.7 Downlink Resource Grid …………………………………………...………….. 26
Gambar 2.8 Struktur Frame Tipe 1 ………………………………………………...……….. 27
Gambar 2.9 Struktur Frame Tipe 2 …………………………………………..……….…….. 28
Gambar 3.1 Blok Diagram DFTS-OFDM .............................................................................. 32
Gambar 3.2 (a) Spektrum dasar DFTS-OFDM ....................................................................... 33
Gambar 3.2 (b) Spektrum multi-carrier DFTS-OFDM .......................................................... 33
Gambar 3.3 Penerima DFTS-OFDM ...................................................................................... 35
Gambar 3.4 Persamaan Ranah Frekuensi ............................................................................... 35
Gambar 3.5 Penyisipan Cyclic Prefix ..................................................................................... 37
Gambar 3.6 Perbedaan Localized dan Distributed Mapping ………………........………….. 38
Gambar 3.7 Pemetaan DFTS-OFDM ..................................................................................... 39
Gambar 3.8 Skema Transmisi DFTS-OFDM ………………………………...........……….. 40

Gambar 3.9 Uplink Resource Block ………………………………………...…….………… 41
Gambar 3.10 Blok Diagram SC-FDMA yang Digunakan untuk Simulasi …....….………… 43
Gambar 4.1 PAPR pada OFDM ............................................................................................. 52
Gambar 4.2 Power Amplifier …………………………………………………............……. 52

x

Gambar 4.3 Sinyal Input OFDM ……………………………………..….………………… 53
Gambar 4.4 Proses pengiriman data pada DFTS-OFDM ……………....…..……………… 56
Gambar 4.5 Metode Pemetaan pada Subcarrier ……………………………..…………….. 57
Gambar 4.6a Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Frekuensi ……..….……….. 58
Gambar 4.6b Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Waktu …………..…….…... 58
Gambar 4.7 Blok Diagram Modulator SC-FDMA untuk Simulasi ……………….......…… 62
Gambar 4.8 Grafik perbandingan CCDF dari PAPR untuk IFDMA dan LFDMA
menggunakan filter pulse shaping (filter Root raised-cosine) dan tanpa filter pulse
shaping (M=256, N=64, QPSK, BW=5MHz) ……………………………..….. 65

xi

DAFTAR TABEL

halaman
Tabel 2.1 Parameter resource block untuk downlink ……………………………………….. 25
Tabel 3.1 Parameter resource block uplink ………………………………………….....…… 42

xii

DAFTAR SIMBOL

Nama Simbol

Arti Simbol

R

Jumlah bit rate

N

Jumlah subcarrier


x(t)

Sinyal masukan modulasi

m

Simbol OFDM

k

Simbol subcarrier

xk(t)

Nilai k yang termodulasi oleh subcarrier

fk

Frekuensi subcarrier
Simbol modulasi

Tu

jumlah integer dari eksponensial kompleks selama
interval proses demodulasi terintegrasi

TCP

panjang cyclic prefix
Jumlah simbol OFDM pada downlink
Jumlah subcarrier pada resource block

W

Filter pada ranah frekuensi

Pmax

Daya maksimal

Pav

Daya rata-rata

r(t)

Sinyal baseband
Hasil ranah frekuensi dari proses subcarrier mapping

T

Periode pencuplikan simbol

T

Periode pencuplikan simbol setelah proses subcarrier
mapping

xiii

DAFTAR SINGKATAN

Nama Singkatan

Keterangan

3GPP

Third Generation Partnership Project

ACI

Adjacent Channel Interference

ARQ

Automatic Repeat reQuest

BS

Base Station

BSC

Base Station Controller

CDMA

Code Division Multiple Access

CP

Cyclic Prefix

DCH

Dedicated Channel

DFT

Discrete Fourier Transform

DFTS-OFDM

Discrete Fourier Transform Spread-OFDM

DwPTS

Downlink Pilot Timeslot

EDGE

Enhanced Data rates for GSM Evolution

EPC

Evolved Packet Core

E-UTRAN

Evolved-UTRAN

FDD

Frequency Division Duplex

FDMA

Frequency Division Multiple Access

FFT

Fast Fourier Transform

GP

Guard Period

GPRS

General Packet Radio Service

GSM

Global System for Mobile communication

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access

xiv

HSUPA

High Speed Uplink Packet Access

IBI

Inter Block Interference

IBO

Input Power Back Off

ICI

Inter Carrier Interference

IDFT

Inverse Discrete Fourier Transform

IFDMA

Interleaved Frequency Division Multiple Access

IFFT

Inverse Fast Fourier Transform

IMT

International Mobile Telecommunication

ISI

Inter-Symbol Interference

LFDMA

Localized Frequency Division Multiple Access

LTE

Long Term Evolution

MA

Multiple Access

MIMO

Multiple Input Multiple Output

NodeB

Logical

node

handling

transmission/reception

multiple cells
OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PA

Power Amplifier

PAPR

Peak to Average Power Ratio

PRB

Physical Resource Block

PSK

Phase Shift Keying

PUSCH

Physical Uplink Shared Channel

RB

Resource Block

RMS

Root Mean Square

SC-FDMA

Single Carrier Frequency Division Multiple Access

SNR

Signal to Noise Ratio

in

xv

TCMA

Trellis Coded Multiple Access

TDD

Time Division Duplex

TDMA

Time Division Multiple Access

UE

User Equipment

UMTS

Universal Mobile Telecommunication System

UpPTS

Uplink Pilot Timeslot

Dokumen yang terkait

Analisis Kinerja Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Sistem DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial)

1 33 85

Design And Implementation Of Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiver.

0 5 24

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G) T1 612005039 BAB I

0 0 6

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G) T1 612005039 BAB II

0 0 23

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G) T1 612005039 BAB IV

0 0 15

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G) T1 612005039 BAB V

0 0 1

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Jaringan Generasi Keempat (4G)

0 0 7

KINERJA SISTEM COFDM (CODED ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) PADA KANAL RADIO MOBILE

0 0 5

Estimasi Doppler Spread pada Sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan Metode Phase Difference

0 0 6

SIMULASI PENGARUH PERUBAHAN PARAMETER PHYSICAL OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) PADA JARINGAN MOBILE WIMAX

0 0 11