ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM KOMUNIKASI DENGAN ALGORITMA STOP AND GO Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Teknik Telekomunikasi Oleh : INDRA FAUZIAH 100422022 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Karakteristik kanal komunikasi yang tidak ideal menimbulkan distorsi pada sinyal informasi yang melewatinya. Distorsi tersebut dapat mengakibatkan kenaikan Symbol Error Rate (SER) pada data informasi hasil deteksi di sisi penerima. Pengaruh distorsi kanal pada sinyal informasi dapat dikurangi dengan penggunaan ekualizer, khususnya untuk sistem telekomunikasi dengan karakteristik kanal yang tidak dapat ditentukan sebelumnya. Ekualizer merupakan suatu filter dengan konstanta pengali pertahap yang dapat diatur secara adaptif sesuai karakteristik kanal. Salah satu metode pengaturan konstanta pengali tersebut adalah dengan algoritma ekualizer Stop and Go dimana ekualizer ini mengurangi beban komputasi yang tinggi. Tugas Akhir ini menyajikan analisis kinerja adaptif ekualizer, yang didasarkan pada pendekatan linier dari Ekualizer Stop and Go yang dipengaruhi oleh bit yang ditransmisikan, iterasi Step Size, panjang filter dan SNR (Signal To Noise Ratio) serta penambahan kanal Fading Rayleigh dan AWGN (Additive White Gaussian Noise). Hasil simulasi menujukkan bahwa nilai step size, panjang filter dan SNR sangat berpengaruh terhadap besar nya nilai SER. Semakin besar nilai step size, panjang filter dan SNR maka semakin besar pula nilai SER yang diperoleh. Dari analisis kinerja equalizer Stop and Go diperoleh bahwa penggunaan ekualizer dapat meningkatkan unjuk kerja dari suatu sistem telekomunikasi digital.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir dengan judul ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM KOMUNIKASI DENGAN ALGORITMA STOP AND GO dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 2. Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro dan Dosen Pembimbing saya. 3. Ibu Naemah Mubarakah, ST. MT selaku dosen pembanding I penulis 4. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT selaku dosen pembanding II penulis 5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis selama menjalani masa perkuliahan. 6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, khususnya buat Bang Martin dan Bang Divo terima kasih atas semua bantuannya.
7. Untuk Ayah dan mama tercinta Legimin Age dan Hasbiah Nst yang telah memberi banyak dukungan, semangat, dan doa kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Untuk Abang dan adikku Fachry Andrian dan Fahmi Aga Aditya 9. Sahabat-sahabat terbaik Kiky, Lisa, Erin yang selalu menyemangati 10. Kedua tante ku, ibu Adek dan ibu Ramlah serta seluruh sanak family yang terus mendoakan 11. Teman-teman Ekstensi Teknik Elektro Telekomunikasi stambuk 2010 : Yolanda, Ginda, Astrid, Ami, Elzas,, Nata, Nova, Bang Doni, Bang Ronzi, Bang Wira, Rey, Gita serta buat teman-teman yang tak disebut namanya terima kasih atas kebaikan yang kalian berikan kepada penulis. 12. Teman-teman Erna s team ; Kak Erna, Kak Winta, Mbak Hana, Kak Asma Kak Fanny, Kak Hesty, Kak Ade, Kak Lina, Kak Galuh, Sary, Dhani, Puteri, Bang Danur, Zul, Nanda atas dukungan nya 13. Dan semua pihak yang telah membantu penulis baik secara langsung ataupun tidak langsung Penulis begitu menyadari bahwa di dalam penyusunan laporan Kerja Praktek ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini. Medan, Mei 2014 Penulis, Indra Fauziah NIM : 100422022
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iv vii ix BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metodologi Penulisan... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI... 5 2.1 Inter Symbol Interference (ISI)... 5 2.2 Parameter Step Size 7 2.3 Signal To Noise Ratio (SNR)... 9 2.4 Perhitungan Panjang Filter berdasarkan metode Windowing. 9 2.5 Konsep Modulasi QAM... 12 2.6 Filter Digital Finite Impuls Respons(FIR)... 15 2.7 Fading Reyleigh... 17 2.8 AWGN (Additive White Gaussian Noise)... 20 2.9 Ekualizer... 22 2.10 Algoritma Stop and Go... 23 2.11 Symbol Error Rate (SER)... 25
BAB III PEMODELAN SISTEM EKUALIZER... 28 3.1 Umum... 28 3.2 Asumsi-asumsi Yang Digunakan... 29 3.3 Parameter Kerja Sistem... 29 3.4 Metode Pembangkitan Bilangan Acak Berdistribusi Uniform... 30 3.5 Metode Pembangkitan AWGN... 31 3.6 Metode Pembangkitan Fading Rayleigh... 32 3.7 Algoritma Stop and Go... 33 3.8 Tahapan Simulasi... 34 BAB IV ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM KOMUNIKASI... 40 4.1 Umum... 40 4.2 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go... 40 4.3 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go... 44 4.4 Pengaruh Nilai SNR Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go. 48 BAB V PENUTUP... 52 5.1 Kesimpulan... 52 5.2 Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Data Yang Dikirim... 6 (b) Data Yang Diterima... 6 Gambar 2.2 Inter Symbol Interference... 7 Gambar 2.3 Sinyal yang dicuplik dari berbagai macam frekuensi pencuplik 8 Gambar 2.4 Bentuk Sinyal 8-QAM Untuk Jumlah Bit=3... 9 Gambar 2.5 Diagram Konstelasi Modulasi 4-QAM dan 8-QAM... 14 Gambar 2.6 Diagram Konstelasi Modulasi 16-QAM... 14 Gambar 2.7 Blok Diagram Dari Bentuk Langsung Filter Digital FIR... 16 Gambar 2.8 Struktur Transversal Filter FIR... 17 Gambar 2.9 Lingkungan Kanal Multipath... 18 Gambar 2.10 (a) Grafik kepadatan Spektrum Daya White Noise... 20 (b) Fungsi kepadatan Probabilitas AWGN... 20 Gambar 2.11 Struktur Ekualizer... 23 Gambar 2.12 Sistem Adaptif Ekualizer... 23 Gambar 2.13 Sinyal pada transmisi pulsa baseband... 23 Gambar 3.1 Pemodelan Sistem Ekualizer... 28 Gambar 3.2 Algoritma Simulasi Stop and Go... 33 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara nilai step size (mu) yang diubah-ubah terhadap nilai SER.. 42 Gambar 4.2 Scatter Plot Perubahan Nilai Step Size terhadap SER menggunakan Ekualizer Stop and Go. 43 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara nilai Panjang Filter (M) yang diubah-ubah terhadap nilai SER. 46 Gambar 4.4 Scatter Plot Perubahan Panjang Filter terhadap SER menggunakan Ekualizer Stop and Go. 47 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai SNR yang diubah-ubah terhadap nilai SER..... 50 Gambar 4.6 Scatter Plot Perubahan Nilai SNR terhadap SER menggunakan Ekualizer Stop and Go.. 51
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Transsitionband width..... 11 Tabel 4.1 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go... 41 Tabel 4.2 Pengaruh Panjang FIlter Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go... 45 Tabel 4.3 Pengaruh Nilai SNR Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer Stop and Go... 49