Sistem Pengukuran untuk Eksperimen Diversitas Kooperatif pada Sistem Komunikasi dengan Gelombang Angkasa HF

  

Muhammad Aditya Rizaldi Oktaviano

2212100153

Sistem Pengukuran untuk Eksperimen

Diversitas Kooperatif pada Sistem Komunikasi

dengan Gelombang Angkasa HF

  Dosen Pembimbing: Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng, Ph.D.

  . Latar Belakang

Rumusan Masalah

• Bagaimana Teknik Diversitas Koperatif pada Sistem Komunikasi HF dapat diterapkan di lintasan Surabaya-

  Ternate-Merauke dapat memberikan hasil yang lebih baik

  dalam sistem pengukuran.
• Bagaimana persiapan software dan hardware agar teknik ini dapat berjalan dengan baik?
• Berapa besar daya yang dipancarkan oleh pemancar?
• Berapa besar daya yang diterima oleh sistem penerima di receiver akhir?

  Batasan Masalah

• Sistem ini menggunakan teknik kooperatif dengan

  menggunakan skala ITS. Dengan link Taman Alumni, Pusat

  Robotika, dan Teknik Elektro • Sistem pengukuran dilakukan sesuai dengan skenario pengukuran
• Data yang dikirim dari sistem transmitter berupa pesan teks.
• Waktu pengukuran dilakukan pada sore dan malam hari
• Menggunakan Low Pass Filter untuk menghindari distorsi intermodulasi
• Simulasi menggunakan perangkat lunak Labview 14.0f1
• Spesifikasi perangkat keras yang dijadikan referensi adalah NI USRP tipe N210/2922

  

Perencanaan Frekuensi Kerja

• Berdasarkan Per-Men Komunikasi dan Informatika No. 29 tahun 2009 dan Radio

  and Space Service Australia Governement

• Frekuensi yang dipilih adalah 7 MHz dan 14 MHz.

  Perancanaan Link Budget

• Bertujuan untuk menentukan daya pancar dengan menggunakan model path loss
• P
• G

  r = P t

  t (β) + G r (β) - L Dimana: Pt = daya transmisi (Db) G

t (β) = gain antena pemancar

  G

r (β) = gain antena penerima

  L = Redaman total (Db)

• Kalkulasi link budget untuk SUB-MKQ
• 5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor
• 174.72 dB Redaman total

  J/K Konstanta Boltzmann

  W Daya terima dalam Watt

  3.04 × 10 −15

  Pt 100 W Daya pancar dalam Watt Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel Watt Pr

  Daya noise dalam Watt

  8.004 × 10 −16

  B 200 KHz Bandwidth sistem N

  1.38 × 10 −23

  

Perancanaan Link Budget

  T 290 K Noise temperatur K

  L

  La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss) Lb -128.72 dB Free space loss Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi Lp -6 dB Redaman polarisasi Lq -1 dB Redaman sporadic Loss kabel

  r (β) 3 dBi

  G

  t (β)

3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

  h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul D 3102.7 km Panjang lintasan 1 kali pantulan Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz G

  Pr (dBW) -145.16 dBW Daya terima dalam desibel Watt SNR 5.8 dB Signal to noise ratio

  

Perancanaan Link Budget

• Kalkulasi link budget untuk SUB-TTE

  h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul D 1932.11 km Panjang lintasan 1 kali pantulan Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz G

  t (β) 3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

  G

  r (β) 3 dBi

  La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss) Lb -124.61 dB Free space loss Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi Lp -6 dB Redaman polarisasi Lq -1 dB Redaman sporadic Loss kabel -5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor L -165.61 dB Redaman total T 290 K Noise temperatur K

  1.38 × 10 −23

  J/K Konstanta Boltzmann

  B 200 KHz Bandwidth sistem N

  8.004 × 10 −16

  Daya noise dalam Watt

  Pt 100 W Daya pancar dalam Watt Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel Pr

  7.94 × 10 −15

  

W Daya terima dalam Watt

  Pr (dBW) -140.99 dBW Daya terima dalam desibel SNR 10.03 dB Signal to noise ratio

• Kalkulasi link budget untuk TTE-MKQ

  200 KHz Bandwidth sistem

  Pr (dBW)

  

W Daya terima dalam Watt

  7.94 × 10 −15

  Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel Pr

  100 W Daya pancar dalam Watt

  Pt

  Daya noise dalam Watt

  8.004 × 10 −16

  N

  B

  J/K Konstanta Boltzmann

  1.38 × 10 −23

  K

  290 K Noise temperatur

  La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss) Lb -124.61 dB Free space loss Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi Lp -6 dB Redaman polarisasi Lq -1 dB Redaman sporadic Loss kabel -5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor L -165.61 dB Redaman total T

  r (β) 3 dBi

  G

  t (β) 3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

  h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul D 1932.11 km Panjang lintasan 1 kali pantulan Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz G

  

Perancanaan Link Budget

• 140.99 dBW Daya terima dalam desibel

  SNR 10.03 dB Signal to noise ratio Skenario Pengujian Sistem

Perangkat Sistem Komunikasi Kooperatif

  Perangkat Sistem Komunikasi Kooperatif

  Antena Monopole • Shakespeare 3 Piece 23 Ft.

  393 SSB

• Frekuensi : 2 – 30 MHz
• Input Impendace : 50 Ω
• VSWR : Less than 2,0

  Universal Software Radio Peripheral (USRP)

  Pengujian Sistem

• Sistem pengujian Daya keluaran
• Sinyal Generator  USRP
• Sistem pengujian di Penerima
• Mengukur daya yang diterima dari pemancar
• Mengukur daya yang diterima dari relay
>Perhutingan SNR
• Pengujian Sistem Komunikasi Kooperatif

  Pengujian daya keluaran dengan USRP tanpa LPF

  Frekuensi 7 MHz Frekuensi 14MHz

Low Pass Filter

• Untuk mengatasi harmonisa yang diakibatkan distorsi intermodulasi
• Dengan membatasi frekuensu kerja yang digunakan agar tidak melebar ke frekuensi lain

Pengujian daya keluaran dengan USRP dengan LPF

  Frekuensi 7 MHz Frekuensi 14MHz Tabel perbandingan daya keluaran

  Frekuensi (MHz) Daya keluaran SA pada pengujian (dBm)

  Sinyal Generator USRP Tanpa LPF Dengan LPF

  7 -21,27 -10 -37,94 14 -21,71 -0,47 -41,59 Mengukur daya yang diterima dari pemancar

  

Mengukur daya yang diterima dari

pemancar

  Ref -10 dBm Att 20 dB ^*

  CLRWR ^A

  Center 14 MHz Span 100 kHz 10 kHz/ ^{* UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms 1 AP SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -78.01 dBm 14.000000000 MHz}

  Date: 1.JAN.2002 10:50:42 ^{Ref -10 dBm Att 20 dB * CLRWR A Center 14 MHz Span 100 kHz 10 kHz/ * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms}

^{1 AP}

^{SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -75.70 dBm 14.000000000 MHz} Date: 1.JAN.2002 10:51:26 Pukul 18.00

  Pukul 19.00 Mengukur daya yang diterima dari relay

  

Mengukur daya yang diterima

dari relay pada frekuesi 7 MHz

  Pukul 19.00 ^{Ref -10 dBm Att 20 dB * CLRWR A 1 AP Center 7.0325 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -65.53 dBm 7.032699800 MHz} Date: 19.NOV.9024 21:07:06 ^{Ref -10 dBm Att 20 dB * CLRWR 1 AP A Center 7 MHz Span 100 kHz 10 kHz/ * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -65.39 dBm 7.000000000 MHz} Date: 1.JAN.2002 07:21:12

  

Mengukur daya yang diterima dari

relay pada frekuensi 14 MHz

_{Ref -10 dBm Att 20 dB *}

  _CLRWR ^A

  Center 14 MHz Span 100 kHz 10 kHz/ ^{* UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -61.96 dBm 14.000000000 MHz 2 Delta 2 [T1 ] -10.34 dB 3.000000000 kHz}

  Date: 1.JAN.2002 08:29:52 ^{Ref -10 dBm Att 20 dB * CLRWR 1 AP A Center 14 MHz Span 100 kHz 10 kHz/ * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -67.57 dBm 14.000000000 MHz 2 Delta 2 [T1 ] -11.69 dB 3.000000000 kHz} Date: 1.JAN.2002 08:30:18

  Tabel hasil pengukuran daya terima

Frekuensi (MHz) Waktu Daya Terima (dBm) Daya Terima (miliwatt)

  14

  18.00 -78,01 1,58 x

  10 −8

  19.00 -73,7 4,26 x

  10 −8

  Frekuensi (MHz) Waktu Daya Terima (dBm) Daya Terima (miliwatt)

  7

  16.00

  10 −7

  Dari Pemancar Dari Relay

• 63,33 4,64 x
• 63,39 4,58 x
• 73,66 4,305 x
• 73,38 4,59 x
• 61,96 6,36 x
• 67,37 1,83 x
• 60,37 9,18 x
• 61,32 7,37 x

Tabel Nilai SNR

  18.00

  10 −7

  19.00

  10 −8

  14

  16.00

  10 −7

  17.00

  10 −7

  18.10

  10 −7

  19.10

  10 −7

  17.00

  10 −8

  Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_

  

  waktu (dBm) (miliwatt) 18.00 -78,01 -91,01 13,01 19,99 19.00 -73,7 -92,38 18,68 73,79

  Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_

  

  Waktu (dBm) (miliwatt) 16.00 -63,33 -75,05 11,72 14,85 17.00 -63,39 -79,20 15,81 38,10 18.10 -73,66 -90,10 16,44 44,05 19.10 -73,38 -83,41 10,03 10,06

  Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_

  

  Waktu (dBm)

  (miliwatt)

  16.00 -61,96 -81,11 19,15 82,22 17.00 -67,37 -80,24 12,87 19,36 18.10 -60,37 -82,34 21,97 157,39 19.10 -61,32 -80,11 18,79 75,68

  SNR dari pemancar ke penerima pada frekuensi 14 MHz SNR dari relay ke penerima pada frekuensi 7 MHz SNR dari relay ke penerima pada frekuensi 14 MHz

Kesimpulan

  Sinyal USRP jika tidak menggunakan LPF akan menghasilkan harmonisa yang diakibatkan adanya distorsi intermodulasi.

  Semakin besar frekuensi yang digunakan, maka daya yang dipancarkan akan semakin kecil.

  Gangguan seperti interferensi dan lingkungan sekitar antena pemancar sangat berpengaruh terhadap sinyal yang akan diterima di penerima. Yang akibatnya daya yang diterima di penerima akan berkurang.

  Dari ketiga metode diversitas kooperatif yang digunakan, metode MRC memberikan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan SC dan EGC dokumentasi

For your