analisis kinerja sistem komunikasi kooperatif … · dengan model scatter geometrik elips dinda ayu...

6
1/6 Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF PADA KANAL PITA LEBAR DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111 Email : [email protected] Abstrak Sistem komunikasi kooperatif diciptakan untuk meng- urangi pengaruh fading pada kanal wireless, untuk memperbai- ki kinerja sistem. Pada tugas akhir ini akan diteliti kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dengan model scatter geometrik elips. Kinerja sistem komunikasi koo- peratif pada kanal pita lebar akan dibandingkan dengan ki- nerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita sempit. Pada simulasi, kanal pita lebar digambarkan terdiri atas 3 kanal pita sempit, sesuai dengan model kanal Stanford University Interim (SUI). Pada kanal SUI, terdapat 3 tap yang memiliki delay time dan gain yang berbeda-beda. Adanya delay mengakibatkan perbedaan waktu kedatangan sinyal-sinyal di destination. Perbedaan waktu tersebut mengakibatkan efek Intersymbol Interference (ISI). Efek ISI dapat ditekan dengan memasang equalizer di bagian penerima. Dari simulasi yang dilakukan, diperoleh hasil bahwa ki- nerja sistem pada kanal pita lebar lebih baik daripada kinerja sistem pada kanal pita sempit. Pada kanal pita lebar terdapat komponen sinyal yang kuat atau LOS (pada kanal pita sempit 1) dan komponen NLOS (pada kanal pita sempit 2 dan 3). Se- dangkan pada sistem pada kanal pita sempit hanya terdapat si- nyal NLOS. Dengan menggunakan komponen LOS maka pro- ses pentransmisian data dapat dilakukan secara langsung tan- pa ada gangguan yang berupa obstacle yang menyebabkan data tidak dapat diterima oleh receiver secara maksimal. Adanya komponen LOS pada kanal pita lebar inilah yang menyebab- kan kinerja sistem pada kanal pita lebar lebih baik daripada sistem pada kanal pita sempit. Kata kunci : Sistem komunikasi kooperatif, kanal pita sem- pit, kanal pita lebar, model scatter geometrik elips 1. PENDAHULUAN Untuk komunikasi nirkabel yang sederhana, multipath fading merupakan faktor yang paling penting untuk diper- timbangkan ketika menggambarkan kanal dan memprediksi unjuk kerja dari sebuah sistem. Multipath fading biasa terjadi dalam lingkungan komu- nikasi wireless, khususnya di daerah perkotaan. Sinyal yang ditransmisikan melalui sebuah kanal radio, akan dipantulkan dan dihamburkan oleh gedung-gedung, pepohonan atau ben- da lainnya. Sinyal juga mungkin mempunyai lintasan propa- gasi yang berbeda ketika tiba di penerima. Setiap lintasan memberikan fasa, redaman amplitudo, delay, dan Doppler shift yang berbeda terhadap sinyal. Untuk mengatasi multi- path fading, digunakan teknik diversity. Spatial diversity merupakan salah satu teknik diversity yang menggunakan multiple antena. Beberapa perangkat nirkabel memiliki keterbatasan ukuran, biaya, dan kompleksitas perangkat ke- ras sehingga kita tidak dapat mengimplementasikan multiple antena. Maka dikembangkan teknik baru untuk mengatasi keterbatasan tersebut, yaitu menggunakan sistem komunikasi kooperatif [1]. Dengan menggunakan sistem komunikasi ko- operatif, dapat dihasilkan antena virtual yang mendukung teknik spatial diversity. Pada sistem komunikasi kooperatif, source (S) mengi- rimkan informasinya secara broadcast ke penerima (D) dan ke relay (R) yang merupakan user lain dalam area yang ber- dekatan didekatnya. Kemudian sinyal yang diterima oleh R akan diolah terlebih dahulu untuk kemudian dikirimkan ke D. Sinyal yang diterima dari pengirim maupun dari relay a- kan mengalami proses combining di penerima. Dalam trans- misi, jalur pengiriman yang terjadi saling independent satu sama lain. Sistem komunikasi kooperatif diaplikasikan pada kanal pita lebar dengan model scatter geometrik elips [2]. Dalam komunikasi, wideband adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan rentang frekuensi yang lebar pada spek- trum. Kanal wideband membawa lebih banyak informasi daripada kanal narrowband. Perkembangan teknologi komu- nikasi yang semakin pesat memberikan kemudahan bagi pa- ra pengguna telekomunikasi yang semakin banyak. Kanal pi- ta lebar ‘menawarkan’ pengiriman data berjumlah besar un- tuk mengimbangi peningkatan jumlah pengguna tersebut. Kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar akan dibandingkan dengan kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita sempit. Kanal pita lebar digam- barkan terdiri atas 3 kanal pita sempit, sesuai dengan model kanal SUI [3]. Pada kanal SUI, terdapat 3 tap yang memiliki delay time dan gain yang berbeda-beda. Adanya delay mengakibatkan perbedaan waktu kedatangan sinyal-sinyal di destination. Perbedaan waktu tersebut mengakibatkan 3 si- nyal tersebut saling mengganggu satu sama lain atau dina- makan efek ISI [4] . Efek ISI dapat ditekan dengan mema- sang equalizer di bagian penerima [5]. Penjelasan mengenai pemodelan sistem akan dibahas pada bab 2. Sedangkan bab 3 berisi tentang hasil analisa per-

Upload: vuongnhu

Post on 13-Mar-2019

233 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

1/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF PADA KANAL PITA LEBAR

DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS

Dinda Ayu Hapsari - 2206100029

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Email : [email protected]

Abstrak Sistem komunikasi kooperatif diciptakan untuk meng-

urangi pengaruh fading pada kanal wireless, untuk memperbai-ki kinerja sistem. Pada tugas akhir ini akan diteliti kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dengan model scatter geometrik elips. Kinerja sistem komunikasi koo-peratif pada kanal pita lebar akan dibandingkan dengan ki-nerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita sempit.

Pada simulasi, kanal pita lebar digambarkan terdiri atas 3 kanal pita sempit, sesuai dengan model kanal Stanford University Interim (SUI). Pada kanal SUI, terdapat 3 tap yang memiliki delay time dan gain yang berbeda-beda. Adanya delay mengakibatkan perbedaan waktu kedatangan sinyal-sinyal di destination. Perbedaan waktu tersebut mengakibatkan efek Intersymbol Interference (ISI). Efek ISI dapat ditekan dengan memasang equalizer di bagian penerima.

Dari simulasi yang dilakukan, diperoleh hasil bahwa ki-nerja sistem pada kanal pita lebar lebih baik daripada kinerja sistem pada kanal pita sempit. Pada kanal pita lebar terdapat komponen sinyal yang kuat atau LOS (pada kanal pita sempit 1) dan komponen NLOS (pada kanal pita sempit 2 dan 3). Se-dangkan pada sistem pada kanal pita sempit hanya terdapat si-nyal NLOS. Dengan menggunakan komponen LOS maka pro-ses pentransmisian data dapat dilakukan secara langsung tan-pa ada gangguan yang berupa obstacle yang menyebabkan data tidak dapat diterima oleh receiver secara maksimal. Adanya komponen LOS pada kanal pita lebar inilah yang menyebab-kan kinerja sistem pada kanal pita lebar lebih baik daripada sistem pada kanal pita sempit.

Kata kunci : Sistem komunikasi kooperatif, kanal pita sem-

pit, kanal pita lebar, model scatter geometrik elips

1. PENDAHULUAN

Untuk komunikasi nirkabel yang sederhana, multipath fading merupakan faktor yang paling penting untuk diper-timbangkan ketika menggambarkan kanal dan memprediksi unjuk kerja dari sebuah sistem.

Multipath fading biasa terjadi dalam lingkungan komu-nikasi wireless, khususnya di daerah perkotaan. Sinyal yang ditransmisikan melalui sebuah kanal radio, akan dipantulkan dan dihamburkan oleh gedung-gedung, pepohonan atau ben-da lainnya. Sinyal juga mungkin mempunyai lintasan propa-gasi yang berbeda ketika tiba di penerima. Setiap lintasan memberikan fasa, redaman amplitudo, delay, dan Doppler

shift yang berbeda terhadap sinyal. Untuk mengatasi multi-path fading, digunakan teknik diversity. Spatial diversity merupakan salah satu teknik diversity yang menggunakan multiple antena. Beberapa perangkat nirkabel memiliki keterbatasan ukuran, biaya, dan kompleksitas perangkat ke-ras sehingga kita tidak dapat mengimplementasikan multiple antena. Maka dikembangkan teknik baru untuk mengatasi keterbatasan tersebut, yaitu menggunakan sistem komunikasi kooperatif [1]. Dengan menggunakan sistem komunikasi ko-operatif, dapat dihasilkan antena virtual yang mendukung teknik spatial diversity.

Pada sistem komunikasi kooperatif, source (S) mengi-rimkan informasinya secara broadcast ke penerima (D) dan ke relay (R) yang merupakan user lain dalam area yang ber-dekatan didekatnya. Kemudian sinyal yang diterima oleh R akan diolah terlebih dahulu untuk kemudian dikirimkan ke D. Sinyal yang diterima dari pengirim maupun dari relay a-kan mengalami proses combining di penerima. Dalam trans-misi, jalur pengiriman yang terjadi saling independent satu sama lain.

Sistem komunikasi kooperatif diaplikasikan pada kanal pita lebar dengan model scatter geometrik elips [2]. Dalam komunikasi, wideband adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan rentang frekuensi yang lebar pada spek-trum. Kanal wideband membawa lebih banyak informasi daripada kanal narrowband. Perkembangan teknologi komu-nikasi yang semakin pesat memberikan kemudahan bagi pa-ra pengguna telekomunikasi yang semakin banyak. Kanal pi-ta lebar ‘menawarkan’ pengiriman data berjumlah besar un-tuk mengimbangi peningkatan jumlah pengguna tersebut.

Kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar akan dibandingkan dengan kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita sempit. Kanal pita lebar digam-barkan terdiri atas 3 kanal pita sempit, sesuai dengan model kanal SUI [3]. Pada kanal SUI, terdapat 3 tap yang memiliki delay time dan gain yang berbeda-beda. Adanya delay mengakibatkan perbedaan waktu kedatangan sinyal-sinyal di destination. Perbedaan waktu tersebut mengakibatkan 3 si-nyal tersebut saling mengganggu satu sama lain atau dina-makan efek ISI [4] . Efek ISI dapat ditekan dengan mema-sang equalizer di bagian penerima [5].

Penjelasan mengenai pemodelan sistem akan dibahas pada bab 2. Sedangkan bab 3 berisi tentang hasil analisa per-

Page 2: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

2/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

bandingan kedua sistem tersebut dilihat dari sisi Bit Error Rate (BER). Kesimpulan dibahas di dalam bab 4.

2. PEMODELAN SISTEM Sistem komunikasi terdiri atas dua buah user yang sa-

ling bekerjasama di mana salah satu user tersebut bertindak sebagai source dan yang lainnya bertindak sebagai relay. Kedua user tersebut bekerjasama untuk mengirimkan data ke destination. Pada sistem ini baik source maupun relay meru-pakan Mobile Station (MS) yang selalu bergerak (mobile) se-dangkan destination merupakan Base Station (BS) yang te-tap (fixed). Komunikasi yang terjadi antara source dan relay adalah mobile-to-mobile, sedangkan komunikasi source-des-tination dan relay-destination adalah mobile-to-fixed. Pemo-delan sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar de-ngan model scatter geometrik elips dapat dilihat pada Gam-bar 1.

Kanal propagasi yang dipakai antara lain kanal pita sempit dan kanal pita lebar. Kedua kanal tersebut memiliki model scatter yang sama, yaitu model scatter geometrik e-lips. Kanal pita sempit berdistribusi Rayleigh. Sedangkan pa-da kanal pita lebar, kanal pita sempit 1 berdistribusi Ricean dan kanal pita sempit 2 dan 3 berdistribusi Rayleigh. Kanal diasumsikan dipengaruhi oleh AWGN. Pada simulasi, bit in-formasi akan dibangkitkan secara acak sebanyak 10.000 bit. Modulasi yang digunakan adalah QPSK.

Gambar 1 Pemodelan Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar dengan Model Scatter Geometrik Elips

S(n)

Gambar 2 Kanal dengan Model Scatter Geometrik Elips Kanal dengan model scatter geometrik elips [6] dapat

dilihat pada Gambar 2. Seluruh scatter S(n) (n = 1, 2,…, N) terletak pada elips, di mana MS dan BS terletak pada titik fokus. Jarak antara kedua titik fokus adalah 2f. Sumbu mayor dan sumbu minor ditunjukkan oleh 2a dan 2b. Pada simulasi, jumlah scatter dibatasi N = 9.

MS berperan sebagai transmitter dan BS berperan sebagai receiver. Keduanya dilengkapi dengan antena MT (pada transmitter) dan MR (pada receiver) masing-masing sebanyak 1 buah antena. Sudut yang dibentuk oleh antena pemancar dengan pergerakannya ditunjukkan dengan αT, dan sudut yang dibentuk oleh elemen antena penerima dengan pergerakannya ditunjukkan dengan αR. Sudut αV adalah sudut yang dibentuk oleh arah pergerakan MS dengan sumbu x. Sudut keberangkatan sinyal atau Angle of Departure (AOD) dinotasikan dengan )(n

T (n = 1, 2,…, N), sedangkan sudut kedatangan sinyal Angle of Arrival (AOA) atau dinota-sikan dengan )(n

R . DT(n) dan DR

(n) masing-masing menun-jukkan jarak yang ditempuh sinyal dari BS ke scatter S(n) dan jarak yang ditempuh sinyal dari scatter S(n) ke MS.

Dari gambar tersebut, kita dapat melihat bahwa bidang gelombang serba sama ke-n beremisi dari antena pemancar MT

melalui scatter lokal S(n) (n = 1, 2,…, N) sebelum mengenai antena penerima MR.

Persamaan gain kanal )( Rkl rg menggambarkan link

dari MT ke MR. Persamaan matematika gain kanal

)( Rkl rg adalah :

)(exp(*lim)( 0)(

1nR

nRn

N

nnNRkl DkrkjErg

(1)

di mana En menunjukkan gain kanal dan θn menunjukkan fase shift, yang diakibatkan oleh interaksi scatter. Fase shift tersebut adalah variabel acak yang independent, dan terdis-

AWGN

Modulasi dataawal(n-1) Kanal wideband dengan

model scatter geometrik elips (M2F)

S D

AWGN

Modulasi

dataawal(n) Kanal wideband dengan model

scatter geometrik elips (M2M)

AWGN

Kanal wideband dengan model

scatter geometrik elips (M2F)

S R

R D

S R D

Equalizer

Demodulasi QPSK

dataakhir

relay (AF)

2b

2a

2f

MS BS

MT

DT(n)

αT MR

αR

αV

DR( n)

)(nT

)(nR

Page 3: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

3/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

tribusi identik atau independent identically distributed (iid). Fase shift tersebut berdistribusi uniform dengan interval

(0,2π]. Notasi )(nRk

menunjukkan arah vektor gelombang pa-da propagasi dari bidang gelombang ke-n yang diterima, se-dangkan Rr

menunjukkan vektor translasi gerak pada pene-

rima. Notasi k0 dinamakan juga angka gelombang ruang be-bas (free-space wave number), didefinisikan dengan

2

0 k dengan λ adalah panjang gelombang carrier. Dn a-

dalah panjang dari total jarak tempat bidang merambat dari MS melalui S(n) ke BS.

Gain En yang disebabkan oleh scatter S(n) adalah sama untuk gelombang-gelombang yang datang dari (atau menuju ke) pemancar (penerima). Kita dapat berasumsi bahwa ma-sing-masing scatter S(n) terdiri dari gain konstan dan fase shift acak θn.

NEn

1 (2)

Persamaan komponen fase kedua pada persamaan

(1), )(nRk

. Rr adalah pergerakan penerim,a dapat dituliskan

sebagai berikut :

tfrk vn

RRn

R )cos(2 )(max

)(

(3) dengan fmax adalah frequency Doppler maximum. Persamaan komponen fase ketiga k0Dn dapat dituliskan sebagai berikut :

)D (D2 (n)(n)0 RT

nDk (4)

dengan k0Dn adalah total jarak perjalanan gelombang. Kita substitusi persamaan (2)-(4) ke persamaan (1), persamaan gain kanal )(tg kl menjadi sebagai berikut :

))2(exp(*1lim)( 011

1

nnn

N

nnNkl tfjba

Ntg

(5)

dengan :

))cos())((exp( )(1 T

nT

TTn Mja

(6)

))cos())((exp( )(1 R

nR

RRn Mjb

(7)

)cos( )(max V

nRn ff (8)

/40 a (9) Fase shift 0 dapat dianggap 0, karena parameter terse-but tidak mempengaruhi sifat statistik pada kanal model ter-sebut.

Pada simulasi, kanal pita lebar digambarkan terdiri atas 3 kanal pita sempit, ditunjukkan pada Gambar 3. Dari gam-bar dapat dilihat bahwa pada kanal pita lebar terdapat 3 ka-nal pita sempit, masing-masing dengan scatter elips. Gain kanal kompleks yang terkait dengan path propagasi diskrit ℓth akan dinyatakan dengan )(ˆ , tgkl . Oleh karena itu, respon impuls model simulasi stokastik dapat dinyatakan pada per-samaan (10).

)''()(ˆ),'(ˆ,

1

0

tgath kl

L

kl

(10) dengan L menunjukkan jumlah diskrit propagasi elips (L=3), τ' adalah delay propagasi dan aℓ adalah gain dari ℓ th elips.

Model kanal pita lebar menggunakan delay profil spe-sifikasi sesuai dengan model kanal SUI, yang mencerminkan khas medan di Amerika Serikat. Kanal SUI dapat digunakan sebagai dasar untuk membangkitkan path sesuai skenario yang diberikan. Pada tugas akhir ini kanal pita lebar dimo-delkan dengan kanal SUI-1. Alasan pemilihan kanal SUI-1 sebagai model kanal adalah jarak antara source atau relay dan destination relatif dekat dan terdapat komponen LOS de-ngan karakteristik low delay spread. Pemodelan penerima pada sistem komunikasi koopera-tif dibedakan menjadi dua, yaitu penerima pada transmisi S-R-D dan penerima pada kanal S-D. Pada sistem komunikasi kooperatif, pada kanal pita sempit data di penerima akan di-combining (MRC), sedangkan pada kanal pita lebar data a-kan diequalisasi. Pada teknik MRC setiap sinyal yang diterima akan di-kalikan dengan nilai konjugasi dari koefisien kanal yang te-lah dilalui. MRC bertujuan untuk mendapatkan estimasi data yang dikirimkan dengan menjumlahkan semua sinyal in-formasi yang diterima kemudian hasil penjumlahan tersebut dideteksi. Sedangkan equalizer bertujuan untuk menekan ISI pada sinyal sehingga error dapat diminimalisir. Equalizer be-kerja dengan melakukan pengaturan terhadap nilai respon kanal sehingga dihasilkan suatu nilai yang optimal, di mana pada kondisi ini respon equalizer merupakan invers dari res-pon kanal total yang dilalui. Proses equalisasi ditekankan pa-da merekontruksi adanya efek ISI yang disebabkan karena proses filtering, efek crosstalk, dan adanya efek kanal time varying.

Gambar 3 Kanal Pita Lebar dengan Model Scatter Geometrik Elips[2]

Page 4: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

4/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

Tabel 1. Parameter Kanal Model SUI-1

Kanal SUI-1 Terrain : C Tap 1 Tap 2 Tap 3 Units

Delay 0 0.4 0.9 µs Power 0 -15 -20 dB Max.

Doppler 0.4 0.3 0.5 Hz

3. ANALISA HASIL SIMULASI

Pada bab ini akan dianalisis hasil dari simulasi sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita sempit dan pada kanal pita lebar.

Salah satu hal yang mempengaruhi kinerja sistem ko-munikasi adalah besarnya jumlah kesalahan bit yang diteri-ma. Oleh karena itu, untuk mengetahui unjuk kerja sistem yang disimulasikan dilakukan perhitungan BER pada bit-bit hasil deteksi penerima. Perhitungan BER dilakukan dengan metode Monte Carlo dengan membandingkan bit user yang dikirim dengan bit user yang dideteksi pada penerima. Data diambil dengan melakukan percobaan masing-masing titik Eb/No pada grafik sebanyak 10 kali. Selanjutnya data hasil percobaan diolah kedalam bentuk grafik-grafik perbandingan BER terhadap perubahan Eb/No.

Pada bagian penerima dari sistem pada kanal pita sem-pit diterapkan MRC. Sedangkan pada bagian penerima dari sistem pada kanal pita lebar akan diterapkan equalizer. Ki-nerja dari kedua sistem akan dibandingkan sehingga dapat diketahui kelebihan dan kekurangan masing-masing sistem. 3.1 Analisa Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal

Pita Sempit dengan Model Scatter Geometrik Elips Bila suatu sinyal informasi dilewatkan pada kanal

ideal, maka sinyal tersebut tidak akan terkena gangguan apapun kecuali AWGN. Namun saat sinyal informasi melewati kanal pita sempit (Rayleigh) maka sinyal tersebut akan mengalami berbagai macam gangguan, antara lain ada-lah redaman, hamburan, path loss, pantulan, dan lain sebagainya. Gangguan-gangguan yang dialami oleh sinyal akan menyebabkan timbul kesalahan deteksi pada destina-tion. Hal inilah yang menyebabkan kinerja suatu sistem yang melewati kanal pita sempit akan lebih buruk daripada kinerja sistem yang melewati kanal ideal. Pada sistem dengan kanal ideal, nilai BER 0.0008 (≈10-3) dapat dicapai saat Eb/No bernilai 10 dB. Sedangkan pada sistem dengan kanal pita sempit, nilai BER 0.0009 (≈10-3) dapat dicapai saat Eb/No bernilai 18 dB.

3.2 Analisa Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal

Pita Lebar dengan Model Scatter Geometrik Elips Pada simulasi ini, kanal pita lebar digambarkan dengan

3 kanal pita sempit. Scatter elips pada 3 kanal pita sempit tersebut membentuk elips yang berlapis (elips 1, elips 2, dan elips 3) seperti pada pembahasan 2.13.4.

Perjalanan sinyal pada kanal pita lebar tidak seperti pa-da kanal pita sempit. Sinyal yang melewati kanal pita lebar

berarti melewati 3 kanal pita sempit (elips 1, 2, dan 3). Per-jalanan sinyal melalui elips 2, dan elips 3 akan mengalami delay. Adanya delay mengakibatkan perbedaan waktu da-tangnya 3 sinyal di destination. Perbedaan waktu kedatangan tersebut mengakibatkan 3 sinyal tersebut saling mengganggu satu sama lain (efek ISI). Adanya ISI menimbulkan error yang besar pada deteksi sinyal di bagian penerima sehingga nilai BER dari sistem menjadi buruk. Untuk memperbaiki nilai BER sistem, efek ISI harus dikurangi dengan mema-sang equalizer. Pada simulasi ini digunakan equalizer ZF. Hasil simulasi sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dapat dilihat pada Gambar 5. 3.3 Perbandingan Hasil Simulasi Sistem Komunikasi

Kooperatif pada Kanal Pita Sempit dengan Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar Perbandingan nilai BER dari kedua sistem dapat

ditunjukkan pada Gambar 5. Sistem pada kanal pita lebar dapat mencapai BER 0.0009 (≈10-3) pada saat Eb/No bernilai 12 dB. Sedangkan pada sistem pada kanal pita sem-pit, nilai BER 0.001 dapai dicapai ketika Eb/No bernilai 21 dB. Kinerja sistem pada kanal pita lebar akan lebih baik da-ripada kinerja sistem pada kanal pita sempit. Pada sistem pa-da kanal pita lebar terdapat 3 kanal pita sempit dengan scat-ter elips. Sinyal yang melalui 3 kanal tersebut akan menga-lami delay time yang berbeda-beda. Perbedaan waktu keda-tangan sinyal-sinyal akan mengakibatkan ISI. Namun efek ISI tersebut dapat ditekan dengan equalizer.

Pada kanal pita lebar terdapat komponen sinyal yang kuat atau LOS (pada kanal pita sempit 1) dan komponen NLOS (pada kanal pita sempit 2 dan 3). Pengaruh ISI dapat ditangani dengan baik oleh equalizer, dan pengaruh fading pada kanal Rayleigh ditangani oleh sistem komunikasi kooperatif. Jadi adanya sinyal LOS mempengaruhi kinerja sistem. Sedangkan pada sistem pada kanal pita sempit hanya terdapat sinyal NLOS. Faktor inilah yang menyebabkan ki-nerja sistem pada kanal pita lebar lebih baik daripada sistem pada kanal pita sempit.

Gambar 4 Hasil Simulasi Sistem Komunikasi Kooperatif

pada Kanal Pita Sempit dengan Model Scatter Geometrik Elips

Page 5: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

5/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

Gambar 5 Perbandingan Nilai BER Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Sempit dan Pada Kanal Pita Lebar

3.4 Kinerja Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar berdasarkan Variasi Kecepatan User Sistem komunikasi kooperatif mobile-to-mobile digu-

nakan untuk user bergerak, oleh sebab itu kinerjanya dipe-ngaruhi oleh kecepatan user bergerak. Pada simulasi ini akan diamati kinerja sistem komunikasi kooperatif dengan kece-patan user 1 dan user 2 yang berubah-ubah yaitu kecepatan 5 km/jam di mana kecepatan ini merupakan kecepatan berjalan kaki, kecepatan 40 km/jam di mana kecepatan ini merupa-kan kecepatan kendaraan motor, dan kecepatan 90 km/jam di mana kecepatan ini merupakan ke cepatan mobil. Hasil simulasi sistem komunikasi kooperatif berdasarkan variasi kecepatan ditunjukkan pada Gambar 6, Gambar 7, dan Gambar 8.

Gambar 6 Grafik Perbandingan BER Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar dengan Variasi Kecepatan User

Gambar 7 Grafik Perbandingan BER Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar dengan Kecepatan User 1 Tetap dan User 2 Berubah

Gambar 8 Grafik Perbandingan BER Sistem Komunikasi Kooperatif pada Kanal Pita Lebar dengan Kecepatan User 1 Berubah dan User 2 Tetap

Dari ketiga gambar di atas, dapat diketahui bahwa user yang mempunyai kecepatan 5 km/jam memiliki unjuk kerja yang hampir sama dengan user yang memiliki kecepatan 40 km/jam dan 90 km/jam. Hal ini ditunjukkan oleh pencapaian nilai BER yang diperoleh dari hasil simulasi. Namun bila diamati lebih jelas, terlihat kinerja sistem dengan kecepatan user 5 km/jam dan 40 km/jam akan memiliki kinerja lebih baik daripada kinerja sistem dengan kecepatan user = 90 km/jam. Semakin besar kecepatan user, maka pelebaran spektral sinyal yang diterima oleh penerima (Doppler shift) juga semakin besar sehingga banyak terjadi kesalahan di pe-nerima. Dari ketiga gambar dapat disimpulkan kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dengan variasi perubahan kecepatan akan memiliki kinerja yang sama untuk setiap perubahan kecepatannya. Ini berarti frekuensi Doppler tidak terlalu berpengaruh pada sistem ini.

Page 6: ANALISIS KINERJA SISTEM KOMUNIKASI KOOPERATIF … · DENGAN MODEL SCATTER GEOMETRIK ELIPS Dinda Ayu Hapsari - 2206100029 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut

6/6

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

4 KESIMPULAN Berdasarkan simulasi dan analisis, dapat diambil bebe-

rapa kesimpulan bahwa kinerja sistem pada kanal pita lebar akan lebih baik daripada kinerja sistem pada kanal pita sempit. Pada sistem pada kanal pita lebar terdapat 3 kanal pi-ta sempit dengan scatter elips. Sinyal yang melalui 3 kanal tersebut akan mengalami delay time yang berbeda-beda. Per-bedaan waktu kedatangan sinyal-sinyal akan mengakibatkan ISI. Namun efek ISI tersebut dapat ditekan dengan equalizer.

Pada kanal pita lebar terdapat komponen sinyal yang kuat atau LOS (pada kanal pita sempit 1) dan komponen NLOS (pada kanal pita sempit 2 dan 3). Sedangkan pada sistem pada kanal pita sempit hanya terdapat sinyal NLOS. Jadi faktor inilah yang menyebabkan kinerja sistem pada ka-nal pita lebar lebih baik daripada sistem pada kanal pita sem-pit.

Pada simulasi sistem berdasarkan variasi kecepatan user, dapat disimpulkan sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dapat bekerja dengan baik pada kondisi kecepatan rendah atau tinggi. Kinerja sistem komunikasi kooperatif pada kanal pita lebar dengan variasi perubahan kecepatan akan memiliki kinerja yang hampir sama untuk setiap perubahan kecepatannya. Ini berarti frekuensi Doppler tidak terlalu berpengaruh pada sistem ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Su,W., Sadek,A.K., and Liu,K. J. R., “Cooperative Communication Protocols in Wireless Networks”, New Orleans, 2007, hal 2.

[2] B. O. Hogstad, M. P¨atzold, and A. Chopra, “A Study on the Capacity of Narrow- and Wideband MIMO Channel Models.” 2006.

[3] V. Erceg et al., “Channel models for fixed wireless applications,”, Technical Report IEEE P802.16a-03/01, IEEE Task Group, Jun. 2003. Hal. 14M.

[4] Bernard Sklar, 2001. Digital Communications : Fundamentals and Aplications. 2nd Edition. Prentice Hall International Inc

[5] Philip Balaban and Jack Salz,. 1991. IEEE Transactions on Vehicular Technology : Dual Diversity Combining and Equalization in Digital Cellular Mobile Radio.

[6] P¨atzold and B. O. Hogstad, “A Wideband MIMO Channel Model Derived From The Geometric Elliptical Scattering Model,”in Proc. 3rd International Symposium on Wireless Communications Systems, ISWCS ‘06, Valencia, Spain, Sept. 2006, pp. 138-143

[7] C. S. Patel, “Simulation of Rayleigh Faded Mobile-to-Mobile Land Communication Channel”, IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 1, pp. 163-167, October 2003.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Dinda Ayu Hapsari dilahirkan di Sidoarjo, 19 Desember 1987. Merupakan putri bung-su dari tiga bersaudara pasangan Bambang Noegroho dan Dhyah Yani Herawati. Lulus dari SDN Pucang II Sidoarjo tahun 2000 dan melanjutkan ke SLTPN 1 Sido-arjo. Kemudian dia melanjutkan ke SMAN 5 Surabaya pada tahun 2003 dan lulus pada

tahun 2006. Setelah menamatkan SMA, penulis melanjutkan studinya ke Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepu-luh Nopember Surabaya melalui jalur SPMB pada tahun 2006. Pada bulan Januari 2010 penulis mengikuti seminar dan ujian Tugas Akhir di Bidang Studi Telekomunikasi Mul-timedia Jurusan Teknik Elektro FTI - ITS Surabaya sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro.