TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA SISTEM DVB-T (DIGITAL VIDEO BROADCASTING TERRESTRIAL) Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh NIKMANSYAH NASUTION NIM : 070402029
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS KINERJA ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA SISTEM DVB-T (DIGITAL VIDEO BROADCASTING TERRESTRIAL) Oleh: NIKMANSYAH NASUTION 070402029
Disetujui oleh: Pembimbing,
NAEMAH MUBARAKAH, S.T, M.T NIP : 19790506 200501 2004
Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP : 19540531 198601 1002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Saat ini perkembangan teknologi digital telah merambah ke segala aspek kehidupan masyarakat, tak terkecuali dalam dunia penyiaran televisi. Digitalisiasi siaran televisi ini memberikan manfaat lebih dibanding sistem siaran analog, diantaranya kualitas gambar dan suara yang lebih baik, ketahanan terhadap gangguan dan efisiensi kanal yang tinggi. Sistem siaran digital telah dikembangkan di banyak negara maju dengan bermacam standar tersendiri. Salah satu standar yang cukup populer di Eropa dan negara-negara lain adalah standar DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial). Dalam Tugas Akhir ini akan dianalisis perbandingan kinerja sistem DVB-T pada mode carrier FFT-IFFT 8k dengan sistem DVB-T pada mode carrier 2k pada kanal AWGN dengan metode simulasi menggunakan program Matlab. Dari data hasil simulasi diketahui bahwa untuk nilai BER yang dipengaruhi oleh Eb/N0 pada OFDM DVB-T 2K yang paling kecil berada pada 15 dB dengan BER 0.254905686. Dan pada OFDM DVB-T 8K yang paling kecil berada pada 15 dB dengan BER 0.254928788. Untuk kinerja OFDM DVB-T yang dipengaruhi bitrate, pada OFDM DVB-T 2K kinerja yang paling baik diperoleh pada bitrate 42 Mbps dengan nilai BER 0.249984621. Pada OFDM DVB-T 8K, kinerja yang paling baik diperoleh pada bitrate 48 Mbps dengan nilai BER 0.250025609.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur hanya bagi Allah SWT
yang telah melimpahkan
rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir yang berjudul: “ Analisis Kinerja Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Sistem DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial)” ini, berisi analisis kinerja OFDM pada DVB-T yang dipengaruhi bit rate dan gangguan berupa AWGN. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yaitu Ayahanda Iduar Nasution dan Ibunda Nurhabimah Malau serta abang-abang (Bg Izwar, Kuti Idat, Ogek Boy dan Nadik Didin) dan adik-adik penulis (Ucok, Nandar, Juwita dan Zulaila) yang selalu bersama penulis dalam menjalani lika-liku kehidupan. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 2. Ibu Naemah Mubarakah, ST.MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis, atas segala kesabaran dan motivasi beliau kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
3.
Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro dan Dosen Wali penulis, atas segala bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan pendidikan penulis di DTE USU.
4. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro, yang telah banyak memberi inspirasi dan masukan bagi penulis untuk lebih baik dalam bersikap. 5. Seluruh Karyawan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh kawan-kawan Teknik Elektro USU. Teman-teman seperjuangan, Arif, Aprial, Dian, Fajar, Roy, Shobirin, Ridho, Nora, Putri, Arynda, Suryanto, Shandi, dll. 7. Seluruh teman-teman kos No. 7 lorong 9 Padang Bulan Medan. 8. Serta segala pihak yang sadar atau tidak saya telah mengambil inspirasi hidup dari kalian. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Medan,
Januari 2012
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................. x DAFTAR SINGKATAN ...................................................................................... xi DAFTAR ISTILAH ........................................................................................... xiii BAB I
BAB II
PENDAHULUAN................................................................................ 1 1.1
Latar Belakang Masalah............................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ........................................................................ 2
1.3
Tujuan Penulisan .......................................................................... 2
1.4
Batasan Masalah .......................................................................... 2
1.5
Metode Penulisan ......................................................................... 3
1.6
Sistematika Penulisan .................................................................. 3
TEKNOLOGI DIGITAL VIDEO BROADCASTINGTERRESTRIAL (DVB-T) ...................................................................5 2.1 ................................................................................................ Umum.............................................................................................. 5 2.2 ................................................................................................ Trans port Stream (TS) ......................................................................... .5
Universitas Sumatera Utara
2.3
Sistem Tranceiver DVB-T…………………….............................6 2.3.1
Transmitter ....................................................................... 6 2.3.1.1 Source Coding dan Multipleksing ..................... 7 2.3.1.2 Splitter ............................................................... 8 2.3.1.3 Outer coding ..................................................... 8 2.3.1.4 Outer Interleaver ...............................................8 2.3.1.5 Inner Coding ......................................................9 2.3.1.6 Inner Interleaving.............................................. 9 2.3.1.7 Pemetaan dan Modulasi ......................................9 2.3.1.8 Frame Adaptation ...............................................9 2.3.1.9 Penyisipan Sinyal Pilot dan Sinyal TPS (Transmission Parameter Signalling) ........10 2.3.1.10 OFDM.............................................................10 2.3.1.11 Konversi Digital ke Analog…………………..11
2.4 2.5
2.3.2
Kanal ...............................................................................11
2.3.3
Receiver .......................................................................... 12
Mode Carrier ............................................................................. 14 Modulasi dan Demodulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)....................................................................14 2.5.1
Modulasi QPSK………………………………………….15
2.5.2
Demodulasi QPSK……………………………………….17
Universitas Sumatera Utara
2.6
Standar DVB-T……………………………………………………19
2.7
Karakteristik Sistem Penyiaran TV Digital Terestrial .................... 20 2.7.1 Kualitas penyiaran TV digital ............................................. 20 2.7.2 Manfaat penyiaran TV digital...............................................20 2.7.3 Keunggulan frekuensi TV digital ..........................................21
BAB III
SISTEM OFDM PADA DVB-T ...................................................... 23 3.1. Umum......................................................................................... 23 3.2
Ortogonalitas .............................................................................. 23
3.3
Guard Interval ........................................................................... 25
3.4
Sistem Tranceiver OFDM pada DVB-T .................................... 26 3.4.1
Transmitter ..................................................................... 27 3.4.1.1
Pembangkitan Bit Informasi ........................... 27
3.4.1.2
Serial to Parallel Converter ............................ 29
3.4.1.3
Modulasi (mapping) ........................................ 30
3.4.1.4
IFFT (Inverse Fast Fourier Transform).......... 31
3.4.1.5
Penyisipan Guard Interval .............................. 32
3.4.2
Kanal AWGN (Addition of White Gaussian Noise)....... 32
3.4.3
Receiver ......................................................................... 34 3.4.3.1
Pengeluaran Guard Interval ............................ 35
3.4.3.2
FFT (Fast Fourier Transform) ........................ 35
3.4.3.3
Parallel to Serial Converter ............................ 36
Universitas Sumatera Utara
3.4.3.4 3.4.4
BAB IV
Demodulasi ..................................................... 37
Perhitungan BER (Bit Error Rate) ................................. 37
SIMULASI DAN ANALISIS KINERJA OFDM PADA DVB-T (DIGITAL VIDEO BROADCASTING-TERRESTRIAL) ............ 38 4.1 Umum ........................................................................................ 38 4.2 Prinsip Kerja Sistem................................................................... 39 4.3
Pengaruh Eb/N0Terhadap Kinerja OFDM pada DVB-T.......................................................................................40
4.4
BAB V
Pengaruh Bit Rate Terhadap Kinerja OFDM pada DVB-T......44
PENUTUP ........................................................................................ 47 5.1
Kesimpulan ................................................................................ 47
5.2
Saran........................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 50 LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Blok Transmitter DVB-T ................................................................... 7
Gambar 2.2
Bentuk Umum Kanal ....................................................................... 11
Gambar 2.3
Kanal dan Respon Kanal dari Dekomposisi Multicarrier ............... 12
Gambar 2.4
Blok Receiver DVB-T ...................................................................... 13
Gambar 2.5
Blok Diagram Modulator QPSK ..................................................... .16
Gambar 2.6
Blok Diagram Demodulator QPSK............................................... ...17
Gambar 3.1
Fungsi Gelombang Orthogonal ........................................................ 24
Gambar 3.2
Blok Stasiun Pemancar OFDM ........................................................ 27
Gambar 3.3
Sinyal informasi ............................................................................... 28
Gambar 3.4
Proses Serial to Parallel................................................................... 29
Gambar 3.5
Konstelasi Sinyal QPSK .................................................................. 30
Gambar 3.6
Sinyal Hasil modulasi QPSK ........................................................... 31
Gambar 3.7
Bentuk sinyal kirim dengan diberi cyclic prefix............................... 32
Gambar 3.8
(a) Grafik Kepadatan Spektrum Daya White Noise ......................... 33
Gambar 3.8
(b) Fungsi Kepadatan Probabilitas AWGN ...................................... 33
Gambar 3.9
Pemodelan Kanal AWGN ............................................. ...................34
Gambar 3.10 Blok Stasiun Penerima OFDM ........................................................ 34 Gambar 3.11 Bentuk sinyal yang diterima tanpa cyclic prefix .............................. 35 Gambar 3.12 Proses Parallel to Serial .................................................................. 36 Gambar 4.1
Model Sistem OFDM ....................................................................... 38
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2
(a) Grafik Perbandingan BER sistem OFDM DVB-T 2K Terhadap Eb/N0 ......................................................................................... 42
Gambar 4.2
(b) Grafik Perbandingan BER sistem OFDM DVB-T 8K Terhadap Eb/N0 ..........................................................................................43
Gambar 4.3
(a) Grafik Perbandingan BER sistem OFDM DVB-T 2K Terhadap Bit Rate ........................................................................................ 45
Gambar 4.3
(b) Grafik Perbandingan BER sistem OFDM DVB-T 8K Terhadap Bit Rate...............................................................................................46
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Nilai numerik parameter OFDM untuk mode 8K dan 2K .................. 26
Tabel 4.1
Kinerja OFDM DVB-T dengan Variasi Nilai Eb/N0 ............................ 41
Tabel 4.2
Pengaruh Bit Rate Terhadap Kinerja OFDM DVB-T...........................44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AWGN
: Additive White Gaussian Noise
BER
: Bit Error Ratio
BPSK
: Binary Phase Shift Keying
CDMA
: Code Division Multiple Access
DAC
: Digital to Analog Converter
DFT
: Discrete Fourier Transform
DIF
: Decimation in Frequency
DIT
: Decimation in Time
ETS
: European Telecommunication Standard
FFT
: Fast Fourier Transform
I
: In-phase
ICI
: Intercarrier Interference
IDFT
: Inverse Discrete Fourier Transform
IFFT
: Invers Fast Fourier Transform
ISI
: Intersymbol Interference
LPF
: Low Pass Filter
MPEG
: Moving Picture Experts Group
OFDM
: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Q
: Quadrature
QAM
: Quadrature Amplitude Modulation
Universitas Sumatera Utara
QPSK
: Quadrature Phase Shift Keying
RF
: Radio Frequency
SNR
: Signal to Noise Ratio
UHF
: Ultra High Frequency
VHF
: Very High Frequency
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISTILAH
AWGN (Additive White Gaussian Noise) Noise yang memiliki fungsi kepadatan probabilitas menyerupai Distribusi Gaussian. Bandwidth Kapasitas transmisi dari sambungan elektronik seperti jaringan komunikasi, bus komputer dan komputer channel. BER (Bit Error Ratio) Jumlah angka kesalahan dari suatu transmisi data antar dua sistem komputer dalam sebuah jaringan. Bit Satuan terkecil dari data yang nilainya merupakan bilangan biner. Bit Rate Banyaknya bit yang dikirim melalui suatu media dalam satuan waktu. Delay Waktu tunda yang disebabkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Interferensi Kondisi dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan, hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru.
Universitas Sumatera Utara
Interleaving Cara menyusun data tanpa berdekatan untuk meningkatkan kinerja Modulasi Teknik yang dipakai untuk memasukan informasi dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus. Multimedia Istilah bagi transmisi data dan manipulasi semua bentuk informasi, baik berbentuk katakata, gambar, video, musik, angka, atau tulisan tangan. Bagi komputer, bentuk informasi tersebut, semuanya diolah dari data digital (yang terdiri dari nol dan satu). Multipath Fenomena dimana sinyal dari pengirim (transmitter) tiba di penerima (receiver) melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda. Point-to-multipoint Sitem transmisi dari satu transmitter ke banyak receiver Propagasi Proses perambatan gelombang radio di udara, berawal saat sinyal radio dipancarkan di titik pengirim dan berakhir saat sinyal radio tersebut ditangkap di titik penerima. Transceiver Singkatan dari transmitter dan receiver. Wireless Teknologi komunikasi data dengan koneksi yang tidak menggunakan kabel untuk menghubungkan antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya.
Universitas Sumatera Utara
