Presentasi Tugas Akhir

Presentasi Tugas Akhir Estimasi Doppler Spread pada Sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dengan Metode Phase Difference Walid Maulana H 2208100101 Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Gamantyo Hendrantoro, Ph.D Ir. Titiek Suryani, MT. 1

Latar Belakang (1) Kebutuhan komunikasi yang semakin tinggi media nirkabel lebih disukai masyarakat daripada media kabel praktis Dibutuhkan teknik transmisi data kecepatan tinggi dalam sistem komunikasi nirkabel OFDM 2

Latar Belakang (2) OFDM sensitif terhadap kesalahan frekuensi offset menyebabkan doppler spread Doppler spread mengganggu ortogonalitas antar subcarrier ICI Dibutuhkan metode estimasi dengan parameter Doppler Spread dan SNR 3

Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh doppler spread terhadap sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)? Bagaimana memodelkan sistem dengan metode Phase Difference untuk mendapatkan estimasi doppler spread dan membandingkan error estimasi untuk nilai B d dan SNR yang berbeda? 4

Batasan Masalah (1) Data input biner yang dibangkitkan sebanyak 32.768 bit Jumlah subcarrier sebanyak 256 Jumlah titik IFFT sebanyak 1024 titik Guard Interval sebesar 1/4 durasi simbol Noise yang mengganggu subcarrier bersifat AWGN (Additive White Gaussian Noise) 5

Batasan Masalah (2) Teknik modulasi yang digunakan adalah QPSK Simulasi dibuat dengan program MATLAB Metode estimasi yang digunakan adalah Phase Difference Model respon impulse yang digunakan yaitu Clarke untuk mobile-to-fix dengan 6 kanal Gangguan berupa delay propagasi, doppler spread dan fading 6

Tujuan Mengestimasi gangguan Doppler Spread dengan menggunakan metode Phase Difference Mensimulasikan dan menganalisis unjuk kerja sistem Membandingkan nilai B d hasil estimasi dengan nilai B d sebenarnya 7

Pemodelan Sistem Data Input Modulasi QPSK S/P Pilot Insertion IFFT AWG N S/P Model Kanal Clarke Mobile-to-fix P/S Penambahan Cyclic Prefix Remove Cyclic Prefix FFT Ekstraksi Pilot Estimasi Piece-wise Linear Bd hasil estimasi Estimasi Phase Difference 8

Model Kanal Clarke Respon impuls : adalah sudut acak antara pemancar dan penerima adalah fase acak ke-n adalah jumlah jalur propagasi 9

Model Kanal ITU Vehicular Model kanal menggunakan delay profil spesifikasi sesuai dengan model kanal ITU-R Vehicular M.1225, 1997 Tap Relative Delay (ns) Kanal Average Power (db) 1 0-0.0 2 310-1.0 3 710-9.0 4 1090-10.0 5 1730-15.0 6 2510-20.0 10

Estimasi Kanal Piece-wise Linear Simbol S 2 CP CP CP Simbol S 3 Simbol S 1 11

Metode Phase Difference CIR Strong path selector Path tracer Doppler controller Doppler calculator Bd Doppler estimator modul Blok Diagram Estimasi Phase Difference 12

Doppler Calculator (1) Ketika difokuskan pada satu path yang dominan, fase pertama pilot dari path tersebut adalah Untuk indeks waktu berikutnya, fase pilot dari path tersebut adalah 13

Doppler Calculator (2) Diasumsikan bahwa besarnya Doppler Spread tidak berubah selama pergeseran fase pilot 14

Path Tracer Sehingga persamaan Doppler Spread menjadi Ts x Jumlah simbol pilot 15

Estimasi Modifikasi I Q 4 B 3 2 A 1 II I 16

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (1) Perbandingan Nilai Bd Sebenarnya dengan Bd Estimasi Modifikasi Grafik Jumlah Simbol Pilot dan Bd estimasi, dengan fd normalisasi = 0.0117-0.2997 SNR = 20 db 17

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (2) fd Normalisasi fd (Hz) Bd (Hz) Bd Normalisasi Jumlah Simbol Pilot Bd Estimasi 0.0117 114.2578125 80.79247402 0.008273149 20 0.0406 0.0437 426.7578125 301.7633431 0.030900566 16 0.0508 0.0757 739.2578125 522.7342123 0.053527983 16 0.0586 0.1077 1051.757813 743.7050814 0.0761554 15 0.0542 0.1397 1364.257813 964.6759505 0.098782817 5 0.1625 0.1717 1676.757813 1185.64682 0.121410234 5 0.1625 0.2037 1989.257813 1406.617689 0.144037651 5 0.1875 0.2357 2301.757813 1627.588558 0.166665068 5 0.1875 0.2677 2614.257813 1848.559427 0.189292485 5 0.1875 0.2997 2926.757813 2069.530296 0.211919902 5 0.1875 18

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (3) Perbandingan Nilai Bd Sebenarnya dengan Bd Estimasi Modifikasi Grafik Jumlah Simbol Pilot dan Bd estimasi, dengan fd normalisasi = 0.0117-0.2997 SNR = 50 db 19

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (5) Perbandingan Nilai Bd Sebenarnya dengan Bd Estimasi tanpa Modifikasi Grafik Jumlah Simbol Pilot dan Bd estimasi, dengan fd normalisasi = 0.0117-0.2997 SNR = 20 db 21

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (6) fd Normalisasi fd (Hz) Bd (Hz) Bd Normalisasi Jumlah Simbol Pilot Bd Estimasi 0.0117 114.2578125 80.79247402 0.008273149 18 0.0437 426.7578125 301.7633431 0.030900566 15 0.0757 739.2578125 522.7342123 0.053527983 15 0.1077 1051.757813 743.7050814 0.0761554 15 0.1397 1364.257813 964.6759505 0.098782817 12 0.0556 0.0667 0.0667 0.0667 0.0833 0.1717 1676.757813 1185.64682 0.121410234 11 0.0909 0.2037 1989.257813 1406.617689 0.144037651 11 0.2357 2301.757813 1627.588558 0.166665068 11 0.2677 2614.257813 1848.559427 0.189292485 8 0.2997 2926.757813 2069.530296 0.211919902 8 0.0909 0.0909 0.125 0.125 22

ANALISIS DAN PEMBAHASAN (7) Perbandingan Nilai Bd Sebenarnya dengan Bd Estimasi tanpa Modifikasi Grafik Jumlah Simbol Pilot dan Bd estimasi, dengan fd normalisasi = 0.0117-0.2997 SNR = 50 db 23

Kesimpulan (1) 1. Semakin besar Doppler Spread, semakin kecil jumlah simbol pilot yang dibutuhkan untuk membentuk satu lingkaran pada diagram konstelasi, dan sebaliknya. 2. Rentang nilai Doppler Spread yang bisa diestimasi adalah 0.0117-0.2997. 25

Kesimpulan (2) 3. Untuk rentang SNR 10-30 db, besarnya error adalah ± 64.72%, sedangkan untuk rentang SNR 40-80 db, besarnya error adalah ± 35.81%. Jadi untuk error yang sama, tampak bahwa rentang nilai Doppler Spread pada SNR 10-30 db lebih rendah daripada pada SNR 40-80 db. 4. Pada estimasi modifikasi, pembagian wilayah (range) yang semakin kecil akan menghasilkan tingkat akurasi estimasi yang lebih tinggi. 26

Daftar Pustaka [1] X. Xiao, T. peng, and M. Yang, Doppler Spread Estimation by Subspace Tracking for OFDM Systems IEEE GLOBECOM. Consum. Electron., vol. 48, pp. 4432-4436, August 2008. [2] Bernard Sklar, 2001. Digital Communications : Fundamentals and Aplications. 2 nd Edition. Prentice Hall International Inc [3] Ferdinando. H, Dasar-Dasar Sinyal & Sistem. ANDI Yogyakarta, 2010 [4] Juwono. H. F and Gunawan. D, Prinsip-Prinsip OFDM. ANDI Yogyakarta, 2010 [5] A. V. Oppenheim and A. S. Willsky, Signal & System 2ed. Erlangga, 2001 [6] T. D. Chiueh and P. Y. Tsai, OFDM Baseband Receiver Design for Wireless Communications. John Wiley & Sons.2007 [7] Prasad. R, OFDM for Wireless Communication Systems. Artech House, 2004 [8] C. S. Patel, Wireless Channel Modelling simulation and Estimation, A Thesis, Ch.2. 2006 [9] Zheng. Y. R and Xiao. C, Simulation Model with Correct Statistical Properties for Rayleigh Fading Channels. IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 6, pp. 920-928, 2003 [10] Xu. K, Project Report: Piece-wise Linear Models for ICI Reduction in OFDM Chnannel Estimation. 2003 [11] Yuan. G, Wei. C, Tao. X, and Biqi. L, Doppler Spread Estimation for NonRayleigh Fading Channel. IEEE ICIEA, pp. 1106-1109, 2009 27

Terima kasih

Lampiran (1) 10 20 30 Iterasi ke- Bd Bd estimasi ERROR (%) Bd Bd estimasi ERROR (%) Bd Bd estimasi ERROR (%) 1 0.008273149 0.03125 277.7279814 0.008273149 0.040625 391.0463758 0.008273149 0.025390625 206.9039849 2 0.015556349 0.045138889 190.1637675 0.015556349 0.049342105 217.1830657 0.015556349 0.032327586 107.8095948 3 0.022839549 0.045138889 97.63476426 0.022839549 0.09375 310.4722027 0.022839549 0.038690476 69.40122651 4 0.030122749 0.052083333 72.90365346 0.030122749 0.08125 169.7296994 0.030122749 0.044642857 48.20313154 5 0.037405949 0.054166667 44.8076269 0.037405949 0.08125 117.2114403 0.037405949 0.066964286 79.02041787 6 0.044689149 0.15625 249.6374511 0.044689149 0.09375 109.7824707 0.044689149 0.058035714 29.865339 7 0.051972348 0.15625 200.6406383 0.051972348 0.09375 80.38438296 0.051972348 0.09375 80.38438296 8 0.059255548 0.15625 163.688388 0.059255548 0.08125 37.11796175 0.059255548 0.104166667 75.79225865 9 0.066538748 0.15625 134.8255782 0.066538748 0.08125 22.10930068 0.066538748 0.104166667 56.55038549 10 0.073821948 0.135416667 83.43686453 0.073821948 0.08125 10.06211872 0.073821948 0.090277778 22.29124302 11 0.081105148 0.135416667 66.96433005 0.081105148 0.08125 0.178598032 0.081105148 0.104166667 28.43410004 12 0.088388348 0.135416667 53.20646926 0.088388348 0.08125 8.076118446 0.088388348 0.104166667 17.8511302 13 0.095671547 0.15625 63.31919373 0.095671547 0.08125 15.07401926 0.095671547 0.104166667 8.879462489 14 0.102954747 0.135416667 31.53027924 0.102954747 0.1625 57.83633509 0.102954747 0.1875 82.11884818 15 0.110237947 0.135416667 22.84033776 0.110237947 0.1625 47.40840531 0.110237947 0.1875 70.08662152 16 0.117521147 0.15625 32.9547949 0.117521147 0.1625 38.27298669 0.117521147 0.1625 38.27298669 17 0.124804347 0.135416667 8.503165196 0.124804347 0.1875 50.23515181 0.124804347 0.203125 62.75474779 18 0.132087547 0.15625 18.29275649 0.132087547 0.1625 23.02446675 0.132087547 0.203125 53.78058344 19 0.139370747 0.15625 12.11104471 0.139370747 0.1875 34.53325365 0.139370747 0.203125 45.74435812 20 0.146653946 0.15625 6.543331302 0.146653946 0.1875 27.85199756 0.146653946 0.203125 38.50633069 21 0.153937146 0.15625 1.502466293 0.153937146 0.1625 5.562564945 0.153937146 0.270833333 75.93760824 22 0.161220346 0.135416667 16.00522519 0.161220346 0.1875 16.30045743 0.161220346 0.3125 93.83409572 23 0.168503546 0.135416667 19.63571692 0.168503546 0.1875 11.27362272 0.168503546 0.3125 85.45603787 24 0.175786746 0.15625 11.11389014 0.175786746 0.1875 6.663331836 0.175786746 0.3125 77.77221973 25 0.183069946 0.15625 14.65010849 0.183069946 0.1875 2.419869813 0.183069946 0.3125 70.69978302 26 0.190353145 0.15625 17.9157247 0.190353145 0.1875 1.498869634 0.190353145 0.3125 64.16855061 27 0.197636345 0.15625 20.94065506 0.197636345 0.1625 17.77828126 0.197636345 0.270833333 37.0361979 28 0.204919545 0.135416667 33.91715439 0.204919545 0.1875 8.500675312 0.204919545 0.3125 52.49887448 29 0.212202745 0.15625 26.36758776 0.212202745 0.1875 11.64110532 0.212202745 0.3125 47.26482447 30 0.219485945 0.15625 28.81093134 0.219485945 0.1625 25.96336859 0.219485945 0.3125 42.37813732 RATA-RATA ERROR (%) 67.41972922 62.50641661 62.32324877

Lampiran (2) 40 50 60 Bd Bd estimasi ERROR (%) Bd Bd estimasi ERROR (%) Bd Bd estimasi ERROR (%) 0.008273149 0.014254386 72.29697397 0.008273149 0.014008621 69.32633649 0.008273149 0.013319672 60.99881175 0.015556349 0.014254386 8.369336569 0.015556349 0.026209677 68.4821876 0.015556349 0.013319672 14.37790466 0.022839549 0.038690476 69.40122651 0.022839549 0.026209677 14.75566957 0.022839549 0.038690476 69.40122651 0.030122749 0.038690476 28.442714 0.030122749 0.026209677 12.99041955 0.030122749 0.038690476 28.442714 0.037405949 0.038690476 3.434019212 0.037405949 0.072115385 92.79121924 0.037405949 0.072115385 92.79121924 0.044689149 0.044642857 0.103585388 0.044689149 0.072115385 61.3711313 0.044689149 0.072115385 61.3711313 0.051972348 0.044642857 14.10267478 0.051972348 0.078125 50.32031913 0.051972348 0.085227273 63.98580269 0.059255548 0.1171875 97.76629098 0.059255548 0.078125 31.84419399 0.059255548 0.085227273 43.8300298 0.066538748 0.1171875 76.11918368 0.066538748 0.104166667 56.55038549 0.066538748 0.104166667 56.55038549 0.073821948 0.1171875 58.74344046 0.073821948 0.104166667 41.10528041 0.073821948 0.104166667 41.10528041 0.081105148 0.15625 92.65115006 0.081105148 0.15625 92.65115006 0.081105148 0.15625 92.65115006 0.088388348 0.15625 76.7766953 0.088388348 0.15625 76.7766953 0.088388348 0.15625 76.7766953 0.095671547 0.15625 63.31919373 0.095671547 0.15625 63.31919373 0.095671547 0.15625 63.31919373 0.102954747 0.135416667 31.53027924 0.102954747 0.135416667 31.53027924 0.102954747 0.135416667 31.53027924 0.110237947 0.135416667 22.84033776 0.110237947 0.135416667 22.84033776 0.110237947 0.135416667 22.84033776 0.117521147 0.135416667 15.22748891 0.117521147 0.135416667 15.22748891 0.117521147 0.135416667 15.22748891 0.124804347 0.135416667 8.503165196 0.124804347 0.135416667 8.503165196 0.124804347 0.135416667 8.503165196 0.132087547 0.1625 23.02446675 0.132087547 0.1625 23.02446675 0.132087547 0.1625 23.02446675 0.139370747 0.270833333 94.32581083 0.139370747 0.1625 16.5954865 0.139370747 0.1625 16.5954865 0.146653946 0.270833333 84.67510759 0.146653946 0.1625 10.80506455 0.146653946 0.1625 10.80506455 0.153937146 0.270833333 75.93760824 0.153937146 0.270833333 75.93760824 0.153937146 0.270833333 75.93760824 0.161220346 0.270833333 67.98954962 0.161220346 0.3125 93.83409572 0.161220346 0.3125 93.83409572 0.168503546 0.3125 85.45603787 0.168503546 0.3125 85.45603787 0.168503546 0.3125 85.45603787 0.175786746 0.3125 77.77221973 0.175786746 0.3125 77.77221973 0.175786746 0.3125 77.77221973 0.183069946 0.3125 70.69978302 0.183069946 0.3125 70.69978302 0.183069946 0.3125 70.69978302 0.190353145 0.3125 64.16855061 0.190353145 0.3125 64.16855061 0.190353145 0.3125 64.16855061 0.197636345 0.3125 58.11868989 0.197636345 0.3125 58.11868989 0.197636345 0.3125 58.11868989 0.204919545 0.3125 52.49887448 0.204919545 0.3125 52.49887448 0.204919545 0.3125 52.49887448 0.212202745 0.3125 47.26482447 0.212202745 0.270833333 27.62951454 0.212202745 0.3125 47.26482447 0.219485945 0.3125 42.37813732 0.219485945 0.3125 42.37813732 0.219485945 0.3125 42.37813732 52.79791387 50.31013274 52.07522184

Lampiran (3) 70 80 Bd Bd estimasi ERROR (%) Bd Bd estimasi ERROR (%) 0.008273149 0.012695313 53.45199244 0.008273149 0.012695313 53.4519924 0.015556349 0.026209677 68.4821876 0.015556349 0.026209677 68.4821876 0.022839549 0.026209677 14.75566957 0.022839549 0.038690476 69.4012265 0.030122749 0.026209677 12.99041955 0.030122749 0.038690476 28.442714 0.037405949 0.072115385 92.79121924 0.037405949 0.072115385 92.7912192 0.044689149 0.072115385 61.3711313 0.044689149 0.072115385 61.3711313 0.051972348 0.085227273 63.98580269 0.051972348 0.085227273 63.9858027 0.059255548 0.085227273 43.8300298 0.059255548 0.085227273 43.8300298 0.066538748 0.104166667 56.55038549 0.066538748 0.104166667 56.5503855 0.073821948 0.104166667 41.10528041 0.073821948 0.104166667 41.1052804 0.081105148 0.133928571 65.1295572 0.081105148 0.133928571 65.1295572 0.088388348 0.133928571 51.52288168 0.088388348 0.133928571 51.5228817 0.095671547 0.1875 95.98303248 0.095671547 0.1875 95.9830325 0.102954747 0.1625 57.83633509 0.102954747 0.1625 57.8363351 0.110237947 0.1625 47.40840531 0.110237947 0.1625 47.4084053 0.117521147 0.1625 38.27298669 0.117521147 0.1625 38.2729867 0.124804347 0.1625 30.20379824 0.124804347 0.1625 30.2037982 0.132087547 0.1625 23.02446675 0.132087547 0.1625 23.0244667 0.139370747 0.1625 16.5954865 0.139370747 0.1625 16.5954865 0.146653946 0.1625 10.80506455 0.146653946 0.1625 10.8050646 0.153937146 0.270833333 75.93760824 0.153937146 0.270833333 75.9376082 0.161220346 0.3125 93.83409572 0.161220346 0.3125 93.8340957 0.168503546 0.3125 85.45603787 0.168503546 0.3125 85.4560379 0.175786746 0.3125 77.77221973 0.175786746 0.3125 77.7722197 0.183069946 0.3125 70.69978302 0.183069946 0.3125 70.699783 0.190353145 0.3125 64.16855061 0.190353145 0.3125 64.1685506 0.197636345 0.3125 58.11868989 0.197636345 0.3125 58.1186899 0.204919545 0.3125 52.49887448 0.204919545 0.3125 52.4988745 0.212202745 0.3125 47.26482447 0.212202745 0.3125 47.2648245 0.219485945 0.3125 42.37813732 0.219485945 0.3125 42.3781373 53.80749846 56.1440935

Lampiran (4)

IFFT 33

FFT 34

Pilot Insertion 35

Cyclic Prefix Cyclic Prefix Simbol S 0 Cyclic Prefix Simbol S 1 t T CP T simbol 36