Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) ANALISIS MODULASI ADAPTIF DAN CODING PADA HSDPA Dimas Arum Pratama¹, Dharu Arseno², Kris Sujatmoko ³ ¹Teknik Telekomunikasi,, Universitas Telkom Abstrak Komunikasi wireless saat ini membutuhkan data-rate yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan konsumen yang terus meningkat, baik itu untuk transmisi voice, data, maupun video. Untuk itu dibutuhkan sistem komunikasi wireless yang mampu memberikan layanan dengan datarate besar dan dengan tingkat efisiensi spektral yang tinggi salah satunya adalah dengan High- Speed Downlink Packet Access (HSDPA). HSDPA merupakan salah satu standar 3G telephony (Wideband-CDMA) yang dipublikasikan oleh 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Untuk mengatasi kendala dalam propagasi sinyal HSDPA dilengkapi dengan Fast Retransmission dan Hybrid Automatic Repeat request (HARQ) yang dapat mengirimkan kembali data yang rusak dalam proses transmisi. Selain itu untuk meningkatkan kinerja sistem HSDPA juga dilengkapi Adaptive Modulation and Coding (AMC). AMC memungkinkan sistem untuk merubah skema modulasi berdasarkan kondisi kanal radio. Tugas Akhir ini membahas tentang penggunaan Adaptive Modulation and Coding pada HSDPA menggunakan algoritma Threshold Method. Penggunaan teknik Adaptive Modulation dan Coding pada HSDPA dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi sistem yaitu dengan mengoptimalkan kualitas sinyal trasmisi. Untuk target BER 10-4 teknik AMC memberikan perbaikan berkisar dari 0,3 db hingga 11 db pada variasi kecepatan user. Ketika kondisi kanal memungkinkan sistem HSDPA mampu mencapai peak data rate yaitu sebesar 3,6 Mbps. Kata Kunci : HSDPA, Adaptive Modulation and Coding, Algoritma Threshold Method Abstract Nowadays wireless communication desires high data-rate to meet up raising customer s demands, in voice, data, and video transmission. One of the most suitable solutions to meet that condition with high spectral efficiency is High-Speed Download Packet Access (HSDPA). HSDPA is one of 3G telephony standards (Wideband-CDMA) published by 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Fast retransmission Hybrid Automatic Repeat request (HARQ), which has ability to retransmit fault data during transmission, present to overcome problems in HSDPA s signal propagation. Besides that, Adaptive Modulation and Coding (AMC) is applied to improve performance of HSDPA s system. AMC grants the system an ability to switch modulation scheme based on radio channel conditions. This Final Assignment investigates the usage of Adaptive Modulation and Coding on HSDPA with fixed threshold algorithm. Applied Adaptive Modulation and Coding method on HSDPA enhances system s performance and efficiency which optimizes transmission signal s quality. For BER target 10-4, AMC method gives improvement around 0.3 db to 11 db depends on its user velocity. When channel condition is in easy circumstance, HSDPA system can achive its peak rate which is 3.6 Mbps. Keywords : HSDPA, Adaptive Modulation and Coding, Algoritma Threshold Method
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi telekomunikasi akhir-akhir ini, telekomunikasi wireless memegang peranan yang sangat besar dalam kehidupan manusia. Kemajuan ini dapat terlihat dari munculnya teknologi 3G dan WiMAX. Perkembangan teknologi informasi menuntut sistem komunikasi wireless digital untuk menyediakan layanan data kecepatan tinggi (high data-rate) dengan QoS yang reliable. Untuk memenuhi kebutuhan akan komunikasi suara, data maupun video dibutuhkan sistem komunikasi wireless yang handal dalam berbagai kondisi kanal, sehingga kualitas dan keseimbangan sistem akan terjamin. Salah satu solusi untuk mendapatkan sistem komunikasi wireless high data-rate adalah menggunakan High Speed Packet Access (HSPA). High Speed Packet Access (HSPA) merupakan pengembangan dari sistem UMTS. Terdapat dua pengembangan dari HSPA, yaitu HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) dan HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). HSDPA didesain agar mampu menyediakan kecepatan transmisi data hingga 14.4 Mbps dalam satu sel. Untuk mencapai performa yang tinggi HSDPA memiliki fitur-fitur antara lain : 1. High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH). 2. Adaptive Modulation and Coding (AMC). 3. Hybrid Automatic Response request (HARQ) and retransmision. 4. Transmision Time Interval (TTI) yang lebih pendek. 5. Fast scheduling. Dalam Tugas Akhir ini akan menganalisis tentang teknik Adaptive Modulation and Coding (AMC)pada HSDPA menggunakan algoritma Threshold Method. Penelitian ini akan menganalisa kinerja dan efisiensi sistem HSDPA dengan Adaptive Modulation and Coding (AMC) pada kondisi kanal yang berbeda-beda dengan variasi kecepatan user. 1
BAB I. Pendahuluan 2 1.2. Tujuan dan Kegunaan 1. Tujuan Menganalisis kinerja dan efisiensi sistem HSDPA menggunakan Adaptive Modulation and Coding dibandingkan dengan menggunakan modulasi tetap. Selain itu juga untuk menganalisis kinerja sistem HSDPA dengan metode Adaptive Modulation and Coding pada kondisi kanal yang berbeda-beda dengan variasi kecepatan pergerakan user yang berubah-ubah berdasarkan parameterparameter BER, spectral efficiency dan SNR. 2. Kegunaan Manfaat dari penelitian tugas akhir ini yaitu: 1. Dapat dijadikan referensi sebagai salah satu metode untuk mencapai high data-rate wireless communication yang handal dan efisien. 2. Sebagai bahan masukan bagi industri telekomunikasi di Indonesia khususnya di bidang komunikasi wireless. 1.3. Rumusan Masalah Masalah yang akan diteliti dalam Tugas Akhir ini yaitu: 1. Perancangan sistem menggunakan algoritma Threshold Method. 2. Membuat model dan simulasi algoritma Adaptive Modulation and Coding. 3. Melakukan pengujian algoritma Adaptive Modulation and Coding (AMC) pada variasi kecepatan user menggunakan simulasi. 4. Menganalisis hasil simulasi AMC pada sistem HSDPA. 1.4. Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah: 1. Teknik Adaptive Modulation and Coding (AMC) ini menggunakan algoritma threshold method dengan 5 skema modulasi dan coding. 5 skema modulasi (Modulation and Coding Scheme): QPSK code rate 1/3 QPSK code rate 1/2 QPSK code rate 3/4
BAB I. Pendahuluan 3 16 QAM code rate 2/3 16 QAM code rate 3/4 2. Kanal transmisi yang digunakan bersifat multipath, quasi static, flat fading yang berdistribusi Rayleigh dan AWGN. 3. Simulasi dilakukan pada HS-(P)DSCH untuk satu cell. 4. Kondisi kanal kontrol HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel) dan HS-DPCCH (High Speed Dedicated Physical Control Channel) dianggap ideal, sehingga informasi pada kanal kontrol uplink dan downlink diasumsikan tanpa error. 5. Sinkronisasi diasumsikan sempurna pada Tx dan Rx. 6. Analisis pada single user dan memiliki kategori kapabilitas User Equipment (UE) adalah UE kategori 5 atau 6 (modulasi QPSK dan 16 QAM). 7. Parameter yang digunakan dalam simulasi adalah BER, Efisiensi Spektrum dan SNR. 8. Mobilitas user dari keadaan diam (0 km/jam), 3 km/jam, 30 km/jam, sampai dengan kecepatan 60 km km/jam. 9. Analisis dilakukan pada level baseband. 10. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software Matlab 7. 1.5. Metodologi Penelitian Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi literature Mempelajari berbagai referensi tentang teori dasar AMC pada HSDPA. 2. Analisa Masalah Setelah pengumpulan data-data literatur, lalu menganalisa permasalahan berdasarkan data-data literatur tersebut dan berdiskusi dengan pembimbing. 3. Perancangan Sistem Perancangan sistem berdasarkan dari hasil studi literatur, setiap blok dari sistem tersebut diterjemahkan ke program simulasi dengan MATLAB 7.1. 4. Simulasi Sistem dan Analisis
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) BAB I. Pendahuluan 4 Setelah tahap perancangan berdasarkan standar yang ada, tahap selanjutnya adalah melakukan simulasi sistem (running program) sehingga didapatkan grafik-grafik dan data yang merepresentasikan sistem tersebut. Kemudian dilakukan analisis data yang dihasilkan. 1.6. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang permasalahan, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Menguraikan secara singkat penjelasan teori dasar yang digunakan dalam Tugas Akhir ini, yang terdiri dari HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), Teknik Modulasi Digital, Adaptive Modulation and Coding (AMC), Propagasi Pada Kanal Wireless. BAB III PEMODELAN, PERANCANGAN DAN SIMULASI SISTEM Membahas pemodelan sistem HSDPA, perancangan algoritma modulasi adaptif dan simulasi dari sistem tersebut. BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI Berisikan analisis hasil simulasi dari perancangan algoritma AMC yang diterapkan pada sistem HSDPA. BAB V KESIMPULAN Pada bab ini berisikan kesimpulan dari hasil Tugas Akhir ini dan saran untuk pengembangannya.
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang dilakukan antara lain : 1. Pada penggunaan modulasi tetap, modulasi QPSK 1/3 mempunyai performansi paling baik pada SNR rendah. Sedangkan ketika SNR tinggi skema modulasi 16 QAM 3/4 memberikan kapasitas yang paling besar. 2. Teknik AMC memberikan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan modulasi tetap. Algoritma AMC threshold adaptif mampu memberikan kinerja yang cukup baik pada SNR rendah, hampir menyamai dengan kinerja QPSK 1/3 dengan selisih kinerja kurang dari 1dB. Sedangkan pada saat kondisi SNR tinggi sistem akan secara otomatis merubah skema modulasi yang lebih tinggi (16 QAM 3/4) untuk mencapai kapasitas maksimal. 3. Secara keseluruhan penggunaan AMC Threshold adaptif pada variasi kecepatan user memberikan kinerja dan efisiensi spektrum yang lebih tinggi dibandingkan dengan AMC threshold tetap. Pada kecepatan 0 km/jam dan 3 km/jam AMC threshold adaptif memberikan perbaikan sistem yang tidak terlalu signifikan yaitu kurang dari 1 db dari AMC threshold tetap. Perbaikan kinerja terlihat mencolok terutama pada kecepatan 30 km/jam dan 60 km/jam. Pada kecepatan 30 km/jam untuk target BER 10-4, untuk AMC threshold adaptif dibutuhkan SNR ±14,45 db, sedangkan threshold 0 km/jam ±22 db, threshold 3 km/jam ±21,8 db, dan untuk threshold 30 km/jam ±15,4 db. Pada kecepatan 60 km/jam, untuk AMC threshold adaptif membutuhkan SNR ±17,7 db, sedangkan threshold 0 km/jam ±26,7 db, threshold 3 km/jam ±24,8 db, dan untuk threshold 30 km/jam ±20,2 db. 4. AMC threshold tetap tidak cocok digunakan pada jaringan dimana usernya yang memiliki kecepatan yang beragam. Hal tersebut disebabkan karena metode ini hanya akan bekerja dengan optimal apabila kecepatan 49
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) BAB III. Perancangan Sistem 50 user sama dengan threshold yang digunakan. Ketika kecepatan user lebih rendah dari threshold yang ditentukan, sistem akan memberikan kapasitas yang kurang maksimal. Sedangkan apabila kecepatan user diatas threshold, maka kinerja sistem akan menurun. 5.2 Saran 1. Pada tugas akhir ini, asumsi kanal feedback sempurna (error 0 %), maka dari itu perlu dilakukan penelitian jika terjadi feed back error. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menambahkan teknikteknik lain, seperti MIMO dan teknik retransmisi (Hybrid ARQ). 3. Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan penelitian terhadap pengaruh jumlah user terhadap performansi sistem.