1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sampai saat ini berbagai skema modulasi telah dikembangkan untuk mendukung kebutuhan komunikasi yang lebih cepat, handal, dan efisien. Skema modulasi yang paling umum digunakan adalah PSK (Phase Shift Keying) dan QAM (Quadrature Amplitude Modulation) karena keduanya menawarkan kecepatan dan kehandalan yang baik. Dibandingkan dengan PSK, teknik modulasi QAM menawarkan performa yang lebih baik untuk orde modulasi yang lebih tinggi dari orde empat, Gambar 1.1 menunjukan perbandingan performa BER (bit error rate) PSK dan QAM [1]. Gambar 1.1 Performa BER PAM, M PSK dan M QAM [1]. Pada umumya sistem komunikasi dengan teknik modulasi QAM diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras yang terdiri dari berbagai 1
2 komponen elektronika. Implementasi ini memiliki keterbatasan fleksibilitas dalam mengubah sifat radio yang digunakan seperti perubahan filter, frekuensi dan berbagai sifat lainnya [2]. Keterbatasan fleksibilitas tersebut diakibatkan oleh modifikasi yang sulit dilakukan pada perangkat keras tersebut. SDR (Software Defined Radio) yang merupakan implementasi sistem komunikasi menggunakan perangkat lunak menjadi solusi atas masalah yang dihadapi pada implementasi perangkat keras. SDR mampu mengubah sifat dari radio yang digunakan dengan melakukan perubahan pada program yang tentunya lebih mudah dibandingkan dengan melakukan modifikasi perangkat keras. Salah satu piranti radio SDR yang sudah umum digunakan dan memiliki performa yang baik adalah USRP (Universal Software Radio Peripheral). Kelebihan dari USRP adalah cakupan frekuensi dapat diatur sesuai dengan kebutuhan pengguna dan sudah banyak komunitas pengembang piranti ini. Salah satu perangkat lunak yang mendukung USRP adalah LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench). Dalam LabVIEW terdapat berbagai node yang dapat digunakan untuk implementasi sistem komunikasi. Masing-masing node ini harus dipahami agar mendapatkan pengetahuan yang baik sehingga dapat mendesain dan memahami sistem telekomunikasi QAM secara keseluruhan dari mulai informasi dalam bentuk bit informasi terbentuk di pengirim hingga bit dipulihkan di penerima. Implementasi sistem komunikasi secara nyata tentunya memerlukan pengujian agar diketahui performanya, maka dari itu program pengirim dan
3 penerima diimplementasikan ke USRP untuk menguji performa dan karakteristik dari sistem tersebut secara nyata. Implementasi pengirim dan penerima QAM secara nyata tidaklah ideal, berbagai masalah akan muncul baik akibat masalah perangkat keras (USRP) maupun akibat kondisi kanal yang digunakan. Salah satunya adalah masalah sinkronisasi dan keterbatasan bandwidth. Masalah bandwidth harus diantisipasi untuk menghindari adanya interferensi dengan kanal pada lainnya. Interferensi yang terjadi dapat mengakibatkan informasi sulit dipulihkan. Selain masalah bandwidth terdapat pula masalah sinkronisasi yang mengakibatkan terganggunya pemulihan bit di penerima QAM, sehingga bit tidak terpulihkan dengan baik. Oleh sebab itu perlu diimplementasikan solusi untuk masalah sinkronisasi tersebut agar informasi dapat terpulihkan dengan baik. Berdasarkan uraian latar belakang tersebut, penelitian yang dilakukan dengan menggunakan USRP dan perangkat lunak LabVIEW ini berfokus untuk mempelajari implementasi pengirim dan penerima QAM menggunakan LabVIEW dan USRP, menerapkan solusi terhadap masalah bandwidth dan sinkronisasi, mempelajari penyebab munculnya masalah tersebut, mempelajari hasil proses pada setiap tahapan dalam pengirim dan penerima QAM, serta melakukan evaluasi performa modulasi QAM. 1.2 Rumusan Masalah Suatu sistem telekomunikasi tentunya diinginkan untuk dapat diimplementasikan dengan murah serta memiliki performa dan fleksibilitas yang baik. Umumnya pengerjaan desain sistem telekomunikasi diimplementasikan
4 melalui pembuatan perangkat keras. Implementasi dengan cara ini membutuhkan waktu lama dan penggunaannya tidak fleksibel serta membutuhkan biaya yang tinggi hanya untuk satu alat [2]. SDR memberikan solusi atas masalah tersebut dengan adanya kemudahan dalam memodifikasi sifat radio dari sistem dan biaya perangkat yang lebih murah untuk banyak aplikasi. Dalam melakukan implementasi sistem komunikasi secara nyata menggunakan SDR akan muncul berbagai masalah yang perlu dianalisis dan perlu diselesaikan. Selain dari masalah tersebut diperlukan juga informasi terkait dengan performa sistem komunikasi QAM yang diimplementasikan agar dapat dijadikan sebuah referensi untuk penelitian lain yang terkait dengan komunikasi digital. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Pengamatan yang dilakukan terbatas pada masalah bandwidth, sinkronisasi dan BER (bit error rate). 2. Evaluasi performa dilakukan melalui pengujian BER dengan lokasi eksperimen memiliki karakteristik indoor dan keadaan LOS (line of sight). 3. Eksperimen dilakukan di Laboratorium Sistem Elektronis Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 4. Frekuensi tengah yang digunakan adalah 2,7 GHz.
5 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengimplementasikan modulasi QAM berbasis SDR menggunakan USRP dan perangkat lunak LabVIEW. 2. Mengevaluasi performa BER pada skema modulasi 4 QAM, 16 QAM, dan 64 QAM menggunakan USRP. 3. Mempelajari spektrum frekuensi pada komunikasi digital QAM. 4. Mempelajari masalah sinkronisasi pada sistem komunikasi QAM dan mengimplementiskan solusi dari masalah tersebut. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Dapat menggunakan perangkat USRP untuk pengamatan modulasi digital QAM. 2. Dapat mempelajari masalah sinkronisasi dan spektrum frekuensi dalam melakukan implementasi sistem komunikasi QAM. 3. Dapat mempelajari cara kerja node dari perangkat lunak LabVIEW yang digunakan dalam pengirim dan penerima QAM. 1.5 Metodologi Penelitian berikut: Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai 1. Studi pustaka yaitu dengan mengumpulkan dan mempelajari literatur dari buku, jurnal, standar, dan penelitian terdahulu yang berkaitan dengan implementasi modulasi QAM menggunakan SDR.
6 2. Simulasi sistem komunikasi QAM menggunakan software LabVIEW. 3. Implementasi sistem komunikasi QAM menggunakan perangkat USRP. 4. Melakukan analisis terhadap bandwidth, sinkronisasi dan performa sistem komunikasi QAM yang diimplementasikan. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir terdiri atas lima bab sebagai berikut. BAB I : PENDAHULUAN Bab ini memuat latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Bab ini berisi tinjauan pustaka dan teori-teori yang mendukung topik penelitian, yaitu teori mengenai SDR, modulasi digital, sinkronisasi, dan peranti USRP. BAB III : METODE PENELITIAN Bab ini membahas mengenai proses perancangan dan penyusunan algoritma untuk modulasi digital menggunakan perangkat lunak LabVIEW. Proses perancangan sistem modulasi digital menggunakan node pada perangkat lunak LabVIEW. Selain itu, isi dari bab ini juga meliputi bahasan mengenai fungsi dari setiap node yang digunakan untuk melakukan melakukan perancangan sistem.
7 BAB IV : HASIL DAN ANALISIS Bab ini berisi pengujian, analisis, dan pembahasan dari sistem yang sudah dirancang. Pengujian dilakukan dengan mengamati parameter yang sudah ditentukan. BAB V : KESIMPULAN Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil pembahasan serta saran-saran yang berhubungan dengan hasil penelitian dan kaitannya dengan perancangan modulasi digital menggunakan USRP.