ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER KANAL ADAPTIF DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA SATO Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Teknik Telekomunikasi Oleh : DIRESTIKA YOLANDA 100422012 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
ABSTRAK Karakteristik kanal komunikasi yang tidak ideal menimbulkan distorsi pada sinyal informasi yang melewatinya. Distorsi tersebut dapat mengakibatkan kenaikan Symbol Error Rate (SER) data informasi hasil deteksi di sisi penerima. Pengaruh distorsi kanal pada sinyal informasi dapat dikurangi dengan penggunaan ekualizer kanal adaptif, khususnya untuk sistem telekomunikasi dengan karakteristik kanal yang tidak dapat ditentukan sebelumnya. Ekualizer kanal adaptif 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 SATO dimana ekualizer ini mengurangi beban komputasi yang tinggi. Selain itu juga dianalisis kinerja dari sistem yang dipengaruhi oleh kanal Fading Rayleigh dan kanal AWGN serta jumlah bit yang ditransmisikan, iterasi step size, panjang filter dan SNR yang digunakan terhadap besar Symbol Error Rate (SER). Tugas Akhir ini juga menyajikan analisis kinerja adaptif ekualizer, yang didasarkan pada pendekatan linier dari Ekualizer SATO. Dari analisis unjuk kerja pemodelan ekualizer ditemukan bahwa penggunaan ekualizer kanal adaptif dapat meningkatkan unjuk kerja dari suatu sistem telekomunikasi digital. Hal ini disebabkan karena efek distorsi ISI pada sinyal informasi yang sangat berpengaruh pada unjuk kerja sistem telekomunikasi digital dapat ditekan. Dari hasil simulasi yang dilakukan diperoleh besarnya SER untuk sinyal yang dipengaruhi oleh AWGN dan Fading Rayleigh pada step size mulai dari 0.0001 sampai 0.032 maka nilai SER yang dihasilkan adalah 0.7001 sampai 0.7577. Untuk panjang filter (N) mulai 20 sampai 41 maka nilai SER yang dihasilkan adalah 0.7248 sampai 0.7832. Dan untuk SNR = 15 sampai 27 adalah 0.7456 sampai 0.7886.
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 KANAL ADAPTIF DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA SATO dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya 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. Dosen Pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 4. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis selama menjalani masa perkuliahan. 5. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, khususnya buat Bang Martin dan Bang Divo terima kasih atas semua bantuannya. 6. Untuk ine dan ama tercinta H. Kamaruddin, SP, MM dan Hj. Yusniati yang telah memberi banyak dukungan, semangat, dan doa kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Untuk Nenek tercinta Hj. Mahyum dan seluruh keluarga besar yang tiada henti berdoa dan memberi semangat. 8. Untuk kakak tercinta Dina Pratiwi, S.Farm, Apt., abang tercinta Karim Abdillah Pulungan dan adik tercinta Kukuh Anugrah, dan peri kecil Ngah yang selalu menjadi bahan suka dan tawa Ngah, Kinanti Al Thofunnisa Pulungan. 9. Teman seperjuangan selama Tugas Akhir yaitu Butet Nata Simamora dan Ginda Utama Putri.
10. Sahabat-sahabat tercinta Vani, Eci, Lani, Linda, Ocfa, Dini, Cut Maula, Cicha, Maya dan lainnya. 11. Teman-teman Ekstensi Teknik Elektro Telekomunikasi stambuk 2010 : Kak Uzi, Kak Astrid, Kak Ami, Kak Elzas, Bang Doni, Bang Ronzi, Bang Wira, Bang Rey, Kak Gita, Kak Nova serta buat teman-teman yang tak disebut namanya terima kasih atas kebaikan yang diberikan kepada penulis. Penulis begitu menyadari bahwa di dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini. Medan, Mei 2013 Penulis Direstika Yolanda NIM:100422012
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iv vi vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 1 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metodologi Penulisan... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Inter Symbol Interference (ISI)... 4 2.2 SNR (Signal to Noise Ratio)... 5 2.3 Konsep Modulasi QAM... 6 2.4 Fading Rayleigh... 8 2.5 Filter Digital Finite Impuls Respons(FIR)... 10 2.6 AWGN (Additive White Gaussian Noise)... 12 2.7 Ekualizer 13 2.8 Algoritma SATO... 14 2.9 Metode Pembangkitan Bilangan Acak Berdistribusi Uniform... 15 2.10 Metode Pembangkitan AWGN 16 2.11 Metode Pembangkitan Fading Rayleigh. 17 BAB III PERMODELAN SISTEM EKUALIZER... 18 3.1 Umum... 18 3.2 Asumsi-asumsi Yang Digunakan... 19 3.3 Parameter Kerja Sistem... 19
3.4 Algoritma Ekualizer SATO.. 20 3.5 Pengujian Pembangkitan Data... 21 3.5.1 Pengujian Pembangkitan Data Masukan. 22 3.5.2 Pengujian Pembangkitan Fading Rayleigh. 24 3.5.3 Pengujian Pembangkitan AWGN.. 26 3.6 Tahapan Simulasi... 29 BAB IV ANALISIS UNJUK KERJA EKUALIZER PADA SISTEM KOMUNIKASI... 33 4.1 Umum... 33 4.2 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Tanpa Ekualizer 33 4.3 Pengaruh SNR Terhadap Nilai SER Tanpa Ekualizer... 35 4.4 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO.. 37 4.5 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO.. 39 4.6 Pengaruh Nilai SNR Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO.. 41 4.7 Analisis Hasil Simulasi. 43 BAB V PENUTUP... 44 5.1 Kesimpulan... 44 5.2 Saran... 44 DAFTAR PUSTAKA... 45 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Data Yang Dikirim... 5 (b) Data Yang Diterima... 5 Gambar 2.2 Inter Symbol Interference... 5 Gambar 2.3 Bentuk Sinyal 8-QAM Untuk Jumlah Bit=3... 7 Gambar 2.4 Diagram Konstelasi Modulasi 4-QAM dan 8-QAM.. 7 Gambar 2.5 Diagram Konstelasi Modulasi 16-QAM... 7 Gambar 2.6 Lingkungan Kanal Multipath... 8 Gambar 2.7 Blok Diagram Dari Bentuk Langsung Filter Digital FIR... 11 Gambar 2.8 Struktur Transversal Filter FIR... 12 Gambar 2.9 (a) Grafik Kepadatan Spektrum Daya White Noise... 12 (b) Fungsi Kepadatan Probabilitas AWGN.. 12 Gambar 2.10 Struktur Ekualizer.. 14 Gambar 3.1 Permodelan Sistem Ekualizer... 18 Gambar 4.1 Scatter Plot Perubahan Panjang Filter terhadap SER tanpa Ekualizer... 35 Gambar 4.2 Scatter Plot Perubahan Nilai SNR terhadap SER tanpa Ekualizer 37 Gambar 4.3 Scatter Plot Perubahan Nilai Step Size terhadap SER menggunakan Ekualizer SATO. 40 Gambar 4.4 Scatter Plot Perubahan Panjang Filter terhadap SER menggunakan Ekualizer SATO. 41 Gambar 4.5 Scatter Plot Perubahan Nilai SNR terhadap SER menggunakan Ekualizer SATO. 42
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Frekuensi Teramati dan Pembangkitan Data Masukan 22 Tabel 3.2 Frekuensi Teramati dan Harapan dari Pembangkitan 1000 Data Masukan 23 Tabel 3.3 Frekuensi Teramati dan Pembangkitan Fading... 24 Tabel 3.4 Frekuensi Harapan dari Pembangkitan Fading Rayleigh 26 Tabel 3.5 Frekuensi Teramati dan Pembangkitan AWGN 27 Tabel 3.6 Frekuensi Harapan dan Pembangkitan AWGN.. 28 Tabel 4.1 Pengaruh Panjang FIlter Terhadap Nilai SER Tanpa Menggunakan Ekualizer..... 34 Tabel 4.2 Pengaruh Nilai SNR Terhadap Nilai SER Tanpa Menggunakan Ekualizer. 36 Tabel 4.3 Pengaruh Step Size Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO.. 38 Tabel 4.4 Pengaruh Panjang Filter Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO.. 40 Tabel 4.5 Pengaruh Nilai SNR Terhadap Nilai SER Menggunakan Ekualizer SATO. 42