ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM

Transkripsi

1 ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh: MUHAMMAD SOBIRIN DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM Oleh: MUHAMMAD SOBIRIN Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sidang pada tanggal 26 bulan November tahun 2011 di depan Penguji: 1. Maksum Pinem, S.T, M.T : Ketua Penguji : Ir. M. Zulfin, M.T : Anggota Penguji : Ir. Arman Sani, M.T : Anggota Penguji :... Disetujui oleh: Pembimbing Tugas Akhir, NAEMAH MUBARAKAH, S.T, M.T NIP : Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP :

3 ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM Oleh: MUHAMMAD SOBIRIN Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sidang pada tanggal 26 bulan November tahun 2011 di depan Penguji: 1. Maksum Pinem, S.T, M.T : Ketua Penguji 2. Ir. M. Zulfin, M.T : Anggota Penguji 3. Ir. Arman Sani, M.T : Anggota Penguji Disetujui oleh: Pembimbing Tugas Akhir, NAEMAH MUBARAKAH, S.T, M.T NIP : Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP :

4 ABSTRAK Metode pengolahan sinyal digital mengalami perkembangan dalam mensintesis penjumlahan sinyal termodulasi secara akurat. Kendala dalam mengatur spasi subkanal yang memiliki ukuran yang sama dapat diatasi dengan metode modulasi multicarrier. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) merupakan teknik transmisi dengan beberapa frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus (orthogonal). Dalam sistem OFDM diterapkan proses Fast Fourier Transform (FFT) dan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). Dalam Tugas Akhir ini diamati pengaruh jumlah cacah bin-ifft/fft pada sistem OFDM 4-QAM dan 16-QAM yang disimulasikan dengan MATLAB R2008b. Kinerja sistem OFDM diuji dengan menggunakan kanal AWGN. Jumlah cacah bin- IFFT/FFT dan skema modulasi divariasikan untuk meneliti pengaruhnya terhadap Bit Error Rate dan Packet Error Rate sistem OFDM. Pada OFDM 4-QAM, jumlah cacah bin-ifft yang paling baik digunakan adalah 1024, yaitu dengan Bit Error Rate Sedangkan pada OFDM 16- QAM, jumlah cacah bin-ifft yang paling baik digunakan adalah 128, yaitu dengan Bit Error Rate Meskipun kecepatan data sistem OFDM 4-QAM lebih rendah dari sistem OFDM 16-QAM, namun Bit Error Rate sistem OFDM 4-QAM lebih rendah dari sistem OFDM 16-QAM. Packet Error Rate bernilai sama untuk semua jumlah cacah bin-ifft pada 4-QAM dan 16-QAM. Waktu Komputasi simulasi berbanding lurus dengan jumlah cacah bin-ifft pada 4-QAM dan 16- QAM.

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah subhanahu wa ta ala yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Keluarga penulis, atas dukungan moril, doa, dan materil. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 3. Almarhum Bapak Ir. Thalib Pasaribu selaku Dosen Wali penulis. 4. Ibu Naemah Mubarakah, ST.MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Segenap Civitas Akademika Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis. Medan, Oktober 2011 Muhammad Sobirin NIM :

6 DAFTAR ISI ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iii DAFTAR GAMBAR...vi DAFTAR TABEL...vii DAFTAR ISTILAH...viii I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan...3 II. ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) Umum Konsep Orthogonalitas Komponen sistem OFDM Transmitter...7

7 2.3.2 Channel Receiver Modulasi/Demodulasi QAM Modulator QAM Demodulator QAM Fast Fourier Transform (FFT) dan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) Guard Interval...16 III. PEMODELAN SISTEM OFDM Umum Struktur Simulasi Parameter Input Simulasi Proses Simulasi Transmitter OFDM Pembangkitan Data Masukan Serial to Parallel Modulasi QAM Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) Guard Interval Insertion Kanal Additive White Gaussian Noise (AWGN) Receiver OFDM Guard Interval Removal...30

8 Fast Fourier Transform (FFT) Demodulasi QAM Parallel to Serial Perhitungan BER, PER, dan Waktu Komputasi Prinsip Kerja Sistem...34 IV. ANALISIS PENGARUH JUMLAH CACAH BIN-IFFT TERHADAP KINERJA SISTEM OFDM DENGAN VARIASI M-ARY QAM Umum Analisis Pengaruh Jumlah Cacah bin-ifft terhadap Kinerja Sistem OFDM 4QAM Analisis Pengaruh Jumlah Cacah bin-ifft terhadap Kinerja Sistem OFDM 16QAM...41 V. PENUTUP Kesimpulan Saran...45 DAFTAR PUSTAKA...46 LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perbandingan Penggunaan Frekuensi Modulasi (a) Single carrier (b) FDM (c) OFDM...6 Gambar 2.2 Blok Diagram Transmitter OFDM...8 Gambar 2.3 (a) Rapat Spektral Daya Derau Putih...9 (b) Fungsi Otokorelasi Derau Putih...9 Gambar 2.4 Blok Diagram Receiver OFDM...11 Gambar 2.5 Blok Diagram Modulator QAM...12 Gambar 2.6 Blok Diagram Demodulator QAM...13 Gambar 2.7 Penyisipan Guard Interval...17 Gambar 3.1 Model Sistem Pengaruh Jumlah Cacah bin-ifft terhadap Kinerja Sistem OFDM dengan Variasi M-Ary QAM...18 Gambar 3.2 Struktur Simulasi...19 Gambar 3.3 Model Sistem Transmitter OFDM...20 Gambar 3.4 Sinyal informasi...22 Gambar 3.5 Ilustrasi Proses Serial to Parallel...24 Gambar 3.6 Konstelasi Sinyal 4-QAM...25 Gambar 3.7 Konstelasi Sinyal 16-QAM...25 Gambar 3.8 Sinyal Hasil modulasi 4-QAM...26 Gambar 3.9 Sinyal Hasil modulasi 16-QAM...26 Gambar 3.10 Bentuk sinyal kirim dengan diberi cyclic prefix...28 Gambar 3.11 Bentuk Umum Model Kanal...28

10 Gambar 3.12 Model Sistem Receiver OFDM...29 Gambar 3.13 Bentuk sinyal yang diterima tanpa cyclic prefix...30 Gambar 3.14 Proses Parallel to Serial...31 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan BER dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 4-QAM...38 Gambar 4.2 Grafik Perbandingan PER dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 4-QAM...39 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Waktu Komputasi dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 4-QAM...40 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan PER dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 16-QAM...42 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan BER dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 16-QAM...43 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Waktu Komputasi dengan Jumlah Cacah bin-ifft pada Sistem OFDM 16-QAM...44

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan perhitungan kompleks pada DFT dan FFT...16 Tabel 3.1 Sifat statistik deretan bit 1 dan Tabel 4.1 Parameter Input Simulasi...36 Tabel 4.2 BER Sistem OFDM dengan Modulasi 4-QAM...37 Tabel 4.3 PER Sistem OFDM dengan Modulasi 4-QAM...38 Tabel 4.4 Waktu Komputasi Simulasi Sistem OFDM dengan Modulasi 16-QAM...39 Tabel 4.5 BER Sistem OFDM dengan Modulasi 16-QAM...41 Tabel 4.6 PER Sistem OFDM dengan Modulasi 16-QAM...42 Tabel 4.7 Waktu Komputasi Simulasi Sistem OFDM dengan Modulasi 16-QAM...43

12 DAFTAR ISTILAH AWGN (Additive White Gaussian Noise) Noise yang memiliki fungsi kepadatan probabilitas menyerupai Distribusi Gaussian. Bandwidth Perbedaan dalam Hertz antara frekuensi batas (atas dan bawah) suatu spektrum. BER (Bit Eror Rate) Jumalah angka kesalahan bit dari suatu transmisi data antar dua sistem komputer dalam sebuah jaringan. Bin Setiap titik data dalam spektrum frekuensi yang digunakan pada FFT atau IFFT. Bit Satuan terkecil dari data yang nilainya merupakan bilangan biner. Bit Rate Banyaknya bit yang dikirimkan melalui sesuatu media dalam satuan waktu. Broadband Dalam komunikasi data yang umumnya mengacu pada sistem yang memberi pengguna laju data yang lebih besar dari 2 Mbps. Delay Waktu tunda yang disebabkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya.

13 Demodulasi Pemulihan sinyal pembawa termodulasi menjadi sinyal memiliki karakteristik yang sama secara substansial sebagai sinyal asli Domain frekuensi Pengarakteran fungsi atau sinyal yang dinyatakan dalam frekuensi-frekuensi komponennya. Domain waktu Pengarakteran fungsi atau sinyal yang dinyatakan dalam dalam nilai sebagai fungsi waktu. Fading Gangguan saluran transmisi, terutama pada sistem gelombang mikro ketika sinyalsinyal yang dikirim melalui berbagai jalur ke penerima dan mengalami perubahan karena kondisi atmosfer. FFT (Fast Fourier Transform) Proses yang dilakukan untuk mengubah sinyal dalam domain waktu kebentuk spektrum frekuensi yang ekuivalen. IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) Proses yang berkebalikan dengan FFT, yaitu mengubah sebuah spektrum (amplitudo dan fasa dari setiap komponen) ke bentuk sinyal dalam domain waktu. Interferensi Kondisi dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan, hal ini mengakibatkan terjadinya

14 superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru. M-Ary Semua sistem komunikasi mengirimkan jumlah integer dari bit per simbol. Kita dapat menghubungkan jumlah bit (k) dan jumlah simbol yang berbeda (m) dengan persamaan berikut: m = 2 k. Dengan teknik modulasi M-Ary, "simbol per detik" dapat jauh lebih lambat daripada "bit per detik". Modulasi Teknik yang dipakai untuk memasukkan informasi dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus. Multipath Fenomena dimana sinyal dari pengirim (transmitter) tiba di penerima (receiver) melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda. Multiplexing Dalama transmisi data, satu fungsi yang memungkinkan dua tau lebih sumber data berbagi medium transmisi yang sama sehingga setiap sumber data memiliki kanal masing-masing. Paket Kelompok bit yang mencakup data dan alamat-alamat sumber dan tujuan. Umumnya mengacu pada protokol lapis jaringan (lapis ke-3). PER (Packet Eror Rate) Jumalah kesalahan paket dari suatu transmisi data antar dua sistem komputer dalam sebuah jaringan.

15 Propagasi Proses perambatan gelombang radio di udara, berawal saat sinyal radio dipancarkan di titik pengirim dan berakhir saat sinyal radio tersebut ditangkap di titik penerima. Wireless Teknologi komunikasi data dengan koneksi yang tidak menggunakan kabel untuk menghubungkan antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya. Mengacu pada transmisi data melalui gelombang elektromagnetik dengan bantuan antena.