ANALISA KINERJA SISTEM KOOPERATIF BERBASIS M- DMA PADA KANAL RAYLEIGH MOBILE DENGAN DELAY DAN DOPPLER SPREAD Oleh: Anjar Prasetya Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng. Ph.D. Ir. Titiek Suryani, MT.
Latar Belakang Perkembangan sistem komunikasi wireless menuntut adanya multiplexing dan akses jamak. Kehandalan dan keefisienan sistem menjadi tolak ukur. M-DMA merupakan perpaduan OFDM dan DMA Kooperatif M-DMA
Rumusan Masalah Bagaimana memodelkan delay dan doppler spread dalam kanal rayleigh mobile dan mengkomputasikannya dalam bit error rate (BER) terhadap harga Eb/No untuk sistem transmisi kooperatif dan non kooperatif M-DMA? Bagaimana menganalisa pengaruhnya dalam kecepatan, delay spread, dan jumlah user yang bervariasi? Bagaimana perbandingan kinerja antara sistem komunikasi kooperatif dan nonkooperatif?
Batasan Masalah Kanal yang digunakan adalah kanal AWGN dan kanal Rayleigh Mobile yang diajukan oleh Jean Paul Linnartz. Lingkup penelitian adalah komunikasi uplink dari mobile unit ke base station. Simulasi yang digunakan adalah simulasi baseband ekivalen. Sistem kooperatif menggunakan skenario relaying Decode and forward. Teknik modulasi yang digunakan adalah modulasi BPSK. Kode spreading yang digunakan adalah kode spreading walsh hadamard.
Tujuan Mengetahui seberapa besar efek mobilitas pengguna terhadap performansi sistem. Mengetahui pengaruh delay spread dan jumlah user. Mampu membuktikan sistem komunikasi kooperatif bisa memberikan kualitas kinerja yang lebih baik untuk sistem M-DMA.
Model Sistem Transmitter Data input Modulasi BPSK IFFT P/S onversion Add Guard Interval with P Spreading Rayleigh Mobile Receiver AWGN User lain Data output Demodulasi BPSK Deteksi despreading FFT S/P onversion Remove Guard Interval with P
Source Transmitter Data input Modulasi BPSK IFFT P/S onversion Add Guard Interval with P Spreading Relay Decode and Forward IFFT spreading Deteksi despreading FFT S/P onversion Remove Guard Interval with P Rayleigh Mobile AWGN S/P onversion Add Guard Interval with P Destination Receiver Rayleigh Mobile AWGN ombining Data output Demodulasi BPSK Deteksi despreading FFT S/P onversion Remove Guard Interval with P
Kode Spreading,,,, / / / / m L m L L L L L / / / / Untuk m = maka L = Untuk m = maka L = 4 4 / 4 / 4 / 4 / 4 Untuk m = 3 maka L = 8 8 / 8/ 8 / 8/ 8
Konversi P/S s() s(m+) s(mx(n-)+) s() s(m+) s(mx(n-)+) s(3) s(m+3) s(m) s(m) s(mxn) s() s() s(3) s(m) s(m+) s(mxn)
Rayleigh Mobile channel Fenomena Dalam Kanal rayleigh mobile: Delay spread(multipath) Multicarrier Guard interval Doppler spread
Jean-Paul M. G. Linnartz mengajukan suatu model untuk mempresentasikan kanal dalam bentuk fungsi transfer sinyal dari suatu subcarrier terhadap subcarrier lainnya : m, n n s) T sinc(x) s fs i Iw i 0 sin( x) terkait Di jit x Rayleigh Mobile channel sinc ( n s st s j ( n m m)} i ) exp{ s j( c i i fi Terletak: f i f f v f c c
Parameter simulasi Simulasi dilakukan dengan model simulasi baseband ekivalen. Data input yang dibangkitkan sebanyak 0000 bit data acak. Kode spreading yang digunakan adalah kode walsh hadamard dengan panjang kode 8. Jumlah subcarrier yang digunakan sama dengan panjang kode spreading yaitu 8 subcarrier. menggunakan guard interval dengan yclic Prefix ¼ Ts. Kanal diasumsikan mempunyai 3 lintasan. Lintasan pertama mempunyai redaman 0 db. Lintasan kedua redaman 5 db. Lintasan ketiga mempunyai redaman 0 db. Deteksi yang digunakan adalah maximum-likelyhood detector.
Hasil simulasi
Pengaruh Kecepatan Terhadap Kinerja Sistem M-DMA
Tabel BER Pengaruh Kecepatan Terhadap Kinerja Sistem M-DMA Eb/No (db) BER 0 km/jam 0 km/jam 30 km/jam 40 km/jam 50 km/jam 0 0.478 0.557 0.644 0.748 0.86 0.47 0.3 0.407 0.55 0.64 0.00 0.085 0.69 0.65 0.370 3 0.084 0.0890 0.097 0.06 0.65 4 0.0663 0.07 0.0794 0.0880 0.097 5 0.0505 0.0555 0.066 0.0695 0.0783 6 0.038 0.049 0.0478 0.0546 0.06 7 0.087 0.034 0.0367 0.040 0.0487 8 0.005 0.03 0.067 0.03 0.0367 9 0.039 0.06 0.09 0.06 0.068 0 0.0095 0.0 0.03 0.06 0.093 0.0064 0.0075 0.0088 0.009 0.035 0.0038 0.0047 0.0058 0.007 0.009 3 0.004 0.003 0.0039 0.0049 0.0063 4 0.005 0.000 0.007 0.0033 0.0045 5 0.00 0.004 0.008 0.004 0.003 6 0.0008 0.000 0.00 0.008 0.00 7 0.0005 0.0006 0.0008 0.00 0.004 8 0.0003 0.0003 0.0005 0.0007 0.0009 9 0.000 0.0003 0.0003 0.0004 0.0005 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0004 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0003 - - - 0.000 0.000 3 - - - 0.000 0.000
Pengaruh Delay Spread Terhadap Kinerja Sistem M-DMA
Tabel BER Pengaruh Delay Spread Terhadap Kinerja Sistem M-DMA Eb/No (db) BER 0.6 µs 0.7 µs 0.8 µs 0 0.76 0.80 0.86 0.485 0.567 0.64 0.34 0.308 0.370 3 0.03 0.03 0.65 4 0.0846 0.098 0.097 5 0.0659 0.077 0.0783 6 0.05 0.057 0.06 7 0.0389 0.044 0.0487 8 0.083 0.037 0.0367 9 0.003 0.038 0.068 0 0.040 0.068 0.093 0.009 0.03 0.035 0.0059 0.0075 0.009 3 0.0040 0.005 0.0063 4 0.005 0.0034 0.0045 5 0.008 0.005 0.003 6 0.00 0.008 0.00 7 0.0008 0.00 0.004 8 0.0004 0.0007 0.0009 9 0.0003 0.0004 0.0005 0 0.000 0.000 0.0004 0.000 0.000 0.0003-0.000 0.000 3-0.000 0.000
Pengaruh Jumlah User Terhadap Kinerja Sistem M-DMA
Tabel BER Pengaruh Jumlah user Terhadap Kinerja Sistem M-DMA Eb/No (db) BER user user 3 user 0 0.58 0.56 0.67 0.78 0.79 0.444 0.04 0.066 0.3 3 0.0848 0.086 0.0 4 0.068 0.068 0.080 5 0.05 0.0540 0.0656 6 0.039 0.046 0.057 7 0.090 0.0304 0.0390 8 0.008 0.04 0.098 9 0.039 0.063 0.09 0 0.0093 0.07 0.060 0.0063 0.0086 0.05 0.0035 0.0057 0.0085 3 0.003 0.004 0.006 4 0.004 0.0030 0.0044 5 0.000 0.00 0.0034 6 0.0007 0.003 0.005 7 0.0004 0.000 0.009 8 0.0003 0.0008 0.004 9 0.000 0.0005 0.000 0 0.000 0.0004 0.0008 0.000 0.0003 0.0007-0.0003 0.0006 3-0.000 0.0005 4-0.000 0.0004 5-0.000 0.0004 6-0.000 0.0003 7-0.000 0.0003 8-0.000 0.000 9-0.000 0.000 30-0.000 0.000 3 - - 0.000 3 - - 0.000
Pengaruh Kecepatan Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA
Tabel BER Pengaruh Kecepatan Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA Eb/No (db) BER 0 km/jam 0 km/jam 30 km/jam 40 km/jam 50 km/jam 0 0.66 0.05 0.7 0.373 0.50 0.0849 0.090 0.0994 0.095 0.37 0.0660 0.076 0.0788 0.089 0.03 3 0.0499 0.0544 0.0608 0.0700 0.084 4 0.0365 0.0398 0.0450 0.050 0.069 5 0.06 0.084 0.033 0.0386 0.0476 6 0.080 0.00 0.035 0.079 0.0348 7 0.08 0.035 0.059 0.095 0.05 8 0.0073 0.0088 0.006 0.035 0.075 9 0.0048 0.0056 0.0069 0.0089 0.05 0 0.003 0.0035 0.004 0.0057 0.0078 0.000 0.003 0.008 0.0035 0.005 0.004 0.006 0.008 0.005 0.0033 3 0.0007 0.000 0.00 0.006 0.000 4 0.0004 0.0005 0.0007 0.000 0.004 5 0.0003 0.0003 0.0003 0.0005 0.0009 6 0.000 0.000 0.000 0.0003 0.0006 7 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0003 8 - - - 0.000 0.000 9 - - - 0.000 0.000
Pengaruh Delay Spread Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA
Tabel BER Pengaruh Delay Spread Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA Eb/No (db) BER 0.6 µs 0.7 µs 0.8 µs 0 0.369 0.435 0.50 0.00 0.6 0.37 0.088 0.0943 0.03 3 0.0674 0.0749 0.084 4 0.0503 0.0564 0.069 5 0.0367 0.04 0.0476 6 0.060 0.096 0.0348 7 0.08 0.007 0.05 8 0.05 0.04 0.075 9 0.0073 0.0095 0.05 0 0.0044 0.0059 0.0078 0.0030 0.0036 0.005 0.007 0.003 0.0033 3 0.00 0.005 0.00 4 0.0006 0.000 0.004 5 0.0004 0.0005 0.0009 6 0.000 0.0003 0.0006 7 0.000 0.000 0.0003 8 0.000 0.000 0.000 9-0.000 0.000
Pengaruh Jumlah User Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA
Tabel BER Pengaruh Jumlah user Terhadap Kinerja Sistem Kooperatif M-DMA Eb/No (db) BER user user 3 user 0 0.4 0.50 0.706 0.43 0.37 0.44 0.0895 0.03 0.6 3 0.070 0.084 0.0995 4 0.056 0.069 0.0799 5 0.0388 0.0476 0.0639 6 0.075 0.0348 0.0498 7 0.086 0.05 0.037 8 0.04 0.075 0.077 9 0.0083 0.05 0.00 0 0.0047 0.0078 0.044 0.0030 0.005 0.005 0.007 0.0033 0.0073 3 0.000 0.00 0.0054 4 0.0006 0.004 0.004 5 0.0005 0.0009 0.003 6 0.0003 0.0006 0.004 7 0.000 0.0003 0.009 8 0.000 0.000 0.004 9-0.000 0.00 0 - - 0.000 - - 0.0008 - - 0.0007 3 - - 0.0006 4 - - 0.0005 5 - - 0.0005 6 - - 0.0005 7 - - 0.0004 8 - - 0.0004 9 - - 0.0004 30 - - 0.000
Perbandingan Kinerja Sistem Non Kooperatif M- DMA Dan Sistem Kooperatif M-DMA
Tabel BER Perbandingan Kinerja Sistem Non Kooperatif M-DMA Dan Sistem Kooperatif M-DMA BER Eb/No (db) S IS O M-DMA KANAL AWGN S IS O M-DMA KANAL RAYLEIGH MOBILE KOOPERATIF M-DMA KANAL RAYLEIGH MOBILE 0 0.0775 0.49 0.6 0.0554 0.96 0.088 0.0366 0.0988 0.066 3 0.08 0.0788 0.046 4 0.05 0.06 0.0338 5 0.0059 0.048 0.033 6 0.00 0.0363 0.058 7 0.0007 0.064 0.00 8 0.000 0.090 0.0064 9-0.038 0.0040 0-0.0098 0.006-0.0069 0.005-0.0045 0.000 3-0.003 0.0006 4-0.00 0.0003 5-0.005 0.000 6-0.0009-7 - 0.0006-8 - 0.0005-9 - 0.0003-0 - 0.000 - - 0.000 - - 0.000-3 - 0.000 -
Kesimpulan () Adanya fenomena doppler spread pada sistem komunikasi bergerak M-DMA dan kooperatif M-DMA berpengaruh besar terhadap kinerja sistem, karena dapat menyebabkan interferensi antar-carrier, dimana untuk setiap penambahan kecepatan user 0 km/jam akan menyebabkan sistem mencapai BER 0-3 dengan kenaikan harga Eb/No db. Fenomena delay spread yang menyebabkan interferensi antar simbol tidak seberapa berpengaruh pada kinerja sistem M- DMA dan kooperatif M-DMA, dimana pada delay rata-rata 0.6 µs dan 0.7 µs sistem mampu mencapai BER 0-3 pada Eb/No yang sama dan baru pada 0.8 µs sistem mampu mencapai BER 0-3 dengan kenaikan harga Eb/No db.
Kesimpulan () Pada kondisi sistem M-DMA dan kooperatif M-DMA pada kanal Rayleigh Mobile pengaruh jumlah user mulai terlihat pengaruhnya, pada setiap penambahan user untuk sistem M-DMA membutuhkan kenaikan harga Eb/No db lebih banyak agar mencapai nilai BER 0-3 dan pada sistem kooperatif M-DMA membutuhkan kenaikan harga Eb/No hingga 5 db lebih banyak untuk mencapai BER 0-3 untuk setiap kenaikan user. Sistem kooperatif M-DMA mampu memperbaiki kinerja sistem M- DMA non kooperatif. Dengan jumlah user, kecepatan user 0 km/jam dan terdelay 0.6 µs, sistem kooperatif M-DMA mampu mencapai nilai BER 0-3 saat Eb/No db sedangkan pada sistem M-DMA non kooperatif mengalami kenaikan BER 0.0035, dan untuk mencapai BER 0-3 membutuhkan Eb/No 6 db.
TERIMA KASIH