ANALISA UNJUK KERJA 16 QAM PADA KANAL ADDITIVE WHITE GAUSSIAN NOISE

Transkripsi

1 ANALISA UNJUK KERJA 16 QAM PADA KANAL ADDITIVE WHITE GAUSSIAN NOISE Langgeng Yulianto, Agung Wibowo, Miftahul Huda Kampus PENS ITS Keputih Sukolilo Surabaya 6011 Telp: (+62) , Fax: (+62) ABSTRAK QAM adalah teknik modulasi yang dilakukan dengan cara mengubah amplitudo dan phase sinyal carrier. Teknik modulasi ini memiliki keuntungan bila dibandingkan dengan teknik modulasi PSK dan teknik modulasi ASK. Teknik modulasi QAM membutuhkan lebih sempit bandwith daripada teknik modulasi PSK dan memiliki nilai Probability of Symbol Error lebih kecil dari pada teknik modulasi ASK. Pada Proyek Akhir ini disimulasikan teknik modulasi 16-QAM dengan berbagai konstelasi (Rectangular, Hexagonal dan Triangular). Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Matlab. Pada simulasi ini dibangkitkan data secara acak, lalu dikirim menggunakan teknik modulasi 16-QAM melewati Kanal AWGN. Pada kanal ini data informasi dipengaruhi oleh noise. Dalam simulasi ini diasumsikan noise hanya berasal dari Additive White Gaussian Noise. Pada sisi demodulator, data yang diterima dibandingkan dengan data yang dikirim, lalu dicari tingkat nya. dari ketiga konstelasi yang digunakan dibandingkan dan ditampilkan dalam bentuk grafik tingkat terhadap nilai SNR/bit. Dari grafik ini dapat diketahui bahwa Konstelasi Rectangular mempunyai kinerja paling baik, karena mempunyai tingkat paling kecil dibandingkan Konstelasi Rectangular dan Konstelasi Triangular. Untuk SNR/bit 12 db Probability of Symbol Error berturut-turut adalah 0.001, dan untuk konstelasi Rectangular, Triangular dan Hexagonal. Kata Kunci : Modulasi 16 QAM, Kanal AWGN, Probability Symbol Error. ABSTRACT QAM is modulation technique by changing the amplitude and phase of the carrier signal. This modulation technique has an advantage over PSK modulation technique and ASK modulation technique. QAM modulation technique consumes less bandwidth than PSK modulation technique and less Probability of Symbol Error than ASK modulation technique. In this Final Project are simulated 16-QAM modulation technique with three constellation (Rectangular, Hexagonal and Triangular). Matlab software are used to run this simulation. The information data is generated, than transmitted over the AWGN channel by using 16-QAM modulation technique. In AWGN channel information data is corrupted by noise. In this simulation, noise is assumed to be only AWGN. In demodulator, the received signal is compared with the transmitted signal, than calculated Probability of Symbol Error. Probability of Symbol Error from three constellation are compared and mapped it into a graphic. The result from the simulation is Rectangular constellation have the smallest probability of symbol error than Hexagonal and Triangular constellation. For SNR/bit 12 db the result of Probability of Symbol Error are 0.001, and for Rectangular, Triangular and Hexagonal constellation. Key Words:16 QAM Modulation. AWGN Channel, Probability of Symbol Error. Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 1

2 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Bandwidth merupakan unsur yang sangat penting dalam sistem komunikasi. Karena terbatasnya bandwidth, maka sistem komunikasi digital yang sedang dicari sekarang adalah sistem komunikasi digital menggunakan teknik modulasi dengan efisiensi bandwidth. QAM merupakan salah satu teknik yang dianggap paling cocok untuk dipakai dalam sistem komunikasi digital sekarang ini, khususnya untuk komunikasi data. Untuk proses pengiriman data, data dari pemancar ke penerima dikrirm melalui suatu medium komunikasi yang lazim disebut dengan kanal komunikasi digital yang paling mudah untuk dianalisa adalah Additive White Gaussian Noise Channel. Di dalam kanal AWGN diasumsikan terdapat lebih sedikit distorsi atau efek yang lain dibandingkan dengan kanal komunikasi yang lain. Selama proses pengiriman dan penerimaan, sinyal akan mengalami gangguan sebagai akibat adanya noise. Karena noise akan diterima bersama-sama sinyal tersebut, maka noise akan membatasi kemampuan sistem. Bila noise cukup besar, maka noise tersebut akan menutupi sinyal sehingga sinyal tersebut tidak akan dimengerti dan menjadi tidak berguna. Dengan menguasai teknik modulasi 16 QAM diharapkan mengetahui kemungkinan tingkat pada sinyal informasi yang akan diterima melalui suatu simulasi. 1.2 Batasan Masalah a. Konstelasi yang digunakan adalah konstelasi Rectangular, Triangular dan Hexagonal. b. Pada proyek akhir ini ditekankan pada pengaruh bentuk konstelasi pada nilai Probability of Symbol Error. c. Bahasa pemrograman yang digunakan MATLAB. 1.3 Tujuan Tujuan dari proyek akhir ini adalah untuk mengetahui kinerja konstelasi yang paling baik dalam komunikasi data, yang didasarkan pada nilai Probability of Symbol Error paling kecil. 2. Blok Diagram Dibawah ini akan digambarkan blok diagram simulasi 16 QAM pada kanal AWGN. Uniform RNG Input 4- bit simbol Modulator 16 QAM I Q Gaussian Noise Noise A I2 Q2 Gaussian Noise Noise B Detektor Blok diagram dari simulasi sistem 16 QAM pada kanal AWGN Output 4- bit simbol Perban dingan Counter Kesalahan Simbol 3. Prinsip Kerja Pada simulator 16 QAM, pertamatama sumber informasi dibangkitkan dengan menggunakan Random Number Generator. Kemudian diciptakan ruang sinyal konstelasi, dan data sumber dipetakan kepada sinyal konstelasi untuk menghasilkan sinyal QAM yang dikirimkan ke kanal AWGN. Di bawah ini gambar-gambar konstelasi yang dipakai dalam simulasi : Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 2

3 Pada kanal komunikasi, kita membangkitkan noise Additive White Gaussian. Sinyal yang melewati kanal ini akan ditambah oleh sinyal noise. Maka sinyal yang diterima, r(t), sebagai: r(t) = S i (t) + n(t) (2) Konstelasi Rectangular Konstelasi Triangular Konstelasi Hexagonal Sinyal yang ditransmisikan mempunyai persamaan sebagai berikut : S i (t)=a ci cos2πf c t+a si sin2πf c t (1) dimana A ci dan A si adalah level amplitudo yang diperoleh dengan cara memetakan k- bit sequence menjadi sinyal amplitudo. dimana n(t) adalah sinyal AWGN. Untuk n(t), pada AWGN dapat dinyatakan sebagai berikut : n(t)=n c (t)cos2ðf c t-n s (t)sin2ðf c t (3) Proses keputusan detektor bergantung pada letak titik sinyal yang diterima dan daerah toleransi yang telah ditentukan. Apabila titik sinyal yang diterima berada dalam daerah toleransi, sinyal yang diterima dianggap benar. Apabila titik sinyal yang diterima berada diluar daerah toleransi, sinyal yang diterima dianggap salah. 4. Hasil Pengujian dan Analisa Hasil yang didapatkan dari simulasi ini adalah perbandingan nilai Probability of Symbol Error terhadap SNR/bit untuk ketiga konstelasi yang digunakan. Nilai Probability of Symbol Error dari hasil simulasi dibandingkan dengan perhitungan secara teori. Persamaan untuk menghitungnya adalah sebagai berikut : d Ps 3Q 2ó (5) d Ps 2.375Q 2ó (6) d Ps 3.75Q 2ó (7) dimana persamaan (5), (6) dan (7) berturut-turut untuk menghitung Probability of Symbol Error untuk Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 3

4 konstelasi Rectangular, Hexagonal dan Triangular. Berikut ini merupakan contoh hasil dari simulasi, untuk nilai SNR/bit 8 db, jumlah data informasi yang ditransmisikan 1000 simbol : Grafik perbandingan Probability of Symbol Error terhadap nilai SNR/bit hasil simulasi dan perhitungan secara teori untuk konstelasi Rectangular, Hexagonal dan Triangular Konstelasi Rectangular dengan SNR/bit = 8 db Dibawah ini adalah tabel perhitungan % error antara hasil simulasi dengan perhitungan secara teori : Tabel perbandingan tingkat Konstelasi Rectangular Konstelasi Triangular dengan SNR/bi t= 8 db Konstelasi Hexagonal dengan SNR/bit = 8 db SNR/bit (db) dari teori dari simulasi % error Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 4

5 Tabel perbandingan tingkat Konstelasi Triangular SNR/bit (db) dari teori dari simulasi % error Tabel perbandingan tingkat Konstelasi Hexagonal SNR/bit (db) dari teori dari simulasi % error Dari tabel diatas terlihat untuk nilai SNR/bit yang semakin besar, akan menghasilkan tingkat yang semakin kecil pada semua jenis konstelasi yang digunakan. Ini dikarenakan nilai SNR/bit berbanding terbalik dengan varian noise. Dimana varian noise ini berpengaruh pada besarnya level noise. Semakin besar level noise, maka penerimaan data semakin besar. Dari tabel diatas, Probability of Symbol Error untuk semua jenis konstelasi hampir menunjukkan nilai yang sama. Tetapi apabila dibandingkan antara data hasil simulasi dan data hasil perhitungan secara teori untuk semua jenis konstelasi, maka konstelasi Rectangular menunjukkan nilai Probability of Error yang lebih kecil. 6. Kesimpulan Dari hasil simulasi diatas dapat disimpulkan : 1. Konstelasi 16-QAM Rectangular memiliki kinerja lebih baik dibandingkan dengan kinerja konstelasi 16-QAM Triangular, maupun dibandingkan dengan konstelasi 16-QAM Hexagonal. 2. Untuk SNR/bit 12 db Probability of Symbol Error berturut-turut adalah 0.001, dan untuk, konstelasi Rectangular,Triangular dan Hexagonal. 7. Saran Dengan melihat adanya kekurangan-kekurangan pada simulasi yang telah dibuat, maka saran untuk perbaikan adalah : 1. Untuk mendapatkan simulasi dengan hasil yang tepat, jenis konstelasi yang digunakan lebih beragam. 2. Nilai SNR/bit yang dimasukkan tidak hanya terbatas dari 1 sampai 15 db. Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 5

6 8. Daftar Pustaka 1. Adnan Basalamah, Sinkronisasi Carrier dan Sinkronisasi Clock dalam Sistem Komunikasi Digital, Berkeley, University of California, Digital Communications, Matt Donaido, How to Generate White Gaussian Noise. 4. Parks. Digital Communication Over Rayleigh Fading Channels, Phongsak. Simulation Study of Probability of Error in the AWGN Channel, Proakis. Digital Communication System. Prentice Hall, Ney Jersey, Yoshifumi Shimoshio, Nonot Harsono, Rangkaian dan Sistem Komunikasi, 1993 Analisa Unjuk Kerja 16-QAM Pada Kanal AWGN 6