DISCRETE FOURIER TRANSFORM-SPREAD ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA JARINGAN GENERASI KEEMPAT (4G)

Transkripsi

1 i DISCRETE FOURIER TRANSFORM-SPREAD ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA JARINGAN GENERASI KEEMPAT (4G) Oleh: SINCERA SONIA CONCHITA NIM : Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknik FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA

2 ii

3

4 iii INTISARI Saat ini jaringan telekomunikasi paling maju adalah Jaringan 4G dimana radio akses menggunakan OFDM untuk proses downlink dan DFTS-OFDM untuk proses uplink. DFTS-OFDM memanfaatkan modulasi single carrier dan penghitungan sinyal dalam ranah frekuensi. Keunggulan dari DFTS-OFDM adalah rendahnya nilai PAPR. PAPR adalah perbandingan antara daya puncak sinyal dengan daya rata-ratanya. Pada DFTS-OFDM terdapat 2 metode pemetaan, yaitu IFDMA dan LFDMA. Nilai PAPR pada metode IFDMA lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai PAPR pada metode LFDMA. Sehingga metode IFDMA lebih bias dipakai dalam DFTS-OFDM sebagai sistem yang digunakan pada proses uplink pada Jaringan Generasi Keempat.

5 iv KATA PENGANTAR Segala puji syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan dan dukungan untuk penulisan tugas akhir ini, yaitu : 1. Bunda Maria dan Tuhan Yesus Kristus yang memberikanku hidup, menerangi jalanku serta membantu penulis agar terus berusaha menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Liem Tiong Ien dan Tan Kim Bie, kakek dan nenek tercinta yang selalu mendukung penulis dengan menyayangi dan memanjakan penulis serta selalu menjaga penulis dari surga sana. 3. Florentia Pramushinta Dewi, mamah tercinta yang selalu dengan sabar mendampingi dan mendukung penulis setiap waktu serta Fransisco Serrano Jevon Philaret, adik tersayang penulis yang nakal namun selalu mendukung dan menyemangati kapanpun penulis terpuruk. 4. Marcellus Andri Dwi Prasetyo, ST, tempat penulis memberikan separuh hatinya yang selalu memberi dukungan dan motivasi. 5. Sherlock Locky Holmes, sahabat, saudara serta peliharaan yang selalu bisa membuat penulis tertawa dan terhibur disaat paling sedih pun. 6. Bapak Budihardja M,M,Eng dan Bapak Dalu Setiaji, M T selaku pembimbing yang dengan sabar membimbing, memberi saran, masukan serta koreksi yang berharga dalam penulisan tugas akhir ini. 7. Bapak Handoko, M.Eng selaku Dekan Fakultas Teknik Elektro dan Komputer UKSW atas segala bantuan dan pengertiannya.

6 v 8. Bapak Andreas Ardian Febrianto, ST., MT. atas segala bantuan, masukan serta saran yang berguna bagi penulis. 9. Seluruh tenaga pengajar Fakultas Elektro dan Komputer UKSW atas segala ilmu yang diperoleh penulis selama mengenyam pendidikan di FTJE-UKSW. 10. Christine Estya Kusuma Sari, ST. sahabat yang selalu menyemangati penulis dengan segenap jiwa raga serta menyediakan segala keperluan penulis saat di Salatiga. 11. Kristin, Tian, Ira dan seluruh penghuni kos Dipo 42 tercinta atas dukungan dalam doa serta penerimaan yang baik kepada penulis selama di Salatiga. 12. Sinchi, Pilove, Cheesy, Choco, Andro, Meda, Cherry, Pedro, Boldy, Vio, dan seluruh hamster penulis baik masih hidup maupun sudah pergi ke Hamster Heaven, yang selalu menemani dan memberi kebahagiaan bagi penulis. 13. Seluruh mahasiswa angkatan 2005 yang merupakan teman seperjuangan penulis dalam proses menyelesaikan tugas akhir ini. 14. Miss Yeti dan Miss Ida yang bukan hanya sebagai guru bahasa inggris namun juga sebagai pendengar yang setia di saat penulis stress serta pemberi saran terbaik yang pernah penulis dengar. 15. Para kru dan pemain film 3 idiots yang menjadi inspirasi dan penyemangat bagi penulis dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. 16. Semua pihak yang telah membantu baik secara materiil maupun moriil sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari kata semurna namun penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Salatiga, September 2012 Penulis

7 vi DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN.. ii INTISARI... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI.... vi DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR SIMBOL... xii DAFTAR SINGKATAN... xiii BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Tujuan Latar Belakang Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II : DASAR TEORI 2.1 Perkembangan Telekomunikasi Proses uplink pada Jaringan 3G Jaringan Long Term Evolution (LTE) LTE sebagai Kandidat Jaringan 4G Proses uplink pada Jaringan LTE Proses uplink pada Jaringan 4G

8 vii 2.2. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Prinsip Dasar OFDM Sistematika OFDM Demodulasi OFDM Implementasi OFDM menggunakan IFFT/FFT Penyisipan Cyclic Prefix OFDM untuk downlink pada Jaringan 4G Peak to Average Power Ratio (PAPR) Definisi PAPR PAPR pada OFDM BAB III : DISCRETE FOURIER TRANSFORM SPREAD-OFDM 3.1 Prinsip Dasar DFTS-OFDM Analisis Matematis Penerima DFTS-OFDM Jenis Pemetaan DFTS-OFDM DFTS-OFDM untuk uplink pada Jaringan 4G Desain Simulasi BAB IV : PAPR PADA DFTS-OFDM 4.1 PAPR pada DFTS-OFDM Analisis Matematis PAPR pada DFTS-OFDM Desain Simulasi... 62

9 viii BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran...66 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 ix DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1 Blok diagram OFDM Gambar 2.2 Modulasi OFDM Gambar 2.3 Demodulasi OFDM Gambar 2.4 Modulasi OFDM dengan proses IFFT Gambar 2.5 Perkiraan penerimaan sinyal Gambar 2.6 Penyisipan Cyclic Prefix Gambar 2.7 Downlink Resource Grid Gambar 2.8 Struktur Frame Tipe Gambar 2.9 Struktur Frame Tipe Gambar 3.1 Blok Diagram DFTS-OFDM Gambar 3.2 (a) Spektrum dasar DFTS-OFDM Gambar 3.2 (b) Spektrum multi-carrier DFTS-OFDM Gambar 3.3 Penerima DFTS-OFDM Gambar 3.4 Persamaan Ranah Frekuensi Gambar 3.5 Penyisipan Cyclic Prefix Gambar 3.6 Perbedaan Localized dan Distributed Mapping Gambar 3.7 Pemetaan DFTS-OFDM Gambar 3.8 Skema Transmisi DFTS-OFDM Gambar 3.9 Uplink Resource Block Gambar 3.10 Blok Diagram SC-FDMA yang Digunakan untuk Simulasi Gambar 4.1 PAPR pada OFDM Gambar 4.2 Power Amplifier

11 x Gambar 4.3 Sinyal Input OFDM Gambar 4.4 Proses pengiriman data pada DFTS-OFDM Gambar 4.5 Metode Pemetaan pada Subcarrier Gambar 4.6a Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Frekuensi Gambar 4.6b Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Waktu Gambar 4.7 Blok Diagram Modulator SC-FDMA untuk Simulasi Gambar 4.8 Grafik perbandingan CCDF dari PAPR untuk IFDMA dan LFDMA menggunakan filter pulse shaping (filter Root raised-cosine) dan tanpa filter pulse shaping (M=256, N=64, QPSK, BW=5MHz)

12 xi DAFTAR TABEL halaman Tabel 2.1 Parameter resource block untuk downlink.. 25 Tabel 3.1 Parameter resource block uplink... 42

13 xii DAFTAR SIMBOL Nama Simbol Arti Simbol R N x(t) m k x k (t) f k T u Jumlah bit rate Jumlah subcarrier Sinyal masukan modulasi Simbol OFDM Simbol subcarrier Nilai k yang termodulasi oleh subcarrier Frekuensi subcarrier Simbol modulasi jumlah integer dari eksponensial kompleks selama interval proses demodulasi terintegrasi T CP W P max P av r(t) T T panjang cyclic prefix Jumlah simbol OFDM pada downlink Jumlah subcarrier pada resource block Filter pada ranah frekuensi Daya maksimal Daya rata-rata Sinyal baseband Hasil ranah frekuensi dari proses subcarrier mapping Periode pencuplikan simbol Periode pencuplikan simbol setelah proses subcarrier mapping

14 xiii DAFTAR SINGKATAN Nama Singkatan Keterangan 3GPP ACI ARQ BS BSC CDMA CP DCH DFT DFTS-OFDM DwPTS EDGE EPC E-UTRAN FDD FDMA FFT GP GPRS GSM HSDPA Third Generation Partnership Project Adjacent Channel Interference Automatic Repeat request Base Station Base Station Controller Code Division Multiple Access Cyclic Prefix Dedicated Channel Discrete Fourier Transform Discrete Fourier Transform Spread-OFDM Downlink Pilot Timeslot Enhanced Data rates for GSM Evolution Evolved Packet Core Evolved-UTRAN Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Fast Fourier Transform Guard Period General Packet Radio Service Global System for Mobile communication High Speed Downlink Packet Access

15 xiv HSUPA IBI IBO ICI IDFT IFDMA IFFT IMT ISI LFDMA LTE MA MIMO High Speed Uplink Packet Access Inter Block Interference Input Power Back Off Inter Carrier Interference Inverse Discrete Fourier Transform Interleaved Frequency Division Multiple Access Inverse Fast Fourier Transform International Mobile Telecommunication Inter-Symbol Interference Localized Frequency Division Multiple Access Long Term Evolution Multiple Access Multiple Input Multiple Output NodeB Logical node handling transmission/reception in multiple cells OFDM PA PAPR PRB PSK PUSCH RB RMS SC-FDMA SNR Orthogonal Frequency Division Multiplexing Power Amplifier Peak to Average Power Ratio Physical Resource Block Phase Shift Keying Physical Uplink Shared Channel Resource Block Root Mean Square Single Carrier Frequency Division Multiple Access Signal to Noise Ratio

16 xv TCMA TDD TDMA UE UMTS UpPTS Trellis Coded Multiple Access Time Division Duplex Time Division Multiple Access User Equipment Universal Mobile Telecommunication System Uplink Pilot Timeslot