Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Analisis Nilai Bit Error Rate pada Sistem MIMO MC-CDMA dengan Teknik Alamouti-STBC T1 612010009 BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan
Meneliti dan menganalisis sistem MIMO MC-CDMA yang berfokus pada
nilai Bit Error Rate (BER) sebagai fungsi Signal to Noise Ratio (SNR) untuk
beberapa jumlah pengguna yang bervariasi dengan menggunakan perangkat lunak
MATLAB.
1.2. Latar Belakang
Sistem komunikasi nirkabel saat ini merupakan sistem komunikasi yang
paling banyak digunakan. Sistem komunikasi ini memungkinkan transmisi
informasi berupa suara, data, gambar, dan video tanpa membutuhkan koneksi
fisik. Namun, untuk mentransmisikan masing-masing informasi tersebut
dibutuhkan kecepatan data pengiriman yang berbeda-beda sehingga dibutuhkan
juga lebar pita yang bervariasi, misalnya dibutuhkan lebar pita yang lebih sempit
untuk mentransmisikan suara dan lebar pita yang lebar untuk mentransmisikan
gambar ataupun video. Variasi lebar pita ini merupakan salah satu penyebab
sistem komunikasi nirkabel membutuhkan sarana komunikasi yang kompleks.
Selain itu, dalam sistem pengiriman dan penerimaan informasi sering dijumpai
adanya efek peredupan akibat jalur jamak pada kanal yang dilalui. Dalam sistem
komunikasi bergerak, isyarat informasi yang dikirim pemancar mencapai
penerima dapat melalui berbagai macam jalur. Banyaknya jalur yang dilalui ini
menyebabkan kuat isyarat yang diterima pada penerima menjadi bervariasi
bergantung pada kondisi lingkungan kanal propagasi. Gangguan yang dihadapi
dapat berupa tundaan, hamburan, refraksi, refleksi, dan difraksi pada isyarat yang
ditransmisikan.
Untuk mengatasi kedua permasalahan ini, digunakan teknik diversitas
frekuensi, diversitas waktu, dan diversitas ruang. Secara umum, jika sejumlah
replika isyarat informasi ditransmisikan secara terus-menerus melewati kanal
yang mengalami peredupan bebas, maka ada kemungkinan bahwa minimal ada
1
2
satu isyarat yang diterima tidak akan terdegradasi karena adanya peredupan.
Sehingga, jika salah satu simbol hilang atau rusak, simbol tersebut dapat
direkonstruksi apabila ada replikanya pada penerima.
Sistem Code Division Multiple Access (CDMA) merupakan sistem
komunikasi dengan menggunakan teknik spektrum tersebar (spread sprectrum)
yang mampu mentransmisikan informasi dari pengguna yang berbeda pada kanal
frekuensi yang sama, sehingga diperoleh efisiensi lebar pita yang tinggi. Sistem
CDMA diperbarui dengan teknik Multi Carrier Code Division Multiple Access
(MC-CDMA).
Unjuk kerja sistem MC-CDMA telah diteliti oleh Agus Yudhistira Sujana
[1] melalui skripsinya yang berjudul “Unjuk Kerja Multi-Code Multicarrier
CDMA pada Kanal Multipath Fading” pada tahun 2007. Dalam MC-CDMA,
urutan data diperbanyak melalui blok copier yang selanjutnya akan dimodulasi
pada masing-masing cabang dengan menggunakan frekuensi pembawa yang
berbeda-beda sebelum data dikirimkan.
Sistem CDMA dan MC-CDMA ini masih menemui kendala karena adanya
peningkatan kapasitas pengguna dan semakin banyak galat yang terjadi pada
proses pengiriman dan penerimaan data yang disebabkan oleh penggunaan antena
tunggal pada kedua teknik ini. Untuk mengatasi kendala ini dikembangkan sistem
Multiple Input Multiple Output (MIMO) yang memiliki lebih dari satu antena
pemancar dan penerima. Sistem ini dianggap efektif karena dapat meningkatkan
kapasitas pengguna dan mengurangi terjadinya kesalahan dalam proses
pengiriman dan penerimaan data. Pada sistem MIMO terdapat teknik Space Time
Block Code (STBC). Teknik ini menjanjikan diversity gain yang lebih baik
dibandingkan sistem satu antena. Sehingga, proses transmisi ini dapat
meningkatkan kinerja dan kapasitas komunikasi nirkabel.
Delsina Faiza [4] meneliti kinerja sistem MIMO MC-CDMA dengan
menggunakan variasi skema proses transmisi dalam hal posisi STBC dimana pada
skema 1 dilakukan proses MC-CDMA dahulu kemudian proses STBC, sedangkan
untuk skema 2 dilakukan proses STBC sebelum proses MC-CDMA. Hasil simulasi
menunjukkan bahwa sistem dengan skema 1 memiliki kecenderungan hasil yang
lebih baik. Dari hasil ini, penulis melakukan penelitian mengacu pada skema 1
3
dengan variasi parameter yang berbeda yaitu jumlah pengguna, frekuensi Doppler
dan jumlah subpembawa untuk digunakan pada simulasi sistem.
Pada skripsi ini akan diteliti dan dianalisis unjuk kerja penggabungan
antara sistem MIMO dan MC-CDMA menjadi MIMO MC-CDMA dengan
menampilkan grafik Bit Error Rate (BER) sebagai fungsi Signal to Noise Ratio
(SNR) melalui simulasi dengan menggunakan MATLAB. Sebagai pembanding,
MIMO MC-CDMA akan dibandingkan dengan MC-CDMA.
1.3. Spesifikasi Sistem
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang dikeluarkan oleh Fakultas Teknik
Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana dengan nomor
80/I.3/FTEK/XII/2014 pada tanggal 16 Desember 2014 dan surat perubahan
spesifikasi dengan nomor 28/Kep/D/FTEK/VII/2015, spesifikasi skripsi ini adalah
sebagai berikut.
1. Simulasi sistem pemancar dan penerima MIMO MC-CDMA dibuat dalam
perangkat lunak MATLAB.
2. Teknik combining yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah Equal Gain
Combining (EGC).
3. Kode penebar yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah m-sequence
dengan m = 3.
4. Modulasi yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah Binary Phase Shift
Keying.
5. Model kanal yang digunakan adalah multipath Rayleigh fading.
6. Jumlah bit data total dalam sekali pengiriman adalah 1024 bit.
7. Jumlah pengguna yang disimulasikan adalah 10, 20, dan 30.
8. Jumlah subpembawa yang digunakan adalah 16.
9. Frekuensi pembawa yang digunakan adalah 900 MHz dan 1800 MHz.
10. Kecepatan kendaraan yang digunakan adalah 40 km/jam dan 50 km/jam.
11. Sistem MIMO dengan teknik Alamouti-STBC menggunakan dua antena
pemancar dan dua antena penerima.
12. Peubah yang diukur untuk melihat baik buruknya sistem yang disimulasikan
adalah grafik BER sebagai fungsi SNR dengan beberapa jumlah pengguna
yang berbeda-beda.
4
1.4.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan pada skripsi ini terdiri dari lima
bab, berikut adalah penjelasan dari kelima bab tersebut.
BAB I
: Pendahuluan
Bab ini berisi tujuan dan latar belakang permasalahan yang
mendasari pembuatan skripsi ini, spesifikasi skripsi dan
sistematika penulisan skripsi.
BAB II
: Dasar Teori
Bab ini berisi tentang pembahasan beberapa dasar teori yang
mendukung pembuatan skipsi.
BAB III
: Pemodelan Sistem
Menjelaskan tentang model simulasi sistem. Pemodelan simulasi
sistem meliputi penjelasan tiap modul pada sistem MIMO MCCDMA.
BAB IV
: Hasil Simulasi dan Analisisnya
Pada bab ini analisis Bit Error Rate sistem MIMO MC-CDMA
pada kanal multipath Rayleigh fading dapat diketahui melalui
hasil simulasi.
BAB V
: Kesimpulan
Bab ini berisi tentang kesimpulan penelitian yang telah
dilakukan.
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan
Meneliti dan menganalisis sistem MIMO MC-CDMA yang berfokus pada
nilai Bit Error Rate (BER) sebagai fungsi Signal to Noise Ratio (SNR) untuk
beberapa jumlah pengguna yang bervariasi dengan menggunakan perangkat lunak
MATLAB.
1.2. Latar Belakang
Sistem komunikasi nirkabel saat ini merupakan sistem komunikasi yang
paling banyak digunakan. Sistem komunikasi ini memungkinkan transmisi
informasi berupa suara, data, gambar, dan video tanpa membutuhkan koneksi
fisik. Namun, untuk mentransmisikan masing-masing informasi tersebut
dibutuhkan kecepatan data pengiriman yang berbeda-beda sehingga dibutuhkan
juga lebar pita yang bervariasi, misalnya dibutuhkan lebar pita yang lebih sempit
untuk mentransmisikan suara dan lebar pita yang lebar untuk mentransmisikan
gambar ataupun video. Variasi lebar pita ini merupakan salah satu penyebab
sistem komunikasi nirkabel membutuhkan sarana komunikasi yang kompleks.
Selain itu, dalam sistem pengiriman dan penerimaan informasi sering dijumpai
adanya efek peredupan akibat jalur jamak pada kanal yang dilalui. Dalam sistem
komunikasi bergerak, isyarat informasi yang dikirim pemancar mencapai
penerima dapat melalui berbagai macam jalur. Banyaknya jalur yang dilalui ini
menyebabkan kuat isyarat yang diterima pada penerima menjadi bervariasi
bergantung pada kondisi lingkungan kanal propagasi. Gangguan yang dihadapi
dapat berupa tundaan, hamburan, refraksi, refleksi, dan difraksi pada isyarat yang
ditransmisikan.
Untuk mengatasi kedua permasalahan ini, digunakan teknik diversitas
frekuensi, diversitas waktu, dan diversitas ruang. Secara umum, jika sejumlah
replika isyarat informasi ditransmisikan secara terus-menerus melewati kanal
yang mengalami peredupan bebas, maka ada kemungkinan bahwa minimal ada
1
2
satu isyarat yang diterima tidak akan terdegradasi karena adanya peredupan.
Sehingga, jika salah satu simbol hilang atau rusak, simbol tersebut dapat
direkonstruksi apabila ada replikanya pada penerima.
Sistem Code Division Multiple Access (CDMA) merupakan sistem
komunikasi dengan menggunakan teknik spektrum tersebar (spread sprectrum)
yang mampu mentransmisikan informasi dari pengguna yang berbeda pada kanal
frekuensi yang sama, sehingga diperoleh efisiensi lebar pita yang tinggi. Sistem
CDMA diperbarui dengan teknik Multi Carrier Code Division Multiple Access
(MC-CDMA).
Unjuk kerja sistem MC-CDMA telah diteliti oleh Agus Yudhistira Sujana
[1] melalui skripsinya yang berjudul “Unjuk Kerja Multi-Code Multicarrier
CDMA pada Kanal Multipath Fading” pada tahun 2007. Dalam MC-CDMA,
urutan data diperbanyak melalui blok copier yang selanjutnya akan dimodulasi
pada masing-masing cabang dengan menggunakan frekuensi pembawa yang
berbeda-beda sebelum data dikirimkan.
Sistem CDMA dan MC-CDMA ini masih menemui kendala karena adanya
peningkatan kapasitas pengguna dan semakin banyak galat yang terjadi pada
proses pengiriman dan penerimaan data yang disebabkan oleh penggunaan antena
tunggal pada kedua teknik ini. Untuk mengatasi kendala ini dikembangkan sistem
Multiple Input Multiple Output (MIMO) yang memiliki lebih dari satu antena
pemancar dan penerima. Sistem ini dianggap efektif karena dapat meningkatkan
kapasitas pengguna dan mengurangi terjadinya kesalahan dalam proses
pengiriman dan penerimaan data. Pada sistem MIMO terdapat teknik Space Time
Block Code (STBC). Teknik ini menjanjikan diversity gain yang lebih baik
dibandingkan sistem satu antena. Sehingga, proses transmisi ini dapat
meningkatkan kinerja dan kapasitas komunikasi nirkabel.
Delsina Faiza [4] meneliti kinerja sistem MIMO MC-CDMA dengan
menggunakan variasi skema proses transmisi dalam hal posisi STBC dimana pada
skema 1 dilakukan proses MC-CDMA dahulu kemudian proses STBC, sedangkan
untuk skema 2 dilakukan proses STBC sebelum proses MC-CDMA. Hasil simulasi
menunjukkan bahwa sistem dengan skema 1 memiliki kecenderungan hasil yang
lebih baik. Dari hasil ini, penulis melakukan penelitian mengacu pada skema 1
3
dengan variasi parameter yang berbeda yaitu jumlah pengguna, frekuensi Doppler
dan jumlah subpembawa untuk digunakan pada simulasi sistem.
Pada skripsi ini akan diteliti dan dianalisis unjuk kerja penggabungan
antara sistem MIMO dan MC-CDMA menjadi MIMO MC-CDMA dengan
menampilkan grafik Bit Error Rate (BER) sebagai fungsi Signal to Noise Ratio
(SNR) melalui simulasi dengan menggunakan MATLAB. Sebagai pembanding,
MIMO MC-CDMA akan dibandingkan dengan MC-CDMA.
1.3. Spesifikasi Sistem
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang dikeluarkan oleh Fakultas Teknik
Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana dengan nomor
80/I.3/FTEK/XII/2014 pada tanggal 16 Desember 2014 dan surat perubahan
spesifikasi dengan nomor 28/Kep/D/FTEK/VII/2015, spesifikasi skripsi ini adalah
sebagai berikut.
1. Simulasi sistem pemancar dan penerima MIMO MC-CDMA dibuat dalam
perangkat lunak MATLAB.
2. Teknik combining yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah Equal Gain
Combining (EGC).
3. Kode penebar yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah m-sequence
dengan m = 3.
4. Modulasi yang digunakan pada sistem MC-CDMA adalah Binary Phase Shift
Keying.
5. Model kanal yang digunakan adalah multipath Rayleigh fading.
6. Jumlah bit data total dalam sekali pengiriman adalah 1024 bit.
7. Jumlah pengguna yang disimulasikan adalah 10, 20, dan 30.
8. Jumlah subpembawa yang digunakan adalah 16.
9. Frekuensi pembawa yang digunakan adalah 900 MHz dan 1800 MHz.
10. Kecepatan kendaraan yang digunakan adalah 40 km/jam dan 50 km/jam.
11. Sistem MIMO dengan teknik Alamouti-STBC menggunakan dua antena
pemancar dan dua antena penerima.
12. Peubah yang diukur untuk melihat baik buruknya sistem yang disimulasikan
adalah grafik BER sebagai fungsi SNR dengan beberapa jumlah pengguna
yang berbeda-beda.
4
1.4.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan pada skripsi ini terdiri dari lima
bab, berikut adalah penjelasan dari kelima bab tersebut.
BAB I
: Pendahuluan
Bab ini berisi tujuan dan latar belakang permasalahan yang
mendasari pembuatan skripsi ini, spesifikasi skripsi dan
sistematika penulisan skripsi.
BAB II
: Dasar Teori
Bab ini berisi tentang pembahasan beberapa dasar teori yang
mendukung pembuatan skipsi.
BAB III
: Pemodelan Sistem
Menjelaskan tentang model simulasi sistem. Pemodelan simulasi
sistem meliputi penjelasan tiap modul pada sistem MIMO MCCDMA.
BAB IV
: Hasil Simulasi dan Analisisnya
Pada bab ini analisis Bit Error Rate sistem MIMO MC-CDMA
pada kanal multipath Rayleigh fading dapat diketahui melalui
hasil simulasi.
BAB V
: Kesimpulan
Bab ini berisi tentang kesimpulan penelitian yang telah
dilakukan.