Realisasi Kode Prima Untuk Mengatur Loncatan Frekuensi (Frequency Hop) Dalam Sistem FH-CDMA.

(1)

i Universitas Kristen Maranatha

Realisasi Kode Prima Untuk Mengatur Loncatan Frekuensi

(Frequency Hop) Dalam Sistem FH-CDMA

Ritet / 0622002

E-mail : ritet_rieuwpassa@yahoo.com

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Permintaan layanan komunikasi multiple akses yang dapat melayani lebih banyak user dan memiliki bandwidth yang lebar, cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah pengguna telekomunikasi. Teknik Code Division Multiple Access (CDMA) merupakan salah satu

Hasil analisa data, menunjukkan bahwa dengan jumlah transmisi data yang sama, penggunaan Prime Code untuk berbagai frekuensi pembawa (dengan matriks Carrier Hopping Prime Code) memiliki peluang kesamaan frekuensi terhadap frekuensi jamming yang lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan metode DS-CDMA.

(2)

ii Universitas Kristen Maranatha

Realization Prime Codes To Control Hopping Frequency

For FH-CDMA System

Ritet / 0622002

E-mail : ritet_rieuwpassa@yahoo.com

Electrical Engineering, Technic Faculty, Christian Maranatha University Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Street

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Demand for multiple access communication services that can serve more users and have a wide bandwidth has increase along, with the increasing number of telecommunication users. Code Division Multiple Access (CDMA) technique is the best potential solution to provide the access of communication services.

There are two techniques commonly used in CDMA, the DS-SS and FH-SS techniques. This final report focuses on the realization of the PN code /Orthogonal Code that is using some different carrier hopping frequencies for FH-CDMA system to analyze the system performance in overcoming jamming / interference.

The results of the data analysis show for the same amount of data transmission, by using Prime Codes to set code sequences for several frequency carrier (with matrix Carrier Hopping Prime Code) has the lowest probability of similarly frequency between carrier frequency and jamming frequency, compared with the DS-CDMA method that uses only a single frequency carrier.

(3)

v Universitas Kristen Maranatha

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Perumusan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 2

1.5 Batasan Masalah ... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Komunikasi Multiple Access... 5

2.1.1 FDMA (Frequency Division Multiple Access)... 6

2.1.2 TDMA (Time Division Multiple Access)... 6

2.1.3 CDMA sebagai Aplikasi dari Teknologi Spread Spectrum... 6

2.1.3.1 Direct Sequence CDMA... 8

2.1.3.2 Frequency Hopping CDMA…………..... 10

2.2 Teknik Pengkodean……… 14

2.3 Prime Codes ... 14

(4)

vi Universitas Kristen Maranatha

2.4 Jamming/ Interferensi….. ... 17

BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Rancangan Realisasi Sistem... 18

3.2 Diagram alir Realisasi Sistem…………... 19

3.2.1 Proses Pengolahan Data dengan FH-CDMA... 21

3.2.2 Proses Pembentukan Kode Prima...22

3.2.3 Proses Pembentukan Matriks CHPC... 23

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI 4.1 Pemodelan Matriks Carrier Hopping Prime Code... 25

4.1.1 Pemodelan Matriks CHPC untuk p=w=5... 25

4.2 Analisa Rancangan Matriks CHPC…………..……... 27

4.2.1 Hasil Perbandingan Simulasi DS-CDMA dan FH- CDMA...27

4.2.1.1 Hasil Simulasi antara DS-CDMA dan FH-CDMA dengan p=5………....……..………...……28

4.2.1.2 Hasil Simulasi antara DS-CDMA dan FH-CDMA Dengan p=7…...20

4.2.1.3 Hasil Simulasi antara DS-CDMA dan FH-CDMA dengan p=13...32

4.2.2 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Memiliki Peluang Kesamaan Frekuensi dengan Frekuensi Jamming untuk Sistem DS-CDMA dan FH-CDMA..…….……...35

4.2.2.1 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Terkena Frekuensi Sinyal Jamming (Interferensi) untuk p=5……...35

(5)

vii Universitas Kristen Maranatha 4.2.2.3 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Terkena

Frekuensi Sinyal Jamming (Interferensi) untuk p=13….…..38

4.2.3 Analisa Peluang Kesamaan Frekuensi Pembawa dengan

Frekuensi Sinyal Jamming untuk p=5, 7 dan 13………...39

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 41 5.2 Saran ... 41

DAFTAR PUSTAKA ...…... 42

(6)

viii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Modulo Addictive dari Bilangan Prima 5…..…..……... 23

Tabel 4.1 Kode Sequences untuk Matriks CHPC dengan w = p = 5... 25

Tabel 4.2 Kode Sequences untuk Matriks CHPC dengan w = p = 7... 26

(7)

ix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbandingan antara Teknik Komunikasi FDMA, TDMA dan CDMA …..……5

Gambar 2.2 Sistem sederhana DS-CDMA Wireless………...9

Gambar 2.3 Proses Transmisi Data Menggunakan DS-CDMA.………...…..9

Gambar 2.4 Sistem Sederhana FH CDMA Wireless………...………10 Gambar 2.5. Proses Transmisi Data dengan Menggunakan Sistem Slow FH CDMA.... 12

Gambar 2.6. Proses Transmisi Data dengan Menggunakan Sistem Fast FH CDMA….. 13

Gambar 2.7 Matriks CHPC dengan Kotak Berwarna Menandakan Posisi Kode Sequences f0f2f4f1f3………...16

Gambar 3.1 Blok Diagram Rancangan Simulasi Sistem………... 18

Gambar 3.2 Diagram Alir Sistem………...19

Gambar 3.3 Diagram Alir Pengolahan Data untuk FH-CDMA..…………... 21

Gambar 3.4 Diagram Alir Pembentukan Kode Prima…... 22

Gambar 3.5 Matriks x4 Carrier Hopping Prime Code…….…... 24

Gambar 4.1 Hasil Simulasi Transmisi Pertama, dengan Metode DS-CDMA dan FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=5...28

Gambar 4.2 Hasil Simulasi Transmisi Kedua, dengan Metode DS-CDMA dan FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=5....28 Gambar 4.3 Matriks x3 CHPC untuk Transmisi Pertama pada Sistem FH-CDMA

dengan p = 5………29

Gambar 4.4 Matriks x2 CHPC untuk Transmisi Kedua pada Sistem FH-CDMA

(8)

x Universitas Kristen Maranatha Gambar 4.5 Hasil Simulasi Transmisi Pertama, dengan Metode DS-CDMA dan FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=7 ...30 Gambar 4.6 Hasil Simulasi Transmisi Kedua, dengan Metode DS-CDMA dan

FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=7 ...31 Gambar 4.7 Matriks x3 CHPC untuk Transmisi Pertama pada Sistem FH-CDMA dengan p = 7………...….31 Gambar 4.8 Matriks x2 CHPC untuk Transmisi Kedua pada Sistem FH-CDMA

dengan p = 7………...……….32

Gambar 4.9 Hasil Simulasi Transmisi Pertama, dengan Metode DS-CDMA dan FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=13.…..32 Gambar 4.10 Hasil Simulasi Transmisi Kedua, dengan Metode DS-CDMA dan FH-CDMA untuk Data Stream [1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1] dan p=13...33 Gambar 4.11 Matriks x3 CHPC untuk Transmisi Pertama pada Sistem FH-CDMA

dengan p = 13………..……....33

Gambar 4.12 Matriks x2 CHPC untuk Transmisi Kedua pada Sistem FH-CDMA

dengan p = 13………...34

Gambar 4.13 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Sama dengan

Frekuensi Sinyal Jamming Pada Sistem DS-CDMA dan FH-CDMA untuk p=5…..35 Gambar 4.14 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Sama dengan

Frekuensi Sinyal Jamming Pada Sistem DS-CDMA dan FH-CDMA untuk p=7…...37 Gambar 4.15 Hasil Simulasi Jumlah Frekuensi Pembawa yang Sama dengan

(9)

LAMPIRAN A

(10)

A-1

LAMPIRAN A

Listing Program Utama

clear; close all; clc;

p=input ('Masukkan bilangan prima (<15) = ');

f_jam=input('Masukkan frek jamming -> antara 1 sd (p-1) = ');

ulang=input('Masukkan jumlah pengulangan transmisi (iterasi) -> min 100 = ');

f=1:p; jam_ds=[]; jam_fh=[];

while (ulang>0)

% Pembangkitan data

x=[1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1]; bnyk_1=length(find(x==1));

(11)

A-2

bil_acak=randperm(p-1); indeks_frek=bil_acak(1);

(12)

A-3 sig_fh=[sig_fh sinyal_nol(x(n))]; end;

end;

% Jika menggunakan frekuensi tunggal (DS-SS)

bil_acak2=randperm(p-1); ds_indeks=bil_acak2(1);

% Pemeriksaan terjadinya kesamaan frekuensi dengan sinyal jamming

(13)

A-4 % Cek apakah mirip dengan f_jam

cek_jam_ds=0; cek_jam_fh=0;

for b=1:length(x)

if frek_ds(b)==f_jam

cek_jam_ds=cek_jam_ds+1; end;

if frek_fh(b)==f_jam

cek_jam_fh=cek_jam_fh+1; end;

end;

jam_ds=[jam_ds cek_jam_ds]; jam_fh=[jam_fh cek_jam_fh];

ulang=ulang-1;

% Plot contoh sinyal dengan DS-SS dan FH-SS

figure;

subplot(2,1,1), plot(sig_ds), grid; xlabel('Indeks waktu');

(14)

A-5 title('Dengan DS-SS');

subplot(2,1,2),plot(sig_fh),grid; xlabel('Indeks waktu');

ylabel('Amplituda sinyal'); title('Dengan FH-SS')

% Plot perbandingan kesamaan frekuensi dengan sinyal jamming antara

% DS-SS dan FH-SS

figure;

subplot(2,1,1), stem (jam_ds), grid; xlabel('Indeks transmisi (iterasi)');

ylabel({'Jumlah frekuensi yang sama';'dengan frekuensi sinyal jamming'}); title(['Untuk DS-SS dengan bilangan prima p = ',num2str(p)]);

subplot(2,1,2), stem(jam_fh), grid; xlabel('Indeks transmisi (iterasi)');

(15)

A-6

Function untuk membuat modulasi ASK untuk bit “0”

function keluar=sinyal_nol(masuk)

%

% Variabel masukan : masuk,f(frek) % Variabel keluaran : keluar

%

t=0.05:.00675:1; A=1;

if masuk~=1

keluar=zeros(1,length(t));

(16)

A-7

Function untuk membuat modulasi ASK untuk bit “1”

function keluar=sinyal_satu(masuk,f)

%

% Variabel masukan : masuk,f(frek) % Variabel keluaran : keluar

%

t=0.05:.00675:1; A=1;

if masuk==1

keluar=A.*sin(2.*pi.*f.*t);

(17)

A-8 Function untuk membuat Prime Sequence

% variabel masukan = berupa bilangan prima % variabel keluaran= berupa baris prima

Function keluar=baris_prima(masuk)

cek=isprime(bil);

if cek==0

error ('Bilangan yg dimasukkan bkn bil prima');

end;

%---p=masuk;

for m=1:p for n=1:p

S(m,n)=mod((m-1).*(n-1),p);

end;

(18)

A-9 Function untuk menghitung frekuensi pembawa

Function keluar=hit_frek(masuk)

% Variabel masukan : masuk = deretan sinyal masukan dari pengirim % Variabel keluaran : keluar = urutan frekuensi pembawa untuk bit "1"

keluar=[];

for m=1:length(masuk)./141

y=masuk((m-1).*141+1:m.*141); cek=0;

for n=1:length(y) if y(n)==0 cek=cek+1; end;

end;

if cek==length(y) keluar=[keluar 0]; else

keluar=[keluar cek_frek(y)]; end;

(19)

1 Universitas Kristen Maranatha secara bersama-sama. Teknik komunikasi CDMA merupakan salah satu teknik komunikasi akses jamak dengan penggunaan frekuensi dan waktu secara bersamaan, namun menggunakan sandi khusus yang saling ortogonal.

Secara umum teknik CDMA yang sering digunakan pada sistem komunikasi saat ini adalah Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dan Frequency Hopping-Spread Spectrum (FH-SS). Dalam DS-SS, sinyal pita sempit

(narrow band) akan dikalikan dengan sinyal bandwidth lebar (spreading signal) sehingga semua user akan menggunakan frekuensi carrier yang sama. peluang untuk lebih tahan terhadap adanya frekuensi sinyal jamming/interferensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sistem DS-SS yang hanya menggunakan single carrier.

(20)

2 Universitas Kristen Maranatha 1.2. Identifikasi Masalah

Melakukan pembangkitan kode untuk mengatur perubahan frekuensi (frequency hop) dalam pengiriman data pada komunikasi CDMA dengan menggunakan kode prima untuk mengevaluasi peluang terjadinya tabrakan frekuensi pembawa dengan frekuensi sinyal jamming (interferensi).

1.3. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas, maka masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini yaitu

• Bagaimana mengatur perubahan frekuensi pembawa / frequency hopping dengan menggunakan kode prima pada sistem FH-CDMA?

• Bagaimana kinerja kode prima dalam mengatur perubahan frekuensi pembawa yang diimplementasikan dalam sistem komunikasi CDMA?

1.4. Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah :

1. Merealisasikan Prime Codes dalam sistem komunikasi CDMA untuk mengatur perubahan frekuensi pembawa (menggunakan matriks Carrier-Hopping Prime Code) dalam mentransmisikan deretan bit data.

2. Mengevaluasi peluang kesamaan frekuensi pembawa dengan frekuensi sinyal jamming untuk sistem FH-CDMA dibandingkan dengan sistem DS-CDMA.

1.5. Pembatasan Masalah

Dalam penyusunan tugas akhir ini permasalahan dibatasi dalam beberapa hal yaitu:

 Bilangan prima (p) dibatasi maksimal 13.

 Pembangkitan kode prima menggunakan prinsip seperti kode prima original.  Setiap bit “1” ditransmisikan dengan frekuensi pembawa yang berbeda sesuai

(21)

3 Universitas Kristen Maranatha  Frekuensi sinyal jamming (interferensi) yang dibangkitkan adalah konstan

(tetap) dan merupakan salah satu frekuensi yang tersedia (available).

 Penilaian kinerja adalah nilai kesamaan frekuensi yang terjadi pada saat mentransmisikan bit “1”.

 Diasumsikan sistem noise free.

 Simulasi dengan menggunakan MATLAB.

1.6. Sistematika Penulisan

Agar pembahasan tugas akhir ini lebih sistematik dan terarah, maka penulisannya dibagi dalam lima bab dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini berisi teori-teori dasar yang berkaitan CDMA (Code Division Multiple Access), DS-SS, FH-SS, dan pembentukan Prime Code untuk mengatur perubahan

frekuensi pembawa dalam sistem komunikasi CDMA.

BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab ini berisi diagram blok, flowchart, algoritma pembentukan urutan frekuensi pembawa dengan menggunakan prime code, serta cara kerja dari perancangan Prime Code untuk mengatur perubahan frekuensi pembawa (frequency hopping).

BAB IV : HASIL SIMULASI DAN ANALISA

(22)

4 Universitas Kristen Maranatha BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

(23)

41 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian Tugas Akhir yang telah dilakukan, dapat dihasilkan beberapa hal pokok sebagai berikut

 Penggunaan kode prima melalui matriks Carrier Hopping Prime Code mampu untuk mengatur perubahan frekuensi pembawa pada sistem FH-CDMA.

 Metode FH-CDMA memiliki peluang kesamaan frekuensi pembawa dengan frekuensi jamming/interferensi yang lebih kecil dibandingkan dengan metode DS-CDMA.

 Semakin besar nilai bilangan prima yang dipilih, maka peluang terjadinya persamaan antara frekuensi pembawa dengan frekuensi sinyal jamming semakin rendah.

5.2 Saran

Untuk lebih menyempurnakan Tugas Akhir ini, penulis memberikan saran, sebagai berikut :

(24)

42 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. A.J. Viterby., “ Code Division Multiple Access Principles of Spread-Spectrum Communications, “ Addison-Wesley Publishing Company, Reading, Mass., 1995.

2.

Peterson, Roger, Rodger Ziemer, David E Borth “Introduction to Spread Spectrum Communications”, Prentice Hall. 1995.

3. Stallings, William “Data and Computer Communications,” 7th Edition, 2001. 4. Wang, Charles Chie “Power Control Strategies and Variable Bit Allocation for

FH-CDMA Wireless Systems” UNIVERSITY OF CALIFORNIA. Los Angeles, 1996.