BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Spektrum radio merupakan sumberdaya yang diatur oleh pemegang izin atau lembaga yang berwenang. Manajemen sumberdaya ini ditujukan agar setiap pengguna yang mendapat izin bisa mengakses spektrum dengan baik tanpa ada interferensi. Akan tetapi, beberapa penelitian menunjukkan bahwa banyak pita frekuensi pada spektrum radio tersebut kurang dimanfaatkan di sebagian besar waktu [1] [2] [3] [4]. Oleh karena hal itu, munculah sebuah gagasan baru yang dapat meningkatkan penggunaan alokasi spektrum tersebut yaitu Cognitive Radio (CR). Konsep cognitive Radio pertamakali diperkenalkan oleh Joseph Mitola dalam disertasinya yang berjudul Cognitive radio: An integrated agent architecture for software defined radio [5]. Cognitive radio didefinisikan sebagai teknologi cerdas dimana sebuah radio dapat mengubah parameter internal (transmitter) berdasarkan hasil interaksi dengan lingkungan disekitarnya [6]. Pada jaringan CR, primary user (PU) memiliki prioritas tinggi untuk mengakses spektrum radio sedangkan secondary user (SU) dapat mengakses spektrum ketika PU tidak aktif (white spectrum). Oleh karena itu, penting bagi SU untuk dapat memastikan bahwa spektrum dalam keadaan kosong atau tidak ada aktifitas PU sebelum mengirim informasinya. Jika SU gagal dalam mengidentifikasi spektrum, maka akan terjadi tabrakan atau interferensi antara sinyal PU dan SU [7]. Pada kasus sinyal multikanal, SU melakukan deteksi kanal satu persatu untuk menentukan kanal mana yang kosong pada sinyal tersebut. Jika terdapat jumlah kanal banyak, sensing spektrum yang dilakukan dapat menghabiskan waktu yang cukup lama hingga mendapatkan kanal kosong. Pada saat hal tersebut terjadi, SU tidak dapat memanfaatkan kanal kosong tersebut dengan maksimal. Oleh karena itu, dibutuhkan proses pencarian kanal yang efektif dan efisien agar SU mendapatkan kanal kosong dengan cepat sehingga SU dapat menggunkan kanal kosong tersebut dengan maksimal [8].
Beberapa penelitian yang berhubungan dengan penelitian ini sudah dilakukan. Seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Jiang, Lai, Fan, dan Poor 2009 [9], Fan dan Jiang 2009 [10] dan Cheng dan Zuang 2011 [8]. Dalam jurnal [9], urutan sensing spektrum dilihat dari kemungkinan kehadiran primary user pada suatu kanal atau disebut intuitive channel sensing. Pada penelitian salanjutnya [10], urutan sensing kanal dilakukan untuk kasus dua seconday user dengan menggunakan tiga protokol layer medium access control (MAC) tambahan. Pada [8], urutan sensing spektrum menggunakan informasi kapasitas dari setiap kanal dengan asumsi deteksi energi yang dilakukan sempurna. Berdasarkan hasil penelitian yang terdapat pada [8], cara yang digunakan medapatkan hasil yang lebih baik daripada [10]. Bagaimanapun, kondisi kesalahan deteksi merupakan parameter kinerja detektor yang tidak bisa diabaikan karena beberapa faktor seperti SNR sinyal observasi. Untuk itu, pada penelitian ini dibahas kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal dengan pengaruh kinerja detektor energi berdasarkan periodogram. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah : 1. Mensimulasikan dan menganalisis kinerja sensing spektrum dengan metode deteksi energi berdasarkan periodogram pada sinyal OFDMA. 2. Mensimulasikan dan menganalisis kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal pada sinyal OFDMA 3. Menganalisis hubungan antara kinerja sensing spektrum terhadap kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal 1.3 Rumusan Masalah Masalah pada tugas akhir ini dirumuskan sebagai berikut: 1. Memodelkan jaringan cognitive radio 2. Memodelkan kanal observasi dan distribusi primary user pada timeslot 3. Memodelkan urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal 4. Menguji semua pemodelan yang telah dibuat 5. Analisis pengaruh SNR dan jumlah subcarrier terhadap probability detection 2
6. Analisis pengaruh SNR dan probability false alarm terhadap probability detection 7. Analisis pengaruh jumlah kanal terhadap average reward dan channel utilization 8. Analisis pengeruh primary-free probability terhadap average reward terhadap channel utilization 9. Analisis pengrauh kinerja deteksi energi terhadap kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah untuk tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Sinyal observasi adalah sinyal OFDMA dengan spesifikasi modulasi digital dan subkanalisasi mengacu pada standar IEEE 802.16e. 2. Sinyal observasi dilewatkan pada kanal AWGN. 3. Metode sensing spektrum menggunakan deteksi energi berdasarkan periodogram. 4. Secondary user dianggap melakukan sampling pada sinyal observasi dengan sempurna. 5. Secondary user tidak bergerak dan tidak ada hidden user. 6. Secondary user dianggap telah melakukan estimasi kanal. 7. Secondary user dianggap berhasil melakukan transmisi bit sesuai laju transmisi kanal yang didapatkan. 8. Tidak membahas multisample pada proses observasi satu kanal. 9. Simulasi menggunakan Matlab 2012b. 1.5 Metodologi Penelitian Metodologi penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur Pencarian dan pengkajian teori mengenai cognitive radio, sensing spektrum, sistem dan komunikasi multicarrier, dari berbagai sumber seperti buku, jurnal, artikel dan internet. 2. Pemodelan dan Simulasi 3
Beberapa pemodelan yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut : Sistem jaringan Cognitive radio dibentuk oleh generator sinyal OFDMA dan sistem detektor energi seconday user. Jaringan primer dibentuk oleh pembangkit sinyal baseband OFDMA dan primary user dimodulasi kedalam modulasi digital pembangkit sinyal OFDMA. Kanal AWGN dibangkitkan dengan cara membentuk sinyal random dengan daya rata-rata nol dan variansi noise sesuai SNR Jaringan Secondary user dibentuk kedalam oleh sistem detektor energi berdasarkan periodogram. Timeslot dibentuk dengan beberapa simbol OFDMA. Kanal kosong dibentuk oleh sinyal noise saja. Kanal observasi dibentuk oleh satu simbol sinyal OFDMA domain frekuensi Model sistem dan skenario simulasi yang telah dibuat dilakukan dalam perangkat lunak Matlab 2012b 3. Analisa dan evaluasi. Pada tahap ini telah didapatkan hasil simulasi dari pemodelan sistem. Kemudian, dilakukan analisis dan evaluasi terhadap hasil simulasi. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penuliasan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pendahuluan berisi uraian mengenai latar belakang penyusunan penelitian, tujuan penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang dijadikan rujukan untuk pokok bahasan utama seperti cognitive radio, sensing spektrum dan OFDMA. BAB III PEMODELAN SISTEM DAN SIMULASI 4
Menggambarkan dan mendeskripsikan sistem jaringan cognitive radio dan urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal serta menjelaskan tahapan dan parameter simulasi sistem. BAB IV EVALUASI DAN ANALISIS HASIL SIMULASI Bab ini mendeskripsikan pengaruh sinyal observasi terhadap kinerja sensing spektrum serta pengaruh kinerja detektor terhadap kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal BAB V PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari evaluasi dan analisis kinerja urutan sensing spektrum berdasarkan laju transmisi kanal serta saran untuk penelitian selanjutnya 5