Analisis Kinerja dan Kapasitas Sistem Komunikasi MIMO pada Frekuensi 5 GHz di Lingkungan dalam Gedung

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

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

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

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

BAB III PEMODELAN MIMO OFDM DENGAN AMC

PENGARUH ERROR SINKRONISASI TRANSMISI PADA KINERJA BER SISTEM MIMO KOOPERATIF

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

Analisis Kinerja dan Kapasitas Sistem Komunikasi MIMO pada Frekuensi 60 GHz di Lingkungan dalam Gedung HIKMAH MILADIYAH

ESTIMASI KANAL MIMO 2x2 DAN 2x3 MENGGUNAKAN FILTER ADAPTIF KALMAN

ANALISIS KINERJA OSTBC (Orthogonal Space Time Block Code) DENGAN RATE ½ DAN ¾ MENGGUNAKAN 4 DAN 3 ANTENA MODULASI M-PSK BERBASIS PERANGKAT LUNAK

ANALISIS KINERJA TEKNIK DIFFERENTIAL SPACE-TIME BLOCK CODED PADA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF

Analisa Sistem DVB-T2 di Lingkungan Hujan Tropis

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

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Gambar 1. Blok SIC Detektor untuk Pengguna ke-1 [4]

ANALISIS KINERJA SPHERE DECODING PADA SISTEM MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT

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

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

PERENCANAAN ANALISIS UNJUK KERJA WIDEBAND CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS (WCDMA)PADA KANAL MULTIPATH FADING

Gambar 2.1 Skema CDMA

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

KINERJA TEKNIK SINKRONISASI FREKUENSI PADA SISTEM ALAMOUTI-OFDM

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

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

BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS

IMPLEMENTASI MULTIPATH FADING RAYLEIGH MENGGUNAKAN TMS320C6713

Analisis Kinerja SISO dan MIMO pada Mobile WiMAX e

Desain Penempatan Antena Wi-Fi 2,4 Ghz di Hall Gedung Baru PENS-ITS dengan Menggunakan Sistem D-MIMO

Analisa Performansi Sistem Komunikasi Single- Input Multiple-Output pada Lingkungan Indoor Menggunakan WARP

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Presentasi Tugas Akhir

ANALISIS PENERAPAN MODEL PROPAGASI ECC 33 PADA JARINGAN MOBILE WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS (WIMAX)

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

BAB II KANAL WIRELESS DAN DIVERSITAS

Politeknik Negeri Malang Sistem Telekomunikasi Digital Page 1

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

BAB I 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

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

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

BAB I PENDAHULUAN 1. 1 LATAR BELAKANG

Desain Penempatan Antena Wi-Fi 2,4 Ghz di Hall Gedung Baru PENS-ITS dengan Menggunakan Sistem C-MIMO


MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 2, Desember 2009

Kata kunci : Spread spectrum, MIMO, kode penebar. vii

ABSTRAK (1) Dimana : Gambar 1. Blok SIC Detektor untuk Pengguna ke-1 [4] Sinyal yang diterima berdasarkan gambar 1. dapat ditulis:

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

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

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

Estimasi Kanal Mobile-to-Mobile dengan Pendekatan Polinomial untuk Mitigasi ICI pada Sistem OFDM

KAPASITAS KANAL DAN BIT ERROR RATE SISTEM D-MIMO DALAM VARIASI SPASIAL DAERAH CAKUPAN

Kata Kunci: ZF-VBLAST dan VBLAST-LLSE.

Analisis Performansi WCDMA-Diversitas Relay pada Kanal Fading

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

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

ABSTRAK. Universitas Kristen Maranatha

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 2, (2015) ISSN: ( Print) A-192

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

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

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

BAB III PERANCANGAN SISTEM DAN SIMULASI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

OPTIMASI LINTAS LAPISAN PADA KOOPERATIF DI DALAM GEDUNG

BAB III PEMODELAN SISTEM

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

BAB 2 PERENCANAAN CAKUPAN

BAB II PEMODELAN PROPAGASI. Kondisi komunikasi seluler sulit diprediksi, karena bergerak dari satu sel

BAB III PEMODELAN SISTEM

BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISISNYA

Perancangan Zero Forcing Equalizer dengan modulasi QAM berbasis perangkat lunak

BAB III PERANCANGAN MODEL KANAL DAN SIMULASI POWER CONTROL DENGAN MENGGUNAKAN DIVERSITAS ANTENA

TEKNOLOGI WIMAX UNTUK LINGKUNGAN NON LINE OF SIGHT (Arni Litha)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI

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

Implementasi Encoder dan decoder Hamming pada TMS320C6416T

BAB I PENDAHULUAN. 1 Latar Belakang

Simulasi Dan Analisis Pengaruh Kecepatan Pengguna Terhadap Kualitas Layanan Data Dengan Menggunakan Encoder Turbo Code Pada Sistem CDMA EV-DO Rev A

ANALISA KINERJA SISTEM TRANSMIT DIVERSITY DALAM MENTRANSMISIKAN DATA CITRA DIGITAL PADA KANAL RAYLEIGH DAN RICIAN FADING

REDUKSI EFEK INTERFERENSI COCHANNEL PADA DOWNLINK MIMO-OFDM UNTUK SISTEM MOBILE WIMAX

ANALISIS COVERAGE AREA WIRELESS LOCAL AREA NETWORK (WLAN) b DENGAN MENGGUNAKAN SIMULATOR RADIO MOBILE

ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER KANAL ADAPTIF DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA SATO

Kinerja Precoding pada Downlink MU-MIMO

Evaluasi Kinerja Penerapan Koordinasi Interferensi pada Sistem Komunikasi LTE- Advanced dengan Relay

BAB IV PEMODELAN SIMULASI

Perancangan MMSE Equalizer dengan Modulasi QAM Berbasis Perangkat Lunak

BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS

Simulasi Peningkatan Kemampuan Kode Quasi-Orthogonal melalui Rotasi Konstelasi Sinyal ABSTRAK

ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM KOMUNIKASI DENGAN ALGORITMA GODARD

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

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

ANALISIS KINERJA KOMUNIKASI KOOPERATIF PENGGUNA PADA SISTEM KOMUNIKASI NIRKABEL

BAB II LANDASAN TEORI

Analisis Kinerja Convolutional Coding dengan Viterbi Decoding pada Kanal Rayleigh Tipe Frequency Non-Selective Fading

PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA MIMO BERBASIS MIKROSTRIP PADA FREKUENSI 2,6 GHZ UNTUK APLIKASI LTE

EVALUASI KINERJA TEKNIK ADAPTIVE MODULATION AND CODING (AMC) PADA MOBILE WiMAX MIMO-OFDM

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi:

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1 Analisis Kinerja dan Kapasitas Sistem Komunikasi MIMO pada Frekuensi 5 GHz di Lingkungan dalam Gedung Desi Natalia, Suwadi, dan Devy Kuswidiastuti Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: desi.natalia10@mhs.ee.its.ac.id, suwadi@ee.its.ac.id, devy@ee.its.ac.id Abstrak Dalam sistem komunikasi, pengiriman data bisa melalui berbagai macam media seperti kabel tembaga, kabel fiber optik, dan udara (free space loss). Media udara digunakan pada sistem komunikasi nirkabel. Sistem komunikasi ini akan mengalami gangguan atau interferensi yang disebabkan oleh keberadaan sejumlah penghalang, sehingga mengakibatkan terjadinya lintasan jamak atau multipath fading. Di lingkungan dalam gedung, terdapat penghalang berupa dinding, meja, lantai, maupun furnitur lainnya. Teknik yang memanfaatkan keberadaan multipath fading salah satunya adalah Multiple-Input Multiple-Output (MIMO). Salah satu skema MIMO yaitu Space- Time Block Code (STBC), yakni metode pengiriman beberapa replika sinyal informasi pada kanal fading. Teknik STBC yang digunakan pada tugas akhir ini adalah pengkodean Alamouti untuk dua antena pemancar, dan pengkodean Tarokh untuk penggunaan empat antena pemancar. Sedangkan pada sisi penerima digunakan Maximal-Ratio Combining (MRC) sebagai combiner untuk proses decoding. Dalam tugas akhir ini, MIMO bekerja pada kanal frekuensi 5 GHz indoor yang dimodelkan oleh IEEE 802.11n channel B dan disimulasikan pada software Matlab R2014a. Dengan bandwidth terbatas, sistem MIMO dengan kanal ini mampu menunjukkan kinerja yang baik. Bit Error Rate (BER) diperoleh dari matriks kanal 2x2 dan 4x4 dengan pengkodean STBC. Terdapat selisih nilai SNR pada kedua matriks kanal tersebut, yakni 3,1 db lebih besar untuk matriks kanal 4x4. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa semakin banyak jumlah antena yang digunakan, maka hasil kinerja dan kapasitas akan semakin baik. Kata Kunci IEEE 802.11n channel B, Multipath fading, Multiple Input Multiple Outtput (MIMO), Space-Time Block Code (STBC). P I. PENDAHULUAN ERKEMBANGAN teknologi semakin pesat, hal ini sejalan dengan peningkatan kebutuhan manusia yang menuntut adanya kecepatan data transmisi tinggi serta sistem yang handal serta efisisen. Teknologi sistem komunikasi tersedia melalui media kabel maupun tanpa kabel. Pada sistem komunikasi tanpa kabel seiring kali mengalami permasalahan yakni adanya penghalang di antara pemancar (Tx) dan penerima (Rx). Sistem komunikasi antara transmitter dan receiver bisa dilakukan pada lingkungan indoor maupun outdoor. Ketika di dalam ruangan, yang menjadi penghalang yaitu dinding dan furniture yang membatasi jangkauan pada ruangan sehingga akan mempengaruhi proses pengiriman sebuah data. Jangkauan yang bisa ditempuh untuk area dalam ruangan adalah 10 meter [1]. Saat mengirimkan data dari antena pemancar menuju antena penerima memungkinkan jalur yang ditempuh berupa Line of Sight (LOS) maupun Non-Line of Sight (NLOS). Frekuensi 5 GHz memiliki potensi untuk digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel di Indonesia. Walaupun memiliki bandwidth yang terbatas, frekuensi 5 GHz memiliki karakteristik yang cocok untuk digunakan pada ruangan NLOS [2]. Dengan adanya multipath fading yang muncul di lingkungan dalam gedung akan dimanfaatkan sebagai media untuk menyalurkan data melalui teknik sistem komunikasi multi antena, atau sering kali disebut dengan Multiple Input Multiple Output (MIMO). Dalam tugas akhir ini, akan dilakukan analisis kinerja dan kapasitas dari sistem MIMO pada kanal frekuensi 5 GHz di dalam ruangan sebuah gedung. Keluaran yang diperoleh berupa grafik nilai BER terhadap SNR pada kanal frekuensi 5 GHz indoor yang dimodelkan oleh IEEE 802.11n channel B, dengan menggunakan beberapa teknik transmisi Space-Time Block Code (STBC). Pengkodean STBC yang digunakan adalah STBC Alamouti yang melibatkan dua antena pada sisi pemancar [3] dan STBC Tarokh yang melibatkan lebih dari dua antena pada sisi pemancarnya [4]. II. SISTEM KOMUNIKASI MIMO STBC Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) adalah penggunaan multi antena pada sisi pemancar dan penerima, serta memiliki ciri khusus yakni terdapat kejadian random fading yang merupakan kehandalan terhadap propagasi lintasan jamak (multipath). Model sistem komunikasi MIMO ditunjukkan oleh gambar 1. Penggunaan antenna array pada sisi pemancar dan penerima di lingkungan propagasi dengan memberikan efek scattering yang cukup dapat meningkatkan throughput dan coverage sehingga memungkinkan terjadinya peningkatan efisiensi spektrum dan kemudian mampu meningkatkan kapasitas sistem. Lintasan langsung atau Line-of-Sight (LOS) antara pemancar dan penerima diinginkan karena mampu meminimalisir penghamburan dan absorbsi sinyal. Tetapi dalam kondisi tertentu, multipath fading yang diakibatkan oleh benda-benda penghambur sinyal justru menghasilkan kapasitas

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 2 kanal yang jauh lebih besar daripada kondisi kanal yang Lineof-Sight (LOS) pada sistem MIMO. H P K x K 1 1 j11 j12 e e 1 11 12 j21 j 22 e e K x21 x 22 x (2) Gambar 1. Model sistem MIMO (a) 2x2, (b) 4x4 A. Macam-macam Teknik MIMO Teknik MIMO dibagi menjadi dua, yaitu spatial multiplexing dan spatial diversity. Definisi dari spatial multiplexing adalah dua atau lebih antena pemancar mengirimkan data yang berbeda secara paralel. Tujuannya untuk mendapatkan kapasitas kanal yang besar dengan cara memecah aliran data yang berlaju tinggi. Sedangkan spatial diversity adalah beberapa replika sinyal informasi dikirim dari dua atau lebih antena pemancar yang berbeda secara paralel. Data informasi yang dikirim berupa informasi asli dan informasi duplikat. Spatial diversity memiliki tujuan untuk meningkatkan Signal-to-Noise Ratio (SNR) dan meningkatkan kualitas link antara transmitter dan receiver [5]. Gambar 2.5 dan 2.6 menunjukkan teknik spatial multiplexing dan spatial diversity dengan menggunakan dua antena pemancar dan dua antena penerima. K Hrician merupakan komponen Line-of-Sight (LOS), K +1 1 sedangkan Hrayleigh merupakan komponen Non-Line K +1 of Sight (NLOS). K adalah faktor rician dan P adalah power masing-masing lintasan. X ij (i-th antena penerima dan j-th antena pemancar) berkorelasi rataan-nol, varians satu, dan random variabel Gaussian kompleks dianggap sebagai koefisien dari variabel NLOS (matriks reyleigh), sedangkan adalah elemen dari fixed LOS (matriks rician). Hal ini diasumsikan bahwa setiap tap terdiri dari sejumlah sinar individu sehingga asumsi complex Gaussian berlaku. P pada persamaan (1) merupakan jumlah dari fixed LOS power dan variable NLOS power (jumlah daya dari semua tap)[1]. Parameter model kanal frekuensi 5 GHz adalah sebagai berikut: Nama Model B Tabel 1. Parameter untuk IEEE 802.11n channel B [1] Kondisi LOS dan NLOS Faktor Rician K (db) RMS delay spread (ns) No. cluster /0 15 2 Untuk kanal H LOS dapat dijabarkan pada persamaan 2.3, yang ditentukan berdasarkan komponen LOS [7], [8], dan [9]. Gambar 2. Teknik Spatial Multiplexing H LOS dengan, fd (t)= e j2πfdt 1 1 d Rx d Tx j2π sin(aoa Rx ) j 2π sin(aod Tx ) λ λ e e....... d Rx d Tx j2π (M - 1 )sin(aoa Rx ) j 2π (N - 1)sin(AoD Tx ) λ λ e e ( v / )cos ; DoA AoARx ; c / f c T (3) Gambar 3. Teknik Spatial Diversity B. Pemoodelan Kanal Model kanal yang digunakan pada frekuensi 5 GHz ialah model IEEE 802.11n channel B dengan bandwidth 48 MHz. Formula dari matriks MIMO adalah sebagai berikut [1], [6] : K 1 H = P H rician + H K + 1 K + 1 rayleigh (1) Keterangan : d Tx : spasi antena pemancar d Rx : spasi antena penerima v : kecepatan scaterrer (1,2 km/jam) c : kecepatan udara (3x10 8 m/s) AoA Rx : Angel-of-Arrival pada antena penerima AoD Tx : Angel-of-Departure pada antena pemancar DoA : Direction-of-Arrival M : jumlah antena penerima N : jumlah antena pemancar

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 3 Kanal MIMO terdiri sejumlah dari antena pemancar {1,2,...,M T} dan antena penerima {1,2,...,M R}, kanal waktu diskrit dimodelkan menggunakan persamaan (4) sebagai berikut [1] : Y = H.x+n (4) Y adalah nilai keluaran kanal (M R x 1). x adalah nilai data yang ditransmisikan (M T x 1). H adalah respon impuls kanal (M R x M T) dan n adalah additive white gaussian noise (AWGN). AWGN adalah noise yang bersifat aditif, memiliki fungsi rapat probabilitas distribusi Gaussian, dan rapat daya yang konstan untuk semua frekuensi. Sedangkan respon kanal H terdistribusi secara Rician untuk komponen LOS dan Rayleigh untuk komponen NLOS. C. Space-Time Block Code (STBC) STBC merupakan salah satu teknik dalam MIMO yang menggunakan diversitas ruang (space diversity). Prinsip dari STBC ialah sebuah simbol mempunyai replika yang akan ditransmisikan orthogonal satu sama lainnya dengan cara menggeser kompleksitasnya. Tujuan dari sistem ini adalah memperoleh kualitas sinyal yang tinggi dengan cara memenfaatkan teknik diversity pada transmitter dan receiver. STBC Alamouti merupakan pengkodean yang digunakan untuk dua buah antena pemancar [3], sedangkan STBC Tarokh adalah pengkodean pada lebih dari dua antena pemancar [4]. Matiks pengkodean untuk STBC Alamouti pada persamaan (5) dan STBC Tarokh pada (6). s1 s2 S * s2 s (5) 1 C s1 s2 s3 s4 s2 s1 s4 s3 s 3 s4 s1 s2 s s s s 4 3 2 1 4,1/2 * * * * s1 s2 s3 s4 * * * * s2 s1 s4 s3 * * * * s3 s4 s1 s2 * * * * s4 s3 s2 s1 D. Kapasitas Sistem MIMO Kapasitas sistem MIMO memiliki satuan bps/hz dan dapat diartikan sebagai banyaknya informasi yang dapat dikirimkan melalui kanal. Operasi dekomposisi nilai singular atau Singular Value Decomposition (SVD) merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mendiagnosis matriks dan menentukan nilai eigennya, dalam hal ini bertujuan untuk mengestimasi matirks respons kanal. Rumus kapasitas MIMO pada persamaan (7) berikut ini [1], [10]. (6) r E s C log 1 2 i (7) i 1 M N T 0 Dengan nilai r menyatakan matriks kanal H dari operasi SVD, E s/n 0 menyatakan Signal to Noise Power, M T merupakan jumlah antena pemancar, dan λ merupakan nilai eigen positif dari HH H yang menyatakan power gain kanal. III. PERANCANGAN MODEL DAN SIMULASI A. Metodologi Penelitian Kanal frekuensi 5 GHz indoor untuk sistem komunikasi MIMO dimodelkan oleh IEEE 802.11n channel B yang terdistribusi Rician dan Rayleigh serta mengalami penambahan noise AWGN. Untuk mengetahui performansi kanal tersebut, maka dilakukan penelitian pada MIMO STBC Alamouti 2x2 dan STBC Tarokh 4x4. Kemudian dilakukan perhitungan nilai kapasitas pada masing-masing sistem. Proses penelitian dapat dilihat pada gambar 4. start Studi literatur Penentuan parameter yang dibutuhkan Pemodelan kanal MIMO indoor 5 GHz Pemahaman pengkodean STBC Proses simulasi menggunakan software Matlab Pengambilan data hasil simulasi Mencari nilai BER vs SNR Mencari nilai kapasitas sistem MIMO Analisis hasil simulasi end Gambar 4. Diagram alir proses penelitian B. Pemodelan Sistem MIMO Terdapat beberapa parameter khusus dalam simulasi sistem MIMO pada kanal frekuensi 5 GHz indoor dengan Matlab R2014a, antara lain : 1. Data yang dibangkitkan sebanyak 1.000.000 2. Bekerja pada modulasi BPSK dan QPSK 3. Simulasi sinyal dalam kondisi flat fading, yaitu dengan rms delay spread sebesar 15 ns 4. Matriks antena pemancar-penerima ialah 2x2 dan 4x4 5. Pengkodean yang digunakan adalah STBC Alamouti untuk matriks 2x2 dan STBC Tarokh untuk matriks 4x4 6. Model kanal yang digunakan adalah IEEE.802 11n channel B terdiri dari Rician fading dan Rayleigh fading [2] dengan menambahkan noise AWGN

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 4 7. Combiner yang digunakan pada antena penerima adalah Maximal-Ratio Combining (MRC) 8. Perhitungan BER dilakukan dengan metode Monte Carlo 9. Kapasitas kanal dihitung menggunakan operasi kanal Singular Value Decomposition (SVD) dengan metode Shannon receiver. Pada transmitter terdapat proses input data, modulasi M-arry PSK, dan encoding STBC. Kanal transmisi mengalami proses distribusi Rician dan Rayleigh serta terdapat penambahan noise AWGN. Sedangkan pada receiver akan mengalami proses kebalikan dari sisi transmitter, yakni decoding STBC, deteksi sinyal, demodulasi M-arry PSK, dan proses data output. C. Perhitungan Kapasitas Setelah diperoleh nilai BER terhadap SNR untuk mengetahui performansi sistem, langkah selanjutnya yaitu menghitung besarnya kapasitas dari kanal frekuensi 5 GHz indoor. Besarnya nilai kapasitas benrgantung pada jumlah elemen antena yang digunakan masing-masing sistem. IV. ANALISIS HASIL SIMULASI Hasil simulasi bertujuan untuk menganalisis kinerja dan kapasitas dari sistem MIMO pada kanal frekuensi 5 GHz indoor. Kinerja sistem komunikasi MIMO dilakukan evaluasi berdasarkan jumlah bit yang salah dari total jumlah bit yang ditransmisikan. A. Analisis Sistem Komunikasi MIMO STBC Alamouti 2x2 Pada gambar 7 dapat dilihat bahwa saat daya transmisi sebesar 1 Watt, diperoleh daya pancar sebesar 3 db oleh BPSK terhadap QPSK pada nilai BER10-5. Sedangkan untuk daya transmisi bernilai 2 Watt, membutuhkan daya pancar sebesar 3 db untuk memperoleh nilai BER yang sama dengan daya pancar 1 Watt pada modulasi QPSK. Gambar 5. Blok sistem MIMO STBC Alamouti 2x2 Gambar 6. Blok sistem MIMO STBC Tarokh 4x4 Gambar 5 dan 6 merupakan blok sistem komunikasi MIMO STBC Alamouti 2x2 dan STBC Tarokh 4x4. Pemodelan sistem MIMO tersebut dapat dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu bagian transmitter, bagian kanal transmisi, dan bagian B. Analisis Sistem Komunikasi MIMO STBC Tarokh 4x4 Pada gambar 8 dapat dilihat bahwa saat daya transmisi sebesar 1 Watt, diperoleh daya pancar sebesar 0,1 db oleh BPSK terhadap QPSK pada nilai BER10-5. Sedangkan untuk daya transmisi bernilai 2 Watt, membutuhkan daya pancar sebesar 2,9 db untuk memperoleh nilai BER 10-5 dengan daya pancar 1 Watt pada modulasi QPSK. C. Analisis Perbandingan Hasil Sistem Komunikasi MIMO STBC 2x2 dan 4x4 Hasil perbandingan sistem komunikasi MIMO 2x2 dan 4x4 dapat dilihat pada gambar 9 dan tabel 2, yaitu perbandingan nilai BER yang dicapai oleh masing-masing sistem MIMO dengan daya transmisi yang bervariasi. Pada saat daya transmisi sebesar 0,25 Watt, nilai BER mencapai 10-5 untuk MIMO 2x2 yakni saat Eb/No bernilai 14,5 db, sedangkan MIMO 4x4 saat Eb/No bernilai 12 db pada modulasi QPSK. Kemudian untuk daya transmisi sebesar 0,5 Watt, nilai BER mencapai 10-5 oleh MIMO 2x2 yakni saat Eb/No bernilai 6,5 db, sedangkan MIMO 4x4 saat Eb/No bernilai 5,2 db. Daya transmisi sebesar 0,75 Watt, nilai BER mencapai 10-5 untuk MIMO 2x2 adalah saat Eb/No bernilai 9,5 db, dan MIMO 4x4 saat Eb/No bernilai 6,5 db. Ketika daya transmisi sebesar 1 Watt, nilai BER mencapai 10-5 untuk MIMO 2x2 yakni saat Eb/No bernilai 8,5 db, sedangkan MIMO 4x4 saat Eb/No bernilai 5,4 db. Dan saat daya transmisi sebesar 2 Watt, nilai BER mencapai 10-5 untuk MIMO 2x2 yakni saat Eb/No bernilai 5,5 db, sedangkan MIMO 4x4 saat Eb/No bernilai 2,5

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 5 db pada modulasi QPSK. Pada sistem MIMO 4x4 dapat menghemat penggunaan daya pancar sebesar 2-3 db dari MIMO 2x2. Penggunaan empat antena pada sisi pemancar dan penerima memiliki nilai BER lebih baik dibandingkan penggunaan dua antena pada kedua sisinya. Tabel 2. Perbandingan nilai BER MIMO STBC Alamouti 2x2 dan STBC Tarokh 4x4 dengan daya transmisi bervariasi pada modulasi QPSK SNR [db] modulasi BER (db) 10-1 10-2 10-3 P=0,25 Watt (QPSK 2x2) P=0,25 Watt (QPSK 4x4) P=0,5 Watt (QPSK 2x2) P=0,5 Watt (QPSK 4x4) P=0,75 Watt (QPSK 2x2) P=0,75 Watt (QPSK 4x4) P=1 Watt (QPSK 2x2) P=1 Watt (QPSK 4x4) P=2 Watt (QPSK 2x2) P=2 Watt (QPSK 4x4) BER P=0,25 P=0,5 P=0,75 P=1 P=2 2x2 4x4 2x2 4x4 2x2 4x4 2x2 4x4 2x2 4x4 10-4 10-3 10 8,2 6,5 5,2 5 4 4 2,2 1-10 -4 12 10,2 9 7,2 7,5 5,3 6,5 4,2 3 1,2 10-5 14,5 12 11,5 9 9,5 6,5 8,5 5,4 5,5 2,5 10-6 17 13 14 10 11,5 8 9,5 7 7 4 10-5 Eb/N0 (db) Gambar 9. Grafik perbandingan BER STBC Alamouti 2x2 dan STBC Tarokh 4x4 sistem MIMO D. Kapasitas Kanal Dari gambar 10., dapat ditunjukkan bahwa MIMO dengan jumlah antena yang lebih banyak memiliki kapasitas yang lebih tinggi. Jika dilihat pada level SNR 10 db, penambahan elemen antena pada kedua sisi menghasilkan peningkatan sebesar ±10 bps/hz. Peningkatan kapasitas tersebut bersifat linier, yaitu semakin besar level SNR, maka nilai kapasitas akan mengalami peningkatan secara tajam dan continue. Capacity 25 20 15 10 5 MIMO 2x2 MIMO 4x4 BER (db) 10-1 10-2 10-3 10-4 P=0,25 Watt (BPSK 2x2) P=0,5 Watt (BPSK 2x2) P=0,75 Watt (BPSK 2x2) P=1 Watt (BPSK 2x2) P=2 Watt (BPSK 2x2) P=0,25 Watt (QPSK 2x2) P=0,5 Watt (QPSK 2x2) P=0,75 Watt (QPSK 2x2) P=1 Watt (QPSK 2x2) P=2 Watt (QPSK 2x2) 10-5 Eb/N0 (db) Gambar 7. Grafik kinerja MIMO STBC Alamouti 2x2 pada kanal frekuensi 5 GHz indoor dengan daya transmisi bervariasi BER (db) 10-1 10-2 10-3 10-4 P=0,25 Watt (BPSK 4x4) P=0,5 Watt (BPSK 4x4) P=0,75 Watt (BPSK 4x4) P=1 Watt (BPSK 4x4) P=2 Watt (BPSK 4x4) P=0,25 Watt (QPSK 4x4) P=0,5 Watt (QPSK 4x4) P=0,75 Watt (QPSK 4x4) P=1 Watt (QPSK 4x4) P=2 Watt (QPSK 4x4) 10-5 Eb/N0 (db) Gambar 8. Grafik kinerja MIMO STBC Tarokh 4x4 pada kanal frekuensi 5 GHz indoor dengan daya transmisi bervariasi 0 SNR Gambar 10. Grafik perbandingan kapasitas sistem MIMO 2x2 dan 4x4 pada kanal frekuensi 5 GHz indoor V. KESIMPULAN/RINGKASAN Kesimpulan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Kinerja sistem komunikasi MIMO dengan STBC Tarokh 4x4 lebih baik daripada penggunaan STBC Alamouti 2x2. Dapat dilihat pada saat daya transmisi sama sebesar 1 Watt untuk nilai BER 10-5, memiliki selisih daya pancar sebesar 3,1 db. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat pengaruh penggunaan jumlah antena transmisi, sehingga MIMO 4x4 direkomendasikan untuk sistem komunikasi di lingkungan dalam gedung pada frekuensi 5 GHz. 2. Jenis modulasi memberikan pengaruh terhadap performansi sistem komunikasi. Dalam hal ini, penggunaan modulasi pada sistem MIMO pada kanal frekuensi 5 GHz indoor bergantung pada tingkatan orde, yakni berdasarkan jumlah bit informasi yang digunakan untuk mengirimkan satu simbol. Dalam hal ini, modulasi BPSK memiliki kinerja yang lebih baik daripada modulasi QPSK, yaitu pada MIMO STBC Alamouti 2x2 mengalami penghematan daya pancar sebesar 3 db saat mencapai nilai BER 10-5. Sedangkan MIMO STBC Tarokh 4x4 mengalami penghematan daya pancar sebesar 0,1 db saat mencapai nilai BER 10-5. 3. Selisih nilai kapasitas MIMO 2x2 dan 4x4 adalah sekitar 5 bps/hz, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 6 banyaknya elemen antena pada kedua sisi memberikan pengaruh terhadap kapasitas sistem komunikasi. DAFTAR PUSTAKA [1] S., Kirthiga dkk, Performance and Capacity Analisys of MIMO System at 5 GHz and 60 GHz in Indoor Environment, IEEE Issue 11, vol 11, November, 2012. [2] Yu, Kai dkk, A Wideband Statistical Model for NLOS Indoor MIMO Channels, IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 1, pp. 370-374, Spring, 2002. [3] Alamouti, Siavash M., A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no.8, pp. 1451-1458, October, 1998. [4] Tarokh, Vahid dkk, Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs, IEEE Transaction on Information Theory, vol. 45, no. 5, pp. 1456-1467, July, 1999. [5] Costa, Nelson dkk, Multiple-Input, Multiple-Output Channel Model, The Institute of Electrical and Electronis Engineers, Inc, New York, 2010. [6] Erceg, Vinko dkk, TGn Channel Models, IEEE 802.11 document 03/940rb, January, 2004. [7] Xiong, Fuqin, Digital Modulation Techniques, Artech House Telecommunications Library 2 nd edition, Boston, London, 2006. [8] Schumacher, Laurent dkk,, FUNDP, The University of Namur, Belgium, January, 2004. [9] P.F.C., Eggers, Angular Dispersive Mobile Radio Environment Sensed by Highly Directive Base Station Antennas, IEEE International Symposium, vol.2, pp. 522-526, September, 1995. [10] Jankiraman, Mohinder, Space-Time Codes and MIMO Systems, Artech House Universal Personal Communications Series, Boston, London, 2004.