ANALISA KINERJA MIMO CDMA DENGAN SPREADING CODE YANG BERBEDA PADA KANAL FADING RAYLEIGH

Transkripsi

1 ANALISA KINERJA MIMO CDMA DENGAN SPREADING CODE YANG BERBEDA PADA KANAL FADING RAYLEIGH Ilham, Rezamal 1, Diafai Djuni, I.G.A.K. 2, Dewi Wiastuti, Ni Made Ay Esta. 3, 1 Mahasiswa juusan Teknik Elekto, Fakultas Teknik Univesitas Udayana 2,3 Staff pengaja juusan Teknik Elekto, Fakultas Teknik Univesitas Udayana Rezamal.ilham@gmail.com 1, igakdjafai@ee.unud.ac.id 2, 3 Abstak Pekembangan dunia telekomunikasi dan infomasi kini semakin pesat seiing betambahnya jumlah use. Kualitas pefomansi yang baik dibutuhkan dalam mengiim dan meneima data infomasi. Saat ini yang sedang diimplementasikan yaitu CDMA (Code division Multiple Access) dengan menggunakan jumlah antena yang bebeda baik antena pengiim maupun peneima (2Tx2Rx) atau MIMO (Multiple Input Multiple output) dan dengan menggunakan kode peneba (Speading Code) yang bebeda. Sehingga dapat meningkatkan kualitas unjuk keja pefomansi data infomasi. Penelitian ini dilakukan analisa unjuk keja sistem SISO (Single Input Single Output) dan MIMO CDMA dengan membandingkan kode peneba yang bebeda pada kanal fading ayleigh, melalui simulasi pogam bantu softwae Matlab. Tolak uku kebehasilan sistem diamati bedasakan hubungan antaa nilai BER (Bit Eo ate) dengan SNR (Signal Noise to Ratio). Hasil simulasi unjuk keja kode peneba Walsh pada sistem SISO dan MIMO CDMA dengan jumlah 1 use untuk speading facto = 8 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 4 db nilai BER SISO sebesa dan nilai BER MIMO sebesa Sehingga pada SNR mulai dai 4 db keatas kineja MIMO CDMA lebih baik daipada SISO, ini diakibatkan tejadi penambahan antenna pada sisi peneima 2Tx dan 2Rx. Hasil simulasi dengan pengauh kode peneba pada nilai speading facto yg bebeda dalam sistem MIMO CDMA dengan jumlah 1 use yaitu kode peneba Walsh speading facto = 4, 8, 16. Untuk kode Walsh Speading Facto = 4, 8, 16 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 9 db keatas nilai BER = , , Speading facto 16 lebih baik unjuk keja dibandingkan speading facto lainnya, kaena semakin panjang nilai speading facto maka kineja sistem MIMO CDMA semakin baik. Kata kunci : Spead spectum, CDMA, MIMO, Kode peneba Abstact The wold of telecommunications and infomation is now gowing moe apidly with the inceasing numbe of uses. The good quality of pefomance is needed in sending and eceiving the data of infomation. Cuently the pefomance being implemented is CDMA (Code division Multiple Access) using a diffeent numbe of antennas, both sende and eceive antennas (2Tx2Rx) o MIMO (Multiple Input Multiple Output) and by using a diffeent speading code. So as to impove the quality of data infomation pefomance. This eseach was conducted by analyzing the pefomance of the SISO system (Single Input Single Output) and MIMO CDMA by compaing the diffeent speading code in the ayleigh fading channels though the aids of simulation pogam of Matlab softwae. The Measue of success of the system was obseved based on the elationship between the value of BER (Bit Eo Rate) and SNR (Signal to Noise Ratio). The simulation esults of pefomance at the Walsh code of speading of SISO and MIMO CDMA system with the numbe of one use fo the speading facto = 8, it occued value changes significantly, when the SNR anging fom 4 db, the SISO BER value was and the MIMO BER value was So that at the SNR of 4 db and above, the pefomance of MIMO CDMA was bette than SISO, because of the addition of antenna on the eceive side of 2Tx and 2Rx. The simulation esults with the speading code influence on the value of diffeent speading facto in the MIMO CDMA system with a numbe of one use namely the speading code of Walsh code of speading facto = 4, 8, 16. Fo Walsh code of Speading Facto 4, 8, 16, it occued value changes significantly when the SNR anging fom 9 db o moe, the value of BER = , , The pefomance of speading facto 16 was bette than the speading of othe factos, because the longe the value of the speading factos of the CDMA MIMO system, the bette the pefomance. Keywods: Spead spectum, CDMA, MIMO, Speading Code Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 35

2 1. PENDAHULUAN Teknologi CDMA banyak digunakan sebagai metode akses standa komunikasi sepeti CDMAone, CDMA2000 (Evolusi 3G dai CDMAone), dan WCDMA (3G standa yang digunakan oleh povide), atau seing di sebut sebagai CDMA saja. seiing pekembangan jaman dengan betambahnya jumlah use dibutuhkan kualitas pefomansi dengan baik dalam mengiim dan meneima infomasi untuk layanan voice, data maupun video steaming. Sistem CDMA dengan menggunakan jumlah antena yang bebeda baik antena yang mengiimkan dan meneima (2Tx2Rx) seta empat mengiimkan dan empat meneima (4Tx4Rx) dapat meningkatkan kualitas pengiiman dan peneimaan data infomasi. Spesifikasi sistem didasakan pada aplikasi voice. Dai hasil simulasi menunjukkan bahwa MIMO-CDMA (2Tx2Rx) meningkat sebesa 43% dai BER [1] dan MIMO CDMA (4Tx4Rx) meningkat sebesa 63% dai kineja BER dibandingkan dengan CDMA konvensional dengan menggunakan kode peneba yang bebeda dapat juga meningkatkan kualitas unjuk keja pefomansi sistem [2]. Bedasakan hal tesebut di atas dalam penelitian ini akan dilakukan analisa pengauh kanal AWGN dan Rayleigh pada sistem MIMO CDMA seta pengauh kode peneba pada sistem MIMO-CDMA. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Sistem CDMA CDMA meupakan sebuah bentuk pemultipleksan dan sebuah metode akses secaa besama yang membagi kanal dengan caa mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan menggunakan sifat-sifat intefeensi konstuktif dai kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan. Sinyal suaa petama adalah digital & data esultan menyeba di seluuh bandwidth. CDMA adalah sebuah bentuk spead spectum, yang beati bahwa data yang dikiim dalam potonganpotongan kecil selama bebeapa fekuensi diskit yang tesedia untuk penggunaan di setiap saat dalam kisaan tetentu. CDMA beopeasi baik dalam bandwidth 800 MHz dan 1900 MHz. diseba pada pita fekuensi yang jauh lebih leba dai pada leba pita infomasinya. Penyebaan ini dilakukan oleh suatu fungsi peneba yang bebas tehadap sinyal infomasinya beupa sinyal acak semu (pseudoandom) yang memiliki kaakteistik spektal miip deau (noise), disebut PN-Code ( Pseudo-Random) sinyal infomasi pada sistem spead spectum dapat di lihat pada Gamba 1 [3]. Gamba 1. Poses pentansmisian sinyal infomasi pada sistem spead spectum Kode Pseudo Random Noise (PN) PN-Code di sebut acak semu kaena kelihatan acak dengan keseimbangan -1 dan 1. Menggunakan shift egiste dengan panjang n, panjang kode yang dibangkitkan adalah 2 n 1. Jadi hanya panjang kode ganjil yang dapat dibangkitkan. Pembangkit kode PN-sequence dibuat dengan menggunakan egiste gese sedehana (Simple Shift Registe Geneato) sepeti pada Gamba 2 [4].EW f(x1, x2,...,xn) = c1x1 + c2x cnxn L Out Gamba 2. Simple Shift Registe Geneato. Fungsi feedback f(x1,x2,...,xn) adalah penjumlahan modulo-2 dai isi egiste xi dengan ci adalah koefisien koneksi feedback. Sebuah pembangkit Shift Registe dengan L flip-flop menghasilkan deetan yang tegantung pada panjang egiste L, koneksi sadapan (tap) feedback dan kondisi inisial egiste. 2.2 Spead Spectum Spead spectum adalah teknik pengiiman sinyal infomasi yang menggunakan suatu kode untuk menebakan spektum enegi sinyal infomasi dalam bandwidth yang jauh lebih leba dibandingkan bandwidth sinyal infomasi. Pada sistem spead spectum sinyal infomasi Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 36

3 2.2.2 Kode Gold Kode Gold dibangun oleh XOR dua M- sequence dengan clock yang sama sepeti di pelihatkan pada Gamba 3. Gamba 3. Kode gold dengan dua shift egiste. Secaa umum, panjang uutan yang dihasilkan tidak maksimal. Selanjutnya, kode Gold yang diinginkan hanya dapat dihasilkan oleh pasangan yang M-sequence yang sesuai (Pefeed Pais). Pasangan ini dipilih dai tabel pasangan atau dihasilkan oleh algoitma Kode Walsh Kode Walsh meupakan kode othogonal yang dipegunakan untuk memisahkan kanalkanal untuk sistem CDMA. Kode Walsh digunakan pada Up-link untuk memisahkan tafik pengguna satu dengan yang lain. Kode walsh juga digunakan pada Down-link untuk memisahkan banyak kanal kode yang dikiimkan untuk dapat diteima pada satu mobile station pelanggan. Pada suatu sekto, setiap kanal kode Up-link memiliki kode Walsh yang bebeda. Sama halnya, kanal kode Downlink yang beasal dai tiap-tiap pelanggan memiliki kode Walsh yang bebeda pula. Kode Walsh di bentuk dalam pesamaan hadammad Matik. Kode Hadammad-Walsh dihasilkan dalam satu set, kode dengan panjang : n N = 2... (1) Pesamaan Hadammad Matik (2) dapat di lihat pada gamba Divesitas (divesity) Divesitas adalah metode yang digunakan untuk menghasilkan infomasi dai bebeapa sinyal yang ditansmisikan melalui bebeapa jalu fading. Tujuannya adalah untuk menguangi efek dai fading dan meningkatkan kemampuan dai tansmisi tanpa menambah daya atau mengobankan bandwidth. Pinsip dasanya adalah dengan memanfaatkan bebeapa eplika sinyal infomasi yang sama melalui lintasan maupun kanal yang bebeda. Menggabungkan semua sinyal-sinyal eplika untuk menaikkan daya total yang diteima, dengan kata lain tedapat n buah eplika sinyal infomasi yang melalui n buah lintasan yang bebeda sehingga menyebabkan bebeapa eplika sinyal mengalami pelemahan sedangkan yang tidak mengalami masih dapat disediakan daya minimum untuk mengambil keputusan pada sisi peneima. Jadi gagasan dasa divesity adalah pengulangan atau kelebihan dai infomasi. Tedapat bebeapa jenis divesitas yaitu divesitas fekuensi (Fequency divesity) divesitas waktu (Time divesity), divesitas polaisasi (Polaization divesity), dan divesitas uang (Space divesity) [5] Skema tansmit divesity dua cabang pemanca dengan dua peneima Tedapat aplikasi di mana sebuah jenis divesitas yang lebih tinggi dipelukan dan multi-antena peneima pada unit tesendii selalu dapat dikejakan. Pada kasus tetentu, hal ini memungkinkan untuk menyediakan sebuah jenis divesitas 2M, dengan dua antenna pengiim dan dua M peneima. Gamba 5, mempelihatkan suatu ilustasi sebuah kasus khusus dua antenna pengiim (tansmit) dan dua antenna peneima (eceive ) [6]. Hn / 2 = Hn / 2 Hn / 2 Hn / 2 Hn... (2) Gamba 4. Matik hadammad. Bais atau kolom dai matiks Hn adalah kode Hadammad-Walsh. Contoh n = 2, maka : H 2 1 = Gamba 5. Skema bau dengan dua antena pengiim dan dua antena peneima. Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 37

4 2.3.2 Sinyal yang diteima Sistem MIMO, sinyal yang di teima eceive meupakan penjumlahan dai sinyal yang di teima oleh masing-masing antena. Sinyal yang diteima dalam dua inteval symbol yang bedekatan dengan notasi yang dipelihatkan pada pesamaan (3) : 0 = h0s0 + h1s1 + n0 1 = h0s1 + h1s 0 + n1 2 = h2s0 + h3s1 + n2 3 = h2s1 + h3s0 + n3... (3) n 0, n 1, n 2, dan n 3 adalah vaiabel acak kompleks yang mempelihatkan noise themal dan intefeens eceive. 3. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian mengenai analisa kineja mimo CDMA pada kanal fading Rayleigh dilakukan dengan menganalisa tiga kode speading yaitu kode Walsh, kode Hadammad, dan kode Pseudo-Noise (PN) seta peubahan Speading facto. Tahapan penelitian yang di lakukan adalah Study Liteatu, dilakukan tahap pembuatan algoitma pogam simulasi bedasakan masalah yang akan dibahas. Kemudian tahap pembuatan pogam bantu Matlab, kemudian, pelaksanaan uji coba pogam untuk mengetahui hasil dai pogam yang telah dibuat, seta melakukan evaluasi apabila tejadi kekuangan atau kesalahan. Tahap analisa hasil simulasi, dianalisis dengan caa membuat gafik pebandingan antaa nilai BER dengan SNR sebagai acuan unjuk keja sistem. Kemudian membei kesimpulan. Gamba 6 meupakan blok diagam sistem MIMO CDMA dan paamete simulasi dapat dilihat Tabel 1. Tabel 1. Paamete simulasi. Paamete Jumlah use Data yang dikiim Speading Facto Modulasi Kode Peneba Kanal 1 use Bit Jumlah 3,7, 15 (PN dan Gold) dan 4,8,16 (Walsh) QPSK PN, Gold dan Walsh Rayleigh fading, dan AWGN 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Unjuk keja Walsh pada Sistem SISO CDMA dengan MIMO CDMA untuk Speading Facto = 8 pada Gamba 7. tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 4 db ke atas SNR mulai dai 4 db kineja MIMO CDMA lebih baik daipada SISO, ini diakibatkan tejadi penambahan antenna pada sisi peneima 2Tx dan 2 Rx dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. Gamba 7. Gafik unjuk keja Kode Walsh dengan 1 use pada sistem SISO CDMA dengan MIMO CDMA untuk Speading Facto = 8. Gamba 6. Blok diagam sistem MIMO CDMA dengan menggunakan kode peneba secaa umum. 4.2 Analisa Unjuk Keja sistem MIMO CDMA dengan Kode Peneba yang bebeda untuk Speading Facto = 3 (PN dan Gold), 4 (Walsh) pada Gamba 8, tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 12 db keatas SNR mulai dai 12 db dengan menggunakan kode peneba PN untuk Speading Facto = 3 lebih baik dibandingkan kode peneba lainnya, ini diakibatkan kode PN dengan speading Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 38

5 facto 3 mempunyai 1 M-sequence atau satu shift egiste dan dipengauhi juga oleh nilai BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. Gamba 8. Gafik unjuk keja Kode Walsh pada sistem MIMO CDMA dengan Speading facto = 4, PN dengan Speading facto = 3 dan Gold untuk Speading Facto = Analisa Unjuk Keja MIMO CDMA dengan Kode Peneba yang Bebeda untuk Speading Facto = 15 (PN dan Gold), 16 (Walsh) pada Gamba 10, tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 9 db keatas SNR mulai dai 9 db dengan menggunakan kode peneba walsh untuk Speading Facto = 16 lebih baik dibandingkan kode peneba lainnya, ini diakibatkan kode walsh dengan speading facto 16 mempunyai kode yang saling othogonal satu sama lain dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. 4.3 Analisa Unjuk Keja MIMO CDMA dengan Kode Peneba yang Bebeda untuk Speading Facto = 7 (PN dan Gold), 8 (Walsh) pada Gamba 9, tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 8 db keatas Gamba 10. Gafik unjuk keja Kode Walsh pada sistem MIMO CDMA dengan Speading facto = 16, PN dengan Speading facto = 15 dan Gold dengan 1 use untuk Speading Facto = 15. ) SNR mulai dai 12 db dengan menggunakan kode peneba PN untuk Speading Facto = 7 lebih baik dibandingkan kode peneba lainnya, ini diakibatkan kode PN dengan speading facto 3 mempunyai 1 M-sequence atau satu shift egiste dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. Gamba 9. Gafik unjuk keja Kode Walsh pada sistem MIMO CDMA dengan Speading facto = 8, PN dengan Speading facto = 7 dan Gold dengan 1 use untuk Speading Facto = Analisa Unjuk Keja MIMO CDMA dengan Kode Peneba walsh untuk Speading Facto = 4, 8 dan 16 pada Gamba 11, tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 9 db keatas SNR mulai dai 9 db dengan menggunakan kode peneba walsh untuk Speading Facto = 16 lebih baik dibandingkan speading facto lainnya, ini diakibatkan. kaena semakin panjang nilai speading facto maka kineja semakin baik dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 39

6 Gamba 11. Gafik unjuk keja Kode Walsh pada sistem MIMO CDMA dengan Speading facto = 4, 8 dan SIMPULAN Bedasakan hasil simulasi, didapatkan bebeapa kesimpulan sebagai beikut. 1. Dai nilai vaiabel tabel hasil simulasi unjuk keja kode peneba walsh pada sistem SISO dengan MIMO CDMA dengan jumlah 1 use untuk Speading Facto = 8 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 4 db nilai BER SISO sebesa dan nilai BER MIMO sebesa Sehingga pada SNR mulai dai 4 db keatas kineja MIMO CDMA lebih baik daipada SISO, ini diakibatkan tejadi penambahan antenna pada sisi peneima 2Tx dan 2 Rx dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. 2. Dilihat dai nilai vaiabel tabel hasil simulasi bagaimana pengauh kode peneba bebeda pada nilai speading facto yg hampi sama dengan sistem MIMO CDMA dengan jumlah 1 use yaitu kode peneba walsh, PN dan Gold speading facto = 4, 3, 3. kode peneba walsh, PN dan Gold speading facto = 8, 7, 7 dan teakhi kode peneba walsh, PN dan Gold speading facto = 16, 15, 15. Untuk speading facto = 4, 3, 3 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 4 db keatas nilai BER = 0, , 0. Untuk speading facto = 8, 7, 7 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 8 db keatas nilai BER = , , Untuk speading facto = 16, 15, 15 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 9 db keatas nilai BER = , , Sehingga dengan menggunakan kode peneba PN untuk speading facto = 4, 3, 3. dan = 8, 7, 7 kode PN lebih baik dibandingkan kode peneba lainnya, ini diakibatkan kode PN dengan speading facto 3 mempunyai 1 M -sequence (pefeence pais) atau satu shift egiste dan untuk speading facto = 16, 15, 15. Kode Walsh lebih baik ini diakibatkan kaena kode ini saling othogonal satu sama lain. Semua ini dipengauhi oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. 3. Dilihat dai nilai vaiabel tabel hasil simulasi bagaimana pengauh kode peneba bebeda pada nilai speading facto yg bebeda dengan sistem MIMO CDMA dengan jumlah 1 use yaitu kode peneba Walsh speading facto = 4, 8, 16. Untuk kode Walsh speading facto = 4, 8, 16 tejadi nilai peubahan signifikan ketika SNR mulai dai 9 db keatas nilai BER = , , Dengan menggunakan speading facto 16 lebih baik unjuk keja dibandingkan speading facto lainnya, kaena semakin panjang nilai speading facto maka kineja semakin baik dan dipengauhi juga oleh nilai laju BER yang bebanding tebalik dengan nilai laju SNR. 6. DAFTAR PUSTAKA [1] N. S. Bahaum, Pefomance of analysis of MIMO-CDMA system, junal, Teknikal Malaysia Melaka, Faculty of electonic and compute engineeing, Melaka, Malaysia, [2] Samundisway, Pefomance Analysis of WCDMA using diffeent speading codes, Januai 2012, vol. 38, no. 10, p. 4. [3] I. J. Meel, Spead spectum, junal, De naye instituut, Belgium, [4] R. Basuki, Simulasi Sistem DS CDMA Dengan Bebagai Kode peneba, junal, STT Telkom, Bandung, [5] S. M. Alamouti, A Simple Tansmit Divesity Technique fo Wieless, IEEE, vol. 16, no. 8, p. 8. [6] william Stallings, Wieless Communication & Netwok 2nd, Kedua. Uppe saddle ive, NJ: Peason education, Inc, Rezamal Ilham, IGAK Diafai Djuni, Ni Made Ay Esta Dewi Wiastuti. 40