SIMULASI TEKNIK MODULASI OFDM QPSK DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II LANDASAN TEORI

ANALISIS UNJUK KERJA TEKNIK MIMO STBC PADA SISTEM ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING

ANALISIS UNJUK KERJA CODED OFDM MENGGUNAKAN KODE CONVOLUTIONAL PADA KANAL AWGN DAN RAYLEIGH FADING

Analisa Kinerja Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Berbasis Perangkat Lunak

PENGUJIAN TEKNIK FAST CHANNEL SHORTENING PADA MULTICARRIER MODULATION DENGAN METODA POLYNOMIAL WEIGHTING FUNCTIONS ABSTRAK

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III PEMODELAN MIMO OFDM DENGAN AMC

Simulasi MIMO-OFDM Pada Sistem Wireless LAN. Warta Qudri /

BAB II ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) (multicarrier) yang saling tegak lurus (orthogonal). Pada prinsipnya, teknik OFDM

BAB IV SIMULASI DAN UNJUK KERJA MODULASI WIMAX

Pengaruh Modulasi M-Psk Pada Unjuk Kerja Sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Ofdm)

BAB I PENDAHULUAN. Tuntutan kebutuhan manusia untuk dapat berkomunikasi di segala tempat,

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PERHITUNGAN BIT ERROR RATE PADA SISTEM MC-CDMA MENGGUNAKAN GABUNGAN METODE MONTE CARLO DAN MOMENT GENERATING FUNCTION.

BAB IV PEMODELAN SIMULASI

SIMULASI ESTIMASI FREKUENSI UNTUK QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION MENGGUNAKAN DUA SAMPEL TERDEKAT

SIMULASI PERBANDINGAN KINERJA MODULASI M-PSK DAN M-QAM TERHADAP LAJU KESALAHAN DATA PADA SISTEM ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

Presentasi Tugas Akhir

TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA SISTEM DVB-T (DIGITAL VIDEO BROADCASTING TERRESTRIAL)

PENGARUH MODULASI M-PSK PADA UNJUK KERJA SISTEM ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

Jurnal JARTEL (ISSN (print): ISSN (online): ) Vol: 3, Nomor: 2, November 2016

BAB II DASAR TEORI. Bab 2 Dasar Teori Teknologi Radio Over Fiber

ANALISIS KINERJA SPHERE DECODING PADA SISTEM MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Balakang 1.2. Perumusan Masalah

Tekno Efisiensi Jurnal Ilmiah KORPRI Kopertis Wilayah IV, Vol 1, No. 1, Mei 2016

Analisa Kinerja Alamouti-STBC pada MC CDMA dengan Modulasi QPSK Berbasis Perangkat Lunak

Analisis Penerapan Teknik AMC dan AMS untuk Peningkatan Kapasitas Kanal Sistem MIMO-SOFDMA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

ABSTRAK. 2. PERENCANAAN SISTEM DAN TEORI PENUNJANG Perencanaan sistem secara sederhana dalam tugas akhir ini dibuat berdasarkan blok diagram berikut:

Implementasi dan Evaluasi Kinerja Multi Input Single Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MISO OFDM) Menggunakan WARP

KINERJA SISTEM OFDM MELALUI KANAL HIGH ALTITUDE PLATFORM STATION (HAPS) LAPORAN TUGAS AKHIR. Oleh: YUDY PUTRA AGUNG NIM :

KINERJA TEKNIK SINKRONISASI FREKUENSI PADA SISTEM ALAMOUTI-OFDM

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Bab II Landasan teori

KINERJA AKSES JAMAK OFDM-CDMA

TUGAS AKHIR PEMODELAN DAN SIMULASI ORTHOGONAL FREQUENCY AND CODE DIVISION MULTIPLEXING (OFCDM) PADA SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS OLEH

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI

OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Modulasi Digital. Dr. Risanuri Hidayat

Unjuk kerja Trellis Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing (TCOFDM) pada kanal Multipath Fading (Andreas Ardian Febrianto)

BAB III PERANCANGAN SISTEM DAN SIMULASI

ANALISIS KINERJA SISTEM AKSES JAMAK PADA ORTHOGONAL FREKUENSI DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) MENGGUNAKAN TEKNIK CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS (CDMA)

ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.3, No.2 Agustus 2016 Page 1654

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) DENGAN MENGGUNAKAN DSK-TMS320C6713

EVALUASI KINERJA OFDMA DENGAN MODULASI ADAPTIF PADA KANAL DOWNLINK

KINERJA SISTEM MULTIUSER DETECTION SUCCESSIVE INTERFERENCE CANCELLATION MULTICARRIER CDMA DENGAN MODULASI M-QAM

ANALISA KINERJA ESTMASI KANAL DENGAN INVERS MATRIK PADA SISTEM MIMO. Kukuh Nugroho 1.

STUDI BIT ERROR RATE UNTUK SISTEM MC-CDMA PADA KANAL FADING NAKAGAMI-m MENGGUNAKAN EGC

Simulasi Dan Analisa Efek Doppler Terhadap OFDM Dan MC-CDMA

Analisis Throughput Pada Sistem MIMO dan SISO ABSTRAK

Analisis Estimasi Kanal Dengan Menggunakan Metode Invers Matrik Pada Sistem MIMO-OFDM

Analisis Penanggulangan Inter Carrier Interference di OFDM Menggunakan Zero Forcing Equalizer

BAB II KONSEP DASAR. 2.1 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

ANALISA UNJUK KERJA 16 QAM PADA KANAL ADDITIVE WHITE GAUSSIAN NOISE

BAB I PENDAHULUAN. 1.2 Tujuan

LAMPIRAN PEDOMAN PENGGUNAAN ALAT

ANALISIS KINERJA SISTEM KOOPERATIF BERBASIS MC-CDMA PADA KANAL RAYLEIGH MOBILE DENGAN DELAY DAN DOPPLER SPREAD

Bit Error Rate pada Sistem MIMO MC-CDMA dengan Teknik Alamouti-STBC

Estimasi Doppler Spread pada Sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan Metode Phase Difference

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM) DENGAN MENGGUNAKAN DSK-TMS320C6713

EVALUASI KINERJA TEKNIK ESTIMASI KANAL BERDASARKAN POLA PENGATURAN SIMBOL PILOT PADA SISTEM OFDM

TUGAS AKHIR ANALISIS BER OFDM DENGAN MENGGUNAKAN LOW-DENSITY PARITY-CHECK (LDPC) PADA SISTEM DVB-T (DIGITAL VIDEO BROADCASTING TERRESTRIAL)

Analisis Kinerja Jenis Modulasi pada Sistem SC-FDMA

Analisa Sistem DVB-T2 di Lingkungan Hujan Tropis

ANALISIS MODEM AKUSTIK OFDM MENGGUNAKAN TMS320C6416 PADA LINGKUNGAN KANAL BAWAH AIR

Visualisasi dan Analisa Kinerja Kode Konvolusi Pada Sistem MC-CDMA Dengan Modulasi QAM Berbasis Perangkat Lunak

Reno Satyogana 1, Muhammad Fauzan Edy Purnomo S.T., M.T. 2, Ali Mustofa S.T., M.T. 3

Analisa Kinerja Sistem MIMO-OFDM Pada Estimasi Kanal LS Untuk Modulasi m-qam

ANALISIS KINERJA SISTEM MIMO-OFDM PADA KANAL RAYLEIGH DAN AWGN DENGAN MODULASI QPSK

PENGARUH FREQUENCY SELECTIVITY PADA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (OFDM)

ANALISIS REDUKSI PAPR MENGGUNAKAN ALGORITMA DISTORTION REDUCTION

Gambar 1.1 Pertumbuhan global pelanggan mobile dan wireline [1].

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1. Pemancar dan Penerima Sistem MC-CDMA [1].

BAB I PENDAHULUAN. Seluruh mata rantai broadcasting saat ini mulai dari proses produksi

PERBANDINGAN KINERJA ANTARA OFDM DAN OFCDM PADA TEKNOLOGI WiMAX

Analisis Unjuk Kerja Convolutional Code pada Sistem MIMO MC-DSSS Melalui Kanal Rayleigh Fading

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

Sistem Telekomunikasi

Pemodelan Single-Input Single-Output (SISO) Berbasis OFDM-Cooperative

BAB II DASAR TEORI. Dasar teori yang mendukung untuk tugas akhir ini adalah teori tentang device atau

III. METODE PENELITIAN

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI HALAMAN PERSEMBAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL

TTG3B3 - Sistem Komunikasi 2 Modulasi Digital: PSK dan ASK

PENGARUH FREQUENCY SELECTIVITY PADA SINGLE CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS (SC-FDMA) Endah Budi Purnomowati, Rudy Yuwono, Muthia Rahma 1

TEKNIK MODULASI DIGITAL LINEAR

Visualisasi dan Analisa Kinerja Kode Konvolusi Pada Sistem MC-CDMA Dengan Modulasi QPSK Berbasis Perangkat Lunak

BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN

BAB 4 MODULASI DAN DEMODULASI. Mahasiswa mampu memahami, menjelaskan mengenai sistem modulasi-demodulasi

Implementasi dan Evaluasi Kinerja Kode Konvolusi pada Modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) Menggunakan WARP

TEE 843 Sistem Telekomunikasi. 7. Modulasi. Muhammad Daud Nurdin Jurusan Teknik Elektro FT-Unimal Lhokseumawe, 2016

A SIMULATION TO GENERATE BPSK AND QPSK SIGNALS

KINERJA MODULASI DIGITAL DENGAN METODE PSK (PHASE SHIFT KEYING)

Praktikum Sistem Komunikasi

BAB III DISCRETE FOURIER TRANSFORM SPREAD OFDM

Analisis Kinerja Sistem MIMO-OFDM pada Kanal Rayleigh dan AWGN dengan Modulasi QPSK

UNIVERSITAS INDONESIA SIMULASI DAN ANALISA KINERJA SISTEM MIMO OFDM-FDMA BERDASARKAN ALOKASI SUBCARRIER SKRIPSI

MODULASI. Ir. Roedi Goernida, MT. Program Studi Sistem Informasi Fakultas Rekayasa Industri Institut Teknologi Telkom Bandung

Fitur Utama OFDM dan OFDMA. bagi Jaringan Komunikasi Broadband

TUGAS AKHIR UNJUK KERJA MIMO-OFDM DENGAN ADAPTIVE MODULATION AND CODING (AMC) PADA SISTEM KOMUNIKASI NIRKABEL DIAM DAN BERGERAK

Transkripsi:

SIMULASI TEKNIK MODULASI OFDM QPSK DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB Rosalia H. Subrata & Ferrianto Gozali Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti Jalan Kiai Tapa No. 1, Grogol, Jakarta Barat E-mail: rosalia@trisakti.ac.id, ferrianto@trisakti.ac.id ABSTRACT This paper provides a brief explanation of the processing steps involved in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) with Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) modulation technique implemented as a simulation program in MatLab. Input data of the simulation program in the form of random bit stream or text can be selected by users. The process conducted in the simulation is divided into three consecutive steps, processes in the OFDM transmitter, in transmission channel and in the OFDM receiver. The result of computation and the wave form involved in every processing steps will be displayed during the simulation. The final result shows, how the input data go through processing steps in the OFDM transmitter, transmission channel with noise and finally received by OFDM receiver will produce the output, random bit stream or text, exactly similar with input data. Keywords: Simulation, OFDM, QPSK, Digital Modulation, IFFT, MatLab. ABSTRAK Tulisan ini memberikan gambaran tentang tahapan proses yang terjadi pada sistem modulasi Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) menggunakan teknik Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) menggunakan program aplikasi MatLab. Data input dari program simulasi dapat berupa suatu deretan bit acak atau berupa kalimat teks yang dipilih oleh pengguna. Tahapan proses yang dilakukan pada simulasi dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu tahapan proses pada pemancar, proses pada kanal transmisi dan proses pada bagian penerima. Pada tiap tahapan proses akan ditampilkan bentuk gelombang serta hasil komputasi yang dilakukan pada proses tersebut. Hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa data input yang dimasukkan oleh pengguna, setelah menjalani proses pada pemancar untuk kemudian dikirim melalui kanal dengan error rate tertentu dan akhirnya diterima oleh bagian penerima dengan bentuk deretan bit maupun kalimat teks yang sama dengan bentuk yang dimasukkan oleh pengguna sebagai input. Kata kunci: Simulasi, OFDM, QPSK, Modulasi digital, IFFT, MatLab

1. PENDAHULUAN Salah satu masalah yang dijumpai pada sistem komunikasi kecepatan tinggi adalah Inter Symbol Interference (ISI). ISI terjadi ketika transmisi mengganggu dirinya sendiri dan akibatnya penerima tidak dapat menerima data yang ditransmisikan dengan benar [1]. ISI dapat diminimalkan dengan beberapa cara, misalnya pada komunikasi single carrier, periode simbol dibuat lebih besar dari waktu tunda [2]. Karena data rate berbanding terbalik dengan periode simbol, dengan memperbesar periode simbol akan menurunkan data rate dan komunikasi menjadi tidak efisien. Cara lainnya dengan menggunakan sistem multicarrier seperti Frequency Division Multiplexing (FDM), dimana lebar frekuensi spektrum yang ada dibagi menjadi beberapa saluran sehingga dapat mengirimkan data secara paralel [3, 4]. Secara keseluruhan, data rate yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan cara ini, namun penggunaan beberapa frekuensi carrier yang berdekatan di dalam spektrum frekuensi yang ada akan menimbulkan masalah baru yang serupa yaitu Inter-Carrier Interference (ICI). Orthogonal Frequency Division Multiplexing atau OFDM merupakan sistem komunikasi multicarrier yang mampu memberikan solusi bagi kedua permasalahan di atas dimana frekuensi carrier diatur saling orthogonal untuk menjamin agar tidak menimbulkan adanya ICI dan setiap carrier menggunakan data rate rendah yang tidak menimbulkan ISI [2-4]. Walaupun ide sistem OFDM telah dimulai sejak 1966 [3, 4], namun belum mendapat perhatian untuk dimanfaatkan secara luas. Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi dengan berbagai aplikasi dan media yang makin beragam akhir-akhir ini, menyebabkan OFDM kembali menarik perhatian para peneliti untuk dikembangkan lebih lanjut [4] serta banyak digunakan dalam sistem komunikasi broadband dengan kabel maupun nirkabel, karena merupakan solusi efektif untuk mengatasi ISI dengan mengirimkan banyak transmisi kecepatan rendah pada frekuensi yang berbeda secara bersamaan [2-5]. Tujuan pengembangan simulasi ini adalah untuk memperlihatkan tahapan proses dan komputasi yang terjadi pada OFDM serta mengamati perubahan unjuk 2

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... kerja sistem dengan mengubah berbagai parameter yang digunakan dalam sistem. Penentuan parameter yang digunakan pada simulasi akan menentukan batasan komputasi yang digunakan pada simulasi pada program. Dengan menggunakan program aplikasi MatLab versi 7.6.0.324 (R2008a), modulator OFDM diimplementasikan dengan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) [5], sedangkan demodulator OFDM diimplementasikan dengan Fast Fourier Transform (FFT) [5] dan model kanal yang digunakan adalah kanal Additive White Gaussian Noise (AWGN). Data input yang dipilih pengguna, pada transmitter akan dimodulasi dengan Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), lalu dimodulasi dengan IFFT sehingga menghasilkan simbol OFDM yang diteruskan ke receiver melalui kanal AWGN. Pada receiver, simbol OFDM ini akan didemodulasi dengan FFT dan demapper QPSK. Melalui proses di atas, mekanisme proses yang terjadi pada sistem OFDM dapat dipelajari dan karakteristik dari sistem OFDM dapat diamati. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1. Prinsip Dasar OFDM Pada prinsipnya, sistem OFDM merupakan sistem multicarrier yang hampir sama dengan sistem FDM yaitu membagi bandwidth yang ada menjadi beberapa subchannel namun data tiap sub-channel tersebut dimodulasi dengan sub-carrier yang saling tegak lurus atau orthogonal, untuk kemudian ditransmisikan secara simultan. Sinyal dikatakan bersifat orthogonal jika sinyal-sinyal tersebut saling independent satu sama lain dan tidak menimbulkan ISI ketika ditransmisikan [4, 6]. Sekumpulan beberapa fungsi saling orthogonal satu sama lain dapat dilihat dari persamaan (1) berikut: T s i (t) s 0 j (t)dt = C i = j 0 i j (C adalah bilangan konstan) (1) Jika perkalian dua fungsi yang berbeda dan diintegrasikan selama periode simbol, hasilnya adalah nol, maka fungsi-fungsi tersebut dinamakan orthogonal. Persamaan (2) menunjukkan satu set orthogonal sinusoid, yang mewakili sub-carrier untuk 3

sebuah unmodulated real OFDM signal [1, 6]. s k (t) = sin(2πkf 0t) 0 < t < T k = 1,2,. M 0 t yang lain (2) dimana f 0 : carrier spacing, M: jumlah sub-carrier, dan T: periode simbol. Karena komponen frekuensi tertinggi adalah Mf 0, maka bandwidth transmisi juga Mf 0 dan minimum frequency spacing (jarak frekuensi) antara dua sinyal orthogonal sinusoid adalah 1 [1, 6]. T Ortogonalitas pada OFDM diperoleh dengan mendistribusikan sinyal informasi yang terpisah ke sub-carrier yang berbeda. Dengan demikian, sinyal OFDM terdiri dari sejumlah sinusoid, yang masing-masing sesuai dengan subcarrier. Frekuensi baseband masing-masing sub-carrier dipilih bilangan bulat kebalikan dari waktu simbol, yang menyebabkan semua sub-carrier memiliki jumlah siklus per simbol berupa bilangan bulat. Sebagai konsekuensinya sub-carrier adalah orthogonal satu sama lain [4, 6]. Gambar 1 menunjukkan bentuk sinyal dari empat sub-carrier yang saling orthogonal dalam domain waktu dari sebuah simbol OFDM dan spektrum frekuensi dari masing-masing sub-carrier. (a) Konstruksi domain waktu dari empat subcarier (b) Spektrum frekuensi dari masing-masing subcarrier yang saling Orthogonal Gambar 1. Spektrum frekuensi sub-carrier [6] 4

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... 2.2. Pembangkitan Sinyal OFDM Untuk menghasilkan sinyal OFDM, semua sub-carrier harus saling orthogonal. Pertama dilakukan pemilihan spektrum yang diperlukan berdasarkan pada data input, dan skema modulasi yang digunakan. Setiap sub-carrier mengirimkan beberapa data input. Amplitudo dan fase dari sub-carrier kemudian dihitung berdasarkan skema modulasi digital yang digunakan misalnya, Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), atau Quadrature Amplitude Modulation (QAM) [7]. Spektrum hasil modulasi kemudian diubah kembali ke dalam domain waktu dengan menggunakan Inverse Fourier Transform menjadi sinyal OFDM yang siap untuk dikirimkan melalui kanal transmisi. Pada kebanyakan aplikasi, proses ini dilakukan dengan menggunakan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) [1]. IFFT mengubah spektrum (amplitudo dan fase masing-masing komponen) menjadi sinyal domain waktu dimana IFFT dengan panjang berupa bilangan pangkat dua mengkonversi sejumlah data kompleks menjadi sinyal domain waktu dengan jumlah data yang sama. Sebelum dikirimkan, sinyal umumnya diberikan guard interval berupa cyclic prefix yaitu penambahan simbol dari frame akhir Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) ke frame awal [1]. Hal ini dimaksudkan agar ketika sinyal dari beberapa sub-carrier yang telah diberi cyclic prefix dikirim ke kanal yang bersifat frequency selective fading, sinyal tersebut dapat terhindar dari Inter Symbol Interference atau ISI [2]. 2.3. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) Teknik modulasi yang digunakan untuk OFDM adalah M-Phase Shift Keying (M-PSK) atau Quadrature Amplitude Modulation (QAM) yang memetakan data words menjadi real (In phase) and imaginary (Quadrature) constellation, yang dikenal dengan istilah IQ constellation [1]. Data yang dialokasikan untuk masingmasing simbol tergantung pada modulasi konstelasi yang digunakan (misalnya Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) atau Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) dan jumlah sub-carrier yang digunakan [1]. 5

Teknik modulasi sub-carrier yang digunakan pada simulasi ini adalah modulasi QPSK dimana masing-masing sub-carrier membawa 2 bit data. Misalkan pada QPSK dengan 100 sub-carrier maka jumlah bit per simbol menjadi 200. Diagram konstelasi QPSK seperti Gambar 2 berikut. Ψ 2 (t) E d Ψ 1 (t) E 2 E 2 Gambar 2. Diagram Konstelasi QPSK [1] Dari Gambar 2 di atas terlihat, sumbu 1 (t) sesuai dengan komponen sinyal real (Inphase) dan sumbu 2 (t) sesuai dengan komponen sinyal imaginary (Quadrature) Secara matematis, sinyal QPSK dapat dituliskan dalam bentuk seperti persamaan (3) berikut [1]. i s t 2E i cos ct T 2 4 (3) Ada dua kemungkinan metode perancangan modulator QPSK yaitu metode polar dan metoda quadrature. Pada metode polar modulasi QPSK, mula-mula pergeseran fase sinyal carrier i = πi 2 + π 4, (i = 1,., 4) dihitung. Karena ada empat kemungkinan pergeseran fase dalam QPSK masing-masing 2 bit aliran input data mendefinisikan sinyal yang ditransmisikan yaitu pergeseran fase i. Kemudian modulator fase memberikan pergeseran fase dari sinyal carrier. Ini adalah metode yang paling sederhana dari implementasi modulasi QPSK, tetapi membutuhkan lebih 6

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... banyak operasi karena diperlukan untuk mengubah fase carrier secara langsung tidak seperti pada metode quadrature. 3. PERANCANGAN SIMULASI Pengembangan simulasi dilakukan dengan membentuk komponen pendukung yang dibutuhkan untuk selanjutnya dikembangkan dengan menggunakan program aplikasi MatLab. Secara umum, komponen yang membentuk sistem OFDM terdiri dari tiga bagian yaitu bagian transmitter, kanal transmisi, dan bagian receiver. Hubungan antara ketiga bagian tersebut dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Diagram blok OFDM [7, 8] 3.1. Bagian Transmitter Dari Gambar 3 di atas terlihat bagian transmitter terdiri dari Serial to Parallel Converter, Constelation Mapper, IFFT dan Parallel to Serial converter. Serial to Parallel Converter berfungsi untuk mengubah data input yang berupa data random biner atau teks dalam deretan seri menjadi data yang paralel. Setiap data paralel merupakan satu simbol untuk masing-masing sub-carrier. Constellation mapper 7

berfungsi untuk memetakan setiap bit ke domain kompleks sesuai dengan konstelasi modulasi yang digunakan. Teknik modulasi sub-carrier yang digunakan adalah modulasi QPSK dimana masing-masing sub-carrier membawa 2 bit data [8]. Lalu modulator OFDM yang diimplementasikan dengan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) memodulasi konstelasi sinyal menjadi simbol OFDM dalam domain waktu. Kemudian simbol OFDM yang paralel diubah kembali menjadi deretan seri untuk dikirimkan melalui kanal transmisi. Keseluruhan proses di atas dapat digambarkan dalam diagram alir seperti pada Gambar 4. MULAI KONVERSI BINARY INPUT KE ARRAY OF SYMBOLS KONVERSI KE DIFFERENTIAL CODE IFFT KONVERSI ARRAY OF SYMBOLS KE MODULO n KONVERSI KE POLAR KONVERSI KE PARALEL KONVERSI KE BENTUK KOMPLEKS KONVERSI PARALEL KE SERIAL KE KANAL KONVRSI SERIAL KE PARALEL CONSTELLATION MAPPER Gambar 4. Diagram alir transmitter OFDM 3.2. Bagian Kanal Transmisi Kanal transmisi yang digunakan dalam simulasi ini adalah kanal Additive White Gaussian Noise atau AWGN, dimana noise disimulasikan dengan menambahkan data random pada sinyal output transmitter seperti pada Gambar 5. 8

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... DARI OFDM TRANSMITTER DEFINE KANAL SNR KANAL TRANSMISI PARAMETER KANAL GENERATE NOISE PROSES Noise + SINYAL KE OFDM RECETVER Gambar 5. Diagram alir kanal AWGN 3.3. Bagian Receiver Bagian receiver melakukan operasi kebalikan dari transmitter. Sinyal OFDM yang diterima bagian receiver berupa deretan data serial akan diubah oleh bagian Serial to Parallel Converter menjadi paralel. Demodulator OFDM yang diimplementasikan dengan Fast Fourier Transform (FFT) mengubah sinyal domain waktu menjadi domain frekuensi, dimana besaran komponen frekuensi sesuai dengan data asli. Untuk selanjutnya, constellation demapper memetakan konstelasi sinyal yang diterima menjadi deretan bit kembali. Akhirnya output demapper yang paralel diubah kembali menjadi data serial untuk kemudian ditampilkan dan dibandingkan dengan data input yang digunakan pengguna. Keseluruhan proses di atas dapat digambarkan dalam diagram alir seperti pada Gambar 6 halaman berikut. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bagian Transmitter 4.1.1. Data Input Data input program simulasi yang dapat dipilih pengguna adalah input data berupa random bit dengan panjang yang ditentukan pengguna atau berupa teks dengan tulisan yang dimasukkan oleh pengguna dengan batasan untuk kebutuhan parameter default yang disediakan sistem. Untuk kedua pilihan tersebut, bentuk data input akan ditampilkan seperti pada Gambar 7 pada halaman berikut: 9

DISPLAY DATA PADA RECEIVER KONVERSI SERIAL KE PARALEL KONVERSI KE BENTUK PHASE KONVERSI KE BINER KONVERSI KE DOMAIN FREKUENSI DIFFERENTIAL DECODING KONVERSI PARALEL KE SERIAL CONVERTER FFT CONSTELLATION DE-MAPPER DISPLAY DATA PADA RECEIVER FFT Gambar 6. Diagram alir receiver OFDM [7, 8] (a) 16 Random bit yang dibangkitkan Gambar 7. Bentuk data input (b) Bit stream input data teks 10

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... 4.1.2. Penentuan Parameter Pengguna dapat memilih apakah menggunakan default parameter atau memilih nilai parameter yang lain seperti Tabel 1. Dengan adanya fitur ini maka pengguna dapat mengamati proses yang terjadi dengan mengubah nilai parameter. Tabel 1. Parameter simulasi sistem OFDM Parameter Default Pilihan IFFT Size 64 bit 32, 64, 128, 256 bit Jumlah Carrier 8 4, 8, 16, 32 Jumlah bit per simbol 2 (karena menggunakan QPSK) Besar SNR kanal 10 db 5, 10 dan 20 db 4.1.3. Konversi Serial ke Paralel Dalam tahapan ini, input bit stream serial diubah menjadi array simbol paralel (2 bit per simbol) yang dikelompokkan sesuai dengan jumlah frekuensi carrier dan conjugate carrier yang telah dipilih sebelumnya. Untuk 32 bit data input random dengan 8 buah carrier akan didapatkan suatu matriks baru dimana setiap kolom menyatakan carrier dan setiap baris menyatakan simbol sebagai berikut: 3 1 2 1 3 1 2 2 1 3 2 3 3 2 2 2 4.1.4. Constellation Mapping (Proses QPSK) Array simbol paralel yang diperoleh dari proses konversi di atas diubah ke dalam bentuk differential code dengan menambahkan start simbol yaitu bit 0 pada setiap kolom simbol. 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 2 1 3 1 2 2 0 0 0 0 2 3 0 0 Hasil modulasi QPSK dalam bentuk polar (phase) diperoleh dengan cara mengalikan dengan faktor 2π/4, dan kemudian diubah ke bentuk kompleks sebelum 11

dilakukan proses IFFT, sehingga didapatkan hasil seperti pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil modulasi QPSK dalam bentuk kompleks C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000-0.0000-0.0000 + -1.0000 + 0.0000 + -0.0000-0.0000 + -1.0000 + -1.0000 + 0.0000i 0.0000i 0.0000i -1.0000 + -0.0000-1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.0000i 4.1.5. Proses Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) Pada saat fungsi IFFT MatLab dijalankan maka hasil modulasi QPSK yang diperoleh pada Tabel 2 di atas akan mengalami modulasi phase dengan frekuensi carrier dan conjugate carrier yang telah ditentukan sebelumnya dengan magnitude dan phase seperti terlihat pada Gambar 8 berikut. (a) Magnitude gelombang Gambar 8. Gelombang carrier OFDM (b) Phase gelombang Hasil IFFT modulation carrier dan IFFT modulation symetric conjugate carrier dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4 berikut. 12

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... Tabel 3. Hasil IFFT modulation carrier C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000-0.0000-0.0000 + -1.0000 + 0.0000i 0.0000 + -0.0000-0.0000 + -1.0000 + 0.0000i -1.0000 + 0.0000i 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000-1.0000 + 0.0000i -0.0000-1.0000 1.0000 Tabel 4. Hasil IFFT modulation conjugate carrier C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000-0.0000+ 0.0000 - -1.0000-0.0000i 0.0000 - -0.0000 + 0.0000 - -1.0000-0.0000i -1.0000-0.0000i 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000-1.0000-0.0000i -0.0000 + 1.0000 1.0000 Sinyal hasil IFFT di atas diubah kembali ke dalam domain waktu untuk kemudian dikonversi dari paralel ke serial agar dapat ditampilkan bentuk sinyal OFDM yang dikirim ke kanal transmisi seperti pada Gambar 9 berikut. (a) Magnitude gelombang (b) Fase gelombang Gambar 9. Sinyal OFDM pada output transmitter 13

4.2. Bagian Kanal Transmisi Sinyal OFDM dari transmitter disalurkan ke receiver melalui kanal AWGN, dimana sinyal akan mengalami gangguan berupa noise dengan nilai signal to noise ratio (SNR) yang ditentukan pengguna. Berdasarkan nilai SNR dibangkitkan suatu bit random yang bersesuaian yang merupakan noise yang dialami oleh sinyal OFDM. Sinyal yang diterima oleh receiver OFDM merupakan sinyal OFDM yang dihasilkan transmitter ditambah dengan noise. Perbandingan sinyal pada input kanal dan output kanal AWGN dapat dilihat pada Gambar 10 berikut. Gambar 10. Sinyal input dan output kanal AWGN 4.3. Bagian Receiver Seperti terlihat pada diagram alir pada Gambar 8 sebelumnya, maka tahapan proses yang dilakukan receiver merupakan kebalikan dari proses yang dilakukan pada transmitter. Pengguna kembali diperlihatkan tahapan proses serta hasil komputasi yang dilakukan seperti halnya pada bagian tranmitter yang telah dibahas di atas, hanya proses IFFT digantikan oleh proses FFT yang merupakan kebalikan dari proses IFFT. Tampilan magnitude dan phase spektrum OFDM pada receiver dapat dilihat pada Gambar 11 dan dalam koordinat polar dapat dilihat pada Gambar 12 berikut. 14

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... (a) Magnitude spektrum OFDM Gambar 11. Sinyal OFDM pada receiver (b) Phase spektrum OFDM Gambar 12. Sinyal OFDM dalam koordinat polar Sebagai akhir dari proses simulasi maka akan ditampilkan perbandingan bentuk data stream atau teks yang berhasil diterima oleh bagian penerima dibandingkan dengan data input yang dipilih pengguna pada transmitter seperti pada Gambar 13 berikut. 15

Gambar 13. Bit stream yang dikirim dan yang diterima 5. KESIMPULAN Dari hasil pengujian program simulasi yang dikembangkan dan analisis hasil komputasi serta bentuk sinyal yang diperoleh pada tahapan proses yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. OFDM merupakan teknik modulasi yang tepat untuk pengiriman data karena output bit stream yang diterima receiver sama dengan data input yang dikirim dari transmitter, sesuai dengan yang diharapkan, artinya tidak ada kesalahan bit dalam proses pengiriman dan penerimaan data. 2. Dengan menggunakan program MatLab, tahapan proses yang dilakukan di dalam OFDM, mulai dari bagian transmitter sampai pada bagian receiver dapat disimulasikan dengan baik sehingga proses komputasi yang dilakukan dapat diamati dengan jelas, baik secara numerik maupun dengan bantuan tampilan sinyal yang didapatkan. 3. Jumlah karakter data input maupun panjang bilangan biner random yang digunakan dalam program dipengaruhi oleh pemilihan jumlah sub-carrier serta jumlah bit per simbol pada program. Hal ini dapat dilihat akan adanya perubahan pada tampilan Gambar 8 pada saat simulasi dijalankan dengan mengubah-ubah parameter sebagaimana yang terdapat pada Tabel 1. 16

Rosalia H Subrata dkk. Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK Menggunakan... 4. Makin besar jumlah bit data input, maka spektrum frekuensi sinyal OFDM yang dikirim oleh transmitter makin tampak jelas. Hal ini dapat dilihat pada perubahan bentuk spektrum pada Gambar 9 dengan mengubah-ubah panjang data input pada saat simulasi dijalankan. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih ditujukan kepada Bapak Ir. Tjandra Susila, M.Eng.Sc. Ph.D. atas dorongan, bimbingan, serta saran-saran yang telah diberikan selama pengembangan program Simulasi Teknik Modulasi OFDM QPSK dengan menggunakan MatLab ini dilakukan. DAFTAR PUSTAKA [1] Evgenii Krouk and Sergei Semenov, Modulation and Coding Techniques in Wireless Communications. John Wiley & Sons, Ltd. 2011, hlm. 21-81. [2] Yong Soo Cho et.al.. MIMO-OFDM Wireless Communications with MatLab, John Wiley & Sons (Asia), Pte Ltd. 2010, hlm. 111-126 [3] Uma Shanker Jha and Ramjee Prasad, OFDM Towards Fixed and Mobile Broadband Wireless Access. London: Artech House, 2007, hlm. 29-38 [4] Sandeep Kaur and Gurpreet Bharti, Orthogonal Frequency Division Multiplexing in Wireless Communication Systems: A Review. International Journal of Advanced Research in Computer Engineering & Technology Vol.1, Issue 3, May 2012. [5] Nilesh Chide, Shreyas Deshmukh, P.B. Borole, Implementation of OFDM System using IFFT and FFT. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) Vol. 3, Issue 1, January - Feb 2013, hml. 2009-2014 [6] Neha Pathak, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Simulation Using MatLab. International Journal of Engineering Research & Technology Vol. 1 Issue 6, August 2012. [7] S.S. Ghorpade and S.V. Sankpal, Behavior of OFDM System Using MATLAB Simulation. International Journal of Innovative Technology and Research, Vol. 17

1, Issue No. 3, April - May 2013, hlm. 249 252. [8] Neha Sharma and Yogendra Yadav, Simulation of Digital Modulation Techniques Using MATLAB. International Journal of Advanced Research in Computer Science and Electronics Engineering Vol. 1, Issue 10, Dec 2012. [9] Roshan Jain and Sandhya Sharma, Simulation and Performance Analysis of OFDM with Different Modulation Techniques. International Journal of Engineering and Technical Research, Vol. 1, Issue-1, March 2013. 18