Analisa Kinerja Adaptive Coded Modulation Pada Sistem OFDM Menggunakan Maximal Ratio Combining Di Bawah Pengaruh Hujan Tropis

Analisa Kinerja Adaptive Coded Modulation

Pada Sistem OFDM Menggunakan Maximal Ratio Combining

Di Bawah Pengaruh Hujan Tropis

Suwadi1), 2)Gamantyo Hendrantoro dan 3)Boyong Baskoro

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

Email : 1) suwadi@ee.its.ac.id; 2)gamantyo@ee.its.ac.id dan 3)byngbskr@yahoo.com

Abstract_ The propagation factor effecting the link availability

and channel capacity of millimeter-wave fixed cellular system operating at 30 GHz frequencies is rain attenuation. Indonesia has very high rain rate that product very high rain attenuation. Rain attenuation can decrease performance of the system, i.e. link availability and channel capacity. Adaptive coded modulation (ACM) and cell-site diversity are methods to increase them for this system. In this paper, the evaluated system is OFDM system with ACM and maximal-ratio combining (MRC) diversity. Simulation results of the system performance show that it is guaranteed to have maximum BER 10-6 or 10-11. Performances of the system show that link availability is 99.99% in 2 km link length and 99.95% in 4 km link length. Additionally, the results also show that the channel capacities are 5.696 bps/Hz and 5.663 bps/Hz for maximum BER 10-6 _{and 10}-11 _{in 4 km link length. Link}

availability of the system is as same as with 4 QAM and its channel capacity is better than 64 QAM.

Abstrak_ Faktor propagasi yang mempengaruhi link availability dan kapasitas kanal sistemmillimeter-wave fixed cellular yang bekerja pada frekuensi 30 GHz adalah redaman hujan.Indonesia mempunyai curah hujan sangat tinggi yang menimbulkan redaman hujan yang sangat tinggi. Redaman hujan dapat menurunkan kinerja sistem yaitu link availability dan kapasitas kanal. Adaptive coded modulation (ACM) dan

cell-site diversitymerupakan metode untuk meningkatkan link

availability dan kapasitas kanal sistem tersebut. Pada makalah

ini, sistem yang dievaluasi adalah sistem OFDM dengan ACM and maximal-ratio combining (MRC) diversity. Hasil-hasil simulasi kinerja sistem menunjukkan bahwa dijamin mempunyai BER maksimal 10-6 atau 10-11. Kinerja dari system tersebut menunjukkan bahwa link availability 99.99% pada jarak 2 km dan 99.95 pada link 4 km. Sebagai tambahan, hasil simulasi juga menunjukkan bahwa kapasitas kanal sistem tersebut adalah 5.696 bps/Hz dan 5.663 bps/Hz untuk BER maksimal 10-6 and 10-11 pada link 4 km. Link

availability sistem tersebut sama dengan 4 QAM dan

kapasitasnya lebih baik dari pada 64 QAM.

Kata Kunci: OFDM, Adaptive Coded Modulation,

Maximal-Ratio Combining.

I. PENDAHULUAN

Sistem LMDS beroperasi pada frekuensi antara 20– 40 GHz, dengan menggunakan sistem akses seluler untuk arsitektur jaringannya, namun dengan receiver dari terminal pelanggan yang tetap dan mempunyai beamwidth antena yang sempit dan gain yang besar serta bersifat line of sight (LOS). Sistem ini dapat mengirimkan sinyal dengan cepat pada bit rate 1,5 GBps saat downstream dan 200 MBps saat upstream serta sistem ini mendapati gangguan minimal. Pada sistem ini tidak ada multipath fading.

Sistem komunikasi pada pita frekuensi tinggi seperti sistem LMDS sangat peka terhadap fade (pelemahan) yang disebabkan oleh hujan, sehingga bisa memberikan efek yang signifikan pada keandalan sistem komunikasi di Indonesia yang memiliki curah hujan tinggi. Oleh karena itu, penerapan sistem LMDS di Indonesia akan menjadi permasalahan yang rumit mengingat besarnya redaman hujan yang terjadi. Dimana, semakin tinggi curah hujan rata-rata maka semakin besar pula redaman hujan yang terjadi.

Beberapa teknik mitigasi pengaruh fading hujan sudah diteliti dibeberapa negara non tropis, diantaranya teknik penggunaan kendali daya untuk kompensasi fading karena hujan pada system seluler LMDS/LMCS [2]. Sistem ini dirancang untuk bekerja pada daerah non-tropis dengan redaman hujan yang tidak terlalu besar. Akibatnya jika diterapkan di daerah tropis untuk system komunikasi nirkabel seluler pada gelombang milimeter akan terjadi nilai BER yang terlalu besar. Penelitian [1] hanya menerapkan kendali daya yang berbasis AGC (automatic gain control) untuk mengatasi efek redaman hujan. Sistem mereka membedakan pelanggan dekat dan jauh dengan tujuan untuk membagi rentang dinamis AGC ke dalam dua segmen yang lebih sempit. Sistem ini tidak memanfaatkan modulasi adaptif maupun pengodean adaptif sehingga tidak dapat mencapai penggunaan sumber daya yang efisien. Teknik cell-site diversity juga telah terbukti sangat efektif untuk melawan pengaruh redaman yang diakibatkan oleh hujan di daerah non tropis [7]. Sistem transmisi adaptif menggunakan variasi laju data dan variasi daya pada sistem M-QAM telah diterapkan untuk mengatasi Rayleigh fading untuk mendapatkan efisiensi spektrum serta unjuk kerja yang optimum [4]. Teknik modulasi MQAM adaptif pada kanal komunikasi gelombang milimeter telah digunakan untuk mengoptimalkan efisiensi spektrum atau kapasitas kanal dibawah pengaruh hujan di Indonesia [11]. Pada penelitian ini dilakukan evaluasi teknik modulasi dan pengkodean adaptif dengan menggunakan kode rangkap Red Solomon dan Kode Konvolusional yang aplikasikan pada sistem komunikasi OFDM nirkabel pita lebar gelombang milimeter menggunakan teknik diversity MRC dibawah pengaruh redaman hujan di Indonesia, kususnya dilakukan pengukuran curah hujan di Surabaya.

Pada makalah ini tersusun atas pendahuluan yang dituangkan pada bagian I, metodologi yang memuat model sistem dibahas pada bagian II, sedangkan pada bagian III diuraikan analisa hasil simulasi dan ditutup dengan kesimpulan dan saran.

Gambar 1. Model Sistem ACM dengan MRC Diversity.

Tabel 1 Parameter sistem LMDS (k=1,38.10-23 dan T0=298 K)

Parameter Units Formula Value

Transmit Power into Antenna dBW Ptx : transmit power per carrier 0

Transmit Antenna Gain dBi Gt : Gant 15

Frequency GHz f : Transmit frequency 30

Path Length Km d : Hub to Subscriber Station Range 1

Field Margin dB Lfm : Antenna Misalignment -1

Free Space Loss dB FSL = -92.45-20*log(f)-20*log(d) -121.992

Total Path Loss dB Ltot = FSL + Lfm -122.992

Receiver Antenna Gain dBi Gr = Gant 30

Effective Bandwidth MHz BRF = Receiver Noise Bandwidth 40

Receiver Noise Figure dB NF : Effective Noise Figure 5

Thermal Noise dBw/MHz 10*log(k*To*B) -143.85

Systems Loss dB Lsys = Gt+Ltot+Gr -77.9924

Received Signal Level dBW RSL = Ptx+Lsys -77.9924

Thermal Noise Power Spectral Density dBW/MHz No = 10*log(k*To*B)+NF -138.859

SNR Clear Sky dB C/N = RSL-No-10*log(BRF) 44.83757

II. METODOLOGI

A. Model Sistem

Model sistem transmisi adaptif yang digunakan disini adalah memvariasikan rate dari pengkodean rangkap (Reed Solomon Code dan Convolutional code) dan penggunaan modulasi M-QAM yang dikemas dalam suatu blok tertutup seperti pada gambar 1. Pertama, bit-bit informasi terlebih dahulu akan dikodekan melalui enkoder menggunakan pengkodean rangkap di setiap sub carrier. Setelah proses pengkodean rangkap, bit informasi dikenakan proses IFFT dan setelah itu digabungkan kembali menjadi satu deretan bit informasi melalui proses paralel to serial. Mekanisme guard band dilakukan ditiap N bit informasi untuk membentuk sebuah simbol OFDM. Selanjutnya bit-bit informasi yang telah dikodekan, memodulasi sub carrier yang dikirimkan melalui kanal rain-fading.

Setelah melalui kanal dengan pengaruh redaman hujan A[k] dan noise AWGN n[k], sinyal informasi kemudian akan dikirimkan pada receiver dan masuk pada sistem MRC diversity, dimana output dari diversity ini adalah sinyal dengan penjumlahan SNR dari sejumlah

kanal, yang kemudian akan diproses sebagai dasar estimasi kanal. Pada makalah ini, estimasi kanal diasumsikan ideal dan delay feedback sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Selanjutnya SNR output hasil estimasi dikirimkan kembali pada pemancar sebagai referensi untuk penentuan level modulasi dan pengkodean pada proses ACM selanjutnya.

Parameter – parameter sistem LMDS yang digunakan untuk perhitungan harga SNR pada jarak L Km adalah dengan menggunakan perhitungan yang bersumber dari Chu Y.C seperti terlihat pada tabel 1. Dalam penelitiannya Chu menggunakan parameter LMDS yang diproduksi oleh New Bridge Corporation Canada [3].

B. Synthetic Storm Technique (SST)

Untuk menghitung redaman hujan dapat dilakukan melalui pengukuran curah hujan secara langsung dan penggunaan data cuaca serta pertimbangan arah dan kecepatan angin menggunakan metode statistik Synthetic Storm Technique (SST). Metode SST mendeskripsikan suatu intensitas curah hujan sebagai fungsi dari panjang lintasan/link (Km) dimana hujan tersebut bergerak sepanjang lintasan karena adanya pergerakan angin dengan kecepatan tertentu. Dari besarnya kecepatan angin dan arah Sistem OFDM ACM Sistem OFDM ACM

MRC

Diversity

Demodulation dan Decoding Estimasi kanal Delay

Kanal

Pemancar

Penerima

k A n[k]

]

[k

r

Data bit

bit

Gambar 2. Konfigurasi Sistem Dua Link identik

dengan Sudut 900

angin maka diperoleh kecepatan angin dalam lintasan (vr).

Alat ukur yang digunakan yaitu disdrometer optik dengan waktu sampling (T) 10 detik. Intensitas curah hujan (R) diukur menggunakan disdrometer dengan waktu sampling (T) sepanjang lintasan dengan jarak tertentu. Pembagi lintasan ∆L dapat diperoleh dengan rumusan sebagai berikut:

∆

L

=

v

_r

×

T

km (1)

Total redaman A (dB) hujan dapat dihitung dengan rumus berikut:

∑

− = − ×∆ = 1 0 n j j b j m m aR L A (2)

dimana n = L/∆Ldan koefisien a dan b bergantung dari frekuensi gelombang radio, polarisasi gelombang radio, dan canting angle (sudut jatuh) dari hujan. Koefisien tersebut berdasarkan pada ITU-R P.838-3 tahun 2005. Dalam penelitian ini frekuensi yang digunakan sebesar 30 GHz dengan polarisasi horizontal sehingga koefisien yang digunakan yaitu a= 0.2403 dan b = 0.9485. [12]

C. Konfigurasi Sistem Komunikasi Dual Link

Penelitian ini lebih memfokuskan pada permasalahan tentang pengaruh arah dan curah hujan terhadap posisi link yang terjadi. Pada penelitian ini akan dilakukan sistem komunikasi dua link dengan sudut apit 90o (link arah utara dan link arah timur) seperti yang digambarkan pada gambar 2.

Konfigurasi sistem komunikasi dua link seperti gambar 2 mengakibatkan perbedaan waktu terjadinya redaman hujan antara link satu dengan yang lain. Dimana perbedaan tersebut bergantung pada arah kedatangan angin terhadap letak posisi link.

D. Skenario Adaptive Coded Modulation (ACM) Sistem modulasi dan laja kode adaptif menggunakan skenario bahwa level modulasi yang digunakan 4-QAM, 16-QAM, dan 64-QAM berturut-turut sesuai dengan harga SNR yang dipengaruhi redaman hujan saat itu. Apabila selama periode tertentu nilai redaman rendah, maka nilai SNR akan naik dan memungkinkan tingkat modulasi yang tinggi diterapkan dengan BER rendah. Sedangkan, apabila nilai redaman selama periode tertentu tinggi, maka nilai SNR akan menurun dan memaksa untuk menggunakan tingkat modulasi yang rendah agar BER terjaga.

Perhitungan teoritis dari BER untuk masing-masing skema modulasi dilakukan menggunakan persamaan: [10]

1 2 M Detektor Output Co-phase dan penjumlahan Antena m γ 2 γ 1 γ M γ G1 G2 Gm Kontrol Adaptif Gambar 3. Maximal Ratio Combining [9]

Tabel 2 Skenario ACM BER 10-6

Modulasi Adaptif menjamin BER maksimal 10-6

Jenis Modulasi Interval SNR

No Transmisi SNR< 1.179 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 1.179< SNR<11.45 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 11.45< SNR <21.623 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) SNR >21.623

Tabel 2 Skenario ACM BER 10-11

Modulasi Adaptif menjamin BER maksimal 10-11

Jenis Modulasi Interval SNR

No Transmisi SNR< 1.796 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 1.796<SNR<12.623 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 12.623<SNR<23.538 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) SNR>23.538 M j m cc Pe j cc Pe j m m t j j m B P 2 log 1 2 1 1 2 1 2 1 1 2 1         − −       −         − ∑− + = − ≈ (3)

diimana m, M dan Pecc secara berturut-turt adalah

banyaknya bit dalam satu simbol, nilai dari orde modulasidan probabilitas simbol salah setelah koding konvolusional

Perhitungan teoritis BER untuk masing-masing skema modulasi dilakukan menggunakan persamaan 3 maka didapatkan nilai operasi untuk BER 10-6 dan 10-11 seperti terlihat pada tabel 2 dan 3.

E. Maximal Ratio Combining

Metoda MRC pertama kali diusulkan oleh Kahn, gambar 3 menunjukkan blok diagram dari metode ini, dimana ada M cabang yang masuk ke rangkaian dan setiap cabang memiliki gain tertentu.

γM maksimum ketika Gi = ri / N, yang dirumuskan pada

persamaan sbb :

∑

∑

∑

∑

= = = = = M i i M i i i i mrc N r N r N N r 1 1 2 2 2 2 2 2 1 ) / ( ) / ( 2 1 γ γ (4) (19)

Dengan demikian SNR output pada diversity combiner adalah jumlah dari SNR pada tiap cabangnya.

F. Kapasitas Kanal

Kapasitas kanal merupakan laju transmisi informasi per Hz dari bandwidth yang digunakan, yang bertujuan untuk mengirimkan sinyal informasi yang maksimum

Hub 2 (Utara)

Hub 1 (Timur)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101

Curah Hujan (mm/jam)

P ro b .[ C u ra h H u ja n > a b s is ] % pengukuran

Gambar 4 CCDF Curah Hujan pertahun di Surabaya

Selama 2 tahun

dengan bandwidth minimum. Satuan yang tepat untuk kapasitas kanal adalah bit/s/Hz. Pada sistem modulasi adaptif, kapasitas kanal dapat dinyatakan sebagai berikut [4]: ) ( ) ( log 0 2 i i N i M P M B R

∑

= = (5) dimana, B R_,

N, M_idan P(Mi) merupakan kapasitas kanal

(bps/Hz), jumlah data, level modulasi dan prob. kemungkinan masing-masing modulasi

III. ANALISA HASIL SIMULASI

A. Curah dan Redaman Hujan di Surabaya

Pengukuran curah hujan dilakukan di lingkungan kampus ITS Surabaya menggunakan alat ukur disdrometer optik. Dari hasil pengukuran diperoleh data curah hujan selama 2 tahun dari tahun 2007 dan 2008 dengan waktu sampling T 10 detik. Metode synthetic storm technique (SST) [5][8] merupakan metode yang digunakan untuk mengestimasi redaman hujan berdasarkan kecepatan dan arah angin. Hasil pengukuran curah hujan di Surabaya dapat digambarkan dalam kurva CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) seperti pada gambar 4 dan menunjukan bahwa probabilitas curah hujan 0,01% untuk curah hujan lebih dari 140,1 mm/jam. Hal ini menunjukkan curah hujan di Surabaya sangat tinggi.

Setelah mengetahui data curah hujan, selanjutnya dilakukan perhitungan redaman. Hasil perhitungan redaman hujan menggunakan metode SST direpresentasikan dalam bentuk CCDF redaman hujan pertahun untuk semua event dalam interval rentang waktu 2 tahun.

Pada gambar 5 kondisi link arah utara sering mengalami arah kedatangan angin tegak lurus yang menimbulkan redaman hujan paling besar. Selain itu juga dapat diketahui bahwa dengan arah link yang sama, semakin jauh jarak lintasan komunikasi maka semakin besar pula redaman hujan yang terjadi. Secara detail dapat dilihat bahwa terjadi redaman hujan di Surabaya (Indonesia) dengan probabilitas 0,01% untuk redaman lebih dari 102 dB pada panjang link 4 Km arah link utara selatan.

0 50 100 150 200 250 300 10-4 10-3 10-2 10-1 100 Redaman (dB) P ro b .[ R e d a m a n > a b s is ]% SUDUT 90 LINK 1 KM SUDUT 90 LINK 2 KM SUDUT 90 LINK 3 KM SUDUT 90 LINK 4 KM

Gambar 5. Kurva CCDF Redaman Hujan Link Variasi

Sudut 900 Panjang Lintasan 1-4 Km.

-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 SNR [k] (dB) P ro b .[ S N R < = a b s is ] % HORISONTAL UTARA 1 KM UTARA 2 KM UTARA 3 KM UTARA 4 KM

Gambar 6. CDF SNR Sesaat Link Arah Utara

Dengan Panjang 1-4 Km. B. Signal to Noise Ratio Sesaat

Setelah mendapatkan nilai redaman hujan Ak di tiap

link, maka langkah selanjutnya adalah mendapatkan nilai dari signal to noise ratio sesaat SNRk. Nilai SNR sesaat

sebelum proses ACM dihitung untuk masing-masing panjang link 1 km, 2 km, 3 km dan 4 km dengan sudut 90°.

Grafik SNRk yang diperoleh direpresentasikan dalam

bentuk Cumulative Distribution Function (CDF) untuk semua event terjadinya hujan dalam interval rentang waktu 2 tahun seperti pada gambar 6.

Berdasarkan gambar 6 di atas dapat diketahui bahwa semakin besar jarak lintasan komunikasi, semakin kecil nilai SNR sesaat. Secara detail dapat dilihat bahwa harga SNR sesaat pada penerima mempunyai probabilitas 0,01% untuk SNR sesaat kurang dari - 12 dB pada panjang link 2 Km arah link utara selatan.

C. Kinerja Sistem Adaptive Coded Modulation

Pengamatan terhadap kinerja sistem ACM dilakukan pada BER maksimal 10-6 dan 10-11. Tahap ini akan dimulai dengan menghitung nilai probabilitas error (Pb)k pada nilai

SNR sesaat. Selanjutnya dibuat grafik CCDF sehingga didapatkan nilai prosentase probabilitas (Pb)k ≥ absis.

Tabel 4 Link availability (%) untuk panjang link bervariasi sistem ACM Panjang Link 1 km 2 km 3 km 4 km Mode Transmisi 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 Adaptive transmisión 99,9987 99,99861 99,973 99,97262 99,936 99,93444 99,903 99,90059 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 99,9987 99,99861 99,973 99,97262 99,936 99,93444 99,903 99,90059 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 99,9972 99,99664 99,958 99,95475 99,916 99,91035 99,876 99,86875 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) 99,9858 99,98118 99,941 99,92848 99,915 99,89518 99,887 99,85690

Tabel 5 Kapasiatas kanal (bps/Hz) untuk panjang link bervariasi sistem ACM

Panjang Link 1 km 2 km 3 km 4 km Mode Transmisi 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 ACM 5,9699 5,9621 5,7576 5,7332 5,5448 5,5067 5,3529 5,2976 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 1,9981 1,9980 1,9611 1,9600 1,9083 1,9059 1,8631 1,8598 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 3,9902 3,9885 3,8543 3,8446 3,7219 3,7050 3,5999 3,5797 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) 5,9302 5,9097 5,6081 5,5526 5,3267 5,2447 5,0696 4,9440

Tabel 6. Hasil Perhitungan Diversity Gain MRC

2 Link Sudut 900 JARAK 1 km 2 km 3 km 4 km Prob.Outage dB 1% 2,981 2,922 2,833 2,731 0,1% 3,787 6,723 9,861 13,74 0,01% 5,675 11,39 22,31 33,22 0,001% 9,17 35,82 54,26 80,67 0,0001% 15,88 43,48 94,61 137,9 Berdasarkan hasil simulasi harga link availabity pada sistem ACM dengan kinerja BER maksimal 10-6 dan 10-11 ditunjukkan seperti pada tabel 4. Dari tabel 4 dapat disimpulkan bahwa nilai link availability sistem adaptif (ACM) akan selalu sama dengan nilai link availability pada sistem 4QAM non-adaptif. Pada sistem ACM nilai link availability 99,99% dapat dicapai untuk panjang lintasan 1 km. Selain itu, semakin jauh panjang lintasan link komunikasi maka semakin menurun nilai link availability .

Dengan menggunakan persamaan (5) maka diperoleh nilai perbandingan kapasitas kanal untuk masing-masing panjang lintasan pada pengamatan BER maksimum 10-6 dan 10-11 yang ditampilkan pada tabel 5.

Berdasarkan tabel di atas bahwa nilai kapasitas kanal adaptive coded modulation (ACM) tiap sub-carrier untuk BER 10-6 _{pada link 2 km adalah 5,758 bps/Hz dan pada}

link 4 km 5,353 bps/Hz. Kapasitas kanal tiap sub-carrier untuk BER 10-11 pada link 2 km adalah 5,733 bps/Hz dan pada link 4 km 5,298 bps/Hz. Sehingga dapat disimpulkan bahwa sistem OFDM dengan ACM tiap sub-carrier mempunyai kapasitas kanal lebih besar daripada pada modulasi non-adaptif (4-QAM, 16-QAM dan 64-QAM). D. Analisa Diversity Gain

Adanya nilai redaman hujan yang besar ini akan mempengaruhi kinerja sistem komunikasi. Oleh karena itu teknik mitigasi diperlukan untuk mengatasi pengaruh redaman hujan tersebut. Pada penelitian ini menggunakan teknik maximal-ratio combining diversity (MRC). Sistem kerja dari MRC diversity adalah dengan menambahkan nilai SNR pada konfigurasi dua link.

Perbedaan harga SNR tanpa pengaruh diversity dengan nilai SNR yang didapatkan hasil proses teknik diversity disebut diversity gain. Hasil simulasi harga diversity gain untuk 2 link dengan sudut 900 dapat dilihat pada tabel 6. Dengan adanya diversity gain dapat memberikan perbaikan kinerja dari sistem tersebut. Seperti pada tabel 6 pada panjang link dengan outage 0,01% menghasilkan diversity gain sebesar 5,675 dB.

E. Kinerja Sistem Adaptive Coded Modulation dan Maximal-Ratio Combining Diversity

Pada bagian ini akan dilakukan pengolahan data SNR hasil perhitungan teknik diversity ke dalam sistem Adaptive Coded Modulation pada jarak 1,2,3 dan 4 km. Analisa kinerja ini dilakukan pada pengamatan BER maksimum 10-6 dan 10-11 dengan sudut konfigurasi dua link 900. Berdasarkan tabel 7 dapat dilihat bahwa nilai link availability 99,99% pada sistem ACM yang dikombinasikan dengan MRC diversity telah dicapai hingga jarak 2 km. Pada panjang link 3 km link availability 99,97% dan link 4 km link availability 99,95%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa teknik MRC diversity dapat meningkatkan kinerja sistem transmisi adaptif dan mode transmisi adaptif (ACM+MRC) yang menghasilkan link availability maksimal seperti pada mode transmisi non adaptif yaitu 4 QAM dengan kode RS (63,31) dan kode konvolusional (1/3).

Sedangkan hasil perhitungan nilai kapasitas kanal sistem ACM dengan MRC diversity untuk link sudut 900 dengan panjang lintasan 1 - 4 km dapat dilihat pada tabel 8. Mode transmisi adaptif (ACM+MRC) pada jarak 2 km kondisi BER 10-6 menghasilkan kapasitas kanal 5,887 bps/Hz dan BER 10-11 mempunyai kapasitas kanal 5,872 bps/Hz. Dengan perbandingan hasil perhitungan kapasitas kanal pada tabel 5 dengan tabel 8, maka dapat diketahui sistem ACM yang menggunakan teknik MRC diversity memiliki nilai kapasitas kanal yang lebih besar dibandingkan dengan nilai kapasitas kanal pada sistem ACM tanpa diversity. Mode transmisi adaptif menggunakan MRC diversity menghasilkan kapasitas kanal yang paling besar dibandingkan dengan mode transmisi non adaptif lainnya.

Tabel 7 Link availability (%) untuk panjang link bervariasi sistem ACM dan MRC diversity Panjang Link 1 km 2 km 3 km 4 km Mode Transmisi 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 ACM + MRC 99,999 99,999 99,988 99,987 99,970 99,969 99,953 99,951 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 99,999 99,999 99,988 99,987 99,970 99,969 99,953 99,951 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 99,999 99,999 99,980 99,978 99,956 99,952 99,876 99,928 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) 99,995 99,992 99,965 99,956 99,936 99,921 99,887 99,891 Tabel 8 Kapasiatas kanal (bps/Hz) untuk panjang link bervariasi sistem ACM dan MRC diversity

Panjang Link 1 km 2 km 3 km 4 km Mode Transmisi 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 10-6 10-11 ACM + MRC 5,9890 5,9857 5,8866 5,8724 5,7844 5,7584 5,6958 5,6629 4 QAM+RS(63,31)+CC(1/3) 1,9991 1,9991 1,9840 1,9831 1,9637 1,9624 1,9454 1,9437 16 QAM+RS(63,51)+CC(1/2) 3,9967 3,9963 3,9360 3,9310 3,8771 3,8662 3,8232 3,8108 64 QAM+RS(63,59)+CC(2/3) 5,9748 5,9654 5,8038 5,7714 5,6465 5,5890 5,5164 5,4414 IV. KESIMPULAN A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain :

• Kondisi curah hujan di Surabaya telah mengalami peningkatan, berdasarkan hasil pengukuran, rata-rata curah hujan di kota Surabaya adalah 140,1 mm/h untuk peluang kemunculan 0.01% pertahun.

• Penggunaan sistem Adaptive Coded Modulation dengan teknik MRC diversity, terbukti meningkatkan link availability sistem OFDM secara keseluruhan dibandingkan sistem transmisi non adaptif.

• Pada konfigurasi link panjang sama dengan sudut 90o pada link 1 km, diversity gain untuk probabilitas outage 0.1%, 0.01%, 0.001% dan 0.0001% masing-masing bernilai 3.787 dB, 5.675 dB, 9.17 dB dan 15.88 dB. • Penerapan MRC diversity pada sistem Adaptive Coded

Modulation juga berefek pada meningkatnya kapasitas kanal tiap sub-carrier sistem OFDM.

B. Saran

Adapun beberapa saran untuk meningkatkan hasil yang lebih baik pada penelitian selanjutnya adalah:

• Memperbanyak data hasil pengukuran curah hujan, sehingga secara statistik hasil data curah hujan menjadi lebih akurat.

• Dilakukan penelitian terhadap efek interferensi dari sinyal yang diterima pada teknik diversity.

• Pemanfaatan sistem relay dapat digunakan untuk penelitian sistem komunikasi gelombang milimeter yang lebih luas.

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] Abbiati Fausto, Gaspare L., Santacesaria C, “Reception And Transmission Power Gains Control in a Point-to-Multipoint System”, EP 1427117A1, 1994.

[2] Boch,Yee, Ployer, “Power Control of LMDS/LMCS Base Station to Provide Rain Fade Compensation”, EP 0987832A2, 2000.

[3] Chu, C. Y., Chen, K. S. “Effects of Rain Fading on the Efficiency of the Ka-Band LMDS System in the Taiwan Area”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 54, no. 1, Januari 2005.

[4] Goldsmith, A.J. dan Chua, S.G. “Variable-Rate Variable Power MQAM for fading Channels”, IEEE transactions of communication, vol. 45, no. 10, October 1997

[5] Haniah Mahmudah, Achmad Mauludiyanto dan Gamantyo Hendrantoro “Prediksi Redaman Hujan Menggnakan Synthetic Storm Technique (SST)”, Tesis, Jurusan Teknik Elektro, ITS, Surabaya, 2006. [6] Haykin, S. “Digital Communication System”, Jhon

Wiley & Sons, 2004

[7] Hendrantoro, G. R.J.C. Bultitude and D.D Falconer, “ Use of Cell-Site Diversity in Millimeter –Wave Fixed Cellular Systems to Combat the Effects of Rain Attenuation”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 20, No. 3, Page 602, April 2002

[8] Kanellopoulos, J. D. and P. Kafetzis, ”Comparison of the Synthetic Storm Technique with a Conventional Rain Attenuation Prediction Model”, IEEE transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-34, No. 5 hal: 714, May 1986.

[9] Rappaport, T.S., “Wireless Communications Principles and Practice”, Prentice Hall, hal 386, 2002

[10] Sklar, B. “Digital Communication”, Prentice Hall, New Jersey, 1994

[11] Suwadi, Hendrantoro, G. dan Kurniawati, T. “ Evaluasi Kinerja Modulasi Adaptif Untuk Mitigasi Pengaruh Redaman Hujan di Daerah Tropis Pada kanal komunikasi gelombang Milimeter” Seminar EECCIS, Unibraw-Malang, Juni 2008.

[12] ITU R P.838-3, “Specific attenuation model for rain for use in prediction methods”, 2005

Suwadi, dilahirkan di Gresik tanggal 18 Agustus 1968. Pada

tahun 1992 menamatkan program sarjana di teknik elektro ITS dan Pebruari 1999 menamatkan program magisternya di Elektroteknik ITB. Penulis sejak 1993 sebagai staf pengajar di Jurusan Teknik Elektro ITS dan sedang studi program doktoral di jurusan teknik elektro ITS, serta sedang meneliti pengaruh hujan tropis maritim terhadap sistem komunikasi gelombang milimeter.

Gamantyo Hendrantoro, dilahirkan di Jombang, 11 Nopember

1970. Pada tahun 1992 memperoleh gelar sarjana di teknik elektro ITS, dan memperoleh M.Eng dan Ph.D di electrical engineering,

Carleton University Ottawa, Canada pada tahun 1997 dan 2001. Saat ini aktif sebagai guru besar di ITS dan interes pada bidang antena and propagation, wireless and mobile communications.

Boyong Baskoro dilahirkan di Surabaya, 31 Desember 1986,

sebagai mahasiswa tingkat akhir jurusan teknik elektro – ITS, bidang keahlian telekomunikasi multimedia dan aktif sebagai anggota penelitian bidang propagasi dan komunikasi gelombang milimeter.