PERANCANGAN SISTEM OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), oleh Dr. Ir. Saludin Muis, M. Kom. Hak Cipta © 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-889398; Fax: 0274-889057; E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-217-8 Cetakan ke I, tahun 2014
KATA PENGANTAR
Membagi sedikit pengetahuan kepada para pembaca budiman merupakan kebahagiaan tersendiri bagi penulis. Semoga teknik OFDM yang merupakan salah satu teknik transimisi sinyal canggih selain CDMA yang disajikan dalam buku ini secara singkat dan ringkas dapat memberikan manfaat kepada para pembaca, terutama kalangan pelajar dan praktisi Teknik OFDM (sama halnya dengan teknik CDMA) merupakan teknik transmisi data yang mengandung unsur keamanan tinggi karena sifat orthoganalitasnya. Kedua teknik ini banyak dipakai oleh kalangan militer yang memang memerlukan unsur keamanan dan kerahasiaan tinggi dalam transmisi data. Namun dalam perkembangan lebih lanjut, kalangan sipil juga menggunakan kedua teknik ini karena secara teknis banyak kelebihannya, tidak hanya unsur keamanan dan kerahasiaan data. Pada kesempatan ini, dari lubuk hati terdalam, penulis mengucapkan terima kasih setulusnya kepada Ibu Saini (alm.), T. Oh Huan (alm.), Albert Ray J, Alexander Rex., Ibu Maria Dwi K ,dan Ibu Rajani Tjandra karena merekalah yang berperan besar dan merubah perjalanan hidup penulis. ”Dunia yang semakin kecil dengan ruang gerak yang semakin kecil membuat manusia kehilangan sikap bijak.”
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
v
DAFTAR ISI
vii
PENDAHULUAN
ix
BAB 1 PENGANTAR OFDM
1
1.1 Pengantar 1.2 Prinsip QAM-OFDM 1.3 Modulasi dengan Transformasi Fourier Diskrit 1.4. Transimisi Melalui Kanal-kanal Pita Terbatas 1.5 Implementasi Modem Basis OFDM 1.6 Siklus Perpanjangan Simbol OFDM 1.7 Keputusan Penyamaan Kanal Adaptif Langsung 1.8 Efisiensi Lebar Pita OFDM 1.9 Ringkasan dan Kesimpulan
1 3 6 11 16 19 20 22 24
BAB 2 TRANSMISI OFDM PADA KANAL GAUSSIAN
25
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
OFDM /Orthogonal Frequency Division Multiplexing Pilihan pada Modulasi OFDM Unjuk Kerja Sistem OFDM pada Kanal AWGN Penguat Jepit/Potong Koversi Analog ke Digital Derau Fasa Ringkasan Bab dan Kesimpulan
25 27 27 29 38 42 52
viii
Perancangan Sistem OFDM
BAB 3 TRANSMISI OFDM PADA KANAL PITA LEBAR 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Model Kanal Efek Kanal Sebaran Waktu Terhadap OFDM Estimasi Fungsi Transfer Kanal Unjuk Kerja Sistem Penhapusan Interferensi Antar Sub-pembawa Ringkasan Bab dan Kesimpulan
Bab 4 SINKRONISASI OFDM DOMAIN FREKUENSI DAN WAKTU 4.1 Unjuk Kerja Sistem dengan Frekuensi dan Kesalahan Pewaktu 4.2 Algoritma Sinkronisasi 4.3 Perbandingan Algoritma Frekuensi Akuisisi 4.4 Unjuk Kerja BER dengan Sinkronisasi Frekuensi 4.5 Ringkasan Bab dan Kesimpulan 4.6 Apendik: Unjuk Kerja Teoritis Algoritma Sinkronisasi OFDM BAB 5 TEKNIK ADAPTIF OFDM PEMAKAI TUNGGAL DAN BANYAK 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
Pengantar Modulasi Adaptif untuk OFDM Sistem Bahasa/Ucapan OFDM Adaptif Penyamaan Awal Perbandingan Teknik Adaptif Algoritma Cepat untuk Daya Dekat Optimum dan Alokasi Bit pada Sistem OFDM 5.7 Pemakai Jamak AOFDM 5.8 Ringkasan Bab dan Kesimpulan
55 55 62 67 76 94 107 109 109 125 149 154 156 156 163 163 171 195 206 215 218 225 240
DAFTAR PUSTAKA
241
LAMPIRAN: MODULASI AMPLITUDO DAN FREKUENSI
245
TENTANG PENULIS
259 -oo0oo-
PENDAHULUAN
K
omunikasi nirkabel telah menjadi sangat penting, tidak hanya digunakan olah para profesional, tetapi juga banyak digunakan di bidang lain dalam kehidupan sehari-hari. Banyak sistem komunikasi terkini tersebut dibuat dari salah satu dari dua teknik canggih yang dikenal dengan OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplxing) dan CDMA (Code Division Multiple Access). OFDM adalah teknik transmisi multi-pembawa digital yang mendistribusikan secara digital simbol yang dikodekan dalam beberapa frekuenai sub-pembawa dengan maksud mereduksi laju waktu simbol agar mencapai keandalan melawan pantulan panjang dalam kanal radio lintasan jamak. Bahkan bila spektral sub-pembawa saling tumpang tindih, informasi secara sempurna dapat diterima tanpa interferensi antar subpembawa. Ini sangat mengejutkan, tetapi dari sisi teori, ini merupakan konsekuensi ortogonalitas fungsi dasar seri Fourier.
Sebaliknya, CDMA adalah bagan akses jamak di mana beberapa pemakai menggunakan medium fisik sama, yaitu frekuensi sama pada saat bersamaan. Pada kasus ideal, sinyal individual pengguna adalah ortogonal dan informasi dapat diterima tanpa adanya interferensi dari pemakai lain. Meskipun ini hanya sebuah kasus pendekatan, konsep orthogonalitas sangat penting untuk memahami cara kerja CDMA. Hal ini karena kenyataan bahwa deretan pseudo acak hampir orthogonal satu
x
Perancangan Sistem OFDM
terhadap lainnya, atau dengan kata lain, mereka memperlihatkan sifat korelasi yang baik. CDMA adalah didasari pada sebaran spektrum, yaitu, pita spektral disebarkan dengan melipat-gandakan sinyal dengan deretan pseudo acak yang dimaksud. Satu kelebihan dari peningkatan lebar pita adalah bahwa penerima dapat mengambil keuntungan dari sifat lintasan jamak kanal radio bergerak. Pada buku ini hanya dibahas sistem OFDM. Sedangkan untuk sistem CDMA, pembaca dapat menggunakan buku karangan penulis yang telah terbit, yaitu Sistem CDMA Berdasarkan Standar CDMA IS95. Buku ini terdiri dari 5 bab, di mana pada Bab 1 adalah Pengantar OFDM yang menjelaskan secara umum sistem OFDM. Bab 2 dan Bab 3 berisikan Transmisi OFDM pada Kanal Gaussian dan Transmisi OFDM pada Kanal Pita Lebar, dan menerapkan cara kerja sinyal OFDM yang ditransmisikan. Pada Bab 4 membahas Sinkronisasi OFDM Domain Frekuensi dan Waktu, menerangkan bagaimana sinkronisasi dilakukan pada sistem OFDM, baik pada domain frekuensi dan domain waktu. Kemudian pada bab terakhir, penulis menjelaskan tentang Teknik Adaptif OFDM Pemakai Tunggal dan Jamak, serta jenis-jenis OFDM dalam aplikasinya.
”Dunia ini tidak pernah seperti yang terlihat, dan tidak akan seperti yang terlihat.”
