SIMULASI PENGARUH HAMMING CODE PADA SISTEM OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) MENGGUNAKAN MODULASI QPSK

Transkripsi

1 SIMULASI PENGARUH HAMMING CODE PADA SISTEM OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) MENGGUNAKAN MODULASI QPSK TUGAS AKHIR Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana S1 pada Jurusan Teknik Elektro Oleh : TUAHSEN SARAGIH NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2008

2 ABSTRAK Seiring dengan cepatnya kemajuan telekomunikasi ternyata kebutuhan pengguna telekomunikasi bukan hanya pada teks maupun suara (voice) lagi. Perubahan akan kebutuhan telekomunikasi tersebut menuntut tersedianya bandwidth atau data rate yang besar. Sebagai sebuah teknologi yang sedang dikembangkan, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) mempunyai peran yang signifikan untuk mengatasi kebutuhan ini. OFDM merupakan salah satu bentuk khusus modulasi pembawa-jamak. Sinyal-sinyal subpembawa pada OFDM merupakan sinyal sinusoide yang salaing tegak lurus sehingga memungkinkan terjadinya saling-cakup (overlap) pada ranah frekuensi tanpa menimbulkan interferens satu sama lain. Frekuensi frekuensi subpembawa seperti ini menghemat pemakaian bandwidh hampir 50%. Disamping banyaknya kelebihankelebihan sistem OFDM, sistem OFDM juga tidak lepas dari kekurangan. Dimana kesalahan-kesalahan bit akan tetap terjadi, sehingga FEC (Forward Error Coerrecting) masih dibutuhkan untuk meminimumkan efek kesalahan. Dalam penulisan tugas akhir ini akan dibahas mengenai penerapan pengkodean Hamming code pada sistem OFDM menggunakan QPSK dengan karakteristik kanal Rayleigh. Sehingga akan diketahui bagaimana kinerja dari penggunaan Hamming code atau tanpa Hamming code pada penerapannya dalam sistem OFDM dengan cara melihat perbandingan peningkatan kualitas dari segi Bit Errors Rate (BER) yang didapatkan sebelum dan setelah menggunakan Hamming Code. Hasil simulasi menunjukkan bahwa berdasarkan data yang di peroleh maka kondisi tersebut dapat dikatakan bahwa terjadi peningkatan unjuk kerja sistem OFDM tanpa pengkodean terhadap sistem OFDM dengan kode Hamming (7,4) dengan terjadinya pengurangan nilai BER dari 0,0395 menjadi 0,0268 pada Eb/No = 3 db. Persentasi pengurangan nilai bit tersebut adalah %. Pada sistem OFDM dengan teknik pengkodean Hamming code dapat memperbaiki unjuk kerja sistem OFDM, dimana pada kanal rayleigh, sistem OFDM tanpa kode Hamming (7,4), memiliki nilai BER terkecil sama dengan 1x10-2 diperoleh pada Eb/No sama dengan 14 db sedangkan sistem OFDM dengan kode Hamming (7,4), memiliki nilai BER terkecil sama dengan 1x10-2 diperoleh pada EbNo sama dengan 13,2 db. Kata kunci : OFDM, Kode Haming,Rayleigh ii

3 ABSTRACT Along with information technologies that develop rapidly, we know that telecommunication user need not only just text and voice anymore. Changing in that telecommunication needed demand bigger bandwidth and data rate. As one of the technology that still developed, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) has significant rule to meet this demand. OFDM is one of the special term carrier modulations. Signals subcarrier in OFDM is a sinusoid signal that upright straight each other (orthogonal), so three is some possibility that cover each other (overlap) occur at low frequency without making interference each other. Sub carrier frequencies like this can save dandwidth use until almost 50%. Beside of many advantages OFDM system, OFDM system also have some weakness, which that bit errors can still happen, so FEC (Forward Error Correcting) still needed to minimize error effect. In this mini thesis will be describe use of Hamming Coding at OFDM system with QPSK modulation according to Rayleigh Channel. So on the end will be discovering how is the efficiency with or without Hamming Code in OFDM system, using increase comparison Bits Error Rate (BER) before and after the using of Hamming Code. The simulation result show that according to data obtained, so in that condition occur efficiency OFDM system increase without Coding in the Hamming Code OFDM system (7,4) which can be seen from BER value decrease from to at Eb/No = 3 db. Value decreasing percentage is 32, 15%. At OFDM system with Hamming Code Coding System able to fix efficiency OFDM system, which at Rayleigh Channel, OFDM system without Hamming Code (7,4) has the minimum BER value with 1x10-2 that obtained from Eb/No equal to 14 db, while OFDM system with Hamming Code (7,4), has the minimum BER value equal to 1x10-2 that obtained from Eb/No equal to 13,2 db Key word : OFDM, Hamming Code, Rayleigh iii

4 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR JUDUL : SIMULASI PENGARUH HAMMING CODE PADA SISTEM OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) MENGGUNAKAN MODULASI QPSK NAMA : TUAHSEN SARAGIH NIM : JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO BIDANG STUDI : TELEKOMUNIKASI MENYETUJUI Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Putu Ardana., MT Nyoman Gunantara.,ST., MT NIP : NIP : MENGETAHUI Ketua Jurusan / Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana Ir. Lie Jasa, MT NIP : iv

5 LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jimbaran, Oktober 2008 Tuahsen Saragih NIM v

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan anugerah- Nya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: SIMULASI PENGARUH HAMMING CODE PADA SISTEM OFDM MENGGUNAKAN MODULASI QPSK. Saya tidak berani mengaku bahwa Tugas Akhir ini hanya merupakan karya sendiri, karena begitu banyak pihak yang terlibat di dalamnya dan memberikan informasi, tenaga, waktu, serta dukungan kepada saya. Pada kesempatan ini, saya ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Lie Jasa, MT., selaku ketua jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. Putu Ardana., MT., yang bersedia menjadi pembimbing saya dan memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini menjadi lebih baik. 3. Bapak Nyoman Gunantara. ST., MT., yang bersedia menjadi pembimbing saya dan memberi masukan sehingga Tugas Akhir ini menjadi lebih baik. 4. Ibu Ir. Rukmi Sari Hartati, MT., PhD., selaku pembimbing akademik yang telah banyak memberikan pengarahan selama proses perkuliahan. 5. Orang Tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan selama ini. 6. Rekan-rekan angkatan 2002 di lingkungan Jurusan Teknik Elektro. 7. Bagi pihak lain yang belum saya sebutkan, terima kasih atas bantuan dan dukungannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Saya menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran diharapkan demi kesempurnaan dari Tugas Akhir ini. Jimbaran, Oktober 2008 Tuahsen Saragih vi

7 DAFTAR ISI JUDUL... ABSTRAK... ABSTRACT... LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR PERNYATAAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii x xii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Pembahasan... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sejarah OFDM Prinsip Dasar OFDM Sistem Ortogonalitas Deskripsi Matematis OFDM Sistem Modulasi OFDM Teknik Modulasi QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) Performansi Modulasi QPSK Kode Hamming vii

8 2.5.1 Encoding KodeHamming Decoding Kode Hamming Kemampuan Kode Hamming Transformasi Fourier Invers Fast Fourier Transform dan Fast Fourier Transform Pemodelan Dasar Kanal Komunikasi Digital Noise AWGN Distribusi kontinyu Rayleigh Fading Channel Demodulasi OFDM Interval Guard BAB III. METODOLOGI 3.1 Tempat dan Waktu Data Bentuk data Jenis data Metode Pengumpulan Data Analisis Data Alur Analisis Sistem OFDM BAB IV. PEMBAHASAN 4.1 Tinjauan umum Analisa kinerja BER hasil program bantu pada kanal Rayleigh Simulasi sitem OFDM sebelum Menggunakan Hamming code Simulasi sitem OFDM sesudah Menggunakan Hamming code Perbandingan hasil simulasi sistem OFDM sebelum menggunakan Hamming Code dan sistem OFDM sesudah menggunakan Hamming code viii

9 Analisa kinerja BER modulasi QPSK tanpa OFDM sebelum menggunakan Hamming Code Perlakuan modulasi QPSK tanpa OFDM sesudah menggunakan Hamming Code Perbandingan hasil perlakuan modulasi QPSK tanpa sistem OFDM sebelum menggunakan Hamming Code dan perlakuan modulasi QPSK tanpa sistem OFDM sesudah menggunakan Hamming code Bab V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran 64 DAFTAR PUSTAKA ix

10 DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman Gambar 2.1 Perbandingan dari pemanfaatan bandwidth untuk FDM dan OFDM 6 Gambar 2.2 Modulator OFDM 7 Gambar 2.3 Skema modulasi modern 9 Gambar 2.4 Spectrum OFDM ( a ) subkanal tunggal, (b) 5 carrier pada frekwensi pusat dari tiap-tiap subkanal dimana 11 tidak terdapat crosstalk antar subkanal Gambar 2.5 Transmisi sistem OFDM pada Transmitter 13 Gambar 2.6 Transmitter modulator QPSK 16 Gambar 2.7 Diagram phasor modulasi QPSK 17 Gambar 2.8 Konstelasi modulasi QPSK 18 Gambar 2.9 Bentuk sinyal keluaran modulasi QPSK 18 Gambar 2.10 Receiver modulator QPSK 20 Gambar 2.11 Standar array kode Hamming (7,4) 22 Gambar 2.12 Receiver sistem OFDM 26 Gambar 2.13 Bentuk konversi sinyal pada FFT/IFFT 26 Gambar 2.14 Blok diagram system OFDM menggunakan FFT, sekuens pilot PN dan penyisipan bit guard 27 Gambar 2.15 Contoh desain spectral daya pada sinyal OFDM dengan interval guard = T s / 4 (jumlah carrier N=32) 28 Gambar 2.16 Ilustrasi kanal Rayleigh 28 Gambar 2.17 Grafik PDF noise gaussian (Sumber : Carlson 1986) 31 Gambar 2.18 Model ideal sistem OFDM 32 Gambar 2.19 Blok diagram dari transceiver OFDM 33 Gambar 2.20 Efek pada toleransi waktu dengan memasukkan 35 x

11 interval guard, dengan dimasukkanya interval guard pada sinyal, maka toleransi waktu dari sampel lebih dipermudah Gambar 2.21 Efek pada toleransi waktu dengan memasukkan interval guard, dengan dimasukkanya interval guard pada sinyal, maka toleransi waktu dari sampel lebih 36 dipermudah Gambar 2.22 Fungsi dari interval guard untuk melindungi dari ISI 37 Gambar 3.1 Diagram Alur analisis 40 Gambar 3.2 Diagram Alur program 46 Gambar 4.1 Model sistem OFDM 47 Gambar 4.2 Model sistem tanpa OFDM 48 Gambar 4.3 Grafik OFDM sebelum penggunaan kode hamming 54 Gambar 4.4 Grafik OFDM sesudah penggunaan kode hamming 55 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan OFDM sebelum dan setelah penggunaan kode Hamming 56 Gambar 4.6 Modulasi QPSK sebelum penggunaan kode Hamming 58 Gambar 4.7 Grafik Modulasi setelah penggunaan kode Hamming 59 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan modulasi QPSK sebelum dan setelah penggunaan kode Hamming 60 xi

12 DAFTAR TABEL No. Judul Halaman Tabel 2.1 Tabel kebenaran modulasi QPSK 17 Tabel 2.2 Bentuk error dan syndrome error 23 xii