Analisis Unjuk Kerja Sistem CDMA Standar IS-95.

(1)

i

ABSTRAK

Tugas akhir ini akan mensimulasikan sistem CDMA standar IS-95 baik uplink maupun downlink secara terpisah, untuk membuktikan kelebihan yang

dimiliki sistem CDMA standar IS-95 (anti-multipath dan anti-jamming) dan untuk mengetahui pengaruh channel coding terhadap kinerja sistem CDMA standar IS-95.

Simulasi ini dilakukan pada tingkatan baseband untuk single user detection menggunakan conventional receiver. Simulasi ini lebih difokuskan untuk analisis kinerja sistem CDMA standar IS-95 baik uplink maupun downlink pada lapisan phisiknya daripada menganalisis bentuk gelombangnya. Sinyal diproses sesuai dengan struktur pemancar dan penerima sistem CDMA standar IS-95, kemudian dalam kanal transmisi sinyal dirusak oleh interferensi cochannel dan atau noise tergantung dari karakteristik kanal transmisi.

(2)

ii

ABSTRACT

This paper is to stimulate a CDMA system IS-95 standard, either uplink or

downlink in separation, to prove the advantages of CDMA system IS-95 standard

(anti-multipath and anti-jamming) and to identify the effect of the channel coding

on the performance of CDMA system IS-95 standard.

This simulation is applied to baseband level for single user detection using

convolutional receiver. The simulation primarily focused on analysis of CDMA

system IS-95 standard performance, uplink or downlink, to physical layer than to

analyze the wave form. The signal is processed in accordance with structures of

transmitter and receiver of CDMA system IS-95 standard, then the signal is

destroyed by co-channel interference and or noise in a transmission channel

depending on the characteristics of transmission channel.

The simulation shown that the performance of system in a fading channel

is worse than in a AWGN channel, the co-channel interference have insignificant

effect on the performance of the system, and the use of channel coding can

improve significantly performance of the system, and the whole performance in

(3)

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi Rabbil’aalamiin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam karena hanya atas karunia-Nya lah penulis dberi kesempatan untuk menjadi khalifah di muka bumi ini serta menegakkan segala ajaranNya dan hanya karena izin-Nya lah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam penulis panjatkan kepada Baginda Rasulullah SAW yang telah memberikan petunjuk kepada seluruh umat manusia untuk menempuh jalan yang lurus.

Tugas akhir yang berjudul “Analisis Unjuk Kerja Sistem CDMA Standar IS-95” ini disusun untuk memenuhi persyaratan dalam menempuh Tingkat Sarjana Strata-1 (S-1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha.

Dalam menjalani masa perkuliahan di Universitas Kristen Maranatha, khususnya saat menyusun tugas akhir, penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak dalam menghadapi berbagai masalah yang menghadang. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada :

1. Orang tua penulis, Ir. H. M. Fauzi A. Alkaff dan Hj. Syarifah Mardiah, serta kakak penulis Yusuf dan Fahrizal atas segala doa, kesabaran, dan kasih sayangya kepada penulis.

2. Bapak Drs. Zaenal Abidin, M.Sc. sebagai Dosen Pembimbing yang dengan sabar telah memberikan arahan dan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Aan Darmawan, MT. sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro dan sebagai Ketua Ujian Sidang Tugas Akhir.

4. Ibu Ir. Anita Supartono, M.Sc. sebagai Koordinator Tugas Akhir dan sebagai Dosen Penguji yang dengan baik telah memberikan masukan dan motivasi.

(4)

iv

6. Seluruh Tim Dosen Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha.

7. Seluruh Karyawan Tata Usaha Teknik Elektro Maranatha, khususnya Pak Dayat dan Pak Heridan.

8. Staf dan karyawan Laboratorium Jurusan Teknik Elektro.

9. Birry Mufrena yang selalu menemani hari-hari penulis, mencerahkan hati, mengajarkan penulis banyak hal, serta memberikan doa, motivasi, kesabaran, dan bantuan ketika masalah datang.

10.Teman-teman angkatan ’01,’02,’03 khususnya Ade, Eric, Rusdi, Citra, Julio, Dani, Setyo, Agung, Rizkan, Resi, Reza, Luthfie, Yohan yang telah memberikan arti akan pentingnya suatu kebersamaan. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Seluruh perhatian, dukungan, dan doa dari Bapak, Ibu, dan teman-teman sangat berarti bagi penulis. Semoga ALLAH SWT membalas semua kebaikan Bapak, Ibu, dan teman-teman semuanya.

Hasil akhir yang memuaskan adalah harapan penulis dalam menyusun tugas akhir ini. Namun itu semua tidak akan terwujud tanpa adanya saran dan kritik dari pembaca untuk memperbaiki tugas akhir ini. Mohon maaf atas kekhilafan yang telah penulis lakukan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandung, Februari 2007

Penulis,

(5)

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ...viiii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR GRAFIK ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

DAFTAR SINGKATAN... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1. Latar Belakang Masalah ... 1

I.2. Identifikasi Masalah... 2

I.3. Tujuan ... 2

I.4. Pembatasan Masalah ... 2

I.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II SISTEM CDMA STANDAR IS-95... 4

II.1. Pendahuluan... 4

II.2. Sistem CDMA standar IS-95 ... 4

II.2.1. Pemancar IS-95 untuk Forward Link ... 5

II.2.1.1. Forward Traffic Channel... 7

II.2.1.2. Convolutional Encoder... 7

II.2.1.3. Block Interleaver ... 8

II.2.1.4. Symbols Scrambling ... 8

II.2.1.5. Walsh Covering ... 9

II.2.1.6. Quadrature Spreading ... 9

II.2.2. Pemancar IS-95 untuk Reverse Link... 10

II.2.2.1. Reverse Traffic Channel ... 11

II.2.2.2. Convolutional Encoder... 11

(6)

vi

II.2.2.4. 64-ary Orthogonal Modulator... 12

II.2.2.5. Long PN Codes Spreading ... 13

II.2.2.6. Quadrature Spreading ... 13

II.2.3. Struktur Penerima Sistem CDMA Standar IS-95 ... 14

BAB III SIMULASI SISTEM CDMA STANDAR IS-95 ... 16

III.1. Pendahuluan ... 16

III.2. Diagram Blok Simulasi ... 16

III.3. Pemodelan Sistem CDMA Standar IS-95 ... 17

III.3.1. Data Source dan Data Sink ... 17

III.3.2. Convolutional Encoder dan Viterbi Decoder... 18

III.3.3. Block Interleaver dan Block Deinterleaver ... 20

III.3.4. Scramble dan Descramble... 20

III.3.5. Walsh Covering dan Walsh Recovering ... 21

III.3.6. Orthogonal Modulation dan Orthogonal Demodulation ... 22

III.3.7. Linear Feedback Shift Register ... 23

III.3.8. Quadrature Spreading dan Quadrature Despreading ... 26

III.3.9. Model Kanal Transmisi ... 27

III.3.9.1. AWGN Channel ... 27

III.3.9.2. Rayleigh Fading Channel... 28

III.3.9.3. Interferensi Cochannel ... 31

III.3.10. Error Estimation ... 32

III.4. Metoda, Algoritma, dan Diagram Alir Simulasi ... 33

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI ... 37

IV.1. Pendahuluan ... 37

IV.2. Studi Kasus I : Kinerja Standar IS-95 Pada Kanal AWGN ... 37

IV.3. Studi Kasus II : Pengaruh Interferensi Pada Standar IS-95 ... 39

IV.4. Studi Kasus III : Kinerja Standar IS-95 Pada Kanal Fading ... 41

IV.5. Studi Kasus IV : Pengaruh Channel Coding Pada Standar IS-95... 44

BAB V KESIMPULAN & SARAN... 48

V.1. Kesimpulan... 48

V.2. Saran ... 48

(7)

vii

(8)

viii

DAFTAR TABEL

II.1. Parameter sistem CDMA standar IS-95 ... 5

II.2. Parameter kanal traffic untuk downlink standar IS-95 ... 7

II.3. Parameter kanal traffic untuk uplink standar IS-95 ... 11

(9)

ix

DAFTAR GAMBAR

II.1. Struktur pemancar standar IS-95 untuk forward link ... 6

II.2. Convolutional encoder untuk downlink standar IS-95 ... 8

II.3. Generator long PN codes ... 9

II.4. Quadrature spreading untuk downlink standar IS-95 ... 10

II.5. Struktur pemancar standar IS-95 untuk reverse link ... 10

II.6. Convolutional encoder untuk uplink standar IS-95 ... 12

II.7. Ilustrasi proses modulasi orthogonal... 13

II.8. Quadrature spreading untuk uplink standar IS-95... 14

II.9. Front-end receiver standar IS-95 ... 15

III.1. Diagram blok simulasi untuk downlink standar IS-95 ... 17

III.2. Diagram blok simulasi untuk uplink standar IS-95 ... 17

III.3. Linear feedback shift register generator ... 23

III.4. Konfigurasi LFSR ... 24

III.5. Ilustrasi pentransmisian sinyal pada kanal fading... 29

III.6. Model matematis kanal fading dan kanal AWGN ... 31

III.7. Interferensi cochannel dari sel lapis pertama ... 32

(10)

x

DAFTAR GRAFIK

IV.1. Hasil simulasi studi kasus I untuk forward link ... 38

IV.2. Hasil simulasi studi kasus I untuk reverse link ... 39

IV.3. Hasil simulasi studi kasus II untuk forward link... 40

IV.4. Hasil simulasi studi kasus II untuk reverse link... 41

IV.5. Hasil simulasi studi kasus III untuk forward link ... 42

IV.6. Hasil simulasi studi kasus III untuk reverse link ... 43

IV.7. Hasil simulasi studi kasus IV untuk forward link kanal AWGN ... 44

IV.8. Hasil simulasi studi kasus IV untuk reverse link kanal AWGN ... 45

IV.9. Hasil simulasi studi kasus IV untuk forward link kanal fading ... 46

(11)

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Dokumentasi Kode Program MATLAB ... A-1

(12)

xii

DAFTAR SINGKATAN

3G Third Generation

AWGN Additive White Gaussian Noise

BER Bit Error Rate

bmp Bitmap

bps Bits Per Second

BPSK Binary Phase Shift Keying BTS Base Tranceiver Station CDMA Code Division Multiple Access CPU Central Processing Unit dB Decibel

DS-CDMA Direct Sequence-Code Division Multiple Access DSSS Direct Sequence Spread Spectrum

FDMA Frequency Division Multiple Access

I Inphase

ISI Intersymbol Interference IS-95 Interim Standard 95 kbps Kilo Bits Per Second ksps Kilo Symbols Per Second LFSR Linear Feedback Shift Register LSB Least Significant Bit

MATLAB MATrix LABoratories MB Megabyte

Mcps Mega Chips Per Second MHz Megahertz

mod. Modulation

ms Millisecond

MSB Most Significant Bit

NRZ Non Return to Zero

(13)

xiii

PG Processing Gain

PN Pseudonoise

Q Quadriphase/Quadrature

QCELP Quallcom Code Excited Linear Prediction QPSK Quadrature Phase Shift Keying

® Registered

Ref. Reference

RF Radio Frequency

SNR Signal to Noise Ratio

sps Symbols Per Second

SUD Single User Detection

TDMA Time Division Multiple Access

TIA Telecommunications Industry Association

™ Trade Mark

(14)

A-1

LAMPIRAN A

Berikut ini adalah dokumentasi kode program yang ditulis pada MATLAB® versi 7.0.1 yang terdiri dari beberapa file atau fungsi untuk menjalankan simulasi ini. Pada umumnya setiap studi kasus terdiri dari 2 fungsi utama dan beberapa fungsi tingkat rendah serta fungsi bawaan dari MATLAB®.

Forward_I.m, Forward_II.m, Forward_III.m, Forward_IV.m

File ini merupakan fungsi utama untuk menjalankan simulasi standar IS-95

untuk forward link.

Reverse_I.m, Reverse _II.m, Reverse _III.m, Reverse _IV.m

File ini merupakan fungsi utama untuk menjalankan simulasi standar IS-95

untuk reverse link.

Simulasi_CDMA.m

File ini merupakan fungsi utama untuk menjalankan simulasi pengiriman

data gambar pada sistem CDMA standar IS-95.

uplink_IS_95.m

Fungsi ini merupakan pemodelan pemancar dan penerima untuk uplink standar IS-95.

downlink_IS_95.m

Fungsi ini merupakan pemodelan pemancar dan penerima untuk downlink standar IS-95.

Mobile_Transmitter.m

Fungsi ini adalah pemodelan struktur pemancar pada mobile unit standar IS-95 yang digunakan dalam simulasi ini.

Base_Receiver.m

Fungsi ini adalah pemodelan struktur penerima pada base station standar IS-95 yang digunakan dalam simulasi ini.

Base_Transmitter.m

(15)

A-2

Mobile_Receiver.m

Fungsi ini merupakan pemodelan struktur penerima pada mobile unit standar IS-95 yang digunakan dalam simulasi ini.

LFSR.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk membangkitkan short PN codes atau long PN codes yang digunakan dalam simulasi ini.

Jammer.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk membangkitkan sinyal penginterferensi yang akan ditambahkan pada sinyal yang dipancarkan.

Data_Source.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk membangkitkan data acak atau membaca file gambar kedalam data biner untuk digunakan dalam simulasi ini.

IS95_Transmitter.m

Fungsi ini merupakan pemodelan struktur pemancar dan modulator standar IS-95 baik uplink maupun donwlink yang digunakan dalam simulasi ini.

Conv29.m, Conv39.m

Fungsi ini merupakan pemodelan untuk proses pengkodean konvolusi yang digunakan dalam simulasi ini.

AWGNChannel.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk memodelkan kanal AWGN, dimana terjadi penambahan white noise pada bagian ini.

RayleighFading.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk memodelkan kanal rayleigh fading yang digunakan dalam simulasi ini.

Interference.m

Fungsi ini merupakan pemodelan proses interferensi cochannel untuk kasus spesial/terburuk.

IS95_Receiver.m

Fungsi ini merupakan pemodelan struktur penerima dan demodulator standar IS-95 baik uplink maupun donwlink yang digunakan dalam simulasi ini.

Data_Sink.m

Fungsi ini merupakan fungsi untuk mengembalikan data kedalam bentuk semula, data biner menjadi file gambar.

(16)

A-2

Fungsi ini merupakan pemodelan untuk proses konversi dari bilangan desimal ke bilangan biner dan sebaliknya.

imag.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk memisahkan bagian bagian imajiner dari suatu variabel kompleks.

length.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung panjang atau lebar dari suatu variabel.

mean.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung nilai rata-rata dari suatu variabel.

mod.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung nilai sisa dari suatu proses pembagian.

ones.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membangkitkan variabel yang semuanya bernilai satu.

poly2trellis.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membuat struktur trellis untuk keperluan viterbi decoding .

rand.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membangkitkan data acak antara 0 s.d. 1 berdistribusi seragam.

randn.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membangkitkan data acak antara -1 s.d. 1 berdistribusi normal.

real.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk memisahkan bagian riil dari suatu variabel kompleks.

reshape.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk mengubah orientasi kolom dan baris dari suatu matriks.

(17)

A-2

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membulatkan bilangan menjadi bilangan bulat terdekat.

semilogy.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk plotting dengan skala axis x linier dan axis y logaritmik.

sign.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk membulatkan bilangan: bila lebih besar dari 0 maka dibulatkan menjadi 1, bila sama dengan 0 tetap bernilai 0, bila lebih kecil dari 0 maka dibulatkan menjadi -1.

size.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung ukuran kolom dan baris dari suatu variabel.

sqrt.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung nilai akar kuadrat dari suatu variabel.

sum.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk menghitung nilai jumlah dari setiap elemen suatu variabel.

vitdec.m

Merupakan fungsi bawaan yang berfungsi untuk pemodelan viterbi decoding yang digunakan dalam simulasi ini.

zeros.m

(18)

A-2

%--- clear current workspaces & close any opened window ---% clear all

close all clc

%--- set as global parameter ---%

global EbNo_dB shortPNcode longPNcode WalshCode

%--- Parameter ---%

EbNo_dB = -2:.5:8; %Eb/No measuring range [in dB] nIters = 50; %number of iteration

%--- Initialization ---% %generate short PN code.

shortPNcode = LFSR('Short PN code');

%generate long PN code & decimation. longPNcode = LFSR('Long PN code'); longPNcode = longPNcode(1:64:end);

(19)

A-2 %--- IS-95 Transmitter ---%

Txsignal = IS95_Transmitter(TxData); %--- AWGN Channel ---%

Rxsignal = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---% AvBER(EbNoIndex) = sum(BER)/nIters; %--- Theoritical QPSK BER ---%

z = 2*10^(EbNo_dB(EbNoIndex)/10);

TheoBER(EbNoIndex) = 0.5*erfc(sqrt(z)/sqrt(2)); end title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

ylabel('BER');

legend('Forward Link IS-95', 'Baseband QPSK');

%==================================================%

(20)

A-2 %--- set as global parameter ---%

%--- Parameter ---%

%generate long PN code.

longPNcode = LFSR('Long PN code');

%generate 64x64 Hadamard matrix.

Rxsignal = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---% AvBER(EbNoIndex) = sum(BER)/nIters; %--- Theoritical QPSK BER ---%

z = 2*10^(EbNo_dB(EbNoIndex)/10);

(21)

A-2 semilogy(EbNo_dB, TheoBER, 'b-'); title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

ylabel('BER');

legend('Reverse Link IS-95', 'Baseband QPSK');

2. Studi Kasus II

close all clc

global EbNo_dB CI_dB shortPNcode longPNcode WalshCode

%--- Parameter ---%

EbNo_dB = [-2:.5:8]; %Eb/No measuring range [in dB]

CI_dB = 14.47; %C/I in dB for worst case cochannel interference nIters = 50; %number of iteration

%generate Hadamard matrix & choose the eighth row. WalshCode = hadamard(64);

(22)

A-2 Rxsignal_CI = Interference(Txsignal,Interferer,EbNoIndex); Rxsignal_NO = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---%

RxData_CI = IS95_Receiver(Rxsignal_CI); %Cochannel Interference RxData_NO = IS95_Receiver(Rxsignal_NO); %Noise Only

%--- Error Estimation ---%

AvBER_CI(EbNoIndex) = sum(BER_CI)/nIters; AvBER_NO(EbNoIndex) = sum(BER_NO)/nIters; end

%--- Save in file ---% save AvBER_CI.mat save AvBER_NO.mat

%--- Plot simulation result ---%

figure('name','Effect of worst case cochannel interference') semilogy(EbNo_dB, AvBER_CI, 'r-');

hold on; grid on;

(23)

A-2

%--- clear current workspaces and close any opened window ---% clear all

close all clc

global EbNo_dB CI_dB shortPNcode longPNcode WalshCode

%--- Parameter ---%

EbNo_dB = [-2:.5:8]; %Eb/No measuring range [in dB] CI_dB = 14.47; %C/I in dB

nIters = 50; %number of iteration

%generate long PN code.

longPNcode = LFSR('Long PN code');

%generate 64x64 Hadamard matrix. Rxsignal_CI = Interference(Txsignal,Interferer,EbNoIndex); Rxsignal_NO = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---%

(24)

A-2

RxData_NO = IS95_Receiver(Rxsignal_NO); %Noise Only %--- Error Estimation ---%

AvBER_CI(EbNoIndex) = sum(BER_CI)/nIters; AvBER_NO(EbNoIndex) = sum(BER_NO)/nIters; end

%--- Save in file ---% save AvBER_CI.mat save AvBER_NO.mat

%--- Plot simulation result ---%

figure('name','Effect of worst case cochannel interference') semilogy(EbNo_dB, AvBER_CI, 'r-');

hold on; grid on;

semilogy(EbNo_dB, AvBER_NO, 'b-'); title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

(25)

A-2 %--- Set as global parameter ---%

%--- Parameter ---%

%generate walsh code & choose the eighth row. WalshCode = hadamard(64); FadedNoisy = ReyleighFading(Txsignal,EbNoIndex); Noisy = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex);

AvBER_FN(EbNoIndex) = sum(BER_FN)/nIters; AvBER_NO(EbNoIndex) = sum(BER_NO)/nIters; end

(26)

A-2 title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

close all clc

%--- Set as global parameter ---%

%--- Parameter ---%

%generate long PN code & decimation. longPNcode = LFSR('Long PN code');

%generate 64x64 Hadamard matrix. WalshCode = hadamard(64);

(27)

A-2 FadedNoisy = ReyleighFading(Txsignal,EbNoIndex); Noisy = AWGNChannel(Txsignal,EbNoIndex);

(28)

A-2

close all clc

%--- Parameter ---%

%generate walsh code & choose the eighth row. WalshCode = hadamard(64);

FadedNoisy = ReyleighFading(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---%

(29)

A-2

BER_b(iters) = error_b./length(Code); end

%--- Average Simulation BER ---%

AvBER_a(EbNoIndex) = sum(BER_a)/nIters; AvBER_b(EbNoIndex) = sum(BER_b)/nIters; end title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

ylabel('BER');

legend('With Channel Coding', 'Without Channel Coding');

%=================================================%

close all clc

%--- Parameter ---%

(30)

A-2 shortPNcode = LFSR('Short PN code');

%generate long PN code & decimation. longPNcode = LFSR('Long PN code');

%generate 64x64 Hadamard matrix. FadedNoisy = ReyleighFading(Txsignal,EbNoIndex); %--- IS-95 Receiver ---%

[RxData,Deinter] = IS95_Receiver(FadedNoisy); %--- Error Estimation ---%

AvBER_a(EbNoIndex) = sum(BER_a)/nIters; AvBER_b(EbNoIndex) = sum(BER_b)/nIters; end title('BER curve as function from Eb/No'); xlabel('Eb/No [dB]');

ylabel('BER');

(31)

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Salah satu teknologi komunikasi selular digital yang banyak digunakan saat ini adalah CDMA, karena memiliki banyak keunggulan daripada sistem lainnya. CDMA adalah suatu teknik akses jamak yang didasarkan pada teknologi spektrum tersebar dimana pembagian aksesnya berdasarkan pada perbedaan kode penebar. Berbeda dengan sistem TDMA dan FDMA, pembagian akses berdasarkan pada pembagian slot waktu atau frekuensi sehingga memerlukan kordinasi waktu yang akurat dan penggunaan spektrum frekuensi yang lebih boros. Berdasarkan kelebihan yang dimiliki CDMA seperti kapasitas yang besar, multipath, anti-jamming, privacy dan kualitas suara yang lebih baik, dll. Sistem CDMA sangat

cocok untuk digunakan dalam komunikasi selular, dimana sekarang telah menjadi standar komunikasi selular generasi ketiga (3G).

Dalam sistem CDMA standar IS-95, komunikasi dari pemakai ke pemakai lainnya berlangsung dalam dua tahapan. Tahap pertama komunikasi berlangsung dari mobile unit kepada base station disebut reverse link atau uplink. Tahap kedua BTS memancarkan sinyal kepada mobile unit disebut forward link atau downlink. Dalam sistem CDMA standar IS-95 baik dalam uplink maupun downlink, channel coding memegang peranan penting untuk mengatasi kesalahan yang dapat terjadi

selama pentransmisian sinyal akibat noise dan interferensi.

Tugas akhir ini akan mensimulasikan sistem CDMA standar IS-95 baik uplink maupun downlink secara terpisah, untuk membuktikan kelebihan yang

(32)

2

I.2. Identifikasi Masalah

Bagaimana membuat simulasi dengan menggunakan pemrograman Matlab untuk mengoptimalkan performa sistem CDMA standar IS-95 dilihat dari penggunaan kanal fading atau kanal AWGN, pengaruh interferensi cochannel terhadap kinerja sistem, dan penggunaan channel coding dalam meningkatkan performa sistem?

I.3. Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mensimulasikan kinerja standar IS-95 baik downlink maupun uplink dalam berbagai lingkungan kanal transmisi dan untuk mengetahui kinerja sistem CDMA standar IS-95 dalam kanal AWGN dan kanal fading, dan untuk mengamati pengaruh interferensi cochannel dan channel coding pada kinerja sistem CDMA standar IS-95.

I.4. Pembatasan Masalah

Laporan tugas akhir ini akan mensimulasikan sistem CDMA standar IS-95 dengan batasan masalah :

Untuk menjaga kinerja simulasi, simulasi dilakukan pada level baseband.

Pemodelan kanal transmisi menggunakan kanal AWGN, flat rayleigh fading channel.

Simulasi dilakukan untuk single user detection (bukan multiuser) dengan menggunakan penerima correlator.

Hanya akan mensimulasikan kanal traffic.

(33)

3

Simulasi difokuskan untuk mengamati kinerja sistem CDMA standar IS-95 tanpa mengamati bentuk gelombangnya. Proses simulasi untuk uplink dan downlink akan dilakukan secara terpisah.

I.5. Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab yang disusun dengan sistematika : Bab I menguraikan latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, metoda penelitian, dan sistematika penulisan laporan.

Bab II menguraikan landasan teori sistem CDMA standar IS-95, antara lain sistem DSSS, struktur pemancar dan penerima standar IS-95.

Bab III berisi pembahasan proses simulasi, meliputi penyederhanaan sistem, algoritma dan pemodelan standar IS-95 menggunakan MATLAB.

Bab IV berisi pembahasan hasil simulasi, berupa analisis kurva BER pada standar IS-95.

(34)

48

BAB V

KESIMPULAN & SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari proses simulasi yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan : 1. Interferensi cochannel dapat menurunkan kinerja sistem tetapi tidak terlalu

besar.

2. Kinerja sistem pada kanal fading lebih buruk dibandingkan pada lingkungan kanal AWGN. Pada uplink standar IS-95 pengaruh kanal fading lebih kecil daripada downlink standar IS-95, hal tersebut disebabkan oleh kode rate penyandian konvolusi yang lebih kecil dan ukuran block interleaver yang lebih besar.

3. Secara keseluruhan, penggunaan channel coding lebih baik untuk meningkatkan kinerja standar IS-95 untuk downlink dan uplink.

4. Sinyal yang dikodekan dengan penyandian konvolusi memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap pengaruh interferensi dan karakteristik kanal dibandingkan dengan sinyal yang tidak dikodekan.

5. Jika dilihat dari kinerja standar IS-95 untuk downlink dengan penyandian konvolusi dengan kode rate yang lebih besar memberikan kinerja yang lebih baik daripada kinerja standar IS-95 untuk uplink dengan kode rate yang lebih kecil.

V.2. Saran

(35)

49

49 MATLAB. Paralel programming merupakan salah satu solusi terbaik yang dapat dipakai untuk menghemat waktu simulasi. Paralel programming membagi proses ke dalam beberapa bagian yang dapat dieksekusi secara serempak pada masing-masing processor.

Program simulasi ini dirancang secara fleksibel sehingga dapat dimodifikasi karena pemodelan untuk masing-masing bagian blok diagram simulasi dilakukan secara terpisah. Pengintegrasian program tambahan dapat dilakukan sepanjang masukan dan keluarannya disesuaikan.

Beberapa pengembangan dapat dilakukan pada simulasi ini untuk studi di masa yang akan datang, meliputi : memperhitungkan sinkronisasi dan akuisisi PN codes, melibatkan pulse shaping dan modulasi frekuensi, memakai deteksi

(36)

50

DAFTAR PUSTAKA

[1] Aliftiras George, Receiver Implementation for a CDMA Cellular System, 1996.

http://www.scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-104722369631841/unrestricted/aliftira.pdf, 3 September 2006.

[2] Cooper G. R. and McGillem, C. D., Modern Communications and Spread Spectrum, McGraw-Hill, Singapore, 1988.

[3] Couch II Leon W., Digital and Analog Communication System, Sixth Edition, Prentice Hall, 2001.

[4] Friel Pattrick, Comparison of Convolutional Coding with Direct Spreading for IS-95 CDMA System, 1999.

[5] Garg Vijay K., Wireless Network Evolution, Prentice Hall, New Jersey, 2002.

[6] Jeruchim M. C., Balaban Philip, and Shanmugan K. S., Simulation of Communication Systems, Plenum Press, 1992.

[7] Karabult Günnes, Yongaçoglu, Additive Model for Rayleigh Fading Channel.

[8] Karn Phil, Introduction to Spread Spectrum, 1997.

http://people.qualcomm.com/karn/, 20 Agustus 2006.

[9] Lee William C. Y., Mobile Cellular Telecommunications, Second Edition, McGraw-Hill, 1989.

[10] Li Tongtong, Ren Jian, Ling Qi, Liang Weiguo, Physical Layer Built-in Security Analysis and Echancement of CDMA Systems.

http://www.egr.msu.edu/~tongli/ciss2004_secure_CDMA.pdf, 5 September 2006.

[11] Peterson R. L., Ziemer R. E., Borth D.E., Introduction to Spread Spectrum Communication, Prentice Hall, 1995.

(37)

51

http://www.ittc.ku.edu/~rvc/documents/862/862_fading.pdf, 11 Oktober 2006.

[13] Santoso Gatot, Sistem Selular CDMA, Graha Ilmu, Jakarta, 2004.

[14] Simon M. K., Darden S., A Comparison of the Performances of Coherent Binary-Phase-Shift Keying (BPSK) and Offset Quadrature-Phase-Shift

Keying (OQPSK) in the Presence of Interface, 2000.

http://www.tmo.jpl.nasa.gov/tmo/progress_report/42-140/140.pdf, 8 Oktober 2006.

[15] Suryana Joko, Sistem Komunikasi Non Kawat, 2001.

http://radar.ee.itb.ac.id/kuliah_wireless/menu/main.html, 20 Agustus 2006. [16] Tipper david, IS-95 cdmaone.

http://www.sis.pitt.edu/~dtipper/2720.html, 3 September 2006. [17] Viterbi, A. J., CDMA: Principles of Spread Spectrum Communicaion,