SKRIPSI
ANALISIS UNJUK KERJA REED SOLOMON DAN CONVOLUTIONAL CODING PADA KOMBINASI SISTEM MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT MULTI CARRIER SPREAD SPECTRUM
KADEK AGUS MAHABOJANA DWI PRAYOGA 1204405006
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016 ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: Kadek Agus Mahabojana Dwi Prayoga
NIM
: 1204405006
Tanda Tangan
:
Tanggal
:
iii
ANALISIS UNJUK KERJA REED SOLOMON DAN CONVOLUTIONAL CODING PADA KOMBINASI SISTEM MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT MULTI CARRIER SPREAD SPECTRUM
Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana
KADEK AGUS MAHABOJANA DWI PRAYOGA NIM 1204405006
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016 iv
LEMBAR PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh: Nama : Kadek Agus Mahabojana Dwi Prayoga NIM : 1204405006 Jurusan : Teknik Elektro Judul Skripsi : Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier Spread Spectrum
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
DEWAN PENGUJI Pembimbing I Pembimbing II Penguji Penguji Penguji
: N.M.A.E. Dewi Wirastuti, S.T., M.Sc., Ph.D. : I G.A. Komang Diafari Djuni H, ST., MT. : Nyoman Pramaita, ST., MT., Ph.D. : Dr. Nyoman Putra Sastra, ST., MT. : Widyadi Setiawan, ST., MT.
Ditetapkan di : Bukit Jimbaran Tanggal : 2016
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Komputer
WAYAN GEDE ARIASTINA NIP. 196904131994121001
v
( ( ( ( (
) ) ) ) )
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama, penulis panjatkan puja dan puji syukur kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa karena atas asung kertha wara nugrahaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier Spread Spectrum” ini dengan baik. Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini, pertama-tama penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, ST., MSc., PhD. selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak I Gst A. Komang Diafari Djuni H, ST., MT. selaku Dosen Pembimbing II sekaligus sebagai Pembimbing Akademik yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah membimbing, mengarahkan, mendorong, membantu dan memberi semangat serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini Selanjutnya penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk bergabung dalam civitas akademika Fakultas Teknik Universitas Udayana. Tidak lupa penulis ucapkan terimakasih kepada Bapak Wayan Gede Ariastina, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana atas fasilitas dan kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti serta menyelesaikan pendidikan di Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Universitas Udayana. Serta kepada seluruh dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro dan Komputer yang telah memberikan bimbingan, perhatian serta dorongan selama menempuh kuliah di Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih sebagai bentuk penghargaan kepada Bapak, Ibu dan Kakak serta seluruh keluarga besar penulis yang selalu memberikan dukungan moril, motivasi, dan materil serta membimbing sehingga penyusunan Skripsi ini dapat selesai dengan baik. Tidak lupa penulis
vi
ucapkan terimakasih kepada teman terdekat, sahabat, dan rekan-rekan Teknik Elektro dan Komputer yang sudah membantu dan memberikan dukungan penuh dalam suka maupun duka hingga Skripsi ini dapat terselesaikan. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang telah diberikan sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik, dan saran yang bersifat membangun dari dosen penguji dan pihak lainnya sangat hargai demi kesempurnaan Skripsi ini. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan IPTEK, serta menambah pengetahuan luas semua pihak.
Bukit Jimbaran, Agustus 2016
Penulis
vii
ABSTRAK Untuk mengatasi tuntutan jaman perkembangan telekomunikasi yang mengharuskan data diproses dan ditransfer dengan cepat, diharapkan kombinasi antara sistem MIMO, OFDM, dan spread sprectrum serta adanya teknik pengkodean kanal mampu mengurangi efek fading dan error yang terjadi. Penggunaan multi-antena yang ditempatkan pada sisi transmitter, sisi receiver atau pada sisi transmitter dan receiver yang biasa disebut sistem MIMO (Multiple Input Multiple Output) dapat meningkatkan efisiensi dalam penggunaan bandwidth dan meningkatkan performansi sistem komunikasi wireless. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) merupakan teknik modulasi multicarrier, dimana antar subcarrier satu dengan yang lain saling orthogonal. Karena sifat orthogonalitas ini, maka antar subcarrier yang berdekatan bisa dibuat overlapping tanpa menimbulkan efek intercarrier interference (ICI). Teknik OFDM juga dapat digunakan untuk akses jamak dengan dikombinasikan dengan spread spectrum menawarkan efisiensi spektral, ketahanan terhadap gangguan dan fleksibilitas. Dalam teknologi telekomunikasi wireless untuk mendapat nilai Quality of Service (QoS) yang diharapkan perlu adanya sebuah teknik pengkodean kanal untuk mengurangi noise dari kanal yang dapat menyebabkan kerusakan pada data. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan performansi dari sistem MIMO MC-SS (Multicarrier-Spread Spectrum) Uncoded atau tanpa pengkodean kanal dan MIMO MC-SS Coded atau dengan pengkodean kanal yang melalui kanal AWGN (Additive White Gaussian Noise), Rayleigh Fading, dan Frequency Selective Fading ditinjau dari nilai dan grafik BER (Bit Error Rate) berbanding Eb/No (Energy Bit per Noise). Penelitian ini menggunakan simulasi dengan software MatLab 2015a. Simulasi yang dilakukan adalah simulasi sistem MIMO MC-SS Uncoded pada kanal AWGN, Rayleigh Fading, dan Frequency Selective Fading, MIMO MC-SS Reed Solomon Coded pada kanal AWGN, Rayleigh Fading, dan Frequency Selective Fading dan MIMO MC-SS Convolutional Coded pada kanal AWGN, Rayleigh Fading, dan Frequency Selective Fading. Seluruh simulasi menggunakan nilai Eb/No sebesar -10 dB sampai 10 dB dan spreading factor 15. Hasil dari simulasi menunjukkan performansi MIMO MC-SS Convolutional Coded lebih baik dibandingkan MIMO MC-SS Uncoded dan MIMO MC-SS Reed Solomon Coded. Pada setiap simulasi, kanal AWGN memiliki BER terendah dibandingkan kanal Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading serta BER tertinggi terdapat pada kanal Frequency Selective Fading.
Kata Kunci: MIMO, OFDM, MC-SS, Reed Solomon, Convolutional, Eb/No, BER, spreading factor
viii
ABSTRACT To cope with the demands of time, the development of communication and technology plays a very significant role. The development of telecommunications requires the data to be processed and transferred quickly. The combination of MIMO, OFDM, and spread spectrum and their channel coding technique is expected to reduce the effects of fading and the error that occurred. The use of multi-antenna placed on the transmitter, the receiver or on the side of the transmitter and receiver is commonly called MIMO (Multiple Input Multiple Output) can improve the efficiency in the use of bandwidth and improve the performance of wireless communication systems. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is a multicarrier modulation technique, where the intersubcarrier one another mutually orthogonal. Due to the nature of this orthogonal, then an adjacent subcarrier can be made without causing overlapping effects inter carrier interference (ICI). OFDM technique can also be used for a multiple access spread spectrum by offering combined with spectral efficiency, robustness against interference and flexibility. In the wireless telecommunication technology to get the value of Quality of Service (QoS) expected the need for a channel coding techniques to reduce noise from the canal which can cause damage to the data. This study is aimed to compare the performance of MIMO MC-SS (multicarrier-Spread Spectrum) uncoded or without channel coding and MIMO MC-SS Coded or channel coding through channels AWGN (Additive White Gaussian Noise), Rayleigh Fading, and Frequency selective Fading in terms of value and graph BER (Bit Error Rate) vs. Eb/No (Energy Bit per Noise). This research used simulation software MatLab 2015a. The simulation model simulation of the MIMO system MC-SS uncoded in AWGN channel, Rayleigh Fading, and Frequency Selective Fading, MIMO MC-SS Reed Solomon Coded in AWGN channel, Rayleigh Fading, and Frequency Selective Fading and MIMO MC-SS Convolutional Coded on canal AWGN, Rayleigh Fading, and Frequency Selective Fading. The entire simulation using Eb/No value of -10 dB to 10 dB and spreading factor 15. The results of the simulations showed that the performance of MIMO MCSS Convolutional Coded better than the MC-SS uncoded MIMO and MIMO MCSS Reed Solomon Coded. In each simulation, the AWGN channel has the lowest BER compared Rayleigh Fading channels and Frequency Selective Fading and BER highest in Frequency Selective Fading channel. Keywords: MIMO, OFDM, MC-SS, Reed Solomon, Convolutional, Eb/No, BER, spreading factor
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL DEPAN .......................................................................... i HALAMAN SAMPUL DALAM .......................................................................ii LEMBAR PENYATAAN ORISINALITAS .....................................................iii LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................... iv LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ v UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. vi ABSTRAK .......................................................................................................viii ABSTRACT ....................................................................................................... ix DAFTAR ISI ....................................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................xiii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv DAFTAR ARTI LAMBANG, SINGKATAN, DAN ISTILAH ...................... xvi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah.................................................................................. 4 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 4 1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 5 1.5 Batasan Masalah .................................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... 7 2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................. 7 2.2 Tinjauan Pustaka.................................................................................... 8 2.2.1
Spread Spectrum ........................................................................ 8 2.2.1.1 Prinsip Dasar Sistem Spread Spectrum ......................... 9 2.2.1.2 Spreading Code ............................................................. 10
2.2.2
Orthogonal Frequency Division Multiplexing .......................... 12 2.2.2.1 Sistem OFDM ................................................................ 13 2.2.2.2 Cyclic Prefix .................................................................. 15
2.2.3
Kode Reed Solomon................................................................... 16 2.2.3.1 Encoding Reed Solomon ................................................ 17
x
2.2.3.2 Decoding Reed Solomon ................................................ 18 2.2.4
Kode Convolutional ................................................................... 18
2.2.5
Algoritma Viterbi ....................................................................... 21
2.2.6
Multiple Input Multiple Output (MIMO) .................................... 21
2.2.7
Space Time Block Coding (STBC) ............................................ 23
2.2.8
Modulasi QPSK ........................................................................ 26
2.2.9
Additive White Gaussian Noise (AWGN) ................................. 27
2.2.10 Rayleigh Fading ........................................................................ 28 2.2.11 Flat Fading ................................................................................ 28 2.2.12 Kanal Frequency Selective Fading ............................................ 29 2.2.13 Distribusi Rayleigh ..................................................................... 31 2.2.14 Tanggapan Impuls dari Kanal Multipath ................................... 32 2.2.15 Power Delay Profile .................................................................. 32 2.2.16 Parameter Delay Spread ............................................................ 33 2.2.17 Parameter Eb/No ......................................................................... 33 2.2.18 Bit Error Rate (BER) .................................................................. 34 2.2.19 Teknik Pembentukan Pulsa ....................................................... 34 BAB III METODE PENELITIAN...................................................................... 36 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................. 36 3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ......................................................... 36 3.2.1
Sumber Data Penelitian ............................................................. 36
3.2.2
Jenis Data Penelitian .................................................................. 36
3.3 Instrumen Penelitian .............................................................................. 37 3.4 Prosedur Penelitian ................................................................................ 37 3.4.1
Alur Penelitian Umum ............................................................... 37
3.4.2
Prosedur Pengumpulan Data ..................................................... 40
3.4.3
Parameter Simulasi .................................................................... 40
3.4.4
Pemodelan Sistem MIMO MC-SS Uncoded ............................. 42
3.4.5
Pemodelan Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Reed Solomon ........................................................ 48
xi
3.4.6
Pemodelan Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Convolutional ........................................................ 49
3.5 Metode Analisis Data ............................................................................ 50 3.5.1
Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Uncoded pada Kanal Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ..... 51
3.5.2
Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Reed Solomon pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading................................................ 52
3.5.3
Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Convolutional pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading................................................ 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 56 4.1 Perbandingan Unjuk Kerja Sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Coded ........................................................................................ 56 4.1.1
Unjuk Kerja Sistem MIMO MC-SS Uncoded Pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading .................... 56
4.1.2
Unjuk Kerja Sistem MIMO MC-SS Reed Solomon Coded Pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ................................................................................................... 58
4.1.3
Unjuk Kerja Sistem MIMO MC-SS Convolutional Coded Pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ................................................................................................... 61
4.1.4
Perbandingan Unjuk Kerja Sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Coded Pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ...................................................... 63
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 67 5.1 Simpulan ................................................................................................ 67 5.2 Saran ...................................................................................................... 67 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Notasi kanal pada penerima .............................................................. 25 Tabel 2.2 Notasi sinyal pada penerima ............................................................ 25 Tabel 2.3 Tabel Kebenaran QPSK ................................................................... 27 Tabel 2.4 PDP pada kanal Typical Urban ....................................................... 27 Tabel 3.1 Parameter Simulasi Sistem MIMO MC-SS ..................................... 41 Tabel 3.2 Parameter Simulasi Sistem MIMO MC-SS Menggunakan Teknik Pengkodean Reed Solomon .............................................................. 41 Tabel 3.3 Parameter Simulasi Sistem MIMO MC-SS Menggunakan Teknik Pengkodean Convolutional ............................................................... 41
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Teknik Direct sequence spread spectrum ................................... 9
Gambar 2.2
Teknik Frequency hopping spread spectrum .............................. 10
Gambar 2.3
Proses perkalian dengan kode PN ............................................... 11
Gambar 2.4
Simple Shift Register Generator.................................................. 11
Gambar 2.5
Rangkaian Shift Register Untuk L = 4 ........................................ 12
Gambar 2.6
Efisiensi bandwidth menggunakan teknik OFDM ...................... 12
Gambar 2.7
Blok Diagram OFDM ................................................................. 13
Gambar 2.8
Cyclic Prefix pada OFDM .......................................................... 16
Gambar 2.9
Skema Komunikasi Data Digital dengan Teknik Pengkodean ... 17
Gambar 2.10 Diagram Trellis .......................................................................... 20 Gambar 2.11 Teknik MIMO ............................................................................. 22 Gambar 2.12 Skema Transmisi STBC Alamouti .............................................. 23 Gambar 2.13 Skema STBC Alamouti dengan dua antena pemancar dan dua antena penerima ...................................................................................... 24 Gamabr 2.14 Diagram Konstelasi QPSK.......................................................... 26 Gamabr 2.15 Pemodel kanal AWGN ................................................................ 27 Gamabr 2.16 Karakteristik Kanal Flat Fading ................................................. 29 Gamabr 2.17 Karakteristik Kanal Frequency Selective Fading ....................... 30 Gamabr 2.18 Fungsi Kerapatan Probabilitas Rayleigh ..................................... 31 Gamabr 2.19 (a) Tanggapan Frekuensi Raised-Cosine (b) Pembentukkan Pulsa untuk Tanggapan Frekuensi Raised-Cosine ................................ 35 Gamabr 3.1
Diagram Alir Alur Penelitian Umum ......................................... 38
Gambar 3.2
Blok Pemodelan Simulasi Sistem MIMO MC-SS Pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ....... 41
Gambar 3.3
Pemodelan Antena Pengirim dan Penerima MIMOSTBC 2x2... 44
Gambar 3.4
Blok Pemodelan Teknik MIMO MC-SS Dengan Mengkodekan Kanal Reed Solomon ................................................................... 48
Gambar 3.5
Blok Pemodelan Teknik MIMO MC-SS Dengan Mengkodekan Kanal Convolutional ................................................................... 49
xiv
Gambar 3.6
Diagram Alir Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Uncoded pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ..................................................................................................... 51
Gambar 3.7
Diagram Alir Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Reed Solomon pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ....... 53
Gambar 3.8
Diagram Alir Alur Analisis Sistem MIMO MC-SS Coded Menggunakan Teknik Pengkodean Convolutional pada Kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading ....... 54
Gamabr 4.1
Grafik BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Uncoded pada Kanal Fading ......................................................................................... 57
Gamabr 4.2
Grafik BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Reed Solomon Coded pada Kanal Fading ...................................................................... 59
Gamabr 4.3
Grafik BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Convolutional Coded pada Kanal Fading ...................................................................... 61
Gamabr 4.4
Grafik Perbandigan BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Reed Solomon Coded dan Convolutional Coded pada kanal AWGN........................................................... 63
Gamabr 4.5
Grafik Perbandigan BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Reed Solomon Coded dan Convolutional Coded pada kanal Rayleigh Fading ............................................ 64
Gamabr 4.6
Grafik Perbandigan BER vs. Eb/No Sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Reed Solomon Coded dan Convolutional Coded pada kanal Frequency Selective Fading .......................... 64
xv
DAFTAR ARTI LAMBANG, SINGKATAN, DAN ISTILAH σt
: RMS Delay Spread
AWGN
: Additive White Gaussian Noise
BPSK
: Binary Phase Shift Keying
BER
: Bit Error Rate
Eb/No
: Energy Bit per Noise
CDMA
: Code Division Multiple Access
CP
: Cyclic Prefix
DS
: Direct Sequence
DSSS
: Direct Sequence Spread Spectrum
DS-CDMA
: Direct Sequence-Code Division Multiple Access
DS-SS
: Direct Sequence-Spread Spectrum
FFT
: Fast Fourier Transform
FHSS
: Frequency Hoping Spread Spectrum
FSK
: Frequency Shift Keying
ICI
: Inter Carrier Interference
ISI
: Inter Symbol Interference
IFFT
: Inverse Fast Fourier Transform
LTE
: Long Term Evolution
MC
: Multi-Carrier
MIMO
: Multiple Input Multi Output
MC-SS
: Muti-Carrier-Spread Sepctrum
OFDM
: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
PSK
: Phase Shift Keying
PDP
: Power Delay Profile
PN
: Pseudonoise
QPSK
: Quadrature Phase Shift Keying
RMS
: Root Mean Square
STBC
: Space Time Block Code
SS
: Spread Spectrum
xvi
SF
: Spreading Factor
TDMA
: Time Division Multiple Access
V-BLAST
: Vertical-BLAST
xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Perkembangan teknologi informasi dan telekomunikasi kian hari kian
pesat, hal ini disebabkan karena tuntutan jaman yang mengharuskan data diproses dan ditransfer dengan cepat. Teknologi telekomunikasi wireless merupakan salah satu teknologi telekomunikasi yang paling sering digunakan untuk memproses data dan mentransfernya. Teknologi telekomunikasi wireless menuntut agar memiliki kualitas sinyal yang baik dengan kecepatan yang tinggi serta tahan terhadap gangguan dan interfrensi. Gangguan yang biasanya terjadi, yang dapat menurunkan kualitas sinyal, pada penggunaan kanal wireless sebagai medium adalah multipath fading. Salah satu teknik yang digunakan untuk mengatasi multipath fading adalah Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). OFDM merupakan teknik modulasi multicarrier, dimana antar subcarrier satu dengan yang lain saling orthogonal. Karena sifat orthogonalitas ini, maka antar subcarrier yang berdekatan bisa dibuat overlapping tanpa menimbulkan efek intercarrier interference (ICI). Hal ini akan membuat sistem OFDM mempunyai efisiensi spektrum yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan teknik modulasi multicarrier konvensional, (Valen Awirya, 2010). Tidak hanya digunakan untuk Multiplexing, teknik OFDM juga dapat digunakan untuk akses jamak yang dikombinasikan dengan spread spectrum. Hal tersebut telah memperlihatkan bahwa MC-SS (Multi Carrier-Spread Spectrum) menawarkan efisiensi spektral, ketahanan terhadap gangguan dan fleksibilitas. MCSS umumnya digunakan untuk skema akses tunggal atau single user. MC-SS yang dikembangkan untuk skema akses jamak terbagi atas MC-CDMA dan MC-DSCDMA, (Fazel, 2008). Kombinasi dari MC-CDMA (Multi Carrier-Code Division Multiple Access) dikenal juga sebagai OFDM-CDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) direncanakan untuk digunakan sebagai skema akses jamak
1
2
pada komunikasi wireless generasi ke empat (4G) Long Term Evolution (LTE). (Fazel, 2008). Teknik lain yang dapat digunakan untuk mengatasi multipath fading adalah penggunaan multi-antena. Multi-antena dapat ditempatkan pada sisi transmitter, sisi receiver atau pada sisi transmitter dan receiver. Penempatan multiantena pada sisi transmitter dan receiver disebut Multiple Input Multiple Output (MIMO). Sistem MIMO meningkatkan efisiensi dalam penggunaan bandwidth dan meningkatkan performansi sistem komunikasi wireless. (Syahgustina, 2009). Penggunaan sistem MIMO adalah pada teknologi komunikasi wireless generasi ke empat (4G) Long Term Evolution (LTE). Terdapat beberapa teknik MIMO yang banyak digunakan yaitu, teknik Space Time Block Code (STBC), Maximal Ratio Combining (MRC), Singular Value Decomposition (SVD) dan Vertical-BLAST (V-BLAST). Dengan menggunakan teknik MIMO STBC memberikan performansi yang lebih baik dibandingkan dengan teknik MIMO V-BLAST, pengujian itu telah dilakukan pada penelitian yang dilakukan oleh Bayu Purwanto (2015) mengenai analisis untuk kerja teknik MIMO STBC dan V-BLAST pada sistem OFDM. Maka pada Skripsi ini penulis menggunakan teknik MIMO STBC sebagai parameter dalam unjuk kerja sistem MIMO MC-SS. Dalam teknologi telekomunikasi wireless, data yang dikirimkan oleh pengirim tentu akan mendapatkan noise dari kanal yang dapat menyebabkan kerusakan pada data. Kesalahan pada saat pentransmisian data merupakan hal yang sering terjadi, oleh karena itu perlu adanya sebuah teknik pengkodean kanal untuk mendapat nilai Quality of Service (QoS) yang diharapkan. (Utomo, 2015). Terdapat dua tipe dasar dari pengkodean kanal, yaitu Block code dan Convolutional code. Block code terdiri dari Hammning code, BCH code, Reed Solomon code, Hadamard code, Golay code dan Cyclic code (Syahgustina, 2009). Pada skripsi ini hanya membahas tentang Reed Solomon code dan Convolutional code. Dua teknik pengkodean kanal tersebut berbeda namun memiliki fungsi yang sama dalam memperbaiki kesalahan dari data yang ditransmisikan serta mengurangi tingkat kesalahan bit.
3
Kombinasi MIMO dengan MC-SS menggunakan pengkodean kanal Reed Solomon dan Convolutional code dengan menggabungkan keunggulan masingmasing sistem, diharapkan kombinasi ini dapat menghasilkan sistem yang lebih baik. Penelitian yang telah dilakukan dan berkaitan dengan pengkodean Reed Solomon, Convolutional, sistem MIMO dan MC-SS diantaranya: 1. Penelitian yang berjudul “Performance Analysis of Spread Spectrum Techniques” merupakan penelitian yang membahas tentang analisis performansi dari teknik spread spectrum ditinjau dari teknik spreading Teknik spread spectrum yang digunakan adalah Direct Sequence Spread Spectrum dan Frequency Hopping Spread Spectrum. (Astha Singh, Faculty Electronics Engg. Dept. Dr. Ambedkar Institute Of Technology For Handicapped Kanpus (UP), India, 2013) 2. Penelitian yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Teknik MIMO STBC Pada Sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing” adalah penelitian yang membahas tentang pemodelan sistem OFDM yang dikombinasikan dengan MIMO STBC 2x2. (T.B. Purwanto, N.M.A.E.D. Wirastuti, I.G.A.K.D.D. Hartawan, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, 2015). 3.
“Analisis Unjuk Kerja Coded-OFDM Melalui Kanal AWGN dan Rayleigh Fading” merupakan penelitian yang membahas tentang pemodelan sistem OFDM dengan menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon dan Convolutional code melalui kanal AWGN dan kanal Rayleigh Fading. (Fajar Lanang Harto Utomo, Teknik Elektro Universitas Udayana, 2015). Dalam penelitian skripsi ini, penulis mengembangkan penelitian-
penelitian sebelumnya dengan mengangkat kombinasi sistem MIMO MC-SS uncoded dan menganalisis unjuk kerjanya. Hasilnya akan dibandingkan dengan kombinasi sistem MIMO MC-SS coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon dan Convolutional yang menggunakan modulasi (QPSK) Quadrature Phase Shift Keying malalui kanal AWGN, Rayleigh Fading, dan Frequency Selective Fading. Sehingga dalam penelitian skripsi ini akan diangkat mengenai
4
“Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier-Spread Spectrum”.
1.2
Rumusan Masalah Rumusan masalah dari Skripsi yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Reed
Solomon dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier-Spread Spectrum” ini adalah: 1. Bagaimana unjuk kerja sistem MIMO MC-SS Uncoded pada kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading? 2. Bagaimana unjuk kerja sistem MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon code melalui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading? 3. Bagaimana unjuk kerja sistem MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Convolutional code melalui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading? 4. Bagaimana perbandingan unjuk kerja sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon maupun Convolutional code melalui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading?
1.3
Tujuan Penelitian Tujuan dari Skripsi yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon
dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier-Spread Spectrum” ini adalah: 1. Untuk mengetahui unjuk kerja dari sistem MIMO MC-SS Uncoded pada kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading 2. Untuk mengetahui unjuk kerja dari sistem MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon code melaui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading
5
3. Untuk mengetahui unjuk kerja dari sistem MIMO MC-SS coded menggunakan teknik pengkodean Convolutional code melaui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading 4. Untuk mengetahui perbedaan dari unjuk kerja sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon maupun Convolutional code melaui kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading.
1.4
Manfaat Penelitian Manfaat dari Skripsi yang berhudul “Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon
dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier-Spread Spectrum” ini adalah untuk mengetahui dan menganalisis unjuk kerja dari sistem MIMO MC-SS Coded menggunakan teknik pengkodean Reed Solomon dan Convolutional code dalam pengiriman sinyal informasi dengan parameter yang digunakan adalah hubungan antara BER dengan Eb/No. Selanjutnya dengan membandingkan unjuk kerja antara sistem MIMO MC-SS Uncoded dengan MIMO MC-SS Coded dapat mengetahui sistem yang memiliki unjuk kerja terbaik serta dapat mengetahui pengaruh dari teknik pengkodean Reed Solomon dan Convolutional code pada sistem MIMO MC-SS.
1.5
Batasan Masalah Adanya batasan masalah memberikan batasan untuk tidak keluar dari
topik permasalahan. Batasan masalah yang diangkat pada Skripsi yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Reed Solomon dan Convolutional Coding pada Kombinasi Sistem Multiple Input Multiple Output Multi Carrier-Spread Spectrum” ini adalah: 1. Kanal yang digunakan adalah kanal AWGN, Rayleigh Fading dan Frequency Selective Fading. 2. Teknik modulasi digital yang digunakan adalah QPSK. 3. Menggunakan sistem DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 4. Sinyal masukan (input) adalah data biner secara acak (random). 5. Bit masukan (input) sebanyak 65.000 bit.
6
6. Simulasi ini diasumsikan sebagai single user. 7. Simulasi pada OFDM menggunakan ukuran FFT 64, jumlah subcarrier 52, jumlah bit per symbol OFDM 50, berisi cyclic prefix, dan zero padding. 8. MIMO yang digunakan adalah MIMO STBC Alamouti skema 2x2 9. Parameter pengkodean kanal yang digunakan yaitu Reed Solomon code dan Convolutional code. 10. Simulasi yang dilakukan menggunakan perangkat lunak MatLab R2015a. 11. Jenis spreading code yang diguakan adalah PN Code.
