S TUGAS AKHIR – RE 1599
STUDI BIT ERROR RATE UNTUK SISTEM MC-CDMA PADA KANAL FADING NAKAGAMI-m MENGGUNAKAN EGC
IFTITAH ANGGRAINI NRP 2202 100 009 Dosen Pembimbing Ir.Titiek Suryani, MT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2007
i
STUDI BIT ERROR RATE UNTUK SISTEM MC-CDMA PADA KANAL FADING NAKAGAMI-m MENGGUNAKAN EGC
TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro Pada Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Mengetahui / Menyetujui : Dosen Pembimbing
Ir. Titiek Suryani, MT. NIP : 131 841 930
SURABAYA Februari, 2007
ii
ABSTRAK Multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) dipercaya akan menjadi bagian penting dalam perkembangan mobile communication pada masa mendatang. MC-CDMA memiliki keunggulan yaitu tahan pada kondisi frequency selective fading. Terdapat beberapa type kanal yang biasa digunakan untuk memodelkan sistem diantaranya Kanal Gaussian, Rayleigh, Rice dan Nakagami. Dalam tugas akhir ini digunakan Nakagami-m karena memiliki fleksibilitas dalam penggunaannya yaitu model ini dapat berlaku sebagai kanal Rayleigh dan Rice. Selain itu penggunaan Equal Gain Combining dengan struktur yang sederhana untuk mendeteksi tiap user pada sisi penerima bertujuan untuk mengatasi efek intersimbol interference. Pada tugas akhir ini akan disimulasikan sistem MC-CDMA pada Kanal Nakagami-m menggunakan deteksi Equal Gain Combining dengan variasi m yang berbeda menggunakan matlab kemudian membandingkan hasil BER. Dari hasil simulasi dapat diketahui bahwa semakin besar nilai parameter fading Nakagami-m m>1, maka nilai BER makin kecil. Penggunaan deteksi Equal Gain Combining hanya dapat mengatasi efek intersymbol interference, tidak dapat mengatasi multiple acess interference yang disebabkan interferensi antar user.
iii
ABSTRACT Multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) is believed become important part of future mobile communications. The advantage of MC-CDMA system is immune to frequency selective fading channels. There are many types of channel which usually used for modelling telecomunications system such as Gaussian, Rayleigh, Rice and Nakagami channel. This final project use Nakagami-m model channel because it has flexibility in modelling. And also Nakagami-m can act as Rayleigh and Rice in special conditions. Beside that Equal Gain Combining is use with simple structure to detect every single user in receiver side for avoiding intersymbol interference. In this final project, MC-CDMA system in Nakagami-m fading channels using Equal Gain Combining with various m was simulated using matlab, and then the performance of the systems was compared to each other. From this simulations it’s found that if Nakagami-m fading parameter m>1 then value of bit error rate is low. Equal Gain Combining only overcome the effect of intersymbol interference not multiple access interference that cause from interference between user.
iv
KATA PENGANTAR
Berkat rahmat Allah Subhanahu Wata’ala, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul : STUDI BIT ERROR RATE UNTUK SISTEM MC-CDMA PADA KANAL FADING NAKAGAMI-m MENGGUNAKAN EGC Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada Bapak dan Ibu selaku orang tua penulis yang telah memberikan bantuan baik moral, material maupun doa, Ibu Ir. Titiek Suryani, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir saya yang telah membimbing, membantu dan memberikan saran dalam penyusunan tugas akhir, dan Bapak Ir. Suwadi, MT sebagai dosen wali saya. Penulis menyadari akan adanya kekurangan-kekurangan baik dalam penyusunan maupun pembahasan masalah karena keterbatasan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak agar dapat lebih baik di masa yang akan datang.
Surabaya, Februari 2007
Penulis
v
DAFTAR ISI Halaman i ii iii iv v viii x
HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Perumusan Masalah 1.3 Tujuan 1.4 Metodologi 1.5 Sistematika Pembahasan 1.6 Relevansi
1 1 2 2 3 3 4
BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Sistem Komunikasi Multicarrier 2.2 Code Division Multiple Access 2.2.1 Prinsip Dasar Spread spektrum 2.2.2 Pseudo-Noise Code (PN-Code) 2.2.3 Teori Dasar CDMA 2.3 Teknik OFDM 2.3.1 Orthogonalitas 2.3.2 Transformasi Fourier 2.3.3 Pemancar OFDM 2.3.4 Penerima OFDM 2.3.5 Prinsip Dasar OFDM
vi
5 5 6 6 7 7 8 10 10 11 12 14
2.4
2.5
2.6
2.7 2.8
Multicarrier CDMA (MC-CDMA) 2.4.1 Pemancar dan Penerima MC-CDMA 2.4.2 Teknik Spreading Modulasi 2.5.1 Modulasi BPSK 2.5.2 Metode Modulasi Baseband Kanal Propagasi 2.6.1 Kanal Additive White Gaussian Noise 2.6.2 Kanal Multipath 2.6.3 Fading Frequency Selective 2.6.4 Kanal Nakagami-m Single User Detection Teknik Estimasi BER Monte Carlo
BAB III PEMODELAN SIMULASI 3.1 Pemodelan Sistem 3.2 Parameter simulasi 3.3 Sistem transmisi baseband 3.4 Pembangkitan Bit Informasi 3.5 Proses Modulasi BPSK 3.6 Pembangkitan PN-Code 3.7 Proses Spreading 3.8 Pemodelan Pemancar MC-CDMA 3.8.1 Serial to Parallel Converter 3.8.2 Kanal Nakagami-m 3.8.3 Proses IFFT 3.8.4 Parallel To Serial Converter 3.9 Kanal sistem Komunikasi 3.10 Pemodelan Penerima MC-CDMA 3.10.1 Serial to Parallel Converter 3.10.2 Proses FFT 3.10.3 Equal Gain Combining 3.10.4 Proses Demodulasi
vii
16 17 20 21 21 23 23 24 26 27 28 30 33 35 35 36 37 38 39 41 41 41 43 43 51 55 56 59 59 59 60 60
3.11
Perhitungan BER
61
BAB IV ANALISA HASIL SIMULASI 4.1 Analisa simulasi MC-CDMA untuk m<1 4.2 Analisa simulasi MC-CDMA untuk m=1 4.3 Analisa simulasi MC-CDMA m>1 4.4 Analisa simulasi MC-CDMA untuk variasi m
63 63 66 69 72
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A DIAGRAM ALIR SIMULASI SISTEM LAMPIRAN B LISTING PROGRAM LAMPIRAN C DATA HASIL IMULASI LAMPIRAN D PERHITUNGAN PROSENTASE EGC DAFTAR RIWAYAT HIDUP
75 75 75
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11
Halaman Spektrum sinyal transmisi singlecarrier dan 5 multicarrier Spektrum sinyal receiver singlecarrier dan 6 multicarrier Diagram blok sistem OFDM 8 Model teknik transmisi multicarrier 9 Konsep pemancar OFDM 11 Konsep multicarrier pada penerima OFDM 13 Komponen sinyal OFDM 14 Spektrum OFDM 15 Diagram pemancar MC-CDMA 18 Spektrum spreading domain frekuensi 19 MC-CDMA Diagram penerima MC-CDMA 20 Pemancar BPSK 22 Penerima BPSK 22 Fungsi rapat probabilitas Gaussian dengan 25 σ=1 Ilustrasi kanal fading frekuensi selektif 28 PDF nakagami dengan beragam nilai 29 MC-CDMA dengan Single User Detection 31 Diagram uplink MC-CDMA untuk 1 user 35 Bit Informasi yang dibangkitkan 38 Konstelasi modulasi BPSK 40 Bit informasi yang telah dimodulasi 40 Pemancar MC-CDMA untuk k user 42 Pemancar MC-CDMA untuk 1 user 42 Proses serial to paralel 43 (a) Model kanal domain waktu 44 (b) Model kanal domain frekuensi Proses Rejection untuk m=1 46 envelope distribusi nakagami m=0.5 47 envelope distribusi nakagami m=1 47 ix
Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 3.15 Gambar 3.16 Gambar 3.17 Gambar 3.18 Gambar 3.19 Gambar 3.20 Gambar 3.21 Gambar 3.22 Gambar 3.23 Gambar 3.24 Gambar 3.25 Gambar 3.26 Gambar 3.27 Gambar 3.28 Gambar 3.29 Gambar 3.30 Gambar 3.31 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7
Proses Rejection untuk m=2 Proses Rejection untuk m=4 envelope distribusi nakagami m=2 envelope distribusi nakagami m=4 envelope distribusi nakagami m=6 Sinyal terkena fading m=0.5 PSD sinyal kirim m=0.5 Sinyal terkena fading m=1 PSD sinyal kirim m=1 Sinyal terkena fading m=2 PSD sinyal kirim m=2 Sinyal terkena fading m=4 PSD sinyal kirim m=4 Proses paralel to serial Kanal sistem simulasi dengan AWGN Envelope noise awgn Sinyal kirim m=0.5 Sinyal kirim m=1 Sinyal kirim m=4 Penerima MC-CDMA MC-CDMA pada kanal Nakagami untuk m=0.5 Perbandingan sistem untuk mengetahui unjuk kerja EGC saat m=0.5 MC-CDMA pada kanal Nakagami untuk m=1 Perbandingan sistem untuk mengetahui unjuk kerja EGC saat m=1 MC-CDMA pada kanal Nakagami untuk m=2 Perbandingan sistem untuk mengetahui unjuk kerja EGC saat m=2 MC-CDMA pada Kanal nakagami untuk 1 user
x
48 49 49 50 50 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 57 57 58 58 59 64 65 67 68 70 72 73
DAFTAR TABEL Halaman 39
Tabel 3.1
Sifat statistik deretan bit ‘1’ dan ‘0’
Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 4.1
Harga C untuk m<1 Harga C untuk m>1 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan EGC untuk m=0.5 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan tanpa EGC untuk m=0.5 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan EGC untuk m=1 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan tanpa EGC untuk m=1 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan EGC untuk m=2 BER untuk sistem MC-CDMA pada kanal AWGN dan kanal frequency selective Nakagami-m fading dengan tanpa EGC untuk m=2 MC-CDMA pada kanal AWGN dan Frequency Selective Nakagami-m fading dengan EGC 1 user
Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7
xi
46 48 65 66 68 69 71 71 73
