IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI SISO BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014) Yogyakarta, 15 Maret 2014

ISSN: 2089-9813

IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI SISO BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP) Jenny Putri Hapsari1, Suwadi2, Wirawan3 Program Pasca Sarjana Teknik Telekomunikasi Multimedia Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected] ABSTRAK Perkembangan teknologi telekomunikasi saat ini sangat pesat, dari segi standar maupun aplikasi. Perkembangan tersebut mempengaruhi perkembangan alat telekomunikasi yang ada di masyarakat. Hal ini sangatlah tidak praktis karena setiap orang harus sering berganti alat telekomunikasi untuk mengupdate standart dan aplikasi yang sedang berkembang. Software Defined Radio (SDR) mengatasi semua masalah tersebut karena SDR merupakan aplikasi yang mampu menyesuaikan standard dan aplikasi tanpa merubah komponen yang sudah ada. Salah satu komponen SDR yang sedang berkembang saat ini adalah Wireless Open Access Research Platform (WARP). WARP adalah sebuah desain platform open-access tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable, dan extensible untuk penelitian sistem komunikasi nirkabel. Pengimplementasian sistem komunikasi Single Input Single Output (SISO) sangat penting karena komunikasi SISO merupakan dasar dari semua sistem komunikasi nirkabel. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan dasar bagi penelitian sistem komunikasi lain. Penelitian ini mengimplementasikan sistem komunikasi SISO dengan menggunakan teknik modulasi Phase Shift Keying (PSK). Hasil yang diperoleh nilai Bit Error Rate (BER) akan semakin kecil jika daya yang dipancarkan semakin besar. Dengan kata lain jika daya yang dipancarkan semakin tinggi maka kinerja sistem semakin baik. Penelitian ini juga menghasilkan bahwa kinerja sistem semakin baik jika menggunakan teknik modulasi koheren (PSK) daripada non koheren (DQPSK). Hal ini dibuktikan dengan hasil nilai BER pada daya pancar -25 dBm pada DQPSK nilai BER 0.0169 dan nilai BER PSK adalah 0. Kata Kunci: SISO, WARP, PSK ABSTRACT Today, communication technology has vastly improved, particularly in terms of standard and application. This growth then influences the development of communication devices used by people. To update the newest version of standard and application by frequently changing communication devices is highly impractical. Therefore, Software Defined Radio (SDR) provides better solution for it has the ability to adapt itself with standard and application without changing the existed components. At present, one of the trhiving SDR components is Wireless Open Access Research Platform (WARP). WARP is a high level open access platform design which is very capable, scalable and extensible for wireless communication system research purpose. The implementation of Single Input Single Output (SISO) communication system is important because SISO communication is a ground base of all wireless communications. The result of this research can be used as a basis for other communication system research. This research applies SISO communication system by using Phase Shift Keying (PSK) modulation technique. Lesser result is received by Bit Error Rate (BER) number if the emitted power is bigger. In other word, the higher the emitted power the better the system works. This research advises that the work of system is better if coheren modulation technique (PSK) is used rather than the non coheren one (DQPSK). This is presented further by the result of BER in -25 dBm, DQPSK result shows BER number at 0.0169 and PSK shows BER number at 0. Keywords: SISO, WARP, PSK ditemukannya sistem telegrap oleh Marcony pada tahun 1897 dan kemudian dibangunnya sistem radio yang melewati samudra Atlantic pada tahun 1901 yang memperluas sistem komunikasi jarak jauh. (Tse & Viswanath, 2005) (Goldsmith, 2005) Telekomunikasi terbagi menjadi beberapa jenis, jika dilihat berdasarkan arah komunikasinya, maka ada tiga jenis yaitu satu arah (simplex), setengah dua arah (half duplex), dan dua arah (full duplex). Telekomunikasi berdasarkan mobilitas dibagi menjadi bergerak dan tidak bergerak.

1.

PENDAHULUAN Penyebaran informasi dari satu tempat (pengirim) ke tempat yang lain (penerima) merupakan fungsi utama dari sebuah sistem komunikasi. Sistem komunikasi tidak hanya dilakukan pada jarak yang dekat tetapi juga dilakukan pada jarak yang jauh. Komunikasi jarak jauh tersebut biasa disebut dengan telekomunikasi, yang dibentuk dari kata ‘tele’ yang berarti jauh dan kata ‘komunikasi’ yang berarti komunikasi. Ditinjau dari sejarahnya, telekomunikasi dimulai dari 97


ISSN: 2089-9813

nirkabel lainnya dan produk komersial yang ada menyediakan kemampuan yang mirip dengan WARP. Namun, tidak satupun memenuhi semua persyaratan yang telah diidentifikasikan. Misalnya, proyek GNU radio menyediakan pengembangan sistem nirkabel yang fleksibel yang mencakup kerangka open-source dari algoritma nirkabel yang diimplementasikan dalam perangkat lunak. Tetapi dengan sebagian besar pengolahan dilakukan oleh PC host, GNU radio tidak dapat mencapai jenis komunikasi yang high-througput, sedangkan di WARP menyediakan wide-band komunikasi yang mengatasi masalah tersebut. Platform komersial, seperti Sundance dan Lyrtech, memberikan kemampuan RF mirip dengan WARP. Namun, sistem ini tidak memberikan kerangka kerja terbuka untuk implementasi algoritma di lapisan fisik dan MAC, sedangkan di WARP menyediakan implementasi di lapisan fisik dan MAC (Murphy, Ahu, & Behnaam, 2006). Teknik modulasi PSK merupakan salah satu contoh teknik modulasi koheren yang sudah banyak dipakai dalam penelitian sebelumnya. Penelitian sebelumnya, menyimpulkan bahwa teknik modulasi PSK dapat menaikkan level diversity dan kesalahan kinerja sistem dapat diperbaiki tanpa memperluas bandwidth dan meningkatkan daya yang dipancarkan, dengan menggunakan kombinasi perputaran konstelasi sinyal dengan komponen interleaving atau deinterleaving (Ozyurt, Kucur, & Altunbas, 2005). Teknik modulasi PSK juga sangat sesuai untuk digunakan untuk sistem komunikasi kapasitas tinggi pada generasi baru. (Ibrahim, Abbosh, & Antoniades, 2012) Teknik modulasi Differential Quadrature Phase Shift Keying (DQPSK) merupakan salah satu contoh teknik modulasi non-koheren yang sudah banyak digunakan dalam penelitian sebelumnya. Pada penelitian sebelumnya, DQPSK sangat mudah di terapkan karena tidak memperhitungkan pergeseran phase. Pengimplementasian sistem komunikasi SISO sudah diterapkan pada modul DSP TMS320C6713 dan DSP TMS320C6416 (Yan H, dkk, 2010). Pada penelitian ini akan dilakukan pengimplementasian sistem komunikasi SISO pada WARP dengan menggunakan teknik modulasi PSK. Kinerja sistem akan dilihat dari nilai BER yang dihasilkan.

Telekomunikasi berdasarkan jumlah penerima dan pengirim dibagi menjadi point to point, point to multipoint, dan multipoint to multipoint. Telekomunikasi juga bisa dibedakan berdasarkan media transmisi yang digunakan yaitu kabel dan nirkabel. (Usman, 2008) (Freeman, 1998) Telekomunikasi yang paling sederhana adalah telekomunikasi antara satu pengirim dengan satu penerima yang biasa disebut Single Input Single Output (SISO). Sistem komunikasi ini bisa menggunakan media kabel maupun tanpa kabel (nirkabel). Sistem komunikasi SISO memiliki kelebihan antara lain sedikit terjadi interferensi sinyal, dari segi ekonomi murah, dan mudah diterapkan karena hanya membutuhkan satu antena sebagai pengirim dan satu antena sebagai penerima. Antena merupakan salah satu sarana pendukung untuk meningkatkan kinerja sistem komunikasi nirkabel (Zheng & Tse, 2002). Sistem komunikasi SISO, hanya membawa satu deretan data karena hanya terdapat satu kanal. Sistem komunikasi ini telah lama digunakan yaitu sejak lahirnya teknologi radio. Sistem komunikasi ini digunakan pada radio, siaran TV, dan teknologi nirkabel (Wi-Fi dan Bluetooth).(Goldsmith, 2005) Wireless Open-Access Reasearch Platform (WARP) merupakan sebuah desain platform openaccess tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable, dan extensible untuk penelitian sistem komunikasi nirkabel. Platform WARP dirancang untuk memenuhi kinerja penelitian sistem komunikasi nirkabel tingkat tinggi. Arsitektur WARP terdiri dari empat komponen utama yaitu: Hardware Custom, Platform Support Packages, Open-Access Repository, dan Research applications. Arsitektur platform modular dan berlapis sehingga memastikan bahwa komponen hardware bisa mendapatkan keuntungan dari kemajuan teknologi prosesor dan peningkatan eksponensial dalam kinerja yang dijelaskan dengan Hukum Moore. Pendekatan ini juga memungkinkan implementasi algoritma untuk digunakan pada revisi hardware masa depan tanpa dirancang ulang (Murphy, Ahu, & Behnaam, 2006). Tujuan platform tingkat tinggi dapat dijelaskan melalui empat persyaratan kunci. Pertama, platform mampu menerapkan algoritma canggih untuk komunikasi nirkabel: algoritma yang cukup kompleks memerlukan pengolahan yang substansial untuk implementasi secara real time dan memungkinkan eksplorasi algoritma yang belum dikembangkan. Kedua, platform harus terukur yang memungkinkan pengolahan data tambahan jika satu prosesor tidak cukup untuk melakukan pengolahan data . Ketiga, harus dapat diperluas, platform harus dapat diperluas untuk aplikasi masa depan. Keempat, platform harus mendukung perubahan dari beberapa komponen tanpa mengorbankan fungsi lain. WARP telah memenuhi keempat persyaratan tersebut, oleh sebab itu WARP disebut platform tingkat tinggi. Sejumlah platform komunikasi

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komunikasi Nirkabel (Wireless) Komunikasi nirkabel atau biasa dikenal dengan sebutan Wireless Communication adalah pengiriman informasi antara dua atau lebih titik yang tidak terhubung secara fisik. Jarak antara pengirim dan penerima informasi bisa pendek, seperti beberapa meter contohnya remote control televisi, bisa juga sejauh ribuan bahkan jutaan kilometer contoh pada komunikasi radio.

98


Pengertian nirkabel atau wireless sendiri adalah teknologi tanpa kabel, dalam hal ini adalah melakukan telekomunikasi dengan menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai media perantara pengganti kabel. Sekarang ini teknologi wireless berkembang sangat pesat sekali, secara kasat mata dapat kita lihat dengan semakin banyaknya penggunaan telepon selular, disamping itu berkembang juga teknologi wireless yang digunakan untuk akses internet. Contoh lain dari teknologi nirkabel adalah wireless mouse komputer, keyboard dan headset (audio), headphone, penerima radio, televisi satelit, siaran televisi tanpa kabel, dan telepon. Mekanisme telekomunikasi nirkabel memungkinkan komunikasi jarak jauh dengan lokasi yang tidak mungkin atau relatif sulit untuk dihubungkan dengan kabel, misalnya dalam bentuk pemancar/penerima radio, pengendali jarak jauh, dan jaringan komputer nirkabel. Umumnya telekomunikasi nirkabel menggunakan sarana gelombang elektromagnetik (misalnya laser, cahaya, dan frekuensi radio (RF)) atau gelombang suara untuk mentransfer informasi tanpa menggunakan kabel.

ISSN: 2089-9813

2.3

Modulasi Modulasi adalah proses pencampuran dua sinyal menjadi satu sinyal. Biasanya sinyal yang dicampur adalah sinyal berfrekuensi tinggi dan sinyal berfrekuensi rendah. Dengan memanfaatkan karakteristik masing-masing sinyal, maka modulasi dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal informasi pada daerah yang luas atau jauh. Sebagai contoh sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dalam konteks radio siaran, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut sinyal pembawa (carrier). Jenis dan cara penumpangan sangat beragam yaitu jenis penumpangan sinyal analog akan berbeda dengan sinyal digital. Penumpangan sinyal suara juga akan berbeda dengan penumpangan sinyal gambar, sinyal film, atau sinyal lain.(Carrington, 2008) Perbedaan utama antara modulasi digital dan modulasi analog adalah bahwa pesan yang ditransmisikan untuk sistem modulasi digital mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak (misalnya 0 dan l untuk sistem transmisi biner), sedangkan dalam sistem modulasi analog, sinyal pesan adalah gelombang kontinyu. Jenis-jenis dari modulasi analog adalah Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM), Phase Modulation (PM). Selain itu ada juga modulasi pulsa, yaitu proses penumpangan sinyal informasi kontinyu (analog) kepada sinyal pembawa yang berupa gelombang pulsa. Jenis-jenis dari modulasi pulsa adalah Pulse Amplitudo Modulation (PAM), Pulse Frequency Modulation (PFM), dan Pulse Phase Modulation (PPM). Jenis-jenis dari modulasi digital adalah Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), dan Phase Shift Keying (PSK). (Hranac, 2001) Tujuan modulasi antara lain: 1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran. 2. Menekan derau atau interferensi. 3. Memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio. 4. Pada multiplexing, proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

2.2

Sistem Komunikasi Single Input Single Output (SISO) Sistem komunikasi single input single output yang biasa disingkat dengan SISO merupakan komunikasi yang paling sederhana. Sistem komunikasi ini menggunakan satu antena di sisi pengirim dan satu antena di sisi penerima. Seperti terlihat dalam Gambar 1. (Rohde & Schwarz, 2009)

Gambar 1 Sistem komunikasi SISO (Chiba,2010) Pada sistem komunikasi ini, data yang dikirimkan harus di modulasi pada sisi pengirim sebelum dikirimkan. Data yang telah diterima akan di demodulasi ulang di sisi penerima agar data sesuai dengan data yang telah dikirimkan. Blok diagram sistem komunikasi pada Gambar 2.

2.4

Modulasi Digital Modulasi adalah mengubah salah satu atau beberapa parameter gelombang pembawa seperti amplitudo, fase, atau frekuensi sebagai fungsi sinyal informasi. Sedangkan modulasi digital merupakan suatu proses dimana simbol-simbol digital diubah menjadi bentuk gelombang sesuai dengan karakteristik kanal yang akan dilewati. Pada sistem komunikasi, modulasi berfungsi untuk menyamakan karakteristik sinyal dengan karakteristik kanal, untuk mengurangi noise dan interferensi, serta mengatasi keterbatasan peralatan.

Gambar 2 Blok diagram sistem telekomunikasi (Stallings, 2007)

99


Pada proses modulasi terdapat modulator dan demodulator. Modulator digital berguna untuk memetakan deretan informasi biner menjadi bentuk sinyal gelombang yang nantinya dikirim melalui kanal. Pada modulasi binary, modulator digital secara sederhana memetakan digit biner ‘0’ menjadi sinyal gelombang s0(t) dan digit biner ‘1’ menjadi s1(t). Demodulator sinyal yang terdapat pada sisi penerima bertugas memproses sinyal yang telah rusak karena proses di kanal, dengan mempresentasikannya menjadi beberapa estimasi simbol data sesuai yang dikirimkan. Jenis-jenis modulasi digital adalah Amplitude Shift Keying (ASK), Frequensi Shift Keying (FSK) dan Phase Shift Keying (PSK). Ketiga jenis modulasi digital ini merupakan proses modulasi digital dengan memanfaatkan parameter sinyal analog yaitu amplitudo, frekuensi, dan fase dari sinyal analog. Dengan demikian, modulasi digital ASK berarti menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam level amplitudo sinyal analog, modulasi digital FSK menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam frekuensi sinyal analog, dan modulasi digital PSK menyatakan data biner digital ke dalam bentuk fase sinyal analog. Sedangkan jenis modulasi Quadrature Ampltude Modulation (QAM) merupakan gabungan antara modulasi digital jenis ASK dengan PSK, yaitu menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam bentuk amplitudo dan fase dari sinyal analog. Pada modulasi digital ada istilah bit rate atau laju bit adalah banyaknya bit per detik atau bit per second (bps). Sedangkan baud rate adalah banyaknya unit/satuan sinyal per detik. Baud rate lebih kecil dibanding bit rate.

ISSN: 2089-9813

Gambar 4 Diagram konstelasi BPSK Modulasi PSK yang menyatakan setiap dua bit data biner dalam sebuah fase yang berbeda dinamakan 4-PSK (QPSK), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Pada jenis 4-PSK (QPSK) ini nilai bit rate yang diperoleh adalah dua kali dari baud ratenya. Sedangkan diagram konstelasi modulasi 4PSK (QPSK) ditunjukkan pada Gambar 6. Blok modulator 4-PSK (QPSK) ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 5 Bentuk sinyal modulasi 4-PSK (QPSK)

2.5

Modulasi Phase Shift Keying (PSK) Modulasi digital PSK menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam dua buah fase sinyal analog yang bebeda. Karena setiap bit juga dinyatakan dengan sebuah sinyal analog, maka besarnya baud rate modulasi digital PSK juga sama dengan bit ratenya. Bentuk gelombang sinyal PSK terhadap data biner yang dimodulasikan ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 6 Diagram konstelasi 4-PSK (QPSK) Gambar 7 Modulator 4-PSK (QPSK) Jika modulasi PSK ingin menyatakan setiap tiga bit data biner dalam fase sinyal analog yang berbeda, maka jenis modulasi ini disebut dengan 8-PSK. Karena setiap sinyal analog menyatakan tiga bit data biner, maka bit ratenya adalah tiga kali dari buad ratenya. Diagram konstelasinya ditunjukkan pada Gambar 8. (Proakis & Salehi, 2001)

Gambar 3 Modulasi PSK Diagram konstelasi PSK dengan M = 2 ditunjukkan pada Gambar 4. Terlihat bahwa bit 0 diwakili phase 0 dan bit 1 diwakili phase 180. 100


ISSN: 2089-9813

Gambar 9 Konfigurasi SDR Ada lima bagian di SDR yang merupakan opening bus, smart antenna dan modul RF, A / D switcher dan D / A switcher berkecepatan tinggi, prosesor sinyal digital berkecepatan tinggi dan software package seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 8 Diagram konstelasi 8-PSK 2.6

Software Defined Radio (SDR) Software Defined Radio (SDR) merupakan dasar arsitektur di teori komunikasi modern dan pengolahan sinyal digital, yang mana telah mencapai kesuksesan yang luas di komunikasi nirkabel dengan penggunaan unit hardware yang dikoneksikan ke bus dan mengunggah sofware. Seperti platform canggih, alat SDR dapat menyesuaikan dengan software terbaru jika muncul standar komunikasi nirkabel. Dengan demikian, dapat mengurangi waktu perkembangan produk. Adanya perkembangan yang cepat dari komunikasi nirkabel, maka layanan semakin ditingkatkan dengan standar komunikasi yang berkembang, dengan sistem komunikasi tradisional tidak harus menyesuaikan. Selanjutnya, untuk memenuhi permintaan dari spektrum nirkabel dari operator telekomunikasi, sistem yang ada harus meningkatkan efisiensi bandwidth dan kemampuan anti-interference. Saat ini, penerapan teknologi SDR dapat memecahkan masalah ini. Ini tidak hanya di perangkat keranya saja pada sistem komunikasi nirkabel, tetapi juga mengimplementasikan beberapa standar komunikasi. Hal ini dapat menggunakan kembali dari daerah silikon dan secara dramatis mengurangi waktu oleh modifikasi software tanpa memakan waktu pendesainan ulang hardware. Sebagai platform general-purpose hardware, SDR dapat dengan mudah memperbarui fungsi komunikasi nirkabel yang ada dan sepenuhnya memenuhi layanan multimedia. (Li, 2011) Ide dasarnya adalah mengubah sinyal RF (Radio Frequency) ke sinyal digital dan menggantikan fungsi perangkat keras dengan perangkat lunak ke dalam modul A / D switcher dan D / A switcher yang harus ditutup dengan antena. SDR memiliki fleksibilitas dan keterbukaan yang kuat, dapat mendukung multi-band dan fungsi multiservice, yang telah menjadi teknologi penting 3G (Generasi Ketiga komunikasi bergerak). (Grayver, 2013)

2.7

Modul Wireless Open-Access Research Platform (WARP) Wireless Open-Access Reasearch Platform (WARP) merupakan sebuah desain platform openaccess tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable, dan extensible untuk penelitian sistem komunikasi nirkabel. Platform WARP dirancang untuk memenuhi penelitian sistem komunikasi nirkabel dengan kinerja yang tinggi. Platform ini terdiri dari hardware dan implementasi FPGA yang keduanya merupakan blok kunci komunikasi. Peneliti yang akan melakukan penelitian di bidang komunikasi nirkabel dan pengembangan platform WARP ini, dapat secara bebas mendapatkan spesifikasi hardware dan implementasi algoritma karena sudah tersedia secara bebas (Open Access). Arsitektur platform WARP ini terdiri dari empat komponen yaitu Custom hardware, platform support packages, open-access repository, dan research applications. Platform dirancang dari bawah ke atas untuk memenuhi tuntutan penelitian pada kinerja sistem nirkabel tingkat tinggi. Gambar 10 menunjukkan empat komponen utama dalam platform WARP, sedangkan Gambar 11 menunjukkan Board WARP bersama empat daughtercards. Gambar 12 menunjukkan Board WARP yang digunakan dalam penelitian.(Murphy, Ashu, & Behnaam, 2006)

Gambar 10 Empat komponen utama dalam WARP

101


ISSN: 2089-9813

Squared Root Raised Cosine (SRRC) dan upconverter baseband, kemudian sinyal siap dikirimkan ke WARP 1. WARP 1 mengirimkan sinyal secara real time ke WARP 2 yang berperan sebagai destination (Rx). Pada WARP 2 sinyal dikirim kembali ke komputer dan mengalami pengolahan sesuai tahap sebagai berikut downconverter, proses downsample dengan matched filter SRRC, pendeteksian preamble, estimasi kanal, penghilangan stuffing simbol, demodulasi PSK. Sehingga didapatkan deretan bit estimasi, kemudian deretan bit estimasi tersebut dibandingkan dengan deretan bit yang dikirim sehingga mendapatkan nilai BER untuk mengevaluasi kinerja sistem.

Gambar 11 WARP dengan empat daughtercards (Amiri,2007)

Gambar 12 Modul WARP 3.

METODOLOGI PENELITIAN Pada penelitian sistem komunikasi SISO, pengirim (Rx) mengirimkan informasi berupa bit ke penerima (Tx). Modul WARP yang digunakan sebanyak 2 buah yang berfungsi sebagai source dan destination. Implementasi sistem dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13. Konfigurasi sistem SISO pada WARP

Gambar 14 Blok sistem komunikasi SISO pada WARP

Pada Gambar 13, terlihat bahwa informasi yang akan dikirim diolah terlebih dahulu di komputer menggunakan program Matlab, kemudian dikirimkan ke modul WARP melalui kabel LAN yang dihubungkan dengan switch ethernet. Informasi yang sampai di modul WARP (Tx) kemudian dikirimkan secara real time ke modul WARP (Rx) kemudian di kirimkan kembali ke komputer untuk diolah kembali sehingga didapatkan nilai BER. Blok sistem komunikasi SISO pada WARP dapat dilihat pada Gambar 14. Pada Gambar 14, dapat dilihat bahwa WARP 1 sebagai Tx dan WARP 2 sebagai Rx. Peneltian ini mengirim data sebanyak 3876 bit, menggunakan modulasi PSK dengan M = 4. Jarak antara Tx dan Rx 5 meter. Pengukuran dilakukan di Laboratorium Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember – Surabaya. Data yang berupa bit sebelum di kirim ke WARP melalui beberapa tahap yaitu modulasi PSK, penyisipan bit stuffing untuk estimasi kanal, penambahan preamble, proses upsample dengan

4. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Simulasi Sistem Komunikasi SISO Simulasi sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK dan PSK dilakukan menggunakan pemograman Matlab. Pada sub bab ini disimulasikan kanal ideal, dimana kanal ideal adalah kanal yang memiliki input dan output yang sama. Sinyal yang melewati kanal ideal hanya akan diberi gangguan (noise) berupa AWGN. Proses validasi dilakukan untuk memastikan bahwa hasil simulasi yang telah dilakukan benar. Proses validasi tersebut dilakukan dengan cara membandingkan grafik BER hasil simulasi sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK dan sistem komunikasi dengan teknik modulasi PSK. Parameter yang digunakan adalah jumlah bit yang dikirimkan sejumlah 105 bit. Sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK diciptakan untuk memperbaiki phase yang tidak ada di teknik modulasi DQPSK, sehingga dapat memperbaiki kinerja sistem. Dengan demikian, 102


ISSN: 2089-9813

secara teoritis performansi sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK pasti lebih baik daripada sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK. Dapat dilihat pada Gambar 15.

Constellations 2 Received Transmitted

1.5 1 0.5 Quadrature

0

10

QPSK DQPSK -1

10

0 -0.5 -1

-2

BER

10

-1.5 -3

10

-2 -2

-1

0 In-Phase

1

2

-4

10

Gambar 17 Diagram konstelasi modulasi 4-PSK (QPSK)

-5

2

4

6 E b/No

8

10

12

Tx Node 1 Radio 2 I

Gambar 15 Hasil simulasi sistem komunikasi SISO Amplitude

0.5

Berdasarkan Gambar 15, dapat dilihat bahwa sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK lebih baik daripada sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK. Misalnya pada saat Eb/No benilai 12, pada sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK nilai BER sebesar 0.0257, pada sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK nilai BER sebesar 0.0000476.

0.5

0 -0.5 400 600 n (samples) Rx Node 2 Radio 2 I

Amplitude

0.5

-0.5

Binary Value

Binary Value 15

20 25 30 Bit Index Random Bits Mapped to Symbols

35

Integer Value

Binary Value 8 10 12 Symbol Index

800

14

0

10

20

30

0

10

20

30

40 50 Bit Index Received Bits

60

70

80

60

70

80

1

1

6

400 600 n (samples)

0.5

0

40

2

4

200

Transmitted Bits

3

2

800

1

0.5

0

-0.5

Setelah sinyal sudah sampai di tujuan akan mengalami proses demodulasi dan sebagainya seperti yang dijelaskan pada metode penelitian hingga mendapatkan estimasi bit-bit data. Setelah itu akan dibandingkan bit yang dikirim oleh sumber dan bit yang diterima oleh tujuan serta dihitung nilai BER nya yang ditunjukkan pada Gambar 19.

Random Bits

0

400 600 n (samples)

0

Gambar 18 Sinyal yang dikirim dan diterima

1

10

400 600 800 n (samples) Rx Node 2 Radio 2 Q

0

200

5

200

0.5

Implementasi Sistem Komunikasi SISO Implementasi sistem komunikasi SISO dilakukan dengan mengirimkan bit sebanyak 3576 menggunakan teknik modulasi PSK dengan M=4. Langkah awal yang dilakukan adalah membangkitkan deretan bit informasi yang ditunjukkan seperti Gambar 16 dan diagram konstelasi modulasi 4-PSK (QPSK) ditunjukkan pada Gambar 17. Gambar sinyal yang dikirimkan dan sinyal diterima dapat dilihat pada Gambar 18.

0

0 -0.5

200

4.2

0

Tx Node 1 Radio 2 Q

Amplitude

0

Amplitude

10

16

18

0.5

0

20

40 Bit Index

50

Gambar 19 Bit yang dikirim dan diterima

Gambar 16 Bit informasi yang dikirimkan

Hubungan penguatan pemancar dengan daya yang dipancarkan terlihat pada Gambar 20. Nilai penguatan pemancar berbanding lurus dengan daya yang dipancarkan. Gambar 21 menunujukkan nilai Bit Error Rate yang diperoleh dari implementasi SISO dengan teknik modulasi QPSK dengan mengubah nilai penguatan pemancar. Terlihat bahwa 103


nilai BER akan semakin kecil dengan semakin besar nilai penguatan pemancar. Bahkan nilai BER bernilai 0 setelah penguatan 20, ini berarti kinerja sistem baik. Sedangkan untuk teknik modulasi DQPSK, nilai BER belum bernilai 0 sampe dilakuan penguatan sampai 25. Ini menunjukkan bahwa kinerja sistem lebih baik menggunakan teknik modulasi QPSK. Hal ini sesuai dengan hasil simulasi.

6. REFERENSI Amiri, K., Sun, Y., Murphy, P., Hunter, C., Cavallaro, J. R., Sabharwal, A. 2007. WARP, a Unified Wireless Network Testbed for Education and Research. IEEE International Conference on Microelectronic System Education (MSE’07). Carrington, Alison L. 2008. CommunicationsDigital modulation. Faculty of Computing, Engineering & Technology, Staffordshire University. Chiba, A., Sakamoto, T., Kawanishi, T., Higuma, K., Sudon, M., Ichikawa, J. 2010. 16-level Optical Quadrature Amplitude Modulation using Monolithic Quad-Parallel Mach-Zehnder Optical Modulator and Signal Transmission over 75-km Single-Mode Fiber. Laser and ElectroOptics (CLEO) and Quantum Electronics and Laser Science Conference (QELS), IEEE Conference. Freeman.L.R. 1998. Telecommunication Transmission Handbook fourth edition. WileyInterscience. Goldsmith. 2005. Wireless Communications. Cambrige Univ Press. Grayver Eugene. 2013. Implementing Software Defined Radio. Springer. Hranac, Ron. 2001. QPSK and 16-QAM Digital Modulation, Cisco.com. Ibrahim, S.Z., Abbosh, A.M., Antoniades, M.A. 2012. Direct quadrature phase shift keying modulation using compact wideband six-port networks. IET Microwaves, Antennas & Propagation. Li, Bo. 2011. Analysis and Design of Software Difined Radio. International Conference on Internet Computing and Information Services. Murphy Patrick, Ashu Sabharwal, dan Behnaam Aazhang. 2006. Design of WARP: A Wireless Open-Access Research Platform. 14th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2006), Florence, Italy. Ozyurt, S., Kucur, O., Altunbas, I. 2005. Performance of Rotated Phase Shift Keying Modulation over Ricean Fading Channels. Wireless Communication Systems, 2nd International Symposium on IEEE. Proakis, John G. and Salehi Masoud. 2001. Digital Communications fifth edition. McGraw-Hill Higher Education. Rohde and Schwarz. 2009, Introduction to MIMO, Application Note. Stallings, William. 2007. Data and Computer Communications eight edition, Pearson Prentice Hall, New Jersey. Tse David and Viswanath Pramod. 2005. Fundamental of Wireless Communication. Cambrige Press. Usman, Uke K. 2008. Pengantar Ilmu Telekomunikasi. Informatika Bandung.

Gambar 20 Penguatan pemancar- Pout 0

10

DQPSK QPSK -1

BER

10

-2

10

-3

10

-4

10

0

5

10 15 Penguatan Pemancar

20

ISSN: 2089-9813

25

Gambar 21 Grafik implementasi sistem komunikasi SISO teknik modulasi DQPSK dan QPSK 5.

KESIMPULAN Berdasarkan data - data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa Wireless Open-Access Research Platform (WARP), dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK. Pada simulasi, dapat dilihat bahwa kinerja sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK lebih baik daripada menggunakan teknik modulasi DQPSK dengan melihat nilai BER. Pada implementasi, kinerja sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK juga lebih baik dibandingkan dengan teknik modulasi DQPSK. Semakin tinggi nilai penguatan pemancar maka nilai BER semakin kecil. Dengan kata lain semakin tinggi nilai penguatan pemancar maka semakin baik kinerja sistem tersebut. 104


Yan, H., Zhou, S., Shi, Z., Cui, J., Wan, L., Huang, J., Zhou, H. 2010. DSP Implementation of SISO and MIMO OFDM Acoustic Modems. conference publications oceans 2010 IEEE-sydney 24-27. Zheng, L. and Tse, D. N. C. 2002. Diversity and freedom: A fundamental tradeoff in multiple antenna channels. Proc. IEEE Int. Symp Information Theory (ISIT). Lausanne, Switzerland.

105

ISSN: 2089-9813

IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI SISO BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)

Recommend Documents