PENGARUH FREQUENCY SELECTIVITY PADA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

Transkripsi

1

2 PENGARUH FREQUENCY SELECTIVITY PADA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) Fahima Uli Tazkia NIM Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jalan MT. Haryono 67, Malang 6545, Indonesia ahimauli@gmail.com Pembimbing ) Ir. Endah Budi P, MT., ) Ali Mustoa, ST., MT Abstrak - Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalah suatu nama khusus dari multicarrier, dimana suatu aliran data berkecepatan tinggi ditransmisikan melalui sejumlah subcarrier berkecepatan rendah. Prinsip dasar dari sistem OFDM adalah membagi bandwidth yang ada pada beberapa subcarrier yang kemudian dimodulasikan dan ditransmisikan menjadi aliran data paralel dengan kecepatan data yang rendah. Pemakaian subcarrier yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar rekuensi tanpa menimbulkan intererensi satu sama lain. Selektiitas rekuensi adalah kemampuan penerima untuk membedakan sumber-sumber sinyal yang dirancang untuk beroperasi pada rekuensi yang berbeda dan dalam rentang panjang gelombang tertentu. Sistem OFDM memiliki sensitiitas pada kesalahan rekuensi yang diakibatkan oleh perbedaan rekuensi yang diterima dengan osilator lokal pada penerima. Analisis yang dilakukan adalah seberapa besar pengaruh intererensi yang diakibatkan adanya selektiitas rekuensi terhadap kinerja Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) pada kapasitas kanal dan Signal to Noise Ratio (SNR). Dari hasil perhitungan didapatkan semakin besar intererensi yang terjadi pada proses pentransmisian akan menghasilkan perormansi sistem semakin lemah. Kata Kunci : selektiitas rekuensi, intererensi, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) I. PENDAHULUAN Era globalisasi membawa pengaruh yang besar terhadap teknologi telekomunikasi. Pengaruh itu menuntut layanan telekomunikasi untuk memenuhi permintaan yang sangat besar dengan membangun suatu sistem komunikasi nirkabel agar mampu memenuhi keinginan para pengguna dalam memperoleh layanan yang semakin bervariasi dan memiliki kecepatan data yang tinggi. Pada sistem komunikasi nirkabel, perambatan sinyal antara pemancar dan penerima melewati berbagai lintasan yang berbeda. Dengan adanya lintasan yang berbeda-beda serta terkadang juga kondisi lingkungan yang selalu berubah mengakibatkan sinyal pada sisi penerima mengalami penghamburan, pelemahan, perusakan, waktu tunda, dan pergeseran asa yang berbeda pula sehingga timbul gejala intererensi. Sehingga dibutuhkan suatu teknik yang dapat mengurangi eek tersebut dan meningkatkan kualitas sistem. Salah satu teknik tersebut adalah Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Pada prinsipnya OFDM membagi data serial berkecepatan tinggi dengan membagi carrier menjadi subcarrier yang bersiat tegak lurus untuk memperoleh sinyal paralel dengan data jalur yang rendah. Dalam downlink, OFDM dipilih untuk memenuhi persyaratan kinerja Long Term Evolution (LTE). Dengan OFDM dapat menghasilkan selektiitas rekuensi saluran lintas jamak dengan membagi data berkecepatan tinggi dengan membagi carrier menjadi beberapa subcarrier yang bersiat ortogonal dengan kecepatan bit lebih rendah []. Selektiitas rekuensi adalah kemampuan penerima untuk membedakan sumber-sumber sinyal yang dirancang untuk beroperasi pada rekuensi yang berbeda dan dalam rentang panjang gelombang tertentu. Sistem OFDM memiliki sensitiitas pada kesalahan rekuensi yang diakibatkan oleh perbedaan rekuensi yang diterima dengan osilator lokal pada penerima. Perbedaan ini diakibatkan oleh adanya intererensi dimana sinyal pengganggu yang tidak diinginkan rekuensinya berdekatan atau sama dengan akibat eek pergerakan dan pengaruh ICI antar subcarrier. [] Penulisan skripsi ini membahas tentang pengaruh dari selektivitas rekuensi F requency selectivity terhadap perormansi kapasitas kanal dan Signal-to-Noise Ratio (SNR) jika diterapkan dengan modulasi 64-QAM pada multipleksing OFDM untuk mengetahui pengaruh selektivitas rekuensi yang menimbulkan terjadinya intererensi jika diterapkan pada OFDM menggunakan modulasi 64-QAM. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalah suatu nama khusus dari multicarrier, dimana suatu aliran data berkecepatan tinggi ditransmisikan melalui sejumlah subcarrier berkecepatan rendah. Dengan demikian, OFDM dapat dipandang sebagai suatu

3 teknik modulasi maupun teknik multiplexing. Alasan pemikiran OFDM sebagai suatu teknik transmisi sinyal adalah untuk meningkatkan ketahanan sinyal terhadap requency selective ading dan intererensi narrowband. Prinsip dasar dari sistem OFDM adalah membagi bandwidth yang ada pada beberapa subcarrier yang kemudian dimodulasikan dan ditransmisikan menjadi aliran data paralel dengan kecepatan data yang rendah.[6] Dalam pentransmisiannya masing-masing subcarrier dijaga agar saling tegak lurus sama dengan lainnya. Pemakaian subcarrier yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar rekuensi tanpa menimbulkan intererensi satu sama lain. Teknologi OFDM menggunakan sinyal orthogonal, dimana awal spectrum rekuensi berada tepat di spektrum sebelumnya, sehingga overlapping dari rekuensi carrier tidak akan mempengaruhi sinyal. Dengan demikian akan menghilang adanya guard band, sehingga penggunaan bandwidth lebih eisien[5][7]. Sinyal dikatakan orthogonal jika sinyal-sinyal tersebut saling bebas satu sama lain (mutually independent). Orthogonalitas merupakan suatu siat yang mengijinkan pentransmisian sinyal inormasi jamak dengan sempurna melalui kanal tanpa terjadinya intererensi.[3] B. Selektiitas Frekuensi Selektiitas merupakan kemampuan penerima untuk membedakan antara sinyal yang diinginkan dan osilasi elektromagnetik yang tersebar dari berbagai macam aktor yang mengganggu penerimaan sinyal dan menolak sinyal-sinyal yang tidak diinginkan. Sinyal yang diingiinkan dipilih berdasarkan beberapa karakteristik yang dimiliki, seperti selektiitas rekuensi, selektiitas amplitud, selektiitas asa, dan selektiitas perbedaan waktu. Selektiitas rekuensi adalah selektiitas yang banyak ditemui karena sumber-sumber sinyal dirancang untuk beroperasi pada rekuensi yang berbeda dan dalam rentang panjang gelombang tertentu. Sistem OFDM memiliki sensitiitas pada error rekuensi yang diakibatkan oleh perbedaan rekuensi yang diterima dengan oscillator lokal pada penerima. Perbedaan ini diakibatkan oleh adanya intererensi dimana sinyal pengganggu yang tidak diinginkan dimana rekuensinya berdekatan atau sama dengan akibat eek pergerakan dan pengaruh ICI antar subcarrier.[4] Gambar. Ilustrasi inter cell-intererensi pada user (Farooq Khan,9) Mobile Station merupakan pengguna pada tepi sel Base Station yang mengalami intererensi dari Base Station. Pada saat sinyal inormasi dikirimkan dari BS menuju MS maka menimbulkan suatu kondisi jaringan yang diinginkan. Sedangkan jika sinyal inormasi yang dikirimkan melalui BS menuju MS maka menimbulkan kondisi jaringan yang mengganggu. Pengguna di tepi sel Base Station memiliki nilai sebagai nilai pengintererensi yang besar karena mudah mengalami intererensi dari sel lainnya yaitu dari Base Station. Oleh karena itu, pengguna lebih dekat ke sel dengan nilai rendah diharapkan dapat memberikan manaat lebih dari pengguna di tepi sel pada OFDM. Kinerja pengguna di tepi sel umumnya didominasi oleh gangguan dari sel lainnya daripada gangguan multi-path.[4] C. Kinerja requency selectivity pada OFDM Kapasitas Kanal Kapasitas kanal sistem merupakan sejumlah data yang dapat ditransmisikan dalam satu detik dengan pengaruh rekuensi yang dinyatakan dalam satuan bits per second per Hz (b/s/hz). Persamaan () dan () [6] C. log () () Dengan, ρ sc : Signal to Noise Ratio yang terintererensi (db) N sc : jumlah subcarrier C : kapasitas kanal (b/s/hz) : durasi cyclic preix (s) T s : durasi simbol (s) H c : Gain yang menguntungkan H int : Gain yang mengganggu F : pengintererensi Signal to Noise Ratio (SNR) Signal to Noise Ratio (SNR) adalah suatu parameter yang menyatakan kekuatan sinyal diterima dinyatakan dengan perbandingan sinyal yang diterima dengan deru (noise) dari penerima.

4 Untuk mendapatkan SNR maka IV. HASIL DAN PEMBAHASAN (3) Dengan, SNR : Signal to Noise Ratio (db) C odm : kapasitas kanal OFDM (b/s/hz) III. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini menggunakan kajian yang bersiat analisis, yaitu tentang pengaruh requency selectivity pada Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Susunan langkah yang akan dilakukan untuk mendapatkan solusi dari permasalahan dalam penelitian ini yaitu pengambilan data, pengolahan data, pembahasan dan hasil, serta pengambilan kesimpulan dan saran. Pada pembahasan ini akan dibahas mengenai analisis hasil perhitungan pengaruh selektivitas rekuensi terhadap kinerja Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) pada kanal downlink. Analisis yang akan dilakukan meliputi parameter kapasitas kanal dan Signal to Noise Ratio (SNR). Teknik modulasi yang digunakan adalah 64-QAM dengan kanal noise dan Rayleigh Fading. Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis matematis, yaitu dilakukan dengan mengumpulkan nilai-nilai parameter yang berupa data sekunder serta melakukan perhitungan menggunakan persamaanpersamaan yang telah dijelaskan dalam tinjauan pustaka. Perhitungan dilakukan dengan program Matlab 7.. Hasil perhitungan pada sistem dengan Frequency Selective Intererence (FSI) pada kanal Rayleigh Fading dan pada kanal terhadap perubahan nilai kapasitas kanal dan SNR merupakan hasil yang ingin dicapai dalam penulisan skripsi ini. Data sekunder yang digunakan dalam pembahasan dari rumusan masalah berupa spesiikasi sistem dengan penggunaan skema OFDM meliputi sebagai berikut : Tabel. Parameter sistem Bandwidth MHz Teknik modulasi 64-QAM Jumlah N FFT 6 Durasi cyclic preix,65 pengintererensi,5 ; ; ; ρ sc ; 4 ; 8 ; ; 6 ; Kanal noise Rayleigh (FSI) dan A. Analisis Pengaruh Variasi Pengintererensi Terhadap Kapasitas Kanal pada OFDM.8.6 Kapasitas kanal Csi Cawgn kapasitas kanal (b/s/hz) Gambar. Diagram alir pengolahan data penelitian (Sumber Perencanaan) Gambar 3. Graik Kapasitas Kanal Dengan Variasi Pengintererensi 3

5 Tabel. Hasil Analisis Kapasitas Kanal Dengan Variasi Pengintererensi Intererensi Selekti Frekuensi (b/s/hz) (b/s/hz),5,89,397,,898,876,73,9979,3349 kapasitas kanal (b/s/hz) Kapasitas kanal Cawgn Cawgn Cawgn3 Cawgn4 Pada Gambar 3 menunjukkan bahwa semakin besar nilai pengintererensi maka semakin kecil nilai kapasitas kanal yang dihasilkan pada setiap kanal yang berbeda pada Frequency Selective Intererence dan ρsc (db) Gambar 5. Graik Kapasitas Kanal Dengan Variasi ρ sc pada B. Analisis Pengaruh Variasi ρ sc Terhadap Kapasitas Kanal pada OFDM Tabel 4. Hasil Analisis Kapasitas Kanal Dengan Variasi ρ sc pada kapasitas kanal (b/s/hz) Kapasitas kanal Csi Csi Csi3 Csi4 ρ sc =,5 = = = 4,4,848,343,43 8,3785,9754,3588,4337,446,9434,364,4343 6,4739,95693,3669,4346,4948,9653,3685,4348 Pada Gambar 5 menunjukkan bahwa semakin besar nilai ρ sc maka semakin baik nilai kapasitas kanal yang dihasilkan. Nilai yang terbesar yaitu C odm =,4948 pada pengintererensi =, ρsc (db) Gambar 4. Graik Kapasitas Kanal Dengan Variasi ρ sc pada Frequency Selective Intererence Tabel 3. Hasil Analisis Kapasitas Kanal Dengan Variasi ρ sc pada Frequency Selective Intererence ρ sc =,5 = = = 4,646,373,8543,9959 8,7439,86,865,997,78,973,8687,9976 6,8,5,875,9978,89,,876,9979 Pada Gambar 4 menunjukkan bahwa semakin besar nilai ρ sc maka semakin baik nilai kapasitas kanal yang dihasilkan. Nilai yang terbesar yaitu C odm =,89 pada pengintererensi =,5 C. Analisis Pengaruh Variasi Pengintererensi Terhadap SNR pada OFDM SNR(dB) Signal to Noise Ratio Gambar 6. Graik SNR Dengan Variasi Pengintererensi SNRsi SNRawgn 4

6 dihasilkan. Nilai yang terbesar yaitu SNR odm =,5 pada pengintererensi =,5 Tabel 5. Hasil Analisis SNR Dengan Variasi Pengintererensi Intererensi Selekti Frekuensi (Db) (Db) SNRawgn SNRawgn SNRawgn3 SNRawgn4 Signal to Noise Ratio,5,5,6.,335,8635,385,964,3945,9958 SNR (db) Pada Gambar 6 menunjukkan bahwa semakin besar nilai pengintererensi maka semakin kecil nilai SNR yang dihasilkan pada setiap kanal yang berbeda pada Frequency Selective Intererence dan ρ sc (db) Gambar 8. Graik SNR Dengan Variasi ρ sc pada D. Analisis Pengaruh Variasi ρ sc Terhadap SNR pada OFDM SNR(dB) SNRsi SNRsi SNRsi3 SNRsi4 Signal to Noise Ratio ρsc (Db) Gambar 7. Graik SNR Dengan Variasi ρ sc pada Frequency Selective Intererence Tabel 6. Hasil Analisis SNR Dengan Variasi ρ sc pada Frequency Selective Intererence ρ sc =,5 = = = 4,3,996,376,393 8,3495,684,38,394,4366,93,389,394 6,486,358,3843,3944,5,335,385,3945 Tabel 7. Hasil Analisis SNR Dengan Variasi ρ sc pada ρ sc =,5 = = = 4,3333, ,6, ,743, ,7778, ,88, Pada Gambar 8 menunjukkan bahwa semakin besar nilai ρ sc maka semakin baik nilai kapasitas kanal yang dihasilkan. Nilai yang terbesar yaitu SNR odm =,6pada pengintererensi =,5 V. PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan perhitungan dan analisis yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa requency selectivity mengakibatkan timbulnya intererensi. Intererensi pada skripsi ini terjadi di tepi sel pengguna yang mendapat gangguan dari sinyal sel lainnya sehingga perormansi kapasitas kanal dan SNR dengan pengaruh requency selectivity semakin besar pengintererensi maka semakin kecil nilai kapasitas kanal dan SNR yang didapat. Pada Gambar 7 menunjukkan bahwa semakin besar nilai ρ sc maka semakin baik nilai SNR yang 5

7 Saran Skripsi ini dapat dikembangkan dengan membahas. Skripsi ini dapat dikembangkan dengan manganalisis parameter perormansi lainnya selain kapasitas kanal dan SNR untuk kondisi FSI. DAFTAR PUSTAKA [] Di Zhang. 4. Perormance Analysis and Comparison o OFDM Based Packet Transmission System with QAM Modulation. School o Electrical and Computer Engineering Chalmers University o Technology. Sweden [] Fatonah, Hanum dan Heri Irawan.. Sistem Komunikasi Radio Pengukuran Selektivitas Kanal Tetanggaradio VHF FM Transceiver. Program Studi Teknik Telekomunikasi jurusan Teknik Elektropoliteknik Negeri Bandung. [3] Hara, Shisuke and Ramjee Prasaad. 3. Multicarrier Technique or 4G Mobile Communications. London : Artech House. [4] Khan, Farooq. 9. LTE or 4G Mobile Broadband. New York : Cambridge University Press [5] Prasad, Ramjee. (4). OFDM or wireless communications systems. London : Artech House. [6] Shaikh, Zohaib, Waseem Mahar, Ahad Jan Pathan.. Comparison o OFDM, SC-FDMA and MC-CDMA as Access Techniques or Mobile Communication. Pakistan [7] Steania Sesia, Issam Touik, Matthew Bakker. 9. LTE The UMTS Long Evolution (From Theory to Practice). UK: British 6