Rekayasa Elektrika. Jurnal APRIL 2017 VOLUME 13 NOMOR 1. TERAKREDITASI RISTEKDIKTI No. 36b/E/KPT/2016

Transkripsi

1 TERAKREDITASI RISTEKDIKTI No. 36b/E/KPT/016 Jurnal Reayasa Eletra VOLUME 13 NOMOR 1 APRIL 017 Efsens Daya Protool Quantze and Forward pada Sstem Komunas Kooperatf Mult-Relay Nasaruddn, Rony Kurna, dan Ramz Adrman JRE Vol. 13 No. 1 Hal 1-64 Banda Aceh, Aprl 017 ISSN e-issn. 5-60X

2 Jurnal Reayasa Eletra Vol. 13, No. 1, Aprl 017, hal ISSN ; e-issn. 5-60X, Teraredtas RISTEKDIKTI No. 36b/E/KPT/016 DOI: /jre.v Efsens Daya Protool Quantze and Forward pada Sstem Komunas Kooperatf Mult-Relay Nasaruddn 1, Rony Kurna, dan Ramz Adrman 1 1 Jurusan Ten Eletro dan Komputer, Unverstas Syah Kuala Jl. Tg. Syech Abdurrauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh 3111 PT. Telom Ases, Banda Aceh 3111 e-mal: nasaruddn@unsyah.ac.d Abstra Salah satu ten dverstas yang efetf untu mengatas fadng pada anal nrabel adalah sstem omunas ooperatf, dmana sumber mengrm nformas melalu beberapa relay untu dterusan e tujuan. Sstem omunas ooperatf telah menunjuan dapat menngatan nerja sstem dan menurunan tngat onsums energ. Tetap sstem omunas ooperatf sangat tergantung pada meansme relay yang dgunaan yatu protool relay dantaranya quantze and forward (QF) dan amplfy and forward (AF). Peneltan sebelumnya, efsens energ pada protool AF telah daj pada sstem ooperatf sngle-relay, tetap mult-relay lebh prats. Oleh arena tu, peneltan n dfousan pada efsens daya pada sstem omunas ooperatf mult-relay menggunaan protool QF. Metode peneltan yang dgunaan adalah analss matemats dan smulas omputer untu outage probablty dan efsens daya pada jarngan mult-relay QF. Hasl smulas ddapatan bahwa sstem mult-relay QF dapat menyedaan efsens daya yang tngg, tetap efsens tersebut berurang eta raso jara bertambah. Efsens daya dapat dtngatan dengan menambah jumlah relay yang dgunaan pada sstem. Perbandngan efsens daya pada protool QF dan AF juga telah dsmulasan, dmana efsens daya mult-relay QF lebh tngg dbandngan dengan protool AF pada raso jara dan daya transmt. Dengan deman, sstem mult-relay QF dapat menyedaan nerja dan tngat efsens yang tngg pada sstem omunas ooperatf. Kata unc: efsens daya, quantze and forward (QF), protool relay, omunas ooperatf, mult-relay Abstract One of effectve dversty technques to combat fadng on wreless channel s a cooperatve communcaton system n whch a source sends nformaton through several relays and then forward t to a destnaton. A cooperatve communcaton system has shown ncreased the system performance and reduced the energy consumpton. However, t depends on the used relay mechansm that s relay protocols such as quantze and forward (QF) and amplfy and forward (AF). In the prevous research, energy effcency of AF relay has nvestgated for a sngle-relay cooperatve system, but mult-relay s more practcal. Therefore, ths research focuses on power effcency n multrelay cooperatve communcaton system usng QF protocol. The research method used s mathematcal analyss and computer smulaton for outage probablty and power effcency n the mult-relay QF. Smulaton result found that mult-relay QF system could provde a hgh power effcency, but the effcency s reduced when the dstance rato ncreases. Power effcency can be ncreased by addng the number of relays n the system. A comparson of power effcency for QF and AF protocols has smulated, n whch power effcency of mult-relay QF s hgher than that of mult-relay AF at dstance rato and power transmt. Thus, mult-relay QF system can provde hgh performance and power effcency n the cooperatve communcaton system. Keywords: power effcency, quantze and forward (QF), relay protocol, cooperatve communcatons, mult-relay Copyrght 017 Jurnal Reayasa Eletra. All rght reserved I. Pendahuluan Sstem omunas nrabel merupaan moda omunas yang sangat populer, arena sstem tersebut menyedaan beberapa emudahan yatu flesbltas dan mobltas yang tngg, layanan multmeda dan ehandalan sstem yang terus menngat [1]. Namun deman, daya batera pada ss perangat bergera terbatas dan onsums daya yang besar pada ss jarngan merupaan dua tantangan yang sedang dhadap. Dampa dar masalah n adalah menngatnya ems CO yang dapat membahayaan lngungan hdup []. Saat n, perembangan sstem omunas nrabel sedang dfousan pada jarngan masa depan 5G untu menngatan ecepatan data dan latency yang rendah [3]. Beberapa syarat atau su utama untu jarngan 5G dantaranya adalah pengurangan onsums energ, daya tahan batera yang tngg dan penerapan sstem ooperatf. Untu menduung jarngan tersebut, model atau meansme sstem omunas yang ramah lngungan merupaan fator pentng yang harus dpertmbangan. Kanal nrabel merupaan anal omunas yang rentan terhadap gangguan nose dan multpath fadng yang terjad selama proses transms nformas dar sumber e Receved 6 February 017; Revsed 3 Aprl 017; Accepted 5 Aprl 017

3 58 Jurnal Reayasa Eletra Vol. 13, No. 1, Aprl 017 tujuan, sehngga mempengaruh nerja sstem. Dsampng tu, pengaruh multpath fadng pada snyal nformas dapat menngatan onsums daya pada sstem [4]. Untu mengurang dampa dar fadng, ten dverstas pada sstem omunas nrabel telah dperenalan yatu mult-nput mult-output (MIMO) yang telah membutan dapat menngatan ehandalan sstem [5]. Tetap, MIMO punya beberapa tantangan dalam penerapannya yatu uuran perangat yang terbatas, baya perangat bergera mahal dan pemrosesan snyal yang membutuhan onsums daya yang tngg [6]. Alternatfnya, sstem omunas ooperatf bsa dterapan sebaga ten dverstas untu mengatas permasalahan datas, dmana sebuah sumber dapat mengrman snyal e beberapa perangat dsetarnya, yang dsebut relay, untu dterusan e tujuan [7, 8]. Pada sstem omunas ooperatf, penerma dapat menerma beberapa repla snyal nformas yang drman oleh sumber melalu satu atau lebh relay. Snyal repla yang drm dar berbaga lntasan secara bersamaan e penerma dapat mengurang pengaruh fadng dan pengaruhnya lebh ecl dar snyal langsung (transms satu lntasan saja). Sstem omunas ooperatf dapat membentu sebuah sstem antena jama secara vrtual tanpa dbatas oleh uuran, onsums energ dan baya dar peralatan bergera. Sehngga, sstem omunas ooperatf menjad salah satu solus untu efsens energ dengan nerja sstem yang tngg. Protool pada sstem omunas ooperatf merupaan aspe pentng dalam pemrosesan snyal nformas yang drm oleh sumber e relay. Ada beberapa protool utama yatu: Amplfy and Forward (AF) [9, 10], Decode and Forward (DF) [11], Quantze and Forward (QF) [1], dan Compress and Forward (CF) [13]. Gabungan dar beberapa protool utama d atas membentu protool relay hbrd, sepert gabungan protool AF dan DF [14], AF dan QF [15]. Pemlhan protool, topolog jarngan relay dan sumber energ aan mempengaruh tngat onsums dan efsens energ dar sstem secara eseluruhan. Paper n mengaj efsens daya protool relay QF pada jarngan ooperatf mult-relay. Sejauh n belum ada ajan yang menganalss tngat effsens daya pada protool QF, dmana peneltan-peneltan sebelumnya lebh darahan pada analss nerja dan tngat omplestas [1, 15]. Sedangan efsens daya protool AF dan DF telah dlauan pada peneltan sebelumnya [16, 17]. Namun deman, motvas peneltan n buan hanya belum ada ajan pada protool QF tetap protool n menawaran beberapa euntungan lan yatu: nerja lebh ba dbandngan protool AF, omplestas lebh rendah dbandngan dengan DF arena protool QF tda menggunaan proses pengodean (encodng) dan pendeodean (decodng) pada relay, dan bsa dgunaan sebaga relay dgtal sepert DF. Kemudan peneltan sebelumnya hanya mempertmbang efsens daya pada DF dan AF untu sngle-relay pada jarngan ooperatf. Secara prats, sebuah sumber dapat mengrman snyal melalu beberapa relay ddeatnya. Dengan deman, peneltan n juga mempertmbangan jarngan mult-relay untu menganalss tngat efsens daya menggunaan protool QF. Pada jarngan mult-relay, jara transms antara sumber dan tujuan dbag dalam dua jara transms yang lebh pende sehngga dapat mengurang daya transms. Kemudan, sfat broadcast alam dar anal nrabel dapat menghemat daya dengan transms untu beberapa relay secara bersamaan. Metode peneltan untu mendapaan tngat efsens daya adalah analss matemats berdasaran model jarngan ooperatf mult-relay menggunaan protool QF dan emudan dlauan smulas omputer. Smulas omputer dlauan dengan mempertmbangan parameter yang mempengaruh efsens daya sepert daya transmt dan jara sumber e relay dan tujuan. Hasl smulas yang ddapatan menunjuan bahwa jumlah relay yang dgunaan dapat menngatan efsens daya. Selanjutnya, efsens daya jarngan mult-relay QF hanya dbandngan dengan jarngan mult-relay AF, arena edua protool n tda menggunaan proses pengodean pada relay sepert protool DF. II. Stud pustaa Arstetur jarngan ooperatf terdr dar beberapa model yatu: jarngan ooperatf sngle-relay, mult-hop relay dan mult-relay. Jarngan ooperatf sngle-relay adalah sebuah jarngan yang terdr sebuah sumber, satu relay dan sebuah tujuan. Jarngan mult-hop relay terdr dar sebuah sumber, beberapa relay yang tersusun secara ser dmana nformas dterusan dar satu relay e relay lannya dalam beberapa hop, dan sebuah tujuan. Sedangan jarngan oopertf mult-relay adalah model jarngan yang menjad fous dar peneltan n dan djelasan secara detl pada bagan n. Model jarngan ooperatf mult-relay merupaan sebuah jarngan yang terdr dar sebuah sumber, beberapa relay yang tersusun secara paralel dengan jara yang berbeda, dan sebuah tujuan, sepert pada Gambar 1. Model n juga serng dsebut dengan jarngan mult-relay dualhop, dmana sebuah sumber mengrm nformas melalu hop pertama e beberapa relay, dan emudan beberapa relay yang menerma nformas tersebut aan menerus e tujuan pada hop edua. Meansme penyampaan nformas dar sumber dbag dalam tahap sebaga berut: 1. Tahap pertama Snyal nformas dar sumber, x s, drman secara langsung e tujuan (drect ln) dan d-broadcast e beberapa relay yang berada ddeatnya. Snyal yang drm langsung e tujuan dapat dnyataan sebaga berut: y = P, (1) S xs h + n dan snyal yang d-broadcast e relay, dmana 1,,..,, dapat dnyataan sebaga berut: y = P x h + n SR S S SR SR dmana x S adalah snyal nformas dar sumber, merupaan daya snyal dar sumber yang dpancar e tujuan, dan, ()

4 Nasaruddn d.: Efsens Daya Protool Quantze and Forward pada Sstem Komunas Kooperatf Mult- Relay 59 Gambar 1. Model sstem omunas ooperatf mult-relay: sumber, relay dan tujuan relay, h dan h SR merupaan oefsen anal fadng pada masng-masng anal sumber-tujuan dan sumber- relay-, dan n dan n SR merupaan nose Gaussan pada masngmasng anal sumber-tujuan dan sumber- relay.. Tahap edua Pada tahap n, setap relay aan memproses snyal yang dtermanya dan menerusan e tujuan. Untu memproses dan menerusan nformas, relay membutuhan meansme yang dsebut dengan protool. Pada peneltan n, protool relay yang dfousan adalah QF, tetap sebaga pembandngnya juga mempertmbangan protool AF. Protool QF melauan proses uantsas snyal yang dterma dar sumber sebelum dterusan e tujuan. Sedangan protool AF, snyal yang dterma oleh relay aan duatan terlebh dahulu dan emudan dterusan e tujuan. Protool AF hanya dapat dgunaan untu sstem relay analog, tetap protool QF bsa dgunaan pada relay analog dan dgtal [15]. Snyal teruantsas pada protool QF untu relay dapat dnyataan sebaga berut: yˆ R = Q y ( SR ) ( S S hsr ) SR = Q P x + n, (3) dmana ŷ R merupaan snyal nformas yang telah duantsas pada relay untu dterusan e tujuan dan Q(.) adalah notas untu proses uantsas. Snyal yang dterma oleh relay duantsas secara unform dan proses uantsas snyal pada relay dapat dnyataan sebaga berut [18]: ( R ) R = y,max y,mn / L, (4) b L =, (5) yr,mn j = round yr, R,mn, (6) yˆ = y + j j = 0,1,, L 1, (7) R dmana adalah nterval uantsas, L merupaan level uantsas, dan b adalah jumlah bt uantsas pada relay. Pada relay AF, snyal nformas yang dterma oleh relay aan dlauan penguatan dan dapat dnyataan pada persamaan berut [10]: y = P β h x + n R R RD s RD, ( 8) dmana β merupaan oefsen penguatan dar relay dan dapat dhtung sebaga berut: β = P R ( Ph s SR + N0 ) dmana P R adalah daya transmt dar relay, P S adalah daya sumber, n RD merupaan nose yang dbangtan pada ln relay dengan tujuan dan N 0 merupaan nose varan dar anal, dmana dasumsan menjad Gaussan dengan Ɲ(0,1) dan tda tergantung pada snyal x S. Pada tujuan, snyal langsung dan semua snyal yang drm oleh relay, ba protool QF maupun AF, aan dgabung dengan menggunaan metode Maxmum Rato Combnng (MRC). MRC merupaan ten penggabungan dverstas, dmana snyal langsung (y ) dan snyal-snyal dar relay dtambahan secara bersamasama pada penerma (tujuan). Snyal output dar MRC dapat dnyataan sebaga berut: y y y D R 1 = +, (9), (10) dmana y dan y R merupaan snyal nformas yang drman melalu jarngan drect dan jarngan multrelay. Pada umumnya, nerja jarngan ooperatf dtentuan dengan menguur outage probablty [19]. Jarngan dalam onds outage bsa dategoran dalam (dua) berut: Lntasan langsung dar sumber e tujuan dan sumber e relay dalam onds outage. Relay mampu menerma snyal dan menerusan e tujuan, tetap aumulas SNR dar sumber dan relay pada tujuan tda cuup untu memenuh ebutuhan mnmum threshold.

5 60 Jurnal Reayasa Eletra Vol. 13, No. 1, Aprl 017 Konds outage dapat dartan sebaga suatu eadaan dmana sstem gagal mengrman nformas dar sumber e tujuan pada lngungan anal fadng. Outage probablty untu anal Raylegh Fadng dapat dnyataan sebaga berut [19]: th 0 ( ) Pout = P d. (11) Outage probablty juga dapat dtentuan dengan onds [ ] P P, (1 ) out = r < th dmana merupaan nla rata-rata SNR dan th adalah nla threshold SNR. Pada peneltan n, nla outage probablty tergantung protool relay yang dgunaan pada jarngan ooperatf, yatu protool QF dan AF. Nla outage probablty dapat dtentuan dengan menghtung nla mutual nformas untu masng-masng protool. Mutual nformas untu protool QF pada jarngan mult-relay dapat dhtung dengan persamaan berut [0], [15]: I 1 SR = log N QF q, ( 1) 3 dmana adalah nla SNR yang dhaslan melalu lntasan langsung dar sumber e tujuan, dan dapat dnyataan sebaga berut: Ph s =, ( 14) σ SR adalah nla rata-rata SNR yang ddapatan pada lntasan sumber e relay sepert persamaan berut: Ph s SR SR =, (15) σ σ adalah oefsen anal dar ln langsung dan adalah oefsen anal dar ln sumber e relay. Maa, nla outage probablty untu protool QF pada jarngan mult-relay dapat dnyataan sebaga berut [1], [15]: QF out { QF } P = P I < R SR SR 1, 1 ( 1+ Nq ) QF ( + 1) R = P < (16) dmana N q adalah nose uantsas pada relay yang dapat dhtung melalu persamaan berut: N q = σ SR σ RD, (17) dmana σ adalah oefsen anal dar ln relay e RD tujuan. Untu protool AF, nla rata-rata mutual nformas untu jarngan mult-relay adalah: 1 IAF = lg o SR, (18) 1 dmana adalah nla SNR dar lntasan langsung sepert pada persamaan (14) dan SR = Ph β h s SR sr β σsr + σ h. (19) Kemudan, nla probabltas outage untu protool multrelay AF adalah [7, 0, 1] ( + 1) R AF AF 1 Pout = P{ IAF < R} = P <. th III. Metode (0) Metode peneltan yang dgunaan adalah analss matemats dan smulas omputer. Ada (dua) bagan pentng dar metode peneltan n adalah sebaga berut: A. Analss Efsens Daya Pada sstem omunas nrabel, salah satu fator pentng adalah etersedaan daya pada perangat sstem, hususnya peralatan bergera. Sehngga sstem omunas dengan daya yang efsen menjad fous pengembangan saat n. Untu tu, peneltan n mengaj tngat efsens daya pada jarngan mult-relay QF dan sebaga pembandngnya juga danalss pada jarngan mult-relay AF. Efsens daya pada jarngan mult-relay danalss berdasaran perbandngan onsums daya pada jarngan ooperatf mult-relay dengan transms nformas melalu lntasan langsung. Konsums daya dbutuhan untu memenuh persyaratan Qualty of Servce (QoS) dar sebuah jarngan. Dalam hal n, QoS duur berdasaran ebutuhan data rate (R) dan nla outage probablty (P out ) yang dhaslan oleh jarngan tersebut []. Konsums daya pada sebuah jarngan juga sangat bergantung dar daya transmt dan jara transmsnya. Maa, daya terma pada tujuan dapat dnyataan sebaga berut [3]: P R = Pd S, (1) dmana P S adalah daya transmt dar sumber, d adalah jara transms, dan α adalah esponen path loss, umumnya α >. Maa normalsas daya transmt dar lntasan langsung dar sumber e tujuan [17, ] adalah P R 1 d α =. () P out, Berdasaran nla P out QF pada persamaan (16) dan jara lntasan langsung dan masng-masng relay, maa jumlah total normalsas onsums daya dar jarngan mult-relay QF adalah sebaga berut: 1 ( + 1) R SR 1 α α α ( SR ) RD QF 1 Pout 1 PQF = d d + d ( 1+ Nq ). (3) Kemudan, menggunaan nla P out AF pada persamaan (0) dan jara masng ln pada jarngan, total normalsas onsums daya pada jarngan mult-relay AF adalah

6 Nasaruddn d.: Efsens Daya Protool Quantze and Forward pada Sstem Komunas Kooperatf Mult- Relay 61 1 P = d d + d AF ( + ) ( ) ( ) 1 R 1 AF α α α SR RD 1 Pout. ( 4) Menggunaan nla onsums daya pada persamaan ()- (4), maa nla efsens daya untu jarngan mult-relay QF dan AF dapat dhtung sebaga berut: dan ε ε ( ) P P QF QF % = 100, (5) P AF B. Smulas Komputer P P % = 100. (6) P ( ) AF Untu menghtung tngat efsens daya dar jarngan ooperatf mult-relay, peneltan n melauan pendeatan smulas omputer menggunaan Bahasa Pemrograman Matlab dan berdasaran beberapa parameter dar model jarngan pada Gambar 1. Smulas dlauan dengan mempertmbangan satu sumber dmana nformas sumber (x S ) dbangtan secara aca sebanya bt. Snyal nformas dmodulasan dengan bnary phase shft eyng (BPSK) dengan normalsas data rate R=1 bps. Modulas BPSK merupaan tpe modulas yang palng sederhana untu dterapan pada smulas. Peneltan n hanya mempertmbangan modulas n arena efsens daya yang daj tda berdasaran tpe modulas. Kemudan, jumlah relay pada smulas adalah 1-4 relay untu edua protool QF dan AF. Snyal nformas dar beberapa relay dan dar lntasan langsung dgabungan pada tujuan dengan metode MRC. Pada smulas, jara sumber e tujuan (lntasan langsung) dnyataan dalam raso [4], dan dset dalam range 0,1-1,0. Sedangan poss relay berada dtengah antara sumber dan tujuan dengan jara yang berbeda. Sehngga jara sumber e relay bertambah eta raso jara sumber e tujuan bertambah. Kanal antara sumber e relay dan relay e tujuan dmodelan dengan model path loss yang tergantung dengan jara, dmana nla path loss esponen pada smulas sebesar α=3. Kemudan, parameter anal yang dpertmbangan pada smulas adalah nose AWGN dan oefsen fadng, dmana edua parameter n dbangtan secara aca dalam range (0, 1). Untu mensmulasan nla outage probablty dan efsens daya, parameter yang pentng adalah jara sumber e tujuan dan daya transmt. Daya transmt yang dgunaan pada smulas dsesuaan dengan obje hasl yang ngn ddapatan. Untu nla outage probablty, nla daya transmt dset antara 1-0 W untu melhat araterst nerjanya. Sedangan untu efsens daya, daya transmt yang dgunaan antara 1-10 W [5], arena daya transmt P S >10 tngat efsens yang dapat dsedaan aan seman ecl. IV. Hasl dan Pembahasan Smulas omputer telah dlauan untu mendapatan tngat efsens daya pada jarngan multrelay menggunaan protool QF sebaga fous utama dar peneltan n. Hasl smulas yang ddapatan juga dbandngan dengan jarngan mult-relay AF untu mendapatan nla efsens daya yang dtngatan dengan menggunaan protool QF. Namun deman, smulas pertama yang dlauan adalah outage probablty dar jarngan mult-relay QF arena efsens daya dhtung berdasaran parameter n. Dsampng tu, smulas outage probablty dgunaan untu mendapatan hubungan antara outage probablty dan efsens daya pada jarngan mult-relay QF. Gambar merupaan hasl smulas outage probablty terhadap daya transmt dar jarngan mult-relay QF. Nla outage probablty seman ecl eta daya transmt bertambah, arena seman besar daya transmt yang dgunaan oleh sumber maa seman ba ualtas snyal yang dterma oleh tujuan. Sebaga contoh jarngan dengan -relay QF, eta daya transmt 10 W, outage probablty yang dhaslan adalah sebesar 1, , sedangan pada saat daya transmt 16 W, outage probablty seman ecl yatu 8, Hal n berart bahwa tngat egagalan transms nformas dar sumber e tujuan aan seman ecl. Selanjutnya, nla outage probablty dapat dmnmalan dengan menambah jumlah relay pada jarngan. Outage probablty merupaan probabltas dmana sstem gagal mengrm nformas e tujuan, sehngga nla probabltas n dhtung pada tujuan dengan mempertmbangan semua omponen pada jarngan sepert yang telah dbahas pada stud pustaa. Pertambahan jumlah relay dalam jarngan dapat memperecl outage probablty. Dar hasl smulas dapat dlhat bahwa outage probablty aan seman berurang, sebaga contoh, pada daya transmt yang sama 10 W, outage probablty dar jarngan mult-relay QF dengan -, 3- dan 4-relay QF adalah masng-masng 1, ,, , 3, dan 6, Karaterst hasl outage probablty dapat dbutan bahwa tujuan menerma banya repla Gambar. Outage probablty terhadap daya transmt pada sstem multrelay QF

7 6 Jurnal Reayasa Eletra Vol. 13, No. 1, Aprl 017 Gambar 3. Efsens daya terhadap raso jara dar sstem mult-relay QF nformas yang sama dar beberapa relay dan dgabungan dengan ten MRC, sehngga tngat esusesan menerma nformas seman tngg. Dengan deman, daya transmt dapat dmnmalan berdasaran outage probablty yang dhaslan pada jarngan mult-relay untu target outage tertentu, msalnya nla outage10-4, maa jarngan dengan 3 dan 4-relay QF masng-masng membutuhan daya transmt 8 W dan 5 W. Berdasaran hasl smulas outage probablty pada Gambar, nla efsens daya dapat dhtung dengan menggunaan persamaan (5). Hasl smulas efsens daya terhadap raso jara transms dapat dlhat pada Gambar 3, dmana jara relay berada dantara sumber dan tujuan. Dar hasl smulas ada dua hal yang bsa danalss yatu () eta jara antara sumber e tujuan deat (dengan raso ecl) menggunaan beberapa relay d jarngan ooperatf, tngat efsens daya aan seman tngg bahan bsa mencapa 100% dbandngan dengan daya yang dgunaan pada transms langsung. Raso jara pada peneltan n adalah perbandngan jara sumber e relay (d SR ) dengan jara sumber e tujuan (d ). Sedangan raso jara relay e tujuan (d RD ) adalah 1- d SR. Kemudan efsens daya aan seman berurang eta raso jara transms dar sumber e tujuan seman besar. Hal n secara onsep omunas adalah vald, arena tngat onsums daya aan seman besar eta jara transmsnya bertambah. Dengan deman, efsens daya aan seman berurang; dan () pada jarngan mult-relay, pertambahan jumlah relay dapat menngatan efsens daya. Sebaga contoh, pada raso jara sumber e tujuan sebesar 0,6 efsens daya untu 1-relay hngga 4-relay QF adalah masng-masng 58,76%, 79,96%, 91,1% dan 96,1%. Dar hasl smulas juga ddapatan bahwa penngatan efsens daya tda begtu sgnfan untu jumlah relay lebh dar 3, msalnya 4-relay QF pada jarngan hanya bertambah 5,09% dar jumlah 3-relay QF. Protool relay merupaan meansme nt pada jarngan ooperatf, ba sngle-relay maupun mult-relay. Pada smulas, peneltan n juga membandngan tngat efsens daya jarngan mult-relay protool QF dengan Gambar 4. Perbandngan efsens daya terhadap raso jara antara sstem mult-relay QF dan AF protool AF, dan dhtung berdasaran persamaan (5) dan (6). Perbandngan hanya dlauan untu protool QF dan AF, arena edua protool n bsa dgunaan pada relay analog dan tda butuh pengodean (encodng) dan pendeodean (decodng) pada relay sepert protool DF. Gambar 4 merupaan hasl smulas perbandngan efsens daya pada jarngan mult-relay QF dan AF dengan 3- dan 4-relay. Secara umum, araterst efsens daya sama dengan pada Gambar 3, tetap efsens daya jarngan mult-relay QF lebh tngg dbandngan dengan jarngan mult-relay AF. Namun deman, pada jara transms dengan raso 0,5, efsens daya untu edua protool QF dan AF adalah hampr sama. Efsens daya QF lebh tngg dbandng protool AF eta raso jara transms > 0,5. Sebaga contoh, pada raso jara 0,8, efsens daya untu 3- dan 4-relay QF adalah masng-masng 66,13%dan 77,43%, sedangan untu 3- dan 4-relay AF adalah masng-masng 60,98% dan 7,95%. Adapun perbaan efsens daya yang dhaslan oleh mult-relay QF adalah 5,15% untu jarngan 3-relay dan 4,48% untu jarngan 4-relay. Selanjutnya pada raso jara masmum 1,0, perbaan efsens jarngan 4-relay QF lebh sgnfan adalah sebesar 15,13% dbandngan dengan jarngan 4-relay AF. Hasl n menunjuan bahwa penguatan relay (β ) pada protool AF mash efetf untu menjaga efsens daya pada jarngan hngga raso jara transms 0,5. Keta raso jara > 0,5, dengan poss relay dtengah antara sumber dan tujuan, maa jara sumber dengan relay aan seman jauh sehngga pengaruh nose dan fadng aan seman besar pada relay AF menyebaban penngatan onsums daya. Sebalnya, proses uantsas snyal pada relay QF mengonsumsan daya lebh ecl arena pengaruh nose dan fadng bsa durang dengan proses n. Perbandngan efsens daya terhadap daya transmt pada jarngan mult-relay protool QF dan AF juga telah dsmulasan, dmana hasl smulas dapat dlhat pada Gambar 5. Secara umum, efsens daya edua protool relay menunjuan bahwa efsens daya berurang eta daya transmt bertambah. Indas n merupaan fenomena

8 Nasaruddn d.: Efsens Daya Protool Quantze and Forward pada Sstem Komunas Kooperatf Mult- Relay 63 bahwa efsens daya jarngan mult-relay QF lebh tngg dbandngan dengan protool AF. Dengan deman, jarngan ooperatf mult-relay QF dapat menyedaan beberapa euntungan dbandngan dengan protool AF yatu: dapat dgunaan pada relay dgtal, tngat omplestas rendah, nerja yang ba, dan efsens daya yang tngg. Untu e depan, metode power ontrol pada protool QF dapat daj lebh lanjut sehngga tngat efsens daya yang dapat dsedaan oleh jarngan aan lebh optmal. Ucapan Terma Kash Gambar 5. Perbandngan efsens daya terhadap daya transmt antara sstem mult-relay QF dan AF umum pada setap sema transms yang menunjuan penurunan tngat efsens daya [6]. Kemudan, jumlah relay yang dgunaan mempengaruh tngat efsens daya pada jarngan yatu seman banya relay yang dgunaan pada jarngan maa efsens daya yang ddapatan aan seman tngg. Sebaga contoh, eta daya transmt sebesar 6 W, tngat efsens daya dar jarngan hngga 4-relay QF adalah masng-masng sebesar 43,43%, 61,81% dan 75,5%. Sedangan perbaan efsens daya yang dhaslan oleh protool QF adalah rata-rata 5% dbandngan dengan protool AF. V. Kesmpulan Paper n telah menganalss tngat efsens daya pada jarngan ooperatf mult-relay menggunaan protool quantze and forward (QF). Model jarngan mult-relay untu protool QF dan amplfy and forward (AF) telah dpaparan dengan analss matemats dar parameter-parameter sumber, relay dan tujuan. Efsens daya pada peneltan n dhtung berdasaran nla outage probablty, raso jara lntasan langsung dan daya transmt. Untu mengevaluas efsens daya, smulas omputer telah dlauan dengan mempertmbangan parameter-parameter jarngan untu protool QF dan AF. Hasl smulas menunjuan bahwa nerja outage dar jarngan mult-relay QF seman ecl eta jumlah relay yang dgunaan pada jarngan bertambah. Efsens daya dar jarngan mult-relay QF berurang eta raso jara lntasan langsung bertambah jauh. Selanjutnya, efsens daya mult-relay QF dapat dtngatan dengan menambah relay yang dgunaan pada jarngan. Kemudan, smulas perbandngan efsens daya protool QF dan AF pada jarngan mult-relay juga dlauan, dmana efsens daya QF lebh tngg dbandngan dengan protool AF dengan raso jara transms > 0,5. Perbadngan efsens daya QF dan AF untu varable daya transmt juga telah devaluas, seman besar daya transmt yang dgunaan maa seman ecl efsens daya yang dapat dsedaan pada jarngan. Hasl smulas n juga menunjuan Peneltan n merupaan bagan dar peneltan Hbah Tm Pascasarjana yang berjudul Green Communcatons Pada Sstem Komunas Kooperatf Nrabel yang ddana oleh Dretorat Rset dan Pengabdan Masyaraat Dretorat Jenderal Penguatan Rset dan Pengembangan, Kementran Rset, Tenolog dan Penddan Tngg, Tahun 017. Referens [1] M. B. Johnson, Effectvely ntegratng broadband communcatons wthn wreless multmeda systems, n Proc. IEEE nternatonal Symposum on Broadband Multmeda Systems and Broadcastng, 01, pp [] F. Chuan and L. Anqng, Key technques n green communcaton, n Proc. Internatonal Conference on Consumer Electroncs, Communcatons and Networs (CECNet), 011, pp [3] M. Agwal, A. Roy and N. Saxena, Next Generaton 5G Wreless Networs: A Comprehensve Survey, n IEEE Communcatons Surveys & Tutorals, vol. 18, no. 3, pp , thrdquarter 016. [4] S. Wang and J. Ne, Energy Effcency Optmzaton of Cooperaton Communcaton n Wreless Sensor Networs, EURASIP Journal on Wreless Communcatons and Networng, 1-8, 010. [5] W.B. Danel, W. F. Keth, M.C. Amanda, MIMO Wreless Communcaton, Lncoln Laboratory Journal, vol. 15, no. 1, pp , 005. [6] S. Ghacham, G. Anba, Z. Guennoun, H. Chafnaj, Cooperatve networs: Overvew of State-of-the-art and Trends Toward Green Cooperatve Networs, n Proc. Internatonal Conference on Multmeda Computng and Systems (ICMCS), 01, pp [7] J. N. Laneman, C. Tse, G.W. Wornell, Cooperatve Dversty n Wreless Networs: Effcent Protocols and Outage Behavor, IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 50, no. 1, pp , 004. [8] A. Sendonars, E. Erp, B. Aazhang, User Cooperaton Dversty. Part I. System Descrpton, IEEE Transactons on Communcatons, vol. 51, no. 11, pp , 003. [9] C. Conne and I. Km, Outage Probablty of Mult-Hop Amplfyand-Forward Relay Systems, IEEE Trans. on Wreless Comm., vol. 9, no. 3, pp , 010. [10] Nasaruddn, Melnda, Elzar, Optmzed Power Allocaton for Cooperatve Amplfyand-Forward wth Convolutonal Codes, TELKOMNIKA Indonesan Journal of Electrcal Engneerng, vol. 1, no. 8, pp , 014. [11] A.S. Avestmehr and D.N.C. Tse, Outage Capacty of the Fadng

9 64 Jurnal Reayasa Eletra Vol. 13, No. 1, Aprl 017 Relay Channel n the Low SNR Regme, IEEE Transacton on Informaton Theory, vol. 53, no. 4, pp , 007. [1] I. Avram, N. Aerts, M. Moeneclaey, A Novel Quantze-and- Forward Cooperatve System: Channel Parameter Estmaton Technques, n Proc. Future Networ and Moble Summt Conference, 010. [13] A.H. Mohammed, B. Da, B. Huang, M. Azhar, A Survey and Tutoral of Wreless Relay Networ Protools based on Networ Codng, Elsever Journal Networ and Computer Applcatons, vol. 36, no., pp , 013. [14] X. Bao and J. L, Effcent Message Relayng for Wreless User Cooperaton: DecodeAmplfy-Forward (DAF) and Hybrd DAF and Coded-Cooperaton, IEEE Trans. Wreless Commun, vol. 6, no. 11, pp , 007. [15] Nasaruddn, Yusndar, Elzar, Performance Evaluaton of Amplfy-Quantze and Forward Protocol for Mult-relay Cooperatve Networs, The ECTI Transactons on Electrcal Engneerng, Electroncs, and Communcatons, vol. 15, no. 1, pp. 8-18, 017. [16] K. El-Daryml, Amplfy-and-Forward cooperatve relayng for a lnear Wreless Sensor Networ, n Proc. IEEE Internatonal Conference on Systems, Man and Cybernetcs, 010, pp [17] Z. Sheng, B. J. Ko and K. K. Leung, Power Effcent Decodeand-Forward Cooperatve Relayng, n IEEE Wreless Communcatons Letters, vol. 1, no. 5, pp , October 01. [18] Nasaruddn and R. Kurna, Hammng Codng for Mult-relay Cooperatve Quantze and Forward Networs, n Proc. IEEE Regon 10 Symposum (TENSYMP), pp , 016. [19] M.O. Hasna and M.S. Aloun, Harmonc mean and end-to-end performance of transmsson system wth relays, IEEE Trans. Communcatons, vol 5, no. 1, pp , Jan [0] A. Sendonars, E. Erp and B. Aazhang, User cooperaton dversty. part II. mplementaton aspects and performance analyss, IEEE Trans. Communcatons, vol. 51, no. 11, pp , Nov [1] H.H. Sneessens, L. Vandendorpe and J.N. Laneman, Adaptve compress-and-forward relayng n fadng envronments wth or wthout wyner-zv codng, n Proc. IEEE ICC 009, pp.1-5, 009. [] Z. Sheng and C. H. Lu, Energy Effcent Cooperatve Wreless Communcaton and Networs, Boca Raton: CRC Press, 015. [3] E.E.B. Adam, L. Yu, R. Haruna, and A.A. Mohammed, Performance Analyss of Best Relayng Protocol Selecton wth Interferences at Relays, Radoengneerng, vol. 3, no., pp , 014. [4] T. Yamada and T. Ohtsu, Hgh Power Effcency Transmsson Based on Game Theory for AF Cooperatve Communcaton, n Proc. IEEE Vehcular Technology Conference (VTC Fall), Quebec Cty, QC, 01, pp [5] Z. Hadz-Velov, N. Zlatanov, T.Q. Duong and R. Schober, Rate Maxmzaton of Decode-and-Forward Relayng Systems Wth RF Energy Harvestng, n IEEE Communcatons Letters, vol. 19, no. 1, pp , Dec [6] J. Ahtman and L. Hanzo, Power Versus Bandwdth-Effcency n Wreless Communcatons: The Economc Perspectve, n Proc. IEEE 70th Vehcular Technology Conference Fall, Anchorage, AK, 009, pp. 1-5.

10 Penerbt: Jurusan Ten Eletro, Faultas Ten, Unverstas Syah Kuala Jl. Tg. Syech Abdurrauf No. 7, Banda Aceh 3111 webste: emal: Telp/Fax: (0651)