,' -"1 Bll.?ib
)t&, PROCITB, VOL.3t, NO. 2, 1999
't9
Pre-kompensasi responssalurantransmisipadajaringan aksesmultimediaADSL1,6Mbps SuhonoH. Supangkat'dan EruP" 'Laboratoium Sinyaldan SisfemJurusan feknik Elektro,lnstitutTeknologiBandung Jl. Ganesa10Bandung,40132,lndonesia, E-mail:
[email protected] " Jurusan TaknikElektro, lnstitutTeknologiBandung,J/. Ganesa 10 Bandung,40132 Masuk:Januari1999:revisimasuk:Juni 1999;dilerima:Juli 1999
Sari pola kehidupanmasyarakatsenrakinrneningliatkankebutuhanakan layananyang mudah dan ccpat, seperti Berkernbangnya jaringanaksesmultimedia.SalahsatukelornpoksisternxDSL yangmerupakan teknologijaringanalisesaltematif adalahl6-QAMpengaruhresponssalurantransmisi,yangumumnya ADSL.MasalahutamayangdihadapidalamsistemxDSl, adalahmemperkecil dapatmenggunakan equalizer.Pre-kompensasi responssalurantransrnisidapatditambahkan untuk membantukerja equalizer.Prekompensasi adalahsebuahfilter yangditambahkansebelumADC untuli kompensasi awal responssalurantransmisi.Penggunaan pre-kornpeusasi dapat memperpendek panjangkoefisicnequalizerrnenjadisekitar20 tap, yang apabila tanpa pre-koinpensasi memerlukan sampai100tap. l6-Q4I4-ADSL dapatmcncapaikapasi[as1,6Mbps (TllDS I pada1,544Mbps) padasaluransejauh l8 kft. 26 AWG. Sistemtransceiverl6-QAM-ADSL yangditeliti di sini dapatbekerjadenganbaik setelahmelalcukanpelatihan 0,25detik. Kesalahanfasasamplingsekitar7,2odanfrekuensisarnplingsekitarlOkllz. selama Katakunci:ADSL,equalization,jaringan akses,kompensasi, multimedia.
Abstract Transmission channelof prc-compensation response in the ADSL 1.6Mbps multimediaaccess network Thedevelopment of thelivingpatternof societyhasinueased theneedsof fasterandeasierservices, suchasmultimedia access Oneof thexDSLfamily,asanaltemative network. to thenetwork access technology, is thel6-qruUADSL.Themainproblemin xDSLis reducingthe transmissionchannelresponsewhich usuallycan be accomplished by using an equalizer.Transmission charurel ol pre-cornpensation responsecau be addedto assistthe work of thc equalizer.A pre
(rnisalnyasaluranke pelangganhanya mernerlukan Kebutuhanakan layanan multimedia mengharuskan sebuahatau bcberapasaluran saja dengan kapasitas pengembangan transportasidata digital dan kapasitas menengah). Kemungkinanlain adalah memanfaatkaninfrastmktur yangbesar.Misalnya,untuk mengirimkanfonnat video yang sudah ada, yaitu jaringan telepon yang MPEG minimal diperlukan 1,5 Mbps[]. Teknologi menggunakan saluranscpasangkawat tembaga(Public impiansarnpaisaatini adalahsistemkomunikasifiberTelephone Semice Network, PSTI.I). Masalahnya, yang zptic, memiliki kapasitasdalam orde giga bps. jaringan tersebut telah dirancang untuk keperluan Namun,untuk itu harus dibangun infrastrukturbaru penyaluran sinyal suara dengan bandwidth terbatas. denganbiaya investasibesar, ureskipunsebenarnla perkembangan jika Dengan teknologi digital,jaringanPSTN sangatekonornis dilihat dari sisi teknologinya. penggunaan dioptimalkan untuk transmisidata Selainitu, terkadang kebutuhan akan transponasi dapat digital kecepatan tinggi. Teknologiini senng disebut multimediatidak rnemerlukankapasitassebesaritu I
Pendahuluan
80
PROC.ITB, VOL.31. NO.2.i,999
xnSI.[2|" Awalan huruf menyatakanada beberapa vaiiasi sisternDSI",(Digital SubscriberLine). F.DSL (AsymmetricDigital Subscriberlire) rnerupakansalah satuvariasixDSL, yang memiliki kapasitastransmisi dari pelanggan ke central olrt"t (upstreant) atau sebaliknya(downstreanr) tidak sarnabesar. Di sinilah equalizer berperan besar melakukan kompensasisaluran transmisi agar dapat digunakan untuk transrnisisinyal xDSL. Rangkaianequalizeryang digunakan sangat kompleks, baik fungsi maupun rangkaiannya. Ada beberapajenis teknikmodulasiyang sudah dikembangkanyang dapat mengatasimasalah keterbatasan salurantransmisi,sepertiDlNfT(Discrete Multi Tone)[3],yang dapat mengoptirnalkan saluran transmisiberdasarkantingkat SNR-nya.Denganleknik ini, rangkaianequalizerdapat disederlunakan. Pada teknik rnodulasi lain, seperti QAMt4l atau CAP (Carrierless Amplitudo/Phase)[5], penggunaan equalizermasihmutlak diperlukan.Banyakteknik yang digunakanuntuk menurunkankompleksilasequalizer. preSalahsatuyang diteliti di sini adalahpenggunaan kornpensasi salurantransnrisi. Penelitian dilakukan dengan tcrlebilr dahulu konsepdasar sistem kornunikasidigital rneurpelajari secara urnurn dau sistem ADSL secara khusus, dilanjutkan dengau nternpelajarisistern ADSL yang sudah dikenrbangkan. Tahap berikutnya adalalr mencoba meurbangun sistern ADSL berdasarkan kornponen-komponen dasaryang bertujuanuntuk lebih memahamikonsepdasar perancangan sistemADSL. Hasil perancangan disimulasikandenganmenggunakan softwarematlab dan diteliti lebih lanjut kernungkinan perbaikanpadakornponensistemADSL tersebut.Salah yangditeliti diuraikandi sini. satubentukperbaikan
Penelitianini sendiri lebih banyak difokuskan pada teknik ekualisasidan pre-kompensasi untuk sistem QAM-ADSL 1,6 Mbps.Bagiankeduadari tuhsanini akanmenampilkansecaraumum transceiverI6-QAN{ADSL yang sedangditeliti dan menerangkansedikit transceiver.Bagian ketiga menampilkan bagian-bagian usulan tentang teknik kompensasiawal dari respons salurantransmisiyangdapatmembantukeqa equalizer. Bagian keempat rnemberikancontoh hasil sirnulasi transceiver 16-QAM-ADSL. Bagian kelima mernberikankesimpulan tentang hasil yang didapat selamamelakukanpenelitian.
2
TronsceiverADSL
GarnbarI adalahkonfigurasiurnunlsistcmADSL. Ada dua rnacarntransceiveryang digunakan pada sistem ADSL, yaitu pada central office dan pada pelanggan. Jalur teleponanalog yang larru Qtlain old telephone service, POTE tetap dapat digunakan dan bekerja bersama-sama dengansistem ADSL yang dipisahkan dengan menggunakan splitter. Kedua macam lransceiver ini digunakan karena adanya kebutuhan kapasitastransmisiyang berbedapada sistem ADSL. Perbedaanini dapat dilihat dari spektrum frekuensi sinyal transmisinya, seperti yang tampak pada Garnbar2. Penelitian mengerjakantransceiver untuk keperluan downstream, dengankapasitassebcsar1,6 Mbps pada salurantelepon18 k ft (5,5 km) 26 AWG (4,5 rnm). Kapasitasini dapatmelingkupikecepatanTl/DSl, yaitu 1,544Mbps.Gambar3 adalahdiagramblok transceiver ADSL untukkeperluandownstream.
Moem ADSLr6da Certral Ofiice Sah,ran Te{epftrE
atauRemote
Gambar1 Konfigurasi urirumpenggunaan transceiver ADSL
lj]l.L)(.'.ffl,t t'i)i
"i! ,v*.i tlB9
8l
i t ljlalrr ,-rp $li; :;* Cclirt;i;i i.:lrrda*i{ilfia€ kc Pe,lan5;1lr
I II
n iprl'r h,
'ai
ot rl ci
i,
tt
o
r
;l tlo
t I
8.t I ot
6 c
ii t!@ il=
I
d
tt t!6 tl@ llJa
I
rl
Hight Rate Down Sleam Data dati Pehnggan ke Cerlral Office
I
il
lL l,_1. J t l 04
.J.----. 500' iilO Frekuensi(kl-iz)
F (KFlz)
04
100 sm F 6Hz) FrokuersiftFlz)
( ! a r n b * r2 D a e r a hf r e k u e n skie r j am o d e mA D S L1 . 6 M b p s [ 1 ]
'ul ini '.1i F's;i.,iruular, r-!l!I sonr,."o*f Cosine Filter
':'
|
|
I
I
Modulalor OAI\I
f q^[ :]il f*,'1--
L
Tr"ansnritter' Nr)!s,e
i-_---- i
,J. t--'{+) I
|
fs=16tXlKHz
CR(r'iSTiil.K
i - -r r-l i-, 1- 4 .I 1 C- h; a; n, n' e i ntnl I LI
f*
{t;=300 Kil:
I
Saluran Transmisi
I t
-
,,t
-1
'.\ nlnl ? )- _---+ l r l n l- - - , " Orlnl ' ' I __.--;I Match
itxlnl QnInl
1*' ilI*LJ;L'Fffi4 L__ltl" , t l fer I I o=,uoo i ;;r L"-":5 L_ _":
",t[--ll
I
Filter
EOUAL|zER
DECODER
I o", I
Receive
j ' I
KHz
L___-. tu,"300
Timing Rocovory
G a m b a r3 O i a g r a mb l o k i ' r a n s c e i v 'AeD r S L1 . 6 M b p s
PengkodeandigrinaLan nntuk rnengubaltbit rnasukan menjadi sirnbol tertentu. Dalam hal ini digunakan 16QAM untuk rnendapatkan kapasitas 1,6 Mbps pada handwidth400 kHz. Sinyal keluarannyadapat dianggap scbagai sinyal konrpleks rlan disebut sirnbol ADSL. Kecepatan simbol 400 k siurbolls" dan untuk membatasinyapada 200 kHz (bandwidth 200 kliz cukup mewakili data 400 kbps) digunakan square-roat raisedcosine filter (SQRI-RC filter)[61. Filter SQRT-RC dipilih untuk nreniadakanISI pada tahap ini. Keluaran filter SQRT-RC (Inter-syrnbol interfcrence)ini discbut sinyal ADSL basebanddan diumpankan kc Modulator QAM dengan frekucnsi carrier 300 kHz. Jika sinyal komplcks basebanddinyatakan dengan A(t) dan sinyal carrier
ett' .
unka
hasil
nrodulasinla adalah
tx(t)=x"leOlri''l$1.
DAc
mengubahsinyal
digitalmenjadisinyalanalogpadasampling1,6 MHz. KeluaranDAC dibatasispektrurnfrekuensinyapada500 kHz[] denganfilter LPF. Sinyal ini disebut sinyal ADSLpassband. Saluran transrnisi berupa sepasangkawat terpilin (twisted-pair)yang digunakanuntuk salurantransmisi telepon analog (PSTI.I) dan memiliki karakteristik jenis frekuensisaluranuntuk beberapa tertcntu.Respons ukuranatau panjangkawat salurandapat dilihat pada garnbar4. Untukkeperluansimulasi(18 kft. 26 AWG), karakteristiknyadidekati dengan menggunakanfilter LPF (butterworth)orde4 padafrekuensicut-off2,5 kHz,
82
PROC.ITB. VOL.3t, NO.2, i,999
..ri is ir.' ln *.tfo F -oo
5 -
"80 1C0 120
I
II
:L_,._
I I kfr. 26 A W G Fl"
.EDE9
\ft.
26
A W
-r8
kft.24 AWG 9kft.24AWG
C
Gambar 4 Karakteristiksaiuransepasangkawattelepon[4]
F'ilterBPFmembatasispektrumn
rtn!
Gambar6 Struktur dasarequalizer DFE Equalizerdilengkapi denganalgoritma adaptasiyang digunakanuntuk memperbaruiatau mengubahnilai koefisien equalizer agar selalu dapat sesuai dengan karakteristiksaluran"Algoritmayang digunakandi sini leastmeansquare(LMS). Algoritma LMS berdasarkan secara umurn menyatakanbahwa perubahan suatu parameterbergantung pada negative gradien error parametertersebut. terhadapperubahan
AK = - ) "Y r E 1s1
( l)
dengan A nienyatakan perubahan nilai, K parameter yang akan diubah, l, konstanta perubahan, dan V11 operator gradien terhadap K. E didefinisikan sebagai nllai error kuadrat rata-rata (Mean Square Error, MSQ,
E = MSE=lel'61
(2)
dengan
impulsmenyebabkan lSl.Adadua Gambar5 Respons bagian,pracursordan postcursar Secarateknis, equalizer ini berusalu tnengltilangkan pengaruh kecacatanyang disebabkanoleh respons inrpuls dari saluran. Di sitti digunakan Decision FeedbackEqualizer (DFE) Pada DFE terdapatdua filter, yaitu FeedForwardEqualizer(FFE)dan DFE itu sendiri.FFE berfungsimeniadakanprecursordan DFE meniadakan postcursor. Garnbar 6 menunjuk(an strukturdasarrangkaianequalizerDFE.
e(n)=nr, -
(o
Nt
-r) - f*s(n- k'., (3) p,*r(n I I [r=4.
P(Z) adalah koefisien filter FFE, dan F(Z) adalah koefisienfilter DFE. a
N!
P(Z).= Zorz-o danF(Z) =Zf oz-o (4) k=- Nr+l
k=l
rumka,setelahrnengalamiperubahan,koefisien DFE menjadi,
r83
PRA('.lTri, I:{)i,.i i, i,t}"2, 1999
- ^ fo(n1-../,(ir il $ eil) s(m'-l').I+l
(5)
koefisicrt hlterFF'Enrcnlaui sedangkan pr@) = pt (17- l) + flo e(n)r(n - k)' l+l
(6)
dengaupr, fr kostisicn FFE dtui DFE" p,,. pp konstanl.a kecepatdlt adaptasi. Gambar 8 adalah blok diagraur dari equalizer dan tirning recovery jang digunakan dalatn penelitian. Garnbar7 menunjukkan karakteristik rangkaian NCO, matcheaf lter, dan loop f lter yang digun:rkarr daiatn rangkaianpada GanrbarE. Carrier recovety membangkitkan sinyal carrier dengan Timing recovery tepat. frckucnsi/fasa yang mernbangkitkansanrpling dengan frekuensi/fasayang tepat. Decoder rnentede:mahkan sitnbol kcluaran equalizerrnenjadibit kcluaran.
3
Pre-kompensasiresponssaluran transmisi
Berdasarkan penelitian, ternyata respons saluran transmisi tidak dapat atau sulit diatasi jika hanya mengandalkanequalizer. Selain itu, equalizer yang digunakanumumnyasangatkompleks. Sinyal ADSL passbandyang dipancarkanmelalui salurantransmisi (salurantelepon)sangatteredam,terutamakomponen frekuensi tinggi. Dengan demikian, sinyal passband ADSL yangsampaike penerirnadidominasioleh sinyal frekuensi rendah, sedangkansinyal frekuensi lebilt tinggi hanrpir-hampirhilang"Gambar9 adalahrespons frekuensipadatahapsetelahAGC (hasilsintulasi)yang hanyasinyaldenganfrekuensirendahsaja menunjuk-kan yangtampak.
N )1
o
()
k
z
I!
tr1 I
() x I
/4 0 Ts (keluaranL,oopFilter)
(a) Karakteristik NCO
1000 500 (kHz) Frekuensi
(b) ResponsFrekuensi MatchedFilter
0
50 (FIz) Frekuensi
(c) ResponsFrekuensi Loop l-iltcr
G a m b a r7 KarakteristikNCO, matchedfilter dan loop filtor
Sx(n)
__..,,
oxp(-j2 pi Fc n)
PanjangKoefbion FFE "genaP'
Ts=PeriodeSampling TS=PeriodeSimbol=l/Baud Rate Simbol
100
I
Gambar 8 Diagramblok ttmingrecoverydan equalizer
PROC.ITB, ''OL 31.NO.2, 1999
84
40
Hanya tampak Konrponcn Frckuensi Re ndah
6
9"0 C
et
t rL c
e
_ Komponen Irrekuensi Tinggi Tcrcdam
-20 -40
@
E.
60
Spektrum Sinyal .*_** ADSL Passband 100
200
300 F r e k u en s i ( k H z )
400
500
Gambar 9 ResponsfrekuensisdtelahAGC. Komponenfrekuensitinggisangatteredam Gaurbar l0 menuljukkan ltasil deniodulasi,dan sinyal keluararr(sinyal haseband ADSL,) yang sulit dikenali Oanyak rnengandung frekuensi lebih besar dari 200 kH4 padahal sinyal baseband ADSL dibatasi sampai 200 kHz). Sinyal ini (harnpir) tidak bisa dideteksioleh recovery, sehingga carrier/timing carrier/tinting recover), tidak dapat tnengunci pada fasa yang l.epat. 120
t00
Fr.lr.r.i
(rH r)
ADSL sinyalbaseband Gambar10 Spektrum di atas frekuensi didominasi sinyaldengan Keluarnya (spektrum simbol simbolyangdikehendaki frekuensi sekitar0-200kHz)
ADC sedikit-banyaksudah diperbaiki. Malsudnya, jika sinyal ADSL passband sangat teredarnpada kornponenfrekuensi tinggi, maka sinyal ini tidak akancukupbesaruntuk dimasukkanke ADC (AGC mengaturpenguatansinyal berdasarkannilai ratarata, sehinggayang mendapatkanpenguatancukup hanyakornponenfrekuensirendah).Karenaitu, ADC tidak akan dapat mengkonversisinyal ADSL ini denganbaik. o Keempat, seperti diketahui, respons impuls dari saluranrelatif panjang,bisa mencapaibeberaparibu sanrpling,sehinggaequalizeryang digunakanharus rnemilikijumlah koefisien(tap) yang panjang,yang mampu menjangkau hampir sepanjang respons impuls saluran (dibutuhkan setidaknya 100 tap). Dengan menggunakanfilter BPF (I{PF), respons irnpuls total dapat diperpcndekmenjadi sekitar 20 sampai30. Jika kurangdari itu, harusdiketahuiresponsfrekuelsi salurantransmisiagar dapatdibuatfilter yang sesrni. Tetapi, ini tidak terlalu kritis, karena hanya perlu (sedikiVbanyak) memperbaikiresponsfrekuensi,tanpa perlu rnenghilangkan seluruhgangguanISI, sedangkan yanglain akanditanganiequalizer.Solusiini mungkin bukan yang terbaik, narnun cukup sederhanauntuk masalah" mengatasi
Ada dua cara yang bisa dilakukan,yaitu tnelctakkan equalizersebeluntdernodulasiatau lneluasangfiltcr HPF yang digunakan untuk kotnpensasi awal (rnelakukansedikit/banyakperbaikan)responssaluran. awal,dengan Berikut ini dikemukakan contoh respons sinyal Padapenelitianini digunakankompensasi passband (setelah AGC) dan baseband (setelah alasansebagaiberikut. demodulatordan filter SQRT-RC)terhadapbeberapa o Pertarna,fungsiHPF bisadijadikansatudenganfilter BPF hasil simulasiselamapenelitian.Digunakan filter BPF yang sudah ada (selain digunakan untuk butterworth orde 3 dengantiga macamfrekuensi BPF membatasispektrum noise dan mentbuangsinyal (fcl), 100, 200, 300 dan 400 kHz, dan cut-off rendah POTS, frlter BPF juga ditungsikan sebagai (fcH)500 kHz. Parametertersebut frekuensi cut-off atas pengkontpensasi salurantrausmisi). hanya digunakansebagaicontoh untuk menunjukkan o Kedua,strukturrangkaianpenerintatidakurcngalhrni pengaruhnya, Dalam pembuatannya nanti dapat perubahan. dengankcbutuhan. disesuaikan r Ketiga,denganmemasang ADC (filtet BPF sebelurn BPF adalahfilter analog),sinyal yang ntasukke
PROC. ITIJ,VOL.3I, NO.2,]999
85
pemilihanparameter Gambarll dan 12 menunjukkan fihermernpengamhi hasilnya, Denganfga=100 respons 200 kHz, komponen frekuensi atau tinggi (100 sampai (spektrurn 200kHz)sangatrnendorninasi tidak merata). Ini akan sangat mernpersulitmendapatkankembali yang diterima.BPF denganf61300 atau simbol-sirnbol 400 kHz dapat diterirna, dan komponen frekuensi rendah(sinyalbaseband)mulai narnpakmembesar dan mernilikispektrunyang hampir rnerata,Spektrumini kembalisimboluntukmendapatkan akanmernudalrkan yarrg simbol diteriun.
bervariasi, bisa dari beberaparatus meter sampai (maksimalt 5,5)kilo meter[]. beberapa
0
6'
= 3
E 6 E
io
7o-=
.,0
-
t0 a0 60 c0 ?0 W rktu Srmplint (l/1,6 M Hz)
10
80
Gambar 13 ResponsimpulssetelahAGC pada beberapakarakleristik saluran.PenggunaanBPF dapat panjangresponsimpulssaluran memperpendek transmisi.
\:-*;*..,. F.!'100
l0
kHz
Fcr=200 kH z Fcr=l0C kHz -30
F q 1 = 4 0 0k H z
.a0 0
t00
400 200 300 Frcku!nsi(kHz)
500
400
Gambar 11 Spektrumfrekuensipassbandsetelah d i g u n a k a nB P F o r d e3 r6
!6
t7
E
l0
+. E
L I G
6
1
/t'f't' ".;:;;-r,1.;,
-
F c ! = 1 0 0k H r
\
Gambar 12 sp"rtrl,i e'odilo'u""ouro setetah
t00
0
FcL-200 kH,
200
600
2! Rcrpon srntrl "rif,grn"
20
Garnbar14 dan 15 rnenunjukkanresponsfrekuensi Dari lnsilJusil di atas, setelahAGC dan dernodulator. BPFyang 'tepat',kita dapat denganmemilihparalneter jenis karakteristiksalurantransmisi beberapa mengatasi yang berbeda.Penentuan ini mernang tidak dapat dihindari rnengingat nanti transceiver ADSL ini padasalurantransurisidenganpanjangyang diguuakan
500
Gambar 14 ResponsfrekuensisetelahAGC untuk beberapakarakteristik saluran.Karakteristik dengan responsyang lebih'berat'belummampu dikompensasi o l e hB P F ,s e h i n g g a d a p a tm e n g g u n a k aB nP Fl a i n yang sesuai. dengankarakteristik
digunakan BPForde3 Coutohberikut ini digunakanuntuk mengujiapakah pre-filteryangdipilih @PF butterworthorde parameter 3,fcl=300kHz dan fch=500kHz) sesuaiuntukbeberapa karakteristik saluran transmisi. Pada pengujian digunakanbeberapaparametersaluran,mulai dari yang lebih 'berat" dibandingkandengan yang digunakan 'ringan'. sebelumnya,sarnpai dengau yang lebih Gambar13 adalahrespousimpuls setelahkeluar dari AGC. Dari gambar tersebuttampak bahwa panjang responshanyasekitarbeberapapuluh sampaiseratusan satnpling, sehinggahanyadiperlukanequalizerdengan panjangkoefisiensekitar20 sanrpai30 tap, meskipun karakteristiksaluranyangberbeda. dengan berbagai
t00 a00 Fr.kuctrri (kH !)
R cspon l.bih 'batrt"
E
tr
E
16 t0
& o
0
30
t00
t50 2!0 200 F r . k u c n s i( k H z )
too
3!0
400
Gambar 15 Responsfrekuensikeluarandari pada beberapakarakteristik demodulator saluran.Ada satu karakteristik saluranyang belumdapat dikompensasi BPF.
4
Simulasi
Beberapanilai parameterdari masing-masingbagian transceiver telah diuji coba, misalnya dengan mengubah-ubah frekuensicarr i er, parameterIoop-fiIter, dan lainnya.Hasil simulasiditampilkanberikut dengan memilih parametertertentudenganspesifikasisebagai berikut.
PRO(:.tTB. VOL.3i. N0.2,te99
6t)
5 a
a a
l:rn:kucrisi S;:.rnpiing 1,6MHz irr:kUl:lt,.i;.-srtiti iiil1;.;1,'.
i t
E
.l I .l
a
Kalmtelasi it!-i-]"'livf {,1 Al,{ rxrt"ui; irri:,.tiiia;i pertalnadiiarilritkenelenga;ilh CAI\{) A l p l u b e {t 0 0 0 l l 0 l l l } { . 1 . - i . l . 3 i
6
Fiiter Sqrrare-rcci iiaised-cnsine" ir-an!;r,;lgl l tep. T=4,u-0,377
E
II
...",i 02168
i(:
g
i
l II
-{ I -.J
.9 ,a
Lorv Pass F'iltcr (i i'l')" Filt*r 11.{-' orcie I dcngafi 1c 500 kHz
-
Siurulasi saluran transniisi: If iitc; l-,PI: polinonual Buttcnvortlr orde I denganfrekueusrcut<.lf 2,5 k*Rz Band PassFrltcr (BPF): []oliirc;niiallSuttcnwcrthorde 3 deugan liekucnsi cut-off trarvah(f1) -100kHz dan frekuensicut-offatas (fgrt 500 kliz Automatic Gain Control (ACIC): Penguatan* 4e8, keluarant3voltpuncak
Ganrbar17 KsefisienfiiterF$E (nilaireal rian inrajiner)
a
Matched-Filter:Sanradcngaulllter SQRT-R.C
g
a
Pre-FilterDctekiorFasa:Filter FiR pairjangknt:fisien 9 tap, fg 100 kliz Fractionally-Spaced Equalizer1F-SE): Pargangl0 tap,
0 Koefirien
= a e
J
I 3
0=Ie-+ (DFE):Parjang?0tap, Decision-Feedback Equiilizer F=5e-5 Setelalr300.000 sampling (0.1875 detik, equalizer dan carrier/timing re(a\:ery sudah beradaptasidengan baik)" akan didapatkanhasil seperti pada Ganrbar 16 dan 17. Iika equalizer dapat beradaptasi deng,an baik, nilai koefisicnnyaal.an mirip dengan responsimpuls saluran trausmisiyang dikonlpensasi.
lc No
!* rkru (srm p ling)
G a m b a r1 8 S i m b o ld i g i t a l y a n gd i k i r i n r k a n i r e a id a n i m a j i n e Q
'&. 6
I a0 30 W rktu (srmpling)
E
klu (s.m plint)
Gambar19 Simbolkeluaran equalizer (realdanimajiner)
Gambar16 Koefisien filterDFE(nilairealdanirnajiner) Berikutini dikernukakan yang contohsimbolkonrpleks dikirimkan (Garnbar18) dan simbol kompleksyang diterinuataukeluarandariequalizer(Gaurbarl9).
Dan Gambarl8 dan 19 dapatdilihat te{adi pcrgescran sejauh40 sampling,yang disebabkanoleh penundaan padafilter SQRT-RC(8 sampling),filter LPF * saluran transmisi+ filter BPF (6 sampling),matched-flter(8 sampling),FSE(18 sampling).Gambar20 adalahhasil modulasi dengan carrier 300 WIz. Spektrum frekuensinva berkisar100-500kHz.
87
f.ft}"'. !l;:, ,'i)! .i i i\;t).i. 19;;
Keluaran dari equalizer berupa sirnbol kornpicks (Gambar l9) yang sama dengan simbol yang dikirimkan (Garnbar l8) dengan p€rgeseranwaktu tertcntu
= a u
E
w r k l u ( J r n )p l a n g )
Gambar l0 SinyalAl-rSLrassbal)d ( h a s i lr n o d u i a s id) a n s p e k t r u m n y a Se'elair ,,r.;*i {f;ir-. yriss6,:.:c/diubah ke analog mengbilf.irkan DAC, difilter dengan LPF dan dikirirulan melalui salurau transtnisi, sinyal dengan komporrenfiskuensi tiiiggi tiJal, larrrpei. sauia sekali (Garnbar 2l .a) Tcrlihat j.rga dari spektnltn (Ga'iber 2l.b; u,rltul s,nyal utdtinrinasi frekuensii:1'a konrporrrn frekuensi di l,awalt t0 kllz. Sinyal ini oleh sarnasekali tidak dapat digtrnakan lebih lanjut tanpa rnelaluiproseskontpensasiarval.
'o
__
t J
-_____
{0 a0 W rklu (srm plint) q
E e
*
Gambar22 Sinyalkeluaran ADC(setelah BPF,AGC danADC)danspektrumnya perubahanf'asadan puriode Gaurbar23 menunjukltan penrbahantasasekitar sampling,denganpuncak-puncak 0,04periodesampling.Atau,jika perbedaanI sarnpling =3600,n^raka perubahannya sekitar14,4o,Jika dihitung sebagaiperbedaanfasa sinyal carrier, perbedaannya sekitar0,04x 360ox 300 kHz / 1600kt{z = 2,7". Nilai ini relatif kecil dibandingkandenganperbedaantasa terkecil antarsirnbolpada titik-titik konstelasryang sekitar 18,4349o.Dernikianjuga dengan perubahan periodenya,hanya sekitar 0,01 sampling atau I Yo samplingatau 0,01 x 300 kHz / 1600 kHz = 0,ir0l9 (0.19%) periodesinyalcarrier. G; o 26 .E
F
F r c k s c n s i( k H z )
.l
:
keluaran saluran Gambar21 SinyalADSLpassband danspektrumnya transmisi Dengandigunakannya tsPF(sebagaikornpcnsasi all'al, filter nolsz, sinyal POTS dan ISDN) yang memiliki frekuensrcut-off tertentu, sinyal dengan komponen frekuensiyang lebih tinggi (sinyal ADSL passband) lagi (Garnbar22). dapatditarnpakkan Dilihat dari spektrurnfrekuensiuya,spektrurnsinyal rn:rsihbeluurkeutbalisepertiseruula ADSLpa.r.sDarrl (Gambar20. ini lnenrang tidak diperlukan; yang penting,kourpouenfrckuensidari sinyal ADSL dapat ditarnpakkansemua).Perbaikanakhir akan dilakukan dan diftlter,akan olehequalizer.Setelahdidemodulasi didapatkansinyal ADSL baseband(masih banyak ISI). Sinyal ADSL, boscbondtersebut rrrcngarrdurrg inlornrasifasa bagi dimanfaatkau untuli rnendapatkan keperluan carrier/tirnirrg ,'ecavery. Sctelah sinyal basebanddisarnplirg pada 2 kali kecepatansimbol, atau sinyaldiunrpar*anke FSE uutuk ntenglflangkan precursorISI. KeluaranFSE disarnpling nrernperkecil lagi pada periodesiurbol dan diutasi&kanke DFE.
o.2a
0 . 2 2\ 0 rm p lint )
E aE
l" l'/ln^-nll
€r
n
n-
t ll
_| | " i ] - L"rlnl
|U\JTI/,.""'-,r|fll-lr"!/ly{rd-JL^rLr'
*.E I
-n --"
0 !t
o
'o
20
roo
*tl.,u,r..oi,lr,
Gambar23 Fasadanperiode sinyalsampling Sebagaipelengkap,berikut ini akan ditampilkangrafik nilai selamaprosesadaptasi hasil perekaman beberapa penerima ADSI,. Gambar 24 atau pelatihan dari merekambesarnyakesalahanfasa sampling rata-rata yang terjadi mulai dari awal; pada 50.000 sampling pcrtamamasihterjadi kesalahanfasayang cukupbesar, nol. sampaiakhirnyarnengecil danmendekati
PROC.ITB,VOL.3].NO.2,1999
88
J a
r00 r50 200 w a k l u ( x 1 0 0 0i a m p l ' n s )
Kesimpulan Sistem ADSL menggunakansaluran transmisi dari laringan PS'I'N (semula digunakan untuk transmisi sinyal suara, spektrum 300-3400 Hz). QAM-ADSL 1,6 Mbps menggunakanciaerahfrekuensi 100-500 kHz. Karena itu, sinyal ADSL yang dikirimkan akan sangatteredam.
250
Equalizer berperan penting dalam beberapasistem modulasi untuk ADSL, guna meniadakanpengaruh karakteristik saluran Dengan tambahan prekompensasi,kompleksitasequalizerdapatditekan.
Gambar 24 Kesalahanfasa sinyalcarrier Gambar 25 menunjukkan pcmbahan fasa srnyai (0,1875detik),fasa sampling.Setelah300"000sar^;piirrB samplingrnencapaititik sekitar0,25 sampling(90").
Sebelum digunakan pre-kompensasi panjang, koefisien DFE dalam sistem ADSL dapat mencapai 100 tap, dan dengan menggunakanpre-kompcnsasi, panjang koefisien DFE dapat ditekan sampai sekitar 20 tap.
05 I E
Hasil akhir perancangan transceiver ADSL adalah:
g
Setelah 300,000 sampling (0,I 875 detik), kesalahanfasa sampling menjadi sekitar + 7,2" atau fasa carrier menjadi sekitar + 1,35o. PerubahanfrekuenSisamplingsekitar+ l0 kl-Iz.
0 0
50
100 150 200 W a l t u 1 x I 0 0 0 s a mp l l n g )
250
Gambar25 Fasasinyalsampling
Equalizer mulai dapat beradaptasidengan baik setelah 50.000-100.000 sampling (0,031250,0625detik).
Gambar26 menunjukkanperubahanfrekuensisampling sejak awal, yang tidak terlalu mencolok (frekuensi sampling relatif stabil pada nilai 1,6 MHz). Perubahan frekuensinyasckitar+ l0 kHz.
Transceiver dapat mulai mengirimkan data setelahpelatihansekrtar0,25-0,5 detik.
6 I
t.
50
100 150 200 w akluixl000 ia''pl'nB)
250
Daftar pustaka Hsing, T. R., Video Communicqtions and Services in the Copper Loop, IEEE Communication Magazine,January1993.
2 . Ilawley, G. T., SystemConsiderationsfor the Llse
. Gambar26 Frekuensisinyalsampling Gambar 27 mencatat perubahan rata-rata kuadrat kesalahan (mean square error, MSE) pada equalizer. Sampai sampling ke 50.000 error nlenurun dengan cepat sampai akhimya pada sarnpling lebih besar dari 50.000 turun secara perlahan. Hasil akhimya tercatat sekitar0,4.
of xDSL Technologt for Data Access, IEEE CommunicationsMagazine,March 1997. J.
Tarbuck, D., ADSL: Asynchronous Digital Subscriber Line Digital Communication for the future, www.futurewest.ca,I 997.
4. Daneshrad,B. and H. Samueli,A 1.6 Mbps DigitalQAM Systemfor DSL Transmission, IEEE Journal on Selected Areas in Communications,Vol. 13, no 9, December1993.
5 . Rosner,
0
ini
M., Carrierless Amplitude/Phase Modulation, BLJGSWP-l"EDL\ EE535VIWK97\ HWKICD9T\MROSNER\I\4ROSNE-l.H'fM. I 997. 6. Lee, E. A., Digital Communications -Second Edilion-, Kluwer Academic Publisher, Boston, 1994. 0
50
150 ?00 t00 wakru (xlo00 samolins)
Gambar27 Kesalahanadaptasiequalizer
250
300
PROC.tTB, y0L. 3t, NO.2. 1999
7. Cespro,P. M. andM. L. Honig,Pole-ZeroDecision FeedbackEqualization with a Rapidly Converging AdaptiveIIR Algorithm. IEEE Journalon Selected Areas in eommunications,Vol. 9, no 6, August 1 9 9l .
89
DeFatta,D. J., JosephG. Lucas dan Willian S. Hodgkiss, Digital Signal Pracessing:A System DesignApproach,JohnWiley and Sons,Inc., New York, 1988.
