IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM SKEMA STBC ALAMOUTI BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP) - ITS Repository

  

IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI

MIMO-OFDM SKEMA STBC ALAMOUTI

BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS

RESEARCH PLATFORM (WARP)

  Mahmud Idris 2213203008

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Titiek Suryani MT

  TESIS

Latar Belakang

  IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI

MIMO-OFDM SKEMA STBC ALAMOUTI

BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)

• komunikasi wireless
• Multipath fading
• sistem komunikasi MIMO-OFDM

• • Wireless open access research platform (WARP)

SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM Membantu dalam mengurangi OFDM

  ISI bahkan pada kecepatan data yang tinggi Melayani kecepatan transfer MIMO data yang tinggi Dapat meminimalisasi pengaruh

  MIMO- multipath maka ISI rendah OFDM

Rumusan Masalah

  SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS (WARP)

  Analisis kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM Pengaruh terhadap perubahan kondisi indoor dan outdoor

  Bagaimana kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM pada WARP Bagaimana kenerja sistem dari perubahan jarak antar antena pemancar dan penerima

  Implementasikan pada WARP

Batasan Masalah

  IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP) . . . .

  IFFT STBC QPSK Alamouti . . . .

  IFFT

Tujuan penelitian

  IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPEN

  Mengetahui kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM berbasis WARP. Membandingkan Bit Error Rate

  (BER) Implementasi pada saat perubahan jarak antar antena saat LOS Implementasi pada saat perubahan jarak antar antena saat indoor dan outdoor

Mamfaat peneltian

  IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPEN

  Acuan untuk penelitian berikutnya Peningkatan kualitas jaringan di bidang sistem komunikasi pada komunikasi wireless.

  MIMO-OFDM.

  = . + Teknologi MIMO mampu meningkatkan troughput data dan range (jangkauan) komunikasi tanpa bandwidth frekuensi dan daya pancar tambahan.

  MIMO

STBC Alamouti 2x2

  :

• Sinyal yang diterima antena

  1

• saat : = ℎ + + ℎ

  11

  11

  1

  12

  2

  1 ∗ ∗

• saat + :
• = ℎ + ℎ

  12

  11

  2

  12

  1

  1 :

• Sinyal yang diterima antena

  2

• saat : = ℎ + ℎ

  21

  21

  1

  22

  2

  2 ∗ ∗

• saat + : = ℎ + ℎ

  22

  21

  2

  22

  1

  2 IFFT CP ^{. .} _{. . .} FFT CP OFDM Modulator OFDM Demodulator Cyclic prefix

  OFDM . _{. . . .}

• • Membagi frekuensi menjadi beberapa sub-carrier yang saling orthogonal.

• Meningkatkan efisiensi bandwidth • Kuat menghadapi frekuensi selective fading.

MIMO-OFDM STBC Alamouti . . . . . . .

  QPSK STBC Alamouti

  IFFT

  IFFT S/P . . . .

  . . . . . . . .

WARP (Wireless Open-Access Research Platform)

• • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk

  mengimplementasikan algoritma nirkabel

• • WARP dibuat dengan disain perangkat keras khusus, mengintegrasikan

  sumber daya pengolahan berbasis FPGA dengan antar muka radio nyata

• • didukung dengan modul khusus yang memudahkan pengguna dari

  berbagai pengolahan hardware dan sumber daya peripheral

• • mendukung modul – modul yang digunakan untuk membangun berbagai

  aplikasi penelitian, termasuk implementasi real time dari physical layer dan MAC layer

• • di desain untuk memenuhi riset sistem komunikasi nirkabel dengan

  kinerja yang tinggi

Komponen – komponen platform

• Custom Hardware : Perangkat keras disesuaikan untuk memenuhi system komunikasi dengan kinerja yang tinggi

• • Platform Support Packages : alat desain dan modul

  antarmuka tingkat rendah dirancang untuk

  memungkinkan penggunaan hardware oleh para

  peneliti diseluruh lapisan desain jaringan nirkabel

• Open-Access Repository : pusat penyimpanan untuk semua source code model dan file desain hardware.
• Research Applications : Implementasi dari

  algoritma baru, diaktifkan oleh hardware khusus

  _{Laptop dengan WARPlab} MIMO-OFDM STBC Alamouti pada WARP _v.7.1.0 Pilot Insertion _{Random Modulation data (QPSK)} Serial to encoder Paralel _{paralel Alamouti (s/p) 2x2 (p/s) IFFT Add CP to Serial Interpolate Preamble WARP Insertion Node 1 real-time} Cannal Laptop dengan WARPlab _{v.7.1.0 Demoodulation decoder Remove Preamble Remove LTS WARP Sink data Equalization (QPSK)} Alamouti

_{2x2 Prefix to Paralel}

^{IFFT Cyclie & Serial Decimate} _{(s/p) Correlation Node 2} Phase error _{Estimation Channel Pilot}

Struktur Frame

  Pembatasan buffer pada WARP memerlukan transmisi informasi dengan sejumlah sampel adalah 16.384 sampel.

  Dimana : 1. preamble Untuk menentukan awal frame OFDM dan estimasi kanal 2. zero padding Penambahan data berupa nilai nol sebelum prose serial to parallel untuk memperbaiki sinyal pada saat pengiriman dan penerimaan data.

Struktur Frame

  

Ukuran Buffer WARP

16384 sample

Preamble

  Zero Padding

Ukuran Buffer WARP

640 sample

  2944 sample

Sisbol Sisbol Sisbol

.

OFDM - 1 OFDM - 2 OFDM - 80

  Cyclic Sisbol OFDM _prefic

Estimasi Kanal

  Estimasi untuk menetukan awal dari frame OFDM yang pertama

didapat pada penerima dengan melakukan cross correlation antara

preamble yang dipenerima dengan LTS pada pemancar.

  ∗ ∗ ∗

= ෍ ෍ (ı + + ) (ı + )

  =0 =1 Dimana adalah keseluruhan preamble pada penerima,

merupakan satu buah LTS, merupakan panjang data OFDM dan

Noise dibagi menjadi 2 kelompok Internal Noise, yang disebabkan oleh :

  

Panas dari komponen (Thermal Noise).



Intermodulasi (Inter modulation Noise).

External noise, yang disebabkan oleh :

   Atmospheric (Atmospheric Noise). 

Extraterrestrial (Extraterrestrial Noise).

 Perbuatan orang (Man Made Noise).

Desain sistem MIMO-OFDM 2x2 STBC Alamoutti

  Start Penetuan Parameter Disian Sistem Komunikasi

  MIMO-OFDM 2x2 STBC Alamouti Integrasi Modul WARP dengan PC Implementasi Sistem

  Komunikasi MIMO-OFDM 2x2 STBC Alamouti pada WARP Analisis kapasitas

  Sistem dan perhitungan BER Pengukuran Sistem Indoor vs Outdoor

  Pengukuran sistem dalam perubahan jarak

  

Implementasi MIMO-OFDM STBC Alamouti (T=2,R=2)

Kondisi indoor (perubahan jarak 4,5,6)

• 35 -30 -25 -20
^{10 -4 10 -3 BER 10 -2 Kurva implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti} _{TX RF output(dBm)} ^{MIMO-OFDM 4M MIMO-OFDM 5M MIMO-OFDM 6M Switch WARP WARP L = 4,5,6 Matlab} Kondisi outdoor (perubahan jarak 4,5,6) _{-2 Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti}

  10 _{MIMO-OFDM 6M MIMO-OFDM 5M MIMO-OFDM 4M WARP L = 4,5,6} WARP _{BER 10} -3 _Switch

  Matlab _{10 -36 -34 -32 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16} -4 _{TX RF output(dBm)}

Implentasi MIMO-OFDM waktu yang berbeda

  Kondisi indoor pada jarak 4 meter _{-2 Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti}

  10 _{MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30} MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00 _{WARP L = 4 WARP BER 10} -3 _Switch

  Matlab ₁₀ -4 _{-35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 TX RF output(dBm)}

Kondisi outdoor (waktu yang berbeda)

  Kondisi outdoor pada jarak 4 meter _{Kurva implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti 10} -2 _{MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30} MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07 _{WARP L = 4 WARP BER 10} -3 _Switch

  Matlab ₁₀ -4 _{-36 -34 -32 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 TX RF output(dBm)}

  

MIMO-OFDM & MISO-OFDM STBC Alamouti (T=2,R=2)

Kondisi indoor 4 meter _{-1 Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti WARP L = 4,5,6 WARP}

  10 _{MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30 MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30 Matlab Switch 10 -2} MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00 _{MISO-OFDM 01:00 s/d 07:00}

  BER _{10 -3 WARP L = 4 Switch} WARP _{10 -4 -35 -30 -25 -20 -15 -10 TX RF output(dBm)} Matlab

Kondisi outdoor 4 meter

• 35 -30 -25 -20 -15 -10
^{10 -4 10 -3 BER 10 -2 Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti} _{TX RF output(dBm)} ^{MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07 MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07 MISO-OFDM 01:00 s/d 00:07 Switch WARP WARP L = 4 Matlab Switch WARP WARP L = 4 Matlab}

KESIMPULAN DAN SARAN

  Kesimpulan

• • Kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM skema STBC alamouti

  yang di implementasikan pada WARP berjalan dengan baik itu

  dapat dilihat dari hasil perbamdingan BER dengan daya pancar yang dihasilkan.
• Dengan bertambahnya antena yang digunakan pada sistem, kenerja sistem bertambah lebih baik itu terlihat dari hasil pengukuran sistem komunikasi MIMO-OFDM lebih baik dibandingkan dengan sistem komunikasi MISO-OFDM

  Saran

• Penggunaan implemantasi sistem MMO menggunakan kombinasi

  antena pemancar dan penerima lebih dari dua antena, seperti MIMO

  3x3 atau 4x4.
• Menggunakan skema algoritma encoder dan decoder pada sistem MIMO-OFDM yang lainnya.

• • Melihat kenerja MIMO-OFDM skema STBC alamouti pada lingkunag