BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISISNYA

Transkripsi

1 BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISISNYA Pada bab ini ditampilkan hasil simulasi sistem MIMO MC- dan sistem MC- yang merupakan sistem pembanding untuk mengetahui kinerja sistem MIMO MC- pada kanal multipath Rayleigh fading. Hasil simulasi diperoleh dengan cara memvariasikan nilai SNR, jumlah pengguna, dan frekuensi Doppler sehingga grafik yang akan ditampilkan adalah grafik terhadap SNR. Simulasi dilakukan berdasarkan tiga parameter, yaitu jumlah pengguna, frekuensi Doppler, dan subpembawa Kinerja Sistem MC Simulasi Berdasarkan Jumlah Pengguna Simulasi ini dilakukan untuk melihat pengaruh jumlah pengguna terhadap kinerja sistem MC- pada kanal multipath Rayleigh fading dengan jumlah bit data yang ditransmisikan adalah 1024 bit. Variasi jumlah pengguna yang digunakan adalah 10, 20, dan 30 pengguna. 1. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam Gambar 4.1 menunjukkan kinerja sistem MC- pada f c = 900 MHz dan v = 40 km/jam. Terlihat bahwa semakin banyak jumlah pengguna yang divariasikan, maka semakin tinggi nilai yang diperoleh dan peningkatan nilai SNR mengakibatkan nilai yang diperoleh semakin rendah. Saat SNR bernilai 5 db, nilai yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4742, untuk 20 pengguna sebesar 0,4747 dan 30 pengguna sebesar 0,4748. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 db, nilai untuk 10 pengguna adalah 0,1399 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2027 dan 30 pengguna mencapai 0,

2 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar 4.1. Grafik Kinerja MC- pada f c = 900 MHz dan v = 40 km/jam. 2. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam Gambar 4.2 menunjukkan kinerja sistem MC- pada f c = 900 MHz dan v = 50 km/jam. Terlihat bahwa adanya perbedaan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam dibandingkan dengan Gambar 4.1 tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan, tetapi semakin banyak jumlah pengguna yang divariasikan tetap mempengaruhi kinerja sistem. Saat SNR bernilai 5 db, nilai yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4748, untuk 20 pengguna sebesar 0,4746 dan 30 pengguna sebesar 0,4744. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 db, nilai untuk 10 pengguna adalah 0,1458 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2042 dan 30 pengguna mencapai 0,2600.

3 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar 4.2. Grafik Kinerja MC- pada f c = 900 MHz dan v = 50 km/jam. 3. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam Gambar 4.3 menunjukkan kinerja sistem MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 40 km/jam. Saat SNR bernilai 5 db, nilai yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4752, untuk 20 pengguna sebesar 0,4752 dan 30 pengguna sebesar 0,4745. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 db, nilai untuk 10 pengguna adalah 0,1384 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2032 dan 30 pengguna mencapai 0,2609.

4 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar 4.3. Grafik Kinerja MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 40 km/jam. 4. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam Gambar 4.4 menunjukkan kinerja sistem MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 50 km/jam. Terlihat bahwa adanya perbedaan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam dibandingkan dengan Gambar 4.3 tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan, tetapi semakin banyak jumlah pengguna yang divariasikan tetap mempengaruhi kinerja sistem. Saat SNR bernilai 5 db, nilai yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4744, untuk 20 pengguna sebesar 0,4755 dan 30 pengguna sebesar 0,4744. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 db, nilai untuk 10 pengguna adalah 0,1471 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2011 dan 30 pengguna mencapai 0,2601.

5 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar 4.4. Grafik Kinerja MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 50 km/jam Simulasi Berdasarkan Frekuensi Doppler Simulasi ini bertujuan untuk melihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem MC-. Simulasi dilakukan dengan empat variasi frekuensi Doppler yaitu 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz berkaitan dengan variasi kecepatan pengguna pada dua frekuensi pembawa, seperti telah ditunjukkan perhitungannya pada sub bab 3.3. Jumlah pengguna yang disimulasikan untuk masing-masing grafik adalah 10, 20, dan 30 pengguna. Gambar 4.5, 4.6, dan 4.7 menunjukkan pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem dengan jumlah pengguna berturut-turut 10, 20, dan 30. Secara teoritis, semakin tinggi kecepatan pengguna, maka pergeseran frekuensi Doppler juga akan meningkat. Dari hasil simulasi, sistem MC- mampu mengatasi pengaruh pergerakan pengguna. Hal ini ditunjukkan dengan grafik ketiga gambar tersebut dengan hasil kinerja sistem hampir sama baiknya untuk setiap variasi frekuensi Doppler.

6 fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar 4.5. Grafik Kinerja MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 10 Pengguna fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar 4.6. Grafik Kinerja MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 20 Pengguna.

7 fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar 4.7. Grafik Kinerja MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 30 Pengguna Simulasi Berdasarkan Jumlah Subpembawa Berdasarkan Gambar 4.8, terlihat bahwa penggunaan jumlah subpembawa akan mempengaruhi kinerja sistem. Semakin banyak jumlah subpembawa yang digunakan, maka kinerja sistem akan semakin baik. Hal ini ditunjukkan dengan perolehan nilai sistem untuk setiap kenaikan SNR yang diberikan. Semakin banyak jumlah subpembawa yang digunakan, maka semakin banyak kode yang dihasilkan. Saat SNR 30 db, dengan menggunakan 8 subpembawa diperoleh nilai sebesar 0,3230 dan dengan 16 subpembawa sebesar 0,2577. Perbandingan nilai dengan pengaruh banyaknya subpembawa yang digunakan dapat dihitung melalui penurunan pada 16 subpembawa terhadap 8 subpembawa. Sebagai contoh adalah perbandingan pada gambar 4.8 pada saat SNR 30 db dihitung dengan cara : Penurunan = 10 log = 10 log 0,2577 0, subpembawa 8 Subpembawa (4.2)

8 38 = 0,98 db Jadi, 16 subpembawa mempunyai nilai 0,98 db lebih kecil daripada 8 subpembawa pada SNR 30 db. Subpembawa=8,pengguna=30 Subpembawa=16,pengguna= Gambar 4.8. Grafik Kinerja MC- Berdasarkan Jumlah Subpembawa dengan 30 Pengguna Kinerja Sistem MIMO MC Simulasi Berdasarkan Jumlah Pengguna Simulasi ini dilakukan untuk melihat pengaruh jumlah pengguna terhadap kinerja sistem MIMO MC- pada kanal multipath Rayleigh fading dengan jumlah bit data yang ditransmisikan adalah 1024 bit. Variasi jumlah pengguna yang digunakan adalah 10, 20, dan 30 pengguna. 1. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam Dari hasil simulasi pada Gambar 4.9 terlihat bahwa kinerja sistem untuk variasi jumlah pengguna yang berbeda tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa sistem MIMO MC- mampu mengatasi variasi banyaknya jumlah pengguna. Semakin banyak jumlah pengguna, nilai sistem pada SNR yang sama akan akan meningkat. Pada

9 39 saat SNR 5 db, nilai untuk 10, 20, dan 30 pengguna berturut-turut adalah 0,0012, 0,0011, dan 0,0014, sedangkan saat SNR 30 db, nilai yang didapat adalah 2,1094e-, 1,9401e-, dan 1,9271e jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar 4.9. Grafik Kinerja MIMO MC- pada f c = 900 MHz dan v = 40 km/jam. 2. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam Gambar 4.10 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC- pada f c = 900 MHz dan v = 50 km/jam. Peningkatan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam tidak terlalu mempengaruhi nilai yang didapat. Terlihat bahwa nilai yang dihasilkan saat SNR 5 db dan 30 db tidak berbeda jauh dengan nilai pada saat kecepatan pengguna 40 km/jam. Saat SNR 5 db, nilai untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturut-turut adalah 0,0012, 0,0012, dan 0,0013, sedangkan saat SNR 30 db, nilai yang didapat adalah 2,0052e-, 2,0703e-, dan 2,1007e-.

10 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- pada f c = 900 MHz dan v = 50 km/jam. 3. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam Gambar 4.11 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 40 km/jam. Dari hasil simulasi pada Gambar 4.11 terlihat bahwa kinerja sistem dengan adanya perubahan frekuensi pembawa dari 900 MHz menjadi 1800 MHz tidak terlalu mempengaruhi nilai yang dihasilkan. Saat SNR 5 db, nilai untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturut-turut adalah 0,0014, 0,0012, dan 0,0012, sedangkan saat SNR 30 db, nilai yang didapat adalah 1,9271e-, 2,0703e-, dan 2,3003e-.

11 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 40 km/jam. 4. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam Gambar 4.12 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 50 km/jam. Dari hasil simulasi pada Gambar 4.12 terlihat bahwa adanya peningkatan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam tidak menghasilkan nilai yang berbeda jauh dibandingkan tanpa adanya peningkatan kecepatan pengguna untuk masing-masing jumlah pengguna. Saat SNR 5 db, nilai untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturutturut adalah 0,0013, 0,0014, dan 0,0013, sedangkan saat SNR 30 db, nilai yang didapat adalah 2,3177e-, 2,1484e-, dan 2,1788e-. Peningkatan SNR berarti kuat isyarat informasi menjadi lebih besar daripada kuat isyarat derau sehingga derau yang bersifat merusak kinerja sistem akan semakin teredam.

12 jumlah user=10 jumlah user=20 jumlah user= Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- pada f c = 1800 MHz dan v = 50 km/jam Simulasi Berdasarkan Frekuensi Doppler Simulasi ini bertujuan untuk melihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja MIMO MC-. Simulasi dilakukan dengan empat variasi frekuensi Doppler 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz dengan jumlah pengguna yang digunakan tetap untuk masing-masing grafik yaitu 10, 20, dan 30 pengguna. Berdasarkan Gambar 4.13, 4.14, dan 4.15 dapat dilihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem MIMO MC-. Setiap peningkatan frekuensi Doppler juga diikuti dengan peningkatan SNR yang diberikan untuk mencapai nilai yang rendah. Semakin tinggi kecepatan pengguna, frekuensi Doppler yang dihasilkan juga meningkat. Tingginya frekuensi Doppler menyebabkan frekuensi modulasi acak. Secara berturut-turut nilai yang dihasilkan dengan variasi frekuensi Doppler 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz dengan jumlah pengguna 10 pada SNR 5 db adalah

13 43 0,0012, 0,0012, 0,0012, dan 0,0014, sedangkan saat SNR 30 db adalah 1,9792e-, 2,0313e-, 2,1094e-, dan 2,1354e fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 10 Pengguna.

14 fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 20 Pengguna fd=33.33hz fd=41.67hz fd=66.67hz fd=83.33hz Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 30 Pengguna.

15 Simulasi Berdasarkan Jumlah Subpembawa Berdasarkan Gambar 4.16, terlihat bahwa jumlah subpembawa mempengaruhi kinerja sistem MIMO MC-. Jumlah subpembawa 16 menghasilkan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan 8 subpembawa. Dengan menggunakan 16 subpembawa diperoleh sistem pada SNR 30 db sebesar 2,0790e- dan dengan 8 subpembawa sebesar 7,5521e-. Hal ini disebabkan semakin banyak subpembawa yang digunakan, maka akan semakin banyak kode yang dibangkitkan, sehingga pemilihan isyarat informasi dengan peredupan minimal dapat dicapai. Dengan menggunakan Persamaan (4.2), penurunan pada 16 subpembawa terhadap 8 subpembawa dapat dihitung. Penurunan = 10 log = 10 log = 5,6 db 16 subpembawa 8 Subpembawa 2,0790e 7,5521e Jadi, 16 subpembawa mempunyai nilai 5,6 db lebih kecil daripada 8 subpembawa pada SNR 30 db subpembawa=8,pengguna=30 subpembawa=16,pengguna= Gambar Grafik Kinerja MIMO MC- Berdasarkan Jumlah Subpembawa dengan 30 Pengguna.

16 Perbandingan Kinerja Sistem MIMO MC- dan MC MC- jumlah user=10 MC- jumlah user=20 MC- jumlah user=30 MIMO-MC- jumlah user=10 MIMO-MC- jumlah user=20 MIMO-MC- jumlah user= Gambar Grafik Kinerja MC- dan MIMO MC- dengan f c = 900 MHz, v = 40 km/jam, dan f d = 33,33 Hz. SNR (db) Tabel 4.1. Data Hasil Simulasi Nilai terhadap SNR Sistem MC- dan MIMO MC- dengan f c = 900 MHz, v = 40 km/jam, dan f d = 33,33 Hz. 10 pengguna MC- 20 pengguna 30 pengguna 10 pengguna MIMO MC- 20 pengguna 30 pengguna 5 0,4743 0,4748 0,4747 0,0012 0,0012 0, ,4543 0,4550 0,4557 6,4062e- 15 0,4215 0,4213 0,4227 4,1667e- 20 0,3610 0,3661 0,3694 3,8281e- 25 0,2668 0,2871 0,3039 2,5938e- 30 0,1424 0,2014 0,2580 1,9792e- 6,2500e- 4,6094e- 3,0664e- 2,5000e- 2,0703e- 6,1979e- 3,9583e- 3,0078e- 2,5417e- 2,0573e-

17 47 Berdasarkan Gambar 4.17 dan Tabel 4.1, terlihat bahwa nilai sistem MIMO MC- secara keseluruhan lebih rendah dibandingkan sistem MC- untuk variasi pengguna yang berbeda. Perbedaan kinerja sistem yang dihasilkan untuk 10 pengguna dengan SNR 5 db, dihasilkan nilai 0,4743 untuk sistem MC- dan 0,0012 untuk sistem MIMO MC-. Saat SNR 30 db, nilai sistem MC- sebesar 0,1424 dan MIMO MC- sebesar 1,9792e-. Peningkatan kinerja sistem ini dipengaruhi oleh karena sistem MIMO menggunakan antena jamak pada sisi pengirim dan penerima. Semakin banyak antena yang digunakan pada sistem MIMO, maka kemungkinan isyarat akan mengalami penurunan kualitas akan menurun atau minimal ada satu isyarat yang diterima masih baik Analisis Penurunan Nilai Dari hasil simulasi berdasarkan jumlah pengguna, frekuensi Doppler, dan jumlah subpembawa diperoleh nilai untuk masing-masing sistem. Tabel 4.2, 4.3, dan 4.4 di bawah ini menunjukkan nilai penurunan untuk masingmasing sistem berdasarkan nilai pada tabel lampiran A. Nilai penurunan dihitung dengan mencari selisih nilai pada saat SNR 5 db dan 30 db. 1. Berdasarkan Jumlah Pengguna Jumlah Pengguna Tabel 4.2. Penurunan Nilai pada f c = 900 MHz Penurunan (v = 40 km/jam) Berdasarkan Jumlah Pengguna. Penurunan (v = 50 km/jam) MC- MIMO MC- MC- MIMO MC- 10 0,3343 9,8906e- 0,3290 9,9948e- 20 0,2720 9,0599e- 0,2704 9,9297e- 30 0,2165 1,2063e-003 0,2144 1,0899e-003 Berdasarkan Tabel 4.2, nilai penurunan maksimal yang terjadi pada f c = 900 MHz dan v = 40 km/jam yaitu sebesar 0,3343 untuk sistem MC-

18 48 dan 1,2063e-003 untuk sistem MIMO MC-. Dari hasil ini terlihat bahwa sistem MIMO MC- dengan peningkatan jumlah pengguna mampu menghasilkan penurunan nilai yang maksimal. Sedangkan untuk sistem MC-, meningkatnya jumlah pengguna menghasilkan penurunan nilai yang semakin kecil. Jumlah Pengguna Tabel 4.3. Penurunan Nilai pada f c = 1800 MHz Berdasarkan Jumlah Pengguna. Penurunan (v = 40 km/jam) Penurunan (v = 50 km/jam) MC- MIMO MC- MC- MIMO MC- 10 0,3368 1,2073e-003 0,3273 1,0682e ,2720 9,9297e- 0,2744 1,1852e ,2136 9,6997e- 0,2143 1,0821e-003 Berdasarkan Tabel 4.3, nilai penurunan maksimal yang terjadi pada f c = 1800 MHz dan v = 40 km/jam yaitu sebesar 0,3368 untuk sistem MC- dan 1,2073e-003 untuk sistem MIMO MC-. Dari hasil ini terlihat bahwa penurunan maksimal kedua sistem terjadi untuk jumlah pengguna 10. Dengan jumlah pengguna tertentu, nilai sistem MIMO MC- berada pada orde 10-3 lebih rendah dibandingkan dengan sistem MC- yang berada pada orde 10-1.

19 49 2. Berdasarkan Frekuensi Doppler Tabel 4.4. Penurunan Nilai Berdasarkan Frekuensi Doppler. Frekuensi Jumlah Pengguna 10 Jumlah Pengguna 20 Jumlah Pengguna 30 Doppler MC- MIMO MC- MC- MIMO MC- MC- MIMO MC- 33,33 Hz 0,3400 1,0021e-003 0,2682 1,0021e-003 0,2157 9,9948e- 41,67 Hz 0,3327 8,9687e- 0,2749 8,8516e- 0,2141 1,0934e ,67 Hz 0,3313 9,8906e- 0,2766 1,1138e-003 0,2154 1,0873e ,33 Hz 0,3372 1,1865e-003 0,2758 8,8516e- 0,2152 1,0856e- 003 Tabel 4.4 menunjukkan penurunan nilai masing-masing sistem terhadap frekuensi Doppler. Dari Tabel 4.4 terlihat bahwa penurunan nilai maksimal untuk sistem MC- terjadi pada kondisi dengan jumlah pengguna 10 pada f d = 33,33 Hz yaitu sebesar 0,3400. Sedangkan untuk sistem MIMO MC-, penurunan nilai maksimal terjadi pada kondisi dengan jumlah pengguna 10 pada f d =83,33 Hz yaitu sebesar 1,1865e-003. Hasil ini menunjukkan bahwa untuk jumlah pengguna tertentu, sistem MIMO MC- mampu mengatasi tingginya frekuensi Doppler yang dihasilkan. 3. Berdasarkan Jumlah Subpembawa Dari hasil simulasi dan perhitungan nilai penurunan, sistem MIMO MC- menghasilkan nilai penurunan yang lebih besar dibandingkan sistem MC-. Sistem MC- dengan 16 subpembawa memiliki nilai 0,98 db lebih kecil daripada MC- 8 subpembawa. Sementara itu sistem MIMO MC- dengan 16 subpembawa menghasilkan 5,6 db lebih kecil daripada MIMO MC- 8 subpembawa. Hal ini menunjukkan bahwa pada penambahan jumlah subpembawa pun, sistem MIMO mampu menghasilkan kinerja penurunan yang lebih besar.