Perbandingan Kinerja Skema Diversity Kooperatif Full-Feedback dengan Partial-Feedback

Transkripsi

1 Perbadiga Kierja kema iversit Kooperatif Full-Feedback dega Partial-Feedback Amro Baitarrizaq Program tudi Telekomuikasi Multimedia Jurusa Tekik Elektro, Fakultas Tekologi Idustri Istitut Tekologi epuluh Nopember Abstrak- istem komuikasi kooperatif merupaka suatu metode ag memafaatka atea lai dari user lai dega prisip trasmit diversit utuk didapatka suatu virtual atea jamak dega megguaka litasa ag berbeda dalam megirimka suatu data, sehigga dibetuk suatu distribusi multi atea. Tujuaa adalah utuk medapatka iformasi tambaha ag dapat membatu proses peerjemaha iformasi di sisi peerima. Lebih lajut diusulka sebuah skema diversit kooperatif megguaka space-time code, aitu sebuah skema diversit kooperatif terdiri dari dua tahap. Pertama, tahap titik sumber megirimka iformasi ke rela, tahap ii disebut tahap istribusi atau disebut juga dega direct trasmissio. a tahap kedua, titik sumber da rela bekerjasama utuk megirim iformasi ke destiatio, tahap ii disebut tahap eliver atau disebut juga cooperative trasmissio. elajuta, telah diterapka sebuah skema skema diversit kooperatif berbasis feed-back. ega memafaatka keberhasila peerimaa titik tujua ag cuma sesekali, akhira beberapa skema umpa balik harus diterapka dega memafaatka tekik Automated epeat equest (AQ). Yag pertama adalah skema diversit kooperatif partial-feedback ag megguaka umpa balik haa dari titik tujua, da ag kedua adalah skema diversit kooperatif fullfeedback ag memafaatka umpa balik dari kedua titik, aitu titik tujua da rela. Ke word: istem Komuikasi Kooperatif, Automated epeat equest (AQ), skema diversit kooperatif partial-feedback, skema diversit kooperatif fullfeedback. I. PENAHULUAN Pelemaha sial ag disebabka oleh multi-path propagasi adalah masalah utama dalam komuikasi irkabel. Efek ag merugika dapat dapat dikuragi oleh tehik diversit dega sistem multi-iput multioutput (MIMO). aaga, tidak selalu memugkika secara fisik membawa beberapa atea di satu termial. Cara alteratif adalah dega megguaka atea ag terletak di termial ag berbeda utuk membetuk sebuah sistem distribusi muti atea. Yag maa memafaatka atea ag berdekata sebagai rela utuk membatu megirimka iformasi ke destiatio. Metode ii disebut cooperative diversit. Lebih lajut diusulka sebuah skema diversit kooperatif megguaka space-time code, ag terdiri dari dua tahap. Pertama, tahap titik sumber megirimka iformasi ke rela, tahap ii disebut tahap istribusi. a tahap kedua, titik sumber da rela bekerjasama utuk megirim iformasi ke destiatio, tahap ii disebut tahap eliver. Namu, karea sifat broadcast media irkabel, destiatio juga dapat megartika ttik sumber da pada tahap istribusi [. Memafaatka keberhasila peerimaa di destiatio ag cuma sesekali, beberapa skema umpa balik harus diterapka. i sii permitaa pegirima kembali mugki mejadi cara ag efektif. kema ii adalah salah satu khas skema diversit kooperatif ber basis feedback. Ide dasara megguaka umpa balik dari destiatio utuk meetuka perilaku sistem. Berdasarka umpa balik sederhaa dari kedua titik, aitu destiatio da rela, sebuah skema diversit kooperatif ag baru diusulka. ega umpa balik dari destiatio, peerimaa sukses di destiatio dalam tahap distribusi dapat dideteksi utuk meghidari trasmisi ulag ag tidak perlu. emetara itu, umpa balik dari rela meujukka apakah rela berhasil meerima iformasi da apakah kerjasama dapat dilaksaaka. kema baru ii ag disebut skema diversit kooperatif full feedback. II. PEMOELAN ITEM A. istem Komuikasi Kooperatif Komuikasi kooperatif ii merupaka suatu metode ag memafaatka atea lai dari user lai dega prisip trasmit diversit, utuk didapatka suatu virtual atea jamak dega megguaka litasa ag berbeda dalam megirimka suatu data. ehigga dibetuk suatu distribusi multi atea. h 3 Gambar 1. istem Komuikasi Kooperatif h Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT 1

2 istem ii dimaksudka agar didapatka iformasi tambaha ag dapat membatu proses peerjemaha iformasi di sisi peerima. Yaitu, bila iformasi dari salah satu user megalami kesalaha, maka aka memperoleh iformasi tambaha dari user lai. ehigga dapat meuruka kemugkia error suatu sial iformasi ag diterima di tujua. Utuk lebih jelas, sistem komuikasi kooperatif dapat dilihat pada gambar 1. a proses trasmisi pada sistem ii dapat dilihat pada gambar. Pada sistem komuikasi kooperatif terdapat dua jeis kaal ag dipakai, aitu kaal uplik da kaal iter user. Kaal uplik merupaka kaal atara tiap user da destiatio. edagka kaal iter user adalah kaal atara user ag satu dega user ag lai. Gambar. Proses trasmisi sistem komuikasi kooperatif ari gambar di atas dapat dilihat bahwa proses pegirima melewati dua tahap, ag pertama aitu sial iformasi dari pegirim dilakuka secara broadcast, sehigga ada sial iformasi Y ag lagsug diterima oleh peerima, da ada sial iformasi Y 1 ag diterima oleh rela. Tahap ii disebut tahap istribusi, atau disebut juga dega direct trasmissio. Proses atau tahap ag kedua aitu sial iformasi Y 1 ag diterima rela dikirim ke peerima sebagai sial iformasi 1. ehigga peerima memperoleh dua buah sial iformasi, aitu da 1, kemudia dilakuka suatu combiig utuk medapatka sial iformasi. Tahap ii disebut tahap deliver, atau prosea disebut juga dega cooperative trasmissio. B. Automatic epeat equest (AQ) istem komuikasi ag diterapka dalam tugas akhir ii adalah komuikasi dua arah, dega demikia receiver aka memberitahuka ke trasmitter apakah data ag dikirimka bear atau tidak. Ketika terjadi kesalaha dalam proses pegirima, receiver dapat memita ke trasmitter utuk megirimka kembali. istem seperti ii disebut automatic repeat request atau automatic repeat quer (AQ). Utuk meerapka AQ, receiver harus mampu medeteksi kesalaha trasmisi. istem AQ dapat meghemat daa da badwidth. istem ii terutama cocok utuk jariga komuikasi ag memiliki dela trasmisi kecil da iformasi ag biasaa terhalag []. Pada simulasi ii, metode AQ ag diguaka adalah idle Q, aitu trasmitter meuggu higga ACK atau NACK tiap frame diterima baru kemudia megirim frame berikuta, da disebut juga stop-adwait atau schroous. Gambar 3. Idle Q Pada simulasi data ag dikirimka adalah sebaak 1 bit data. Karea dalam strategi stop-adwait ii memiliki karakteristik dimaa sebuah pegirim megirimka sebuah frame da kemudia meuggu ackowledgmet sebelum memprosesa lebih lajut, maka 1 bit data tersebut dibagi dalam tiga kofigurasi frame, aitu 5 frame dimaa tiap frame terdiri dari bit data. 5 frame dimaa tiap frame terdiri dari 4 bit data. 1 frame dimaa tiap framea terdiri dari 1 bit data. C. pace Time Block Code (TBC) Pada tahap deliver atau cooperative trasmissio, sumber da rela metrasmisika iformasi megguaka metode pace Time Block Code (TBC) Alamouti. alam skema ii, data masuka dikelompokka secara berpasaga. Misala, simbol da 1 ditrasmisika dalam waktu k dari atea pertama da kedua secara beruruta. Kemudia dalam k+1 simbol * 1 ditrasmisika oleh atea pertama da * ditrasmisika dari atea kedua. imaa tada * merupaka operasi kompleks cojugate.[3] Pada saat proses cooperative trasmissio dega megguaka metode TBC terdapat dua tahapa dalam pegirima sial, aitu : 1. Pada tahap pertama, source da rela salig megirimka dataa masig-masig, aitu a 1 da a secara bergatia (diasumsika tidak ada waktu tuda pada pemrosesa da pegirima sial). Proses pertukara data ii terjadi pada kaal atar source da rela. Ilustrasi dari proses pertukara data atar user di atas dapat dilihat pada gambar 4. imaa, pada gambar itu terlihat bahwa kedua user salig meukarka dataa secara bergatiaa. a 1 source rela Gambar 4. Proses Pertukara ata Atar source da rela a Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT

3 . Kemudia setelah proses pedeteksia da pegambila keputusa, aka didapatka ilai estimasi a 1 da a. Pada tahap kedua, data ag diperoleh dari pertukara dega user lai aka diekodeka berdasarka pada skema space-time ecodig dari Alamouti da meghasilka -a * da a * 1 ag aka ditrasmisika bergatia, dimaa source da rela aka megirimka data tersebut secara bersama-sama ke destiatio. ource aka megirimka data [a 1 -a * ] da rela aka megirimka data [a a * meuju destiatio. Misalka a k adalah hasil matriks iformasi dari proses ecodig TBC. Maka secara matematis dapat dituliska sebagai berikut, a k = Pada sisi peerima selajuta dilakuka peggabuga dua buah sial ag diterima oleh atea peerima sesuai dega gambar 5. ial terima dapat diataka dega,[4] r t) 1 1 (1) r ( h s h s () r ( h s h s (3) 1 r t T) * 1 * 1 ial ag telah dikombiasika di atas aka dikirim ke maximum likelihood detector. elajuta ial da aka diestimasi kemudia hasil dari estimasi tadi aka diguaka sebagai pembadig dega sial ag aka dikirim. - * 1 Gambar 5. kema Alamouti dega satu peerima. 1 1 * Tx Atea Tx Atea 1 h 1 Chael Estimator h h x Atea 1 Iterferece & oise Combier Maximum Likelihood etector 1. kema iversit Kooperatif Partial-Feedback kema ii megguaka umpa balik dari titik tujua. Pertama-tama, sumber metrasmisika iformasi ke destiatio da rela. Trasmisi ii disebut direct trasmissio. i akhir peerimaa direct trasmissio, titik tujua meiarka kodisi peerimaa. Jika titik tujua berhasil meerima, titik sumber terus utuk megirimka iformasi baru. Jika tidak, sumber da rela aka bekerja sama utuk kembali megirimka iformasi. Trasmisi seperti ii disebut cooperative trasmissio atau cooperative commuicatio.pada sistem model ii, sumber selalu megasumsika bahwa rela telah berhasil meerima iformasi selama direct trasmissio [. Pada saat cooperative trasmissio sumber da rela aka metrasmisika berdasarka metode space time block codig (TBC) Alamouti. Jika rela telah berhasil meerima iformasi dalam direct trasmissio maka aka ditrasmisika ke tujua sebagaimaa sumber, jika tidak maka tidak dilakuka apa-apa. i akhir proses cooperative trasmissio, jika tujua berhasil meerima iformasi maka aka ditrasmisika iformasi ag baru, jika tidak maka aka ditrasmisika iformasi ag sama. Ilustrasi proses trasmisi ii bisa dilihat pada gambar 6. Gambar 6. kema diversit kooperatif partial-feedback. ial ag diterima dalam direct trasmissio adalah, [ h, [ Z [ (4) an 1 an N; a Jika titik rela tidak berhasil meerima iformasi dalam direct trasmissio maka sial ag diterima di titik tujua pada cooperative trasmissio adalah, [ h, [ Na] [ h, [ Na an 1, an 3,...,( a 1) N Z [ 1; a Z [ (5) edagka jika rela berhasil meerima iformasi pada direct trasmissio, maka sial ag diterima di tujua pada cooperative trasmissio adalah, Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT 3

4 [ ( h [ Na] hc, [ ) z [ ], Na (6) [ ( h, [ Na hc, [ Na]) an 1, an 3,...,( a 1) N 1; m a m l z [ ( h, [ Na an 1, an 3,...,( a 1) N 1; a [ hc, [ Na]) E. kema iversit Kooperatif Full-Feedback z [ alam skema ii memafaatka umpa balik dari kedua titik, aitu titik tujua da rela. i akhir waktu peerimaa, kodisi peerimaa dari titik tujua da rela disiarka. alam skema ii, ketika tahap distribusi, rela da tujua megartika sial ag diterima. Jika titik tujua berhasil meerima lebih cepat dari rela, proses trasmisi diakhiri da tidak ada pegulaga trasmisi ag diperluka. edagka jika titik kooperator atau rela berhasil meerima lebih cepat dari titik tujua, maka sistem masuk kedalam tahap deliver. umber da rela aka bekerjasama utuk megirimka kembali. [. Ilustrasi proses trasmisi ii bisa dilihat pada gambar 7. Gambar 7. kema diversit kooperatif partial-feedback. Proses pada source da rela bergatug pada kodisi peerimaa sebeluma. Ada dua kodisi. Kodisi pertama aitu baik titik tujua atau rela berhasil pada waktu k. Kemudia pada k+1, titik tujua berhasil meerima. ial ag diterima pada k+1 adalah, [ h [ Na] z [ [ C h,, C [ an 1 ( a 1) N; a k Kodisi kedua, aitu baik titik tujua atau rela berhasil meerima pada slot waktu m. Kemudia pada saat waktu m+1 haa rela ag berhasil meerima iformasi. Maka dega megguaka TBC Alamouti, titik tujua da rela bekerjasama utuk megirimka iformasi ag sama utuk waktu l+1 higga titik tujua berhasil, atau dega kata lai masuk dalam tahap deliver. ial ag berhasil diterima pada tahap deliver, aitu pada slot waktu l+1 adalah, [ Na] z [ C (7) [ ( h, [ Na] hc, [ Na ) z [ (8) III. HAIL IMULAI Pada bab ii aka diaalisis hasil dari simulasi skema diversit kooperatif partial-feedback dega skema diversit kooperatif full-feedback. ari keduaa aka dibadigka kierja dari masig-masig skema. a dalam tugas akhir ii, kierja ag dibadigka adalah jumlah retrasmisi ag perlu di lakuka ketika terjadi kesalaha pada trasmisi sebeluma. A. Aalisa pada skema diversit kooperatif partialfeedback ebagaimaa disebutka di awal, bahwa metode AQ ag diterapka dalam simulasi ii adalah stop ad wait. ehigga 1 bit data ag dikirim dibagi dalam frame-frame data. a dalam simulasi ii dibagi dalam 3 kofigurasi, aitu satu frame terdiri dari bit data (5 frame), satu frame terdiri dari 4 bit data (5 frame), da satu frame terdiri dari 1 bit data (1 frame). Pada simulasi skema diversit kooperatif partialfeedback ag telah dilakuka, dihasilka jumlah trasmisi ag terjadi ketika terjadi kesalaha pada trasmisi sebeluma akibat pegaruh raleigh fadig da AWGN. i sii aka diaalisa hasil kierja sistem dega meghitug jumlah retrasmisi, dega N atara db sampai dega db. Kemudia aka dibadigka jumlah retrasmisi ketika 1 bit data dibagi dalam 5 frame, 5 frame, da 1 frame. Jumlah etrasmisi Jumlah etrasmisi per frame 3 1 Grafik ata-ata Jumlah etrasmisi PFBC N (db) 3 1 Grafik ata-ata Jumlah Trasmisi per frame PFBC 1 bit/frame bit/frame 1 bit/frame bit/frame N (db) Gambar 8. kema iversit Kooperatif Partia-Feedback Hasil dari simulasi dapat dilihat pada gambar 8. Gambar grafik ag atas meujukka jumlah retrasmisi ag diperluka satu data peuh (1 bit) jika terjadi kesalaha trasmisi. a gambar grafik ag dibawaha meujukka jumlah retrasmisi ag diperluka tiap frame jika terjadi kegagala trasmisi. Pada gambar tersebut terlihat bahwa semaki besar N maka jumlah retrasmisi ag dibutuhka ketika terjadi kegagala semaki sedikit. Hal ii disebabka karea semaki besar N maka probabilitas error pu semaki kecil. Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT 4

5 ari hasil simulasi, juga diketahui bahwa perbedaa jumlah bit tiap frame mempegaruhi jumlah retrasmisi ag terjadi ketika terjadi kesalaha dalam proses trasmisi. ari grafik terlihat jelas bahwa perbedaa jumlah retrasmisi ag terjadi ketika data dibagi dalam 5 frame, 5 frame, da 1 frame. Namu perbedaa jumlah bit dalam frame berpegaruh pada wilaah N kecil aitu atara s/d 8 db. B. Aalisa pada skema diversit kooperatif fullfeddback. Pada skema ii juga dilakuka aalisa terhadap jumlah retrasmisi ag diperluka ketika terjadi kesalaha atau kegagala trasmisi pada trasmisi sebeluma akibat pegaruh raleigh fadig da AWGN. i sii aka diaalisa hasil kierja sistem dega meghitug jumlah re-trasmisi, dega N atara db sampai dega db. Kemudia aka dibadigka jumlah retrasmisi ketika 1 bit data dibagi dalam 5 frame, 5 frame, da 1 frame. ata-ata Jumlah Trasmisi ata-ata Jumlah Trasmisi per frame Grafik ata-ata Jumlah Trasmisi FFBC 1 bit/frame bit/frame N (db) Grafik ata-ata Jumlah Trasmisi per frame FFBC 1 bit/frame bit/frame N (db) Gambar 9. kema iversit Kooperatif Full-Feedback Hasil dari simulasi dapat dilihat pada grafik ag ditujukka pada gambar 9. Gambar grafik ag atas meujukka jumlah retrasmisi ag diperluka satu data peuh (1 bit) jika terjadi kesalaha trasmisi. a gambar grafik ag dibawaha meujukka jumlah retrasmisi ag diperluka tiap frame jika terjadi kegagala trasmisi. Pada gambar tersebut terlihat bahwa semaki besar N maka jumlah retrasmisi ag dibutuhka ketika terjadi kegagala semaki sedikit. Hal ii disebabka karea semaki besar N maka probabilitas error pu semaki kecil. ari grafik hasil simulasi, juga diketahui bahwa perbedaa jumlah bit tiap frame mempegaruhi jumlah retrasmisi ag terjadi ketika terjadi kesalaha dalam proses trasmisi. alam skema ii perbedaa jumlah bit dalam satu frame berpegaruh pada wilaah N atara s/d 6 db. Utuk N 6 s/d db terlihat bahwa jumlah retrasmisi ag diperluka tidak berbeda jauh. Bahka jumlah retrasmisi ag diperluka utuk megirimka satu data peuh (1 bit), kofigurasi ketika jumla bit dalam satu frame memiliki kierja lebih bagus disbadig bit da 4 bit dalam satu frame. C. Perbadiga atara kema iversit Kooperatif Full-Feedback dega kema iversit Kooperatif Partial-Feedback ari hasil simulasi dapat kita lihat bahwa skema diversit kooperatif full-feedback membutuhka jumlah retrasmisi ag lebih sedikit dibadigka dega skema diversit kooperatif partial-feedback. ata-rata jumlah retasmisi kedua skema dapat dilihat pada gambar 1,11, da gambar 1. Masig-masig gambar memiliki kofigurasi jumlah bit per frame ag berbedabeda. Jumlah etrasmisi Jumlah etrasmisi per frame Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi PFBC da FFBC PFBC FFBC N (db) Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi per Frame PFBC da FFBC PFBC FFBC N (db) Gambar 1. Perbadiga kema iversit Koopeatif Full-Feddback dega Partial-Feedback dega kofigurasi bit per frame Jumlah etrasmisi Jumlah etrasmisi per frame Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi PFBC da FFBC PFBC FFBC N (db) Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi per Frame PFBC da FFBC PFBC FFBC N (db) Gambar 11. Perbadiga kema iversit Koopeatif Full-Feddback dega Partial-Feedback dega kofigurasi 4 bit per frame ata-ata Jumlah Trasmisi ata-ata Jumlah Trasmisi per frame 3 1 Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi PFBC da FFBC N (db) Grafik Perbadiga Jumlah etrasmisi per Frame PFBC da FFBC 3 1 PFBC FFBC N (db) Gambar 1. Perbadiga kema iversit Koopeatif Full-Feddback dega Partial-Feedback dega kofigurasi 1 bit per frame Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT 5

6 ari ketiga gambar terlihat jelas perbedaa atara jumlah retrasmisi atara skema diversit kooperatif fullfeedback dega skema diversit kooperatif partialfeedback. imaa skema diversit kooperatif fullfeedback membutuhka jumlah retrasmisi ag lebih sedikit ketika terjadi kegagala pada trasmisi sebeluma. Hal ii disebka karea probabilitas error ag diakibatka oleh skema diversit kooperatif fullfeedback lebih kecil. Probabilitas error ag lebih kecil tersebut disebabka oleh adaa deteksi oleh rela ketika terjadi kesalaha pada direct trasmitio sebeluma. ehigga Probabilitas error data ag diterima oleh destiatio pada saat cooperative trasmitio juga kecil. IV. KEIMPULAN etelah melakuka simulasi da aalisa data, dapat diambil beberapa kesimpula sebagai berikut: 1. kema diversit kooperatif full-feedback memiliki kierja lebih bagus dibadig dega skema diversit kooperatif partial-feedback hal ii bisa dilihat dari jumlah retrasmisi ag lebih kecil.. Jumlah retrasmisi ag lebih kecil pada kema diversit kooperatif full-feedback meujukka bahwa peluag terjadi kesalaha atau kegagala trasmisi pada kema diversit kooperatif fullfeedback juga kecil. 3. Jumlah bit dalam tiap frame ikut meetuka retrasmisi ag dilakuka ketika terjadi kesalaha trasmisi. Utuk N ag kecil (kurag dari 1 db) jumlah bit g sedikit dalam satu frame lebih bagus dibadig dega jumlah bit g lebih baak dalam satu frame-a. VI. BIOATA PENULI Amro Baitarrizaq dilahirka di Lamoga, 11 Jui Putra pertama dari empat bersaudara dari pasaga Awar da Aisatul Cholifah. Lulus dari N Palaga II Kr. Biagu Lamoga tahu 1998, kemudia melajutka ke LTPN 1 Lamoga da lulus pada tahu 1. Kemudia melajutka ke MUN Lamoga da lulus pada tahu 4. etelah meamatka MU, peulis melajutka studia di 3 Computer Cotrol Istitut Tekologi epuluh Nopember urabaa da lulus tahu 7. elepas lulus iploma- III, peulis sempat bekerja di sebuah perusahaa Maufackturig. a pada tahu 8 peulis kembali melajutka studia di Istitut Tekologi epuluh Nopember urabaa megambil jurusa Tekik Elektro Bidag studi Telekomuikasi Multimedia. V. AFTA PUTAKA [ u e-chu, Yi Ke-chu, LI iao-hui, pace-time cooperative diversit scheme usig full feedback, The Joural of Chia Uiversities of Posts ad Telecommuicatios, 9 [] Halsall, F, ata Commuicatios, computer etworks, ad Ope stems 4 th editio, Addisowesle Pub. Co., Wokigham, Eglad, [3] Al-hahir, N., Calderbak, A.., iggavi,.n. pace Time Codig for Wireless Commuicatios: Priciples ad Applicatios, Kluwer Academic Publishers, Lodo [4] Alamouti,.M., A simple trasmit diversit techique for wireless telecomuicatio, IEEE J.elected Areas Commuicatio., Vol.16, o.8, Oct 1998 Procedig emiar Tugas Akhir Jurusa Tekik Elektro FTI-IT 6