ANALISIS PENGARUH PANJANG CYCLIC PREFIX TERHADAP KINERJA OFDM PADA LTE

(1)

ANALISIS PENGARUH PANJANG CYCLIC PREFIX TERHADAP KINERJA OFDM PADA LTE

Hala Pratiwi Ismail¹, Nachwan Mufti², Dharu Arseno³

¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

Abstrak

LTE ( Long Term Evolution ) adalah salah satu standar keluaran teknologi 4G yang diperkenalkan oleh 3GPP (3rd Generation Partnership Project) yang memiliki kelebihan yaitu penggunaan OFDM di sisi downlinknya. OFDM merupakan teknik modulasi multicarrier yang dapat mengatasi efek dari multipath fading. Dimana multipath fading ini dapat menyebabkan Intersymbol

Interference (ISI). Untuk mengatasi kelemahan ini, OFDM menggunakan guard interval (cyclic prefix) pada pentransmisiannya.

Pada tugas akhir ini, disimulasikan pengaruh panjang cyclic prefix terhadap kinerja OFDM pada LTE dengan menggunakan kanal SUI ( Standford University Interim) sebagai pemodelan kanal multipath fading, dimana terdapat 3 skenario untuk melihat performansi OFDM. Skenario pertama akan disimulasikan setiap jenis cyclic prefix LTE pada kanal SUI (1-6), Skenario kedua yaitu simulasi terhadap modifikasi cyclic prefix LTE, dan skenario ketiga yaitu simulasi terhadap modifikasi kanal SUI dalam kondisi mobile. Parameter yang digunakan untuk melihat

performansi sistem adalah BER dan Eb/No yang dihasilkan dari simulasi Matlab

Hasil simulasi menunjukkan bahwa penggunaan LTE short dan long cyclic prefix menunjukkan nilai BER terbaik pada kondisi kanal SUI 1 dan SUI 2 sedangkan nilai BER terburuk diperoleh pada kondisi kanal SUI 6. Namun, LTE long cyclic prefix mampu mengatasi delay pada kondisi kanal SUI-5 yang berada pada kisaran 5-10 µs. Perbaikan nilai BER dapat diperoleh dengan menggunakan durasi cyclic prefix yang lebih panjang, misalnya pada modified long cyclic prefix dengan durasi hingga 24.24 µs. Selain itu, kondisi kanal yang berubah-ubah pada sistem OFDM karena adanya pergerakan user menunjukkan BER yang lebih buruk jika dibandingkan user yang relatif tidak mobile.

Kata Kunci : LTE,OFDM,cyclicprefix,ISI,BER,Eb/No.

(2)

Abstract

LTE (Long Term Evolution) is known standard as 4G technology that was introduced by 3GPP (3rd Generation Partnership Project). It has the advantages by make use of OFDM in its downlink. OFDM is a multicarrier modulation technique that can overcome the effects of multipath fading. This multipath fading can cause one symbol to be received in multiple copies. In the other word can cause intersymbol interference (ISI). To overcome these issue, OFDM employ guard interval (cyclic prefix) during its transmission.

In this final project, the effect of cyclic prefix length on the performance of OFDM in LTE is simulated with the SUI (Stanford University Interim) channel as a multipath fading channel modeling. There are total 3 scenarios in the simulation to see the performance of OFDM LTE in the defined system. The first scenario will simulate all cyclic prefix LTE through SUI channel (1-6), the second scenario is a simulation of modified cyclic prefix LTE, and the third scenario is a simulation of modified SUI channel under mobile conditions. Measured parameters used to determine the system performance is BER and Eb / N0which are generated from the simulation using Matlab.

The simulation results show that the use of LTE short and long cyclic prefix give the best BER value on channel conditions SUI SUI 1 and 2 while the worst BER values obtained on the condition of SUI channel 6. However, LTE long cyclic prefix is capable of overcoming delay in SUI-5 channel conditions which is in the range 5-10 µs. Improvement on value of BER can be obtained by using longer cyclic prefix duration, for example on the modified long cyclic prefix with duration up to 24.24 µs. In addition, channel conditions vary over OFDM system due to user movement shows worse BER than relatively static user.

Keywords : LTE, OFDM, cyclic prefix, ISI, BER, Eb / No.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

(3)

BAB I | Pendahuluan

Analisis Pengaruh Panjang Cyclic Prefix Terhadap Kinerja OFDM Pada LTE 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan teknologi seluler dewasa ini berkembang sangat pesat dimana teknologi seluler telah mengarah ke teknologi berbasis 4G. Salah satu teknologi 4G yang dikembangkan hingga saat ini adalah Long Term Evolution (LTE). Long Term Evolution merupakan perkembangan dari teknologi seluler dimana pada teknologi ini telah banyak mengalami perombakan dari teknologi sebelumnya baik dari sisi arsitektur maupun sistem dan layanannya.

Salah satu kelebihan yang dimiliki oleh teknologi ini adalah penggunaan sistem OFDM di sisi downlink-nya. OFDM merupakan teknik modulasi multicarrier yang dapat mengatasi efek dari multipath fading. Dimana multipath fading ini dapat menyebabkan Intersymbol Interference (ISI). Untuk meminimalisasi ISI, maka digunakan cyclic prefix (CP). Tapi dengan penggunaan CP membuat simbol yang dikirim menjadi lebih panjang. Sehingga mengakibatkan menurunnya simbol rate dan kapasitas kanal. Untuk mengatasi menurunnya kapasitas kanal, pengiriman simbol pada OFDM menggunakan multiple carrier dan multiple frekuensi. Tetapi penggunaan multiple carrier dan multiple frekuensi membuat timbulnya intercarrier interference. Sehingga untuk menghindari dan mengurangi ICI maka antar carrier dibuat saling orthogonal.

Dengan adanya keunggulan yang dimiliki OFDM pada LTE, maka pada tugas akhir ini akan dikaji dan disimulasikan pengaruh panjang cyclic prefix terhadap kinerja sistem OFDM pada LTE yang dilihat dari Bit Error Rate (BER) pada kanal AWGN (Additive White Gaussian Noise) dan kanal SUI sebagai permodelan kanal multipath, dan modulasi 16-QAM (Quadrature Amplitudo Modulation).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah : 1. Bagaimana pengaruh panjang cyclic prefix terhadap kinerja sistem OFDM pada LTE

untuk berbagai kondisi kanal?

2. Bagaimana kinerja modifikasi cyclic prefix mengatasi intersymbol interference ?

(4)

1.3Batasan Masalah

1. Struktur frame yang digunakan adalah FDD ( frequency division duplexing )

2. Permodelan kanal multipath fading yang digunakan adalah SUI (Standford university Interim) dan modifikasi kanal SUI untuk kondisi mobile

3. Analisis dilakukan dengan melihat bit error rate yang dihasilkan dari sistem yang telah disimulasikan

4. Jumlah user yang digunakan hanya satu

5. Jenis modulasi yang digunakan adalah 16 QAM

6. Jenis cyclic prefix yang digunakan adalah long cyclic prefix dan short cyclic prefix beserta modfikasinya

7. Frekuensi carrier yang diguakan adalah 2.1 GHz 8. Jenis noise yang ditambahkan adalah AWGN 9. Bandwith yang digunakan adalah 3MHz

10. Simulasi dilakukan menggunakan software matlab R2009a .

1.4. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk melihat performansi OFDM pada LTE dengan menggunakan berbagai jenis cyclic prefix serta kondisi kanal yang berbeda dan direpresentasikan dengan bit error rate.

1.5. Metodologi Penulisan

Penulisan Tugas Akhir kali ini dilakukan dengan metode sebagai berikut :

1. Studi pustaka dengan mempelajari bahan – bahan yang terkait melalui literatur seperti buku, jurnal dan lain sebagainya,

2. Pemodelan sistem OFDM arah downlink yang akan digunakan untuk analisis, 3. Perancangan sistem menggunakan software simulink Matlab 2009a,

4. Pengumpulan data hasil dari simulasi, 5. Analisis data dari hasil simulasi,

6. Penarikan kesimpulan dari analisis data hasil simulasi.

(5)

BAB I | Pendahuluan

1.6 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAAN

Berisi latar belakang masalah, tujuan penulisan, perumusan masalah dan batasannya, metodologi penyelesaian masalah yang digunakan, serta sistematika penulisan yang memuat susunan penulisan tugas akhir ini.

BAB II DASAR TEORI

Membahas mengenai teori umum LTE, prinsip kerja OFDM, struktur frame LTE, jenis cyclic prefix, modulasi 16 QAM, kanal SUI dan AWGN

BAB III PEMODELAN SISTEM

Bab ini berisi tentang tahap pemodelan/blok-blok sistem yang akan disimulasikan.

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI

Bab ini membahas hasil analisis simulasi dari kinerja sistem yang direpresentasikan oleh BER. Analisis yang dilakukan meliputi analisis tehadap long dan short cyclic prefix untuk berbagai kategori kanal SUI, modifikasi panjang cyclic prefix dan pengaruhnya terhadap performansi.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari analisis yang telah dilakukan beserta saran bagi perbaikan dan pengembangan pebelitian selanjutnya.

(6)

BAB V

PENUTUP

5.1

Kesimpulan

Sesuai dengan simulasi dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

4. Penggunaan short cyclic prefix pada kanal SUI menunjukkan nilai BER terbaik pada kondisi kanal SUI 1 dan SUI 2 atau terrain tipe C dengan delay 0.4 µs hingga 1.1 µs yang merupakan representasi daerah sub urban atau daerah dengan karakteristik sinyal LOS dominan. Nilai BER terburuk diperoleh pada kondisi kanal SUI 5 dan SUI 6 atau terrain tipe A dengan delay 10 µs hingga 20 µs.

5. Penggunaan long cyclic prefix juga menunjukkan nilai BER terbaik pada kondisi kanal SUI 1 dan SUI-2 dan belum mampu menangani kondisi kanal SUI-6 dengan delay hingga 20 µs. LTE long cyclic prefix mampu mengatasi delay pada kondisi kanal SUI-5 yang berada pada kisaran 5-10 µs.

6. Durasi cyclic prefix yang sangat pendek (modified short cyclic prefix) 1.83 µs tidak mampu menangani kanal dengan karakteristik SUI 4 terrain tipe B dimana delay spread yang muncul mencapai hingga 4 µs.

7. Kanal SUI-6 dengan komponen multipath yang memiliki karakteristik delay terburuk dari 14 hingga 20 µs tidak bisa diatasi oleh cyclic prefix dengan durasi pendek hingga menengah. Perbaikan nilai BER dapat diperoleh dengan menggunakan durasi cyclic prefix yang lebih panjang, misalnya pada modified long cyclic prefix dengan durasi 24.24 µs

(7)

BAB V | Penutup

5.2. Saran dan Rekomendasi Penelitian Berikutnya

Adapun saran untuk pengembangan tugas akhir ini agar dapat menjadi lebih baik dan lengkap lagi adalah sebagai berikut :

1. Penggunaan encoding dan decoding, bias berupa convolutional encoder atau turbo code. 2. Penelitian untuk berbagai kondisi modulasi dan bandwidth pada LTE.

3. Penggunaan estimasi kanal yang dapat memperhitungkan adanya perubahan kanal saat estimasi kanal dilakukan dengan saat data ditransmisikan.

4. Penelitian pada pemodelan kanal yang lain seperti ITU Pedestrian dan Vehicular

5. Perlu ditambahkan parameter-parameter yang diamati agar lebih mewakili kondisi LTE, misalnya meninjau dari sisi uplink dan resource block.

(8)

DAFTAR PUSTAKA

[1] 3GPP TS 36.211, 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical Channels and Modulation (Release 10),

V10.3.0 (2011-09).

[2] Cisco,Architectural Considerations for Backhaul of 2G/3G and Long Term Evolution Networks,http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns973/white_paper_c1 1-613002.pdf, 22 Desesmber 2011.

[3] IEEE 802.16.3c-01/29r4. Channel Models for Fixed Wireless Applications. http://ieee802.org/16. 2001-07-17.

[4] Langton, C. 2004. OFDM Tutorial. www.complextoreal.com. 6 Januari 2012.

[6] Murti,R.,P.,R.,2007, Analisis Gabungan Modulasi Adaptif dan Channel Dependent Scheduling pada Teknologi OFDMA Arah Downlink, Skripsi, Fakultas Elektro Komunikasi, Institut Teknologi Telkom.

[7] Prihatmoko,G. 2007, Perancangan Jaringan Long Term Evolution (LTE) Frekuensi 700 MHz pada Jalur Kereta Api, Skripsi, Fakultas Elektro Komunikasi, Institut Teknologi Telkom,Bandung.

[8] Sugiharto,F., Santoso, I.,dan Ajulian, A., Analisis Model Kanal SUI Berdasarkan Modulasi QAM dan Variasi Bandwith, Semarang

[9] Uke Kurniawan Usman, Galuh Prihatmoko,Denny Kusuma, Sigit Dedi. “ Fundamental Teknologi Seluler LTE”. Penerbit Rekayasa Sains. Bandung, Indonesia,2012.

[10] Zyren,J., 2007.

Overview of the 3GPP Long Term Evolution Physical Layer , Rev 0, 07