PE I GKATA KUALITAS VIDEO U TUK TRA SMISI DESKRIPSI JAMAK PADA KA AL MIMO Aranda Fadzri Rahardi

Transkripsi

1 PE I GKATA KUALITAS VIDEO U TUK TRA SMISI DESKRIPSI JAMAK PADA KA AL MIMO Aranda Fadzri Rahardi aranda@elect-eng.its.ac.id Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS, Keputih Sukolilo, Surabaya ABSTRAK Dengan berkembangnya teknologi pada jaringan nirkabel dan teknologi video digital, semakin mempermudah dalam melakukan transmisi informasi, hal ini didukung dengan media transmisi melalui jaringan nirkabel yang membuat transmisi data berupa video semakin efektif dan efisien terutama dalam hal maintenance, jangkauan area dan assembler. Dalam pengembangannya transmisi video membutuhkan bandwidth yang konstan dan relatif besar. Dapat diketahui bersama pada jaringan nirkabel terdapat beberapa kendala diantaranya penurunan bandwidth, terdapat multipath fading,, noise channel, dan lain sebagainya. Selain itu juga teknik pengkompresian video juga rentan akan terjadinya error ini yang menyebabkan perlunya sebuah teknik kompresi video yang baik, dan sistem transmisi yang handal pada jaringan nirkabel. Pada tugas akhir ini dirancang sebuah sistem peningkatan kualitas video untuk deskripsi jamak pada kanal MIMO. Dimana data video akan dideskripsikan menjadi dua bagian ganjil dan oleh metode Multiple Description Coding (MDC) kemudian ditransmisikan melalui MIMO STBC 2x2 untuk mengatasi kendala pada jaringan nirkabel. Dari hasil simulasi yang dilakukan didapat bahwa metode multiple descrption coding merupakan solusi untuk mengatasi komunikasi multicast yang rentan error, dan MIMO sebagai multi antena untuk meningkatkan kinerja komunikasi. Kata kunci : Multiple Description Coding, MIMO I. PE DAHULUA Perkembangan terhadap kebutuhan informasi semakin meningkat, dimana tidak hanya informasi berupa text dan gambar tetapi juga melibatkan semua aspek multimedia, salah satunya kebutuhan dalam informasi berupa video. Namun pentransmisian video melalui media udara atau wireless sangat rentan mengalami ganguan sehingga dapat mengurangi informasi yang dikirimkan hal ini disebabkan adanya bandwith yang tidak konstan, noise, multipath fading, dan kompresi video yang rentan error. Pada beberapa penelitian teknik MIMO (Multi Input Multi Output) dapat membuat kanal paralel independen dalam spatial domain untuk mengirimkan data stream yang beragam. Dan yang terpenting juga adalah teknik ini bisa Sedangkan pada teknik MDC mendapat gagasan, jika semua semua bitsream diterima dengan sempurna oleh receiver maka image atau video dapat direkonstruksi dengan kualitas yang bagus (tinggi) namun jika ada beberapa komponen bitstream yang hilang receiver dapat tetap merekonstruksi data tersebut menjadi image dan video dengan mutu atau kualitas yang rendah. II. TEORI PE U JA G 2.1 Multiple Description Coding (MDC) [1] Multiple Description Coding (MDC) merupakan suatu teknik pengkodean yang memiliki fragmen aliran tunggal ke suatu substreams n (n 2) yang disebut juga sebagai deskripsi. MDC merupakan suatu bentuk partisi data, sehingga dapat di bandingkan dengan coding yang berlapis seperti yang digunakan MPEG-2 dan MPEG-4, namun berbeda dengan MDC, mekanisme pengkodean menghasilkan lapisan dasar dan lapisan n perangkat tambahan. Lapisan dasar diperlukan untuk streaming media yang menjadi decoder, lapisan tambahan di terapkan untuk meningkatkan kualitas stream. Namun,peningkatan lapisan pertama tergantung pada lapisan dasar dan setiap enhancement layer n+1 sehingga hanya bisa diterapkan jika n sudah diterapkan. Model Multiple Description Coding (MDC) dengan dua saluran pengirim dan 3 saluran penerima ditunjukan pada gambar 1 Sebuah encoder diberi symbol urutan yang dihasilkan oleh proses stokastik {x}, dimana {x} adalah independen terdistribusi secara identik p{x}. Dua deskripsi dengan urutan yang sama R1 dan R2 dikirim untuk decoder 1 dan 2 melalui dua buah saluran masing masing. Central Decoder dapat menerima informasi lebih baik dari side decoder 1 dan side decoder 2. Gambar 1. MDC dengan 2 buah deskripsi memperbesar kapasitas kanal tanpa mengurangi bandwidth yang ada. 2.2 H264.AVC [2] 1

2 H.264 (MPEG-4 Part 10) atau lebih dikenal dengan Advance Video Coding (AVC) merupakan sebuah codec video digital yang memiliki keunggulan dalam rasio kompresi (tingkat kompresi yang tinggi) dengan memanfaatkan metoda blok transformasi adaptif yang efektif. Tujuan pengembangan H.264/AVC adalah untuk membuat suatu standar video digital yang dapat menghasilkan kualitas video yang baik pada bitrate yang lebih kecil dibandingkan dengan standar video digital sebelumnya (MPEG-2, H.263, maupun MPEG-4 Part 2) tanpa harus melakukan perubahan yang kompleks dan dapat diimplementasikan dengan biaya yang murah. 2.3 Multiple Input Multiple Output (MIMO) [3] Pada sistem komunikasi wireless, sinyal transmisi akan mengalami kerusakan akibat adanya fading, sehingga akan menurunkan performansi sistem. Di sisi lain, tuntutan peningkatan laju data dan kualitas layanan sistem komunikasi wireless semakin tinggi sehingga memicu lahirnya teknik-teknik baru untuk meningkatkan efisiensi spektral dengan tetap mempertahankan kualitas. Salah satu caranya adalah menggunakan multi antena di sisi pengirim dan penerima seperti pada gambar 2 teknik ini dikenal sebagai Multiple Input Multiple Output (MIMO). Gamabar 2 menunjukan MIMO STBC 2x2 digunakan saat perbaikan performansi menjadi hal yang diutamakan sedangkan efisiensi spektral bukan sebuah permasalahan. Prinsipnya, STBC mengirimkan beberapa replika sinyal informasi pada kanal independent fading dalam format sinyal yang ortogonal, sehingga di penerima minimal ada satu sinyal yang tidak mengalami fading terburuk dan antar sinyal terima tersebut saling bebas. III. PEMODELA DA SIMULASI SISTEM 3.1 Rencana Simulasi Pada tugas akhir ini perencanaan simulasi pengiriman video menggunakan teknik MDC pada kanal wireless melalui MIMO 2x2 terdapat tiga kondisi yaitu a. Kondisi transmisi video MDC dengan maping BPSK melalui kanal AWGN b. Kondisi transmisi video MDC dengan maping BPSK melalui kanal AWGN dan multipath fading c. Kondisi transmisi video MDC dengan MIMO STBC 2x2 melalui kanal Simulasi pada rencana tugas akhir ini dapat diliat pada gambar 4 Gambar 2. MIMO dengan skema STBC 2Tx,2Rx (b) (c) Gambar 3. Simulasi pada rencana tugas akhir Dalam tugas akhir ini input video yang akan ditransmisikan berupa format CIF yang direkomendasikan dalam standart H264 diantaranya adalah: BUS_352x288_30orig_01.yuv, FOREMAN_352x288_30orig_01.yuv, FOOTBALL_352x288_30orig_01.yuv, MOBILE_352x288_30orig_ 01.yuv, CITY_352x288_30orig.yuv. namun dalam tugas akhir ini sinyal video yang akan di trasnmisikan Bus_352x288.yuv. IV. A ALISA DATA DA PEMBAHASA 4.1 Hasil transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWG Dari hasil ploting pada gambar 4 dan (b) kondisi pada video ganjil dan adalah sama, Nbit 2

3 error pada masing masing kondisi merupakan nilai dari setengah bit total yang dikirimkan sebesar data bit. Dari tabel 1 didapat analisa bahwa kanal AWGN tidak terlalu berpengaruh pada transmisi video ganjil dan, hal ini terlihat pada level SNR 12 db jumlah bit yang diterima salah adalah 0.. (b) Gambar 4. pada video ganjil (b) pada video Gambar 6. Hasil rekontruksi pada transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWGN Tabel 1. pada kanal AWGN NO SNR (db) Ganjil Genap Ganjil Genap Frame asli video input (b)frame ganjil+interpolasi (c)frame + interpolasi (d) Frame rekontruksi Gambar 7. Contoh hasil frame video input terhadap video yang telah di transmisi 4.2 Hasil transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWG dan Multipath fading Dari hasil ploting pada gambar 8 dan (b) kondisi pada video ganjil dan adalah sama, Nbit error pada masing masing kondisi merupakan nilai dari setengah bit total yang dikirimkan sebesar data bit. Pada kondisi ini nilai dipengaruhi oleh kanal AWGN dan multipath fading. Gambar 5.Grafik interpolasi gabungan video ganjil dan pada transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWGN 3

4 (b) Gambar 8. pada video ganjil (b) pada video Table 2. pada kanal AWGN dan multipath fading NO SNR (db) ganjil ganjil Nbit error Gambar 9. Grafik interpolasi gabungan video ganjil dan transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWGN dan Multipath fading Gambar 10. Hasil rekontruksi pada transmisi video MDC dengan mapping BPSK melalui kanal AWGN dan Multipath fading Frame asli video input (b)frame ganjil+interpolasi Dari tabel 2 didapat analisa bahwa transmisi video ganjil dan pada MDC melalui kanal AWGN dan multipath fading memiliki pengaruh yang cukup besar dalam terjadinya error, hal ini terlihat pada level SNR 30 db jumlah bit yang diterima salah adalah 11 pada masing masing deskripsi ganjil dan. (c)frame + interpolasi (d) Frame rekontruksi Gambar 11. Contoh hasil frame video input terhadap video yang telah di transmisi 4

5 4.3 Hasil transmisi video MDC dengan MIMO STBC 2x2 melalui kanal AWG dan Multipath fading (b) Gambar 12. pada video ganjil (b) pada video Table 3. pada kanal AWGN dan multipath fading melalui MIMO STBC NO SNR (db) Ganjil Genap ganjil Gambar14. Hasil rekontruksi pada transmisi video MDC dengan MIMO STBC 2x2 melalui kanal AWGN dan Multipath fading Dari tabel 3 dapat di analisa bahwa transmisi video MDC dengan MIMO berjenis MIMO STBC memiliki pengaruh yang sangat besar pada kemungkinan bit yang diterima salah, dikarenakan sinyal yang dikirimkan secara pararel dan diduplikat sejumlah n antena sehingga jika sinyal dari antena 1 mengalami permasalahan maka sinyal dari antena 2 berupa conjugatenya dapat diambil dan dibandingkan sehingga diperoleh sinyal yang sama dengan sinyal asli yang dikirim. Hal ini dapat dilihat pada kondisi SNR = 6dB, ganjil dan bernilai nol. Gambar 13.Grafik interpolasi gabungan video ganjil dan pada transmisi video MDC dengan MIMO STBC 2x2 melalui kanal AWGN dan Multipath fading Frame asli video input (b)frame ganjil+interpolasi (c)frame + interpolasi (d) Frame rekontruksi Gambar 15. Contoh hasil frame video input terhadapvideo yang telah di transmisi V. PE UTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil simulasi dan analisa, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Metode teknik Multiple Description Coding merupakan solusi yang baik untuk pengiriman transmisi video, dimana semua bitsream diterima dengan sempurna oleh receiver maka video dapat direkonstruksi dengan kualitas yang bagus (tinggi) namun jika ada beberapa komponen bitstream yang hilang, receiver dapat tetap merekonstruksi data tersebut menjadi image dan video dengan mutu atau kualitas yang rendah. 2. Noise AWGN dan multipath fading menyebabkan distorsi dalam deretan frame yang dikodekan,. 3. Dengan MIMO STBC menggunakan prinsip multiple antena transmit dan multiple antena receive dapat menawarkan perfomansi dan 5

6 kapasitas sistem yang lebih baik pada kanal multipath fading 5.1 Saran 1. Pendeskripsian MDC tidak hanya terbatas terhadap 2 deskripsi saja,sehingga perlu di analisa dan dikembangkan lagi dengan 3 atau lebih metode deskripsi yang di kembangkan. 2. Perlu dilakukan penambahan pengkodean kanal, filter, error reporting, dan komponen transmisi lain untuk kehandalan sistem 3. Perlu diteliti teknik transmisi lain baik menggunakan MIMO 4x4 atau lain sebagainya agar diperoleh unjuk kerja sistem yang lebih baik. 4. Diharapkan video yang dikompresi tidak hanya video standart yang direkomendasikan tetapi diujicoba untuk video dengan format yang lain DAFTAR PUSTAKA [1] Vivik K.Goyal and Jelena Kovacevic. Generalized multiple description coding with correlating transforms. IEEE Trans. Info. Theory, 47(6): , [2] ITU T Recommendation H264, Advanced Video Coding Generic Audiovisual Services, 2007 [3] Haifeng Zheng, Congchong Ru, ChangWen Chen, and Lun Yu1, Video Transmission overmimo- OFDMSystem:MDC and Space-Time Coding-Based Approaches,Research article, BIODATA PE ULIS Aranda Fadzri Rahardi, dilahirkan di Balikpapan 12 Maret 1986, merupakan anak kedua dari empat bersaudara pasangan Supiyono Yusuf dan Yiyik Yudianti. Memulai pendidikan Sekolah Dasar di SD Patra Dharma IV Balikpapan, kemudian meneruskan pendidikan di SLTP Patra Dharma 1 Balikpapan dan SMA Negeri 2 Balikpapan. Kemudian meneruskan pendidikan D3 di POLITEKNIK Negeri Malang bidang studi teknik Telekomunikasi dan melanjutkan ke jenjang S1 di Teknik Elektro ITS bidang studi Telekomunikasi Multimedia. Sekarang sedang mengerjakan tugas akhir di Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia, Jurusan Teknik Elektro ITS Surabaya. aranda@elect-eng.its.ac.id 6