31
Pada bab ini ditampilkan hasil simulasi sistem MIMO MC-CDMA dan sistem MC-CDMA yang merupakan sistem pembanding untuk mengetahui kinerja sistem MIMO MC-CDMA pada kanal multipath Rayleigh fading. Hasil simulasi diperoleh dengan cara memvariasikan nilai SNR, jumlah pengguna, dan frekuensi Doppler sehingga grafik yang akan ditampilkan adalah grafik BER terhadap SNR. Simulasi dilakukan berdasarkan tiga parameter, yaitu jumlah pengguna, frekuensi Doppler, dan subpembawa.
4.1. Kinerja Sistem MC-CDMA
4.1.1. Simulasi Berdasarkan Jumlah Pengguna
Simulasi ini dilakukan untuk melihat pengaruh jumlah pengguna terhadap kinerja sistem MC-CDMA pada kanal multipath Rayleigh fading dengan jumlah bit data yang ditransmisikan adalah 1024 bit. Variasi jumlah pengguna yang digunakan adalah 10, 20, dan 30 pengguna.
1. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam
Gambar 4.1 menunjukkan kinerja sistem MC-CDMA pada fc = 900
Gambar 4.1. Grafik Kinerja MC-CDMA pada fc = 900 MHz dan v = 40 km/jam.
2. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam
Gambar 4.2 menunjukkan kinerja sistem MC-CDMA pada fc = 900
MHz dan v = 50 km/jam. Terlihat bahwa adanya perbedaan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam dibandingkan dengan Gambar 4.1 tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan, tetapi semakin banyak jumlah pengguna yang divariasikan tetap mempengaruhi kinerja sistem. Saat SNR bernilai 5 dB, nilai BER yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4748, untuk 20 pengguna sebesar 0,4746 dan 30 pengguna sebesar 0,4744. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 dB, nilai BER untuk 10 pengguna adalah 0,1458 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2042 dan 30 pengguna mencapai 0,2600.
5 10 15 20 25 30
10-0.8
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
Gambar 4.2. Grafik Kinerja MC-CDMA pada fc = 900 MHz dan v = 50 km/jam.
3. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam
Gambar 4.3 menunjukkan kinerja sistem MC-CDMA pada fc = 1800
MHz dan v = 40 km/jam. Saat SNR bernilai 5 dB, nilai BER yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4752, untuk 20 pengguna sebesar 0,4752 dan 30 pengguna sebesar 0,4745. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 dB, nilai BER untuk 10 pengguna adalah 0,1384 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2032 dan 30 pengguna mencapai 0,2609.
5 10 15 20 25 30
10-0.8
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
Gambar 4.3. Grafik Kinerja MC-CDMA pada fc = 1800 MHz dan v = 40 km/jam.
4. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam
Gambar 4.4 menunjukkan kinerja sistem MC-CDMA pada fc = 1800
MHz dan v = 50 km/jam. Terlihat bahwa adanya perbedaan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam dibandingkan dengan Gambar 4.3 tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan, tetapi semakin banyak jumlah pengguna yang divariasikan tetap mempengaruhi kinerja sistem. Saat SNR bernilai 5 dB, nilai BER yang diperoleh dengan 10 pengguna adalah 0,4744, untuk 20 pengguna sebesar 0,4755 dan 30 pengguna sebesar 0,4744. Saat SNR ditingkatkan hingga 30 dB, nilai BER untuk 10 pengguna adalah 0,1471 sedangkan 20 pengguna sebesar 0,2011 dan 30 pengguna mencapai 0,2601.
5 10 15 20 25 30
10-0.8
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
Gambar 4.4. Grafik Kinerja MC-CDMA pada fc = 1800 MHz dan v = 50 km/jam.
4.1.2. Simulasi Berdasarkan Frekuensi Doppler
Simulasi ini bertujuan untuk melihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem MC-CDMA. Simulasi dilakukan dengan empat variasi frekuensi Doppler yaitu 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz berkaitan dengan variasi kecepatan pengguna pada dua frekuensi pembawa, seperti telah ditunjukkan perhitungannya pada sub bab 3.3. Jumlah pengguna yang disimulasikan untuk masing-masing grafik adalah 10, 20, dan 30 pengguna.
Gambar 4.5, 4.6, dan 4.7 menunjukkan pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem dengan jumlah pengguna berturut-turut 10, 20, dan 30. Secara teoritis, semakin tinggi kecepatan pengguna, maka pergeseran frekuensi Doppler juga akan meningkat. Dari hasil simulasi, sistem MC-CDMA mampu mengatasi pengaruh pergerakan pengguna. Hal ini ditunjukkan dengan grafik ketiga gambar tersebut dengan hasil kinerja sistem hampir sama baiknya untuk setiap variasi frekuensi Doppler.
5 10 15 20 25 30
10-0.8
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
Gambar 4.5. Grafik Kinerja MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 10 Pengguna.
Gambar 4.6. Grafik Kinerja MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 20 Pengguna.
5 10 15 20 25 30
10-0.8
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
fd=33.33Hz fd=41.67Hz fd=66.67Hz fd=83.33Hz
5 10 15 20 25 30
10-0.7
10-0.6
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
Gambar 4.7. Grafik Kinerja MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 30 Pengguna.
4.1.3. Simulasi Berdasarkan Jumlah Subpembawa
Berdasarkan Gambar 4.8, terlihat bahwa penggunaan jumlah subpembawa akan mempengaruhi kinerja sistem. Semakin banyak jumlah subpembawa yang digunakan, maka kinerja sistem akan semakin baik. Hal ini ditunjukkan dengan perolehan nilai BER sistem untuk setiap kenaikan SNR yang diberikan. Semakin banyak jumlah subpembawa yang digunakan, maka semakin banyak kode yang dihasilkan.
Saat SNR 30 dB, dengan menggunakan 8 subpembawa diperoleh nilai BER sebesar 0,3230 dan dengan 16 subpembawa sebesar 0,2577. Perbandingan
nilai BER dengan pengaruh banyaknya subpembawa yang digunakan dapat dihitung melalui penurunan BER pada 16 subpembawa terhadap 8 subpembawa. Sebagai contoh adalah perbandingan BER pada gambar 4.8 pada saat SNR 30 dB dihitung dengan cara :
Penurunan ���= 10 log ��� 16 subpembawa
��� 8 Subpembawa (4.2)
= 10 log 0,2577 0,3230
5 10 15 20 25 30
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
= −0,98 ��
Jadi, 16 subpembawa mempunyai nilai BER 0,98 dB lebih kecil daripada 8 subpembawa pada SNR 30 dB.
Gambar 4.8. Grafik Kinerja MC-CDMA Berdasarkan Jumlah Subpembawa dengan 30 Pengguna.
4.2. Kinerja Sistem MIMO MC-CDMA
4.2.1. Simulasi Berdasarkan Jumlah Pengguna
Simulasi ini dilakukan untuk melihat pengaruh jumlah pengguna terhadap kinerja sistem MIMO MC-CDMA pada kanal multipath Rayleigh fading dengan jumlah bit data yang ditransmisikan adalah 1024 bit. Variasi jumlah pengguna yang digunakan adalah 10, 20, dan 30 pengguna.
1. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam
Dari hasil simulasi pada Gambar 4.9 terlihat bahwa kinerja sistem untuk variasi jumlah pengguna yang berbeda tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa sistem MIMO MC-CDMA mampu mengatasi variasi banyaknya jumlah pengguna. Semakin banyak jumlah pengguna, nilai BER sistem pada SNR yang sama akan akan meningkat. Pada
5 10 15 20 25 30
10-0.5
10-0.4
SNR(dB)
BER
saat SNR 5 dB, nilai BER untuk 10, 20, dan 30 pengguna berturut-turut adalah 0,0012, 0,0011, dan 0,0014, sedangkan saat SNR 30 dB, nilai BER yang didapat adalah 2,1094e-004, 1,9401e-004, dan 1,9271e-004.
Gambar 4.9. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA pada fc = 900 MHz dan v = 40
km/jam.
2. Frekuensi pembawa 900 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam
Gambar 4.10 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC-CDMA pada fc =
900 MHz dan v = 50 km/jam. Peningkatan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam tidak terlalu mempengaruhi nilai BER yang didapat. Terlihat bahwa nilai BER yang dihasilkan saat SNR 5 dB dan 30 dB tidak berbeda jauh dengan nilai BER pada saat kecepatan pengguna 40 km/jam. Saat SNR 5 dB, nilai BER untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturut-turut adalah 0,0012, 0,0012, dan 0,0013, sedangkan saat SNR 30 dB, nilai BER yang didapat adalah 2,0052e-004, 2,0703e-004, dan 2,1007e-004.
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
Gambar 4.10. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA pada fc = 900 MHz dan v = 50
km/jam.
3. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 40 km/jam
Gambar 4.11 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC-CDMA pada fc =
1800 MHz dan v = 40 km/jam. Dari hasil simulasi pada Gambar 4.11 terlihat bahwa kinerja sistem dengan adanya perubahan frekuensi pembawa dari 900 MHz menjadi 1800 MHz tidak terlalu mempengaruhi nilai BER yang dihasilkan. Saat SNR 5 dB, nilai BER untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturut-turut adalah 0,0014, 0,0012, dan 0,0012, sedangkan saat SNR 30 dB, nilai BER yang didapat adalah 1,9271e-004, 2,0703e-004, dan 2,3003e-004.
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
Gambar 4.11. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA pada fc = 1800 MHz dan v = 40
km/jam.
4. Frekuensi pembawa 1800 MHz dan kecepatan pengguna 50 km/jam
Gambar 4.12 menunjukkan kinerja sistem MIMO MC-CDMA pada fc =
1800 MHz dan v = 50 km/jam. Dari hasil simulasi pada Gambar 4.12 terlihat bahwa adanya peningkatan kecepatan pengguna sebesar 10 km/jam tidak menghasilkan nilai BER yang berbeda jauh dibandingkan tanpa adanya peningkatan kecepatan pengguna untuk masing-masing jumlah pengguna. Saat SNR 5 dB, nilai BER untuk jumlah pengguna 10, 20, dan 30 berturut-turut adalah 0,0013, 0,0014, dan 0,0013, sedangkan saat SNR 30 dB, nilai BER yang didapat adalah 2,3177e-004, 2,1484e-004, dan 2,1788e-004. Peningkatan SNR berarti kuat isyarat informasi menjadi lebih besar daripada kuat isyarat derau sehingga derau yang bersifat merusak kinerja sistem akan semakin teredam.
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
Gambar 4.12. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA pada fc = 1800 MHz dan v = 50
km/jam.
4.2.2. Simulasi Berdasarkan Frekuensi Doppler
Simulasi ini bertujuan untuk melihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja MIMO MC-CDMA. Simulasi dilakukan dengan empat variasi frekuensi Doppler 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz dengan jumlah pengguna yang digunakan tetap untuk masing-masing grafik yaitu 10, 20, dan 30 pengguna.
Berdasarkan Gambar 4.13, 4.14, dan 4.15 dapat dilihat pengaruh frekuensi Doppler terhadap kinerja sistem MIMO MC-CDMA. Setiap peningkatan frekuensi Doppler juga diikuti dengan peningkatan SNR yang diberikan untuk mencapai nilai BER yang rendah. Semakin tinggi kecepatan pengguna, frekuensi Doppler yang dihasilkan juga meningkat. Tingginya frekuensi Doppler menyebabkan frekuensi modulasi acak. Secara berturut-turut nilai BER yang dihasilkan dengan variasi frekuensi Doppler 33,33 Hz, 41,67 Hz, 66,67 Hz, dan 83,33 Hz dengan jumlah pengguna 10 pada SNR 5 dB adalah
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
0,0012, 0,0012, 0,0012, dan 0,0014, sedangkan saat SNR 30 dB adalah 1,9792e-004, 2,0313e-1,9792e-004, 2,1094e-1,9792e-004, dan 2,1354e-004.
Gambar 4.13. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 10 Pengguna.
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
Gambar 4.14. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 20 Pengguna.
Gambar 4.15. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA Berdasarkan Frekuensi Doppler dengan 30 Pengguna.
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
fd=33.33Hz fd=41.67Hz fd=66.67Hz fd=83.33Hz
5 10 15 20 25 30
10-4
10-3
10-2
SNR(dB)
BER
4.2.3. Simulasi Berdasarkan Jumlah Subpembawa
Berdasarkan Gambar 4.16, terlihat bahwa jumlah subpembawa mempengaruhi kinerja sistem MIMO MC-CDMA. Jumlah subpembawa 16 menghasilkan kinerja BER yang lebih baik dibandingkan dengan 8 subpembawa. Dengan menggunakan 16 subpembawa diperoleh BER sistem pada SNR 30 dB sebesar 2,0790e-004 dan dengan 8 subpembawa sebesar 7,5521e-004. Hal ini disebabkan semakin banyak subpembawa yang digunakan, maka akan semakin banyak kode yang dibangkitkan, sehingga pemilihan isyarat informasi dengan peredupan minimal dapat dicapai. Dengan menggunakan Persamaan (4.2), penurunan BER pada 16 subpembawa terhadap 8 subpembawa dapat dihitung.
Penurunan ���= 10 log ��� 16 subpembawa
��� 8 Subpembawa
= 10 log 2,0790e−004 7,5521e−004
=−5,6 ��
Jadi, 16 subpembawa mempunyai nilai BER 5,6 dB lebih kecil daripada 8 subpembawa pada SNR 30 dB.
Gambar 4.16. Grafik Kinerja MIMO MC-CDMA Berdasarkan Jumlah Subpembawa dengan 30 Pengguna.
5 10 15 20 25 30
10-4 10-3 10-2
SNR(dB)
BER
4.3. Perbandingan Kinerja Sistem MIMO MC-CDMA dan MC-CDMA
Gambar 4.17. Grafik Kinerja MC-CDMA dan MIMO MC-CDMA dengan fc = 900
MHz, v = 40 km/jam, dan fd = 33,33 Hz.
Tabel 4.1. Data Hasil Simulasi Nilai BER terhadap SNR Sistem MC-CDMA dan MIMO MC-CDMA dengan fc = 900 MHz, v = 40 km/jam, dan fd = 33,33 Hz.
SNR
(dB)
BER MC-CDMA BER MIMO MC-CDMA
10 pengguna 20 pengguna 30 pengguna 10 pengguna 20 pengguna 30 pengguna
5 0,4743 0,4748 0,4747 0,0012 0,0012 0,0012
10 0,4543 0,4550 0,4557
6,4062e-004
6,2500e-004
6,1979e-004
15 0,4215 0,4213 0,4227
4,1667e-004
4,6094e-004
3,9583e-004
20 0,3610 0,3661 0,3694
3,8281e-004
3,0664e-004
3,0078e-004
25 0,2668 0,2871 0,3039
2,5938e-004
2,5000e-004
2,5417e-004
30 0,1424 0,2014 0,2580
1,9792e-004
2,0703e-004
2,0573e-004
5 10 15 20 25 30
10-4 10-3 10-2 10-1 100 SNR(dB) BER
Berdasarkan Gambar 4.17 dan Tabel 4.1, terlihat bahwa nilai BER sistem MIMO MC-CDMA secara keseluruhan lebih rendah dibandingkan sistem MC-CDMA untuk variasi pengguna yang berbeda. Perbedaan kinerja sistem yang dihasilkan untuk 10 pengguna dengan SNR 5 dB, dihasilkan nilai BER 0,4743 untuk sistem MC-CDMA dan 0,0012 untuk sistem MIMO MC-CDMA. Saat SNR 30 dB, nilai BER sistem MC-CDMA sebesar 0,1424 dan MIMO MC-CDMA sebesar 1,9792e-004. Peningkatan kinerja sistem ini dipengaruhi oleh karena sistem MIMO menggunakan antena jamak pada sisi pengirim dan penerima. Semakin banyak antena yang digunakan pada sistem MIMO, maka kemungkinan isyarat akan mengalami penurunan kualitas akan menurun atau minimal ada satu isyarat yang diterima masih baik.
4.4. Analisis Penurunan Nilai BER
Dari hasil simulasi berdasarkan jumlah pengguna, frekuensi Doppler, dan jumlah subpembawa diperoleh nilai BER untuk masing-masing sistem. Tabel 4.2, 4.3, dan 4.4 di bawah ini menunjukkan nilai penurunan BER untuk masing-masing sistem berdasarkan nilai BER pada tabel lampiran A. Nilai penurunan BER dihitung dengan mencari selisih nilai BER pada saat SNR 5 dB dan 30 dB. 1. Berdasarkan Jumlah Pengguna
Tabel 4.2. Penurunan Nilai BER pada fc = 900 MHz
Berdasarkan Jumlah Pengguna.
Jumlah Pengguna
Penurunan BER
(v = 40 km/jam)
Penurunan BER
(v = 50 km/jam)
MC-CDMA MIMO
MC-CDMA
MC-CDMA
MIMO MC-CDMA
10 0,3343 9,8906e-004 0,3290 9,9948e-004 20 0,2720 9,0599e-004 0,2704 9,9297e-004 30 0,2165 1,2063e-003 0,2144 1,0899e-003
dan 1,2063e-003 untuk sistem MIMO MC-CDMA. Dari hasil ini terlihat bahwa sistem MIMO MC-CDMA dengan peningkatan jumlah pengguna mampu menghasilkan penurunan nilai BER yang maksimal. Sedangkan untuk sistem MC-CDMA, meningkatnya jumlah pengguna menghasilkan penurunan nilai BER yang semakin kecil.
Tabel 4.3. Penurunan Nilai BER pada fc = 1800 MHz
Berdasarkan Jumlah Pengguna.
Jumlah Pengguna
Penurunan BER
(v = 40 km/jam)
Penurunan BER
(v = 50 km/jam)
MC-CDMA MIMO
MC-CDMA
MC-CDMA
MIMO MC-CDMA
10 0,3368 1,2073e-003 0,3273 1,0682e-003
20 0,2720 9,9297e-004 0,2744 1,1852e-003
30 0,2136 9,6997e-004 0,2143 1,0821e-003
Berdasarkan Tabel 4.3, nilai penurunan BER maksimal yang terjadi pada fc = 1800 MHz dan v = 40 km/jam yaitu sebesar 0,3368 untuk sistem
2. Berdasarkan Frekuensi Doppler
Tabel 4.4. Penurunan Nilai BER Berdasarkan Frekuensi Doppler.
Frekuensi
Doppler
Jumlah Pengguna 10 Jumlah Pengguna 20 Jumlah Pengguna 30
MC-CDMA MIMO MC-CDMA MC-CDMA MIMO MC-CDMA MC-CDMA MIMO MC-CDMA
33,33 Hz 0,3400 1,0021e-003 0,2682 1,0021e-003 0,2157 9,9948e-004 41,67 Hz 0,3327 8,9687e-004 0,2749 8,8516e-004 0,2141
1,0934e-003 66,67 Hz 0,3313 9,8906e-004 0,2766 1,1138e-003 0,2154
1,0873e-003 83,33 Hz 0,3372 1,1865e-003 0,2758 8,8516e-004 0,2152
1,0856e-003
Tabel 4.4 menunjukkan penurunan nilai BER masing-masing sistem terhadap frekuensi Doppler. Dari Tabel 4.4 terlihat bahwa penurunan nilai BER maksimal untuk sistem MC-CDMA terjadi pada kondisi dengan jumlah pengguna 10 pada fd = 33,33 Hz yaitu sebesar 0,3400. Sedangkan untuk sistem
MIMO MC-CDMA, penurunan nilai BER maksimal terjadi pada kondisi dengan jumlah pengguna 10 pada fd =83,33 Hz yaitu sebesar 1,1865e-003. Hasil ini
menunjukkan bahwa untuk jumlah pengguna tertentu, sistem MIMO MC-CDMA mampu mengatasi tingginya frekuensi Doppler yang dihasilkan.
3. Berdasarkan Jumlah Subpembawa
