Realisasi Column Wise Complementary Codes Pada Sistem CDMA.

(1)

i

Realisasi Column Wise Complementary Codes Pada Sistem

CDMA

Fredinata Jublianto Sipayung (0522101)

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

Bandung 40164, Indonesia E-mail : [email protected]

ABSTRAK

Perkembangan teknologi informasi saat ini berkembang seiring dengan revolusi teknologi informasi. Hal ini sesuai dengan kemajuan teknologi dalam bidang telekomunikasi dunia yang sedang maju dengan pesat serta pengaruh era globalisasi dan arus informasi yang sangat diperlukan oleh masyarakat modern. Salah satu teknologi komunikasi yang sedang mulai banyak di implementasikan, khususnya di Indonesia adalah teknologi Code Dvision Multiple Access (CDMA). .

Dalam layanan komunikasi wireless (nirkabel) kemungkinan terjadinya suatu interferensi pasti ada. Interferensi tersebut dikenal dengan istilah Multipath Interference (MI) dan pada teknik multiple access akan terjadi Multiple Access Interference (MAI). MAI dan MI merupakan dua penyebab utama dari keterbatasan kapasitas dan kinerja dalam system CDMA, maka didesainlah kode khusus yaitu Column Wise Complementary Codes (CWCC).

Hasil analisa data menunjukkan Column Wise Complementary Codes dalam sistem nirkabel CDMA memiliki sifat ortogonalitas yang baik (cross correlation nol) dan menjamin MI dan MAI kecil (mendekati nol), sehingga kinerja sistem lebih baik.

(2)

ii

Realization of Column Wise Complementary Codes for CDMA

System

Fredinata Jublianto Sipayung (0522101)

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University

Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Street Bandung 40164, Indonesia E-mail : fredi_vayung @yahoo.com

ABSTRACT

The development of information technology is develop recently in line with the information technology revolution. This is in keeping with technological advances in the telecommunications world is advancing rapidly and the effect of the current era of globalization and the information is required by modern society. One of the communications technologies that are beginning to implement many, especially in Indonesia is a technology Code Dvision Multiple Access (CDMA).

In wireless communications services (wireless) the possiblility occurrence of an interference certainly exists. Interference is known as Multipath Interference (MI) and the refinement will occur multiple access Multiple Access Interference (MAI). MAI and MI are the two main causes of limited capacity and performance in a CDMA system, a special code that is then designed Column Wise Complementary Codes (CWCC).

The results of the data analysis shows Column Wise Complementary Codes in CDMA wireless systems have a good properties of orthogonality (cross correlation of zero) and ensured MI and MAI small (close to zero), so the performance of the system more better.

(3)

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ………... 1

1.2 Identifikasi masalah ………... 2

1.3 Perumusan masalah ………... 2

1.4 Tujuan ………….………... 2

1.5 Pembatasan Masalah ………... 3

1.6 Sistematika Penulisan ………...………... 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Pengenalan CDMA (Code Division Multiple Access)... 5

2.2 Teknik Spread Spektrum ……...………...6

2.2.1 Konsep Spread Spektrum ………... 6

2.2.2 Parameter Kinerja Spread Spektrum ………...7

2.2.3 Klasifikasi Spread Spektrum ………...8

2.2.3.1 Direct Sequence CDMA ………... 9

2.2.3.2 Frequency Hoping CDMA ………... 9

2.2.3.3 Time Hoping CDMA ………... 11

2.3 Sifat-sifat karakterisik CDMA ………... 11

2.3.1 Pseudo-noise sequences ………... 11

(4)

vi

2.3.3 Cross-Corelation Function ………... 14

2.4 Complementary Codes ………... 15

2.4.1 Complementary Series ………... 16

2.4.2 Column Wise Complementary Codes ……….…... 19

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1 Rancangan Realisasi Sistem ………... 22

3.2 Diagram Alir Sistem CDMA dengan Column Wise Complementary

Codes ………... 23

3.3 Diagram Alir Subrutin Pembentukan Column Wise Complementary

Codes ………..………... 24

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI

4.1 Simulasi pada Symbol Error Rate (SER) ………….…...…... 27

4.1.1 Simulasi pada Symbol Error Rate (SER) dengan Modulasi

BPSK ………... 27

4.1.2 Simulasi pada Symbol Error Rate (SER) dengan Modulasi

16-QAM ………... 28

4.2

Analisis Nilai Sinyal Termodulasi …...…….….…...…... 29

4.2.1 Analisis Nilai Sinyal Termodulasi User-1 …………... 29

4.2.2 Analisis Nilai Sinyal Termodulasi User-2 ………... 30

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ………….………... 31

5.2 Saran ………...………... 31

DAFTAR PUSTAKA ………... 32

(5)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema perbandingan antara FDMA, TDMA dan CDMA dalam domain

frekuensi dan waktu ………... 6

Gambar 2.2 Blok diagram sederhana DS CDMA Wireless ………... 9

Gambar 2.3 Blok diagram sederhana FH CDMA Wireless …………... 10

Gambar 2.4 Blok diagram sederhana TH CDMA Wireless ………... 11

Gambar 2.5 Ilustrasi dari direct-sequence spreading signal …………... 12

Gambar 2.6 Fungsi auto correlasi untuk Pseudo-noise sequence ………... 13

Gambar 2.7 Blok diagram untuk pembangkit pseudo-noise sequence menggunakan

register geser umpan balik dan sirkuit logika ………... 13

Gambar 2.8 Klasifikasi fungsi korelasi dari kode CDMA ……….………... 15

Gambar 3.1 Blok Diagram CDMA secara umum ………... 22

Gambar 3.2 Diagram Alir Sistem CDMA dengan Column Wise Complementary

Codes ………..………...………... 23

Gambar 3.3 Diagram Alir Subrutin Pembentukan Column Wise Complementary

Codes ………..………... 24

Gambar 4.1 Kurva Symbol Error Rate (SER) dengan Modulasi BPSK …... 27

Gambar 4.2 Kurva Symbol Error Rate (SER) dengan Modulasi 16-QAM ... 28

Gambar 4.3 Kurva sinyal termodulasi user-1 ………... 29

(6)

A-1

LAMPIRAN A

Listing Program Utama

clear;

close

all

;

clc;

% Inisialisasi masukan

n=2;

% ukuran matriks Hadamard (2^n*2^n) --> n minimal = 1

N=(2.*n.^2);

% N = panjang_kode_max

panjang_data = 10;

% Proses pembangkitan data berupa integer (0 atau 1)

data_awal=randint(1,panjang_data)

% Proses pembentukan data bipolar (0 jadi -1, 1 jadi +1)

for

k=1:panjang_data

if

(data_awal(k)==0)

data_bipolar(k)=-1;

else

data_bipolar(k)=1;

end

;

end

;

data_bipolar

(7)

A-2

% Pembentukan complementary code

masuk=1;

for

k=1:n

comp_code=bentuk_comp_code(masuk,2.^k);

masuk=comp_code;

end

;

comp_code

% Pembentukan COLUMN WISE complementary code

column_comp_code=colum_com(n)

% Proses modulasi dengan spreading sequence dan / atau Proses interferensi

kode_used1=column_comp_code(1,:);

kode_used2=column_comp_code(2,:);

for

k=1:length(data_bipolar)

data_termod_kali1((k-1)*2.*n.^2+1:k*2.*n.^2)=kali(data_ulang((k

1)*2.*n.^2+1:k*2.*n.^2),kode_used1);

data_termod_kali2((k-1)*2.*n.^2+1:k*2.*n.^2)=kali(data_ulang((k-1)*2.*n.^2+1:k*2.*n.^2),kode_used2);

end

;

(8)

A-3

% Plot sinyal termodulasi

for

k=1:length(data_bipolar)

sinyal_termod1((k-1).*20+1:k*20)=sinyal(data_termod_kali1(k));

sinyal_termod2((k-1).*20+1:k*20)=sinyal(data_termod_kali2(k));

end

;

figure;plot(sinyal_termod1);grid;title(

'Sinyal Termodulasi : User - 1'

);xlabel(

'Time

Chip'

);ylabel(

'Amplituda'

);

figure;plot(sinyal_termod2);grid;title(

'Sinyal Termodulasi : User - 2'

);xlabel(

'Time

Chip'

);ylabel(

'Amplituda'

);

% Proses Dekoding Sinyal dan Menghitung BER

% (BER sebagai fungsi jumlah user dalam sistem), kanal AWGN, single path

% Inisialisasi kanal

% SNR = 3;

% T = 50000;

% alpha = 1;

% SNR_dec = 10.^(SNR / 10);

% ku = 1;

% k=1;

% p=N;

% kode=ext_comp_code;

% kode_multi_prima=ext_comp_code;

% Matcodes=[kode;kode_multi_prima]

(9)

A-4

%

% % Mulai perhitungan dengan MUD : matched filter

% for K=1:1:size(Matcodes,1) %K jumlah user

% A=floor((0:(K-1))*5/K)+1;

% Aavg = sum(A.^2,2)/T;

% C = Matcodes(K,:);

% Eb = C(:,ku)' * C(:,ku)*Aavg(ku);

% mf = C(:,ku);

% sigma = Eb/SNR_dec(k)/2;

% data=randuni(100);

% Sentbit(K,:)=ulang(p,data);

% kode_used=Matcodes(K,:);

% kode_used=circshift(kode_used,[0 K-1]);

% for m=1:length(data)

% Y(K,(m-1)*p.^2+1:m*p.^2)=kali(Sentbit(K,(m1)*p.^2+1:m*p.^2),kode_used)...

% +0.01.*randn(1,p.^2);

% end;

% for m=1:length(data)

% Receivedbit1(K,(m-1)*p.^2+1:m*p.^2)=sign(mf.*Y(K,(m-1)*p.^2+1:m*p.^2));

% end;

% Perr1(K) = sum(abs(Receivedbit1(K,:)-Sentbit(K,:)))/2/T;

%

% % Perhitungan deteksi (MUD) : decorrelator

% for pp=1:length(C)

% if C(pp)==0

% C(pp)=C(pp)+100*eps;

% end;

(10)

A-5

% Perr2(K) = sum(abs(Receivedbit2(K,:)-Sentbit(K,:)))/2/T;

% end;

% figure;semilogy(1:1:size(Matcodes,1),Perr2(1:1:size(Matcodes,1)),'ro-');

% hold on;grid;

% xlabel('Jumlah user');ylabel('BER');title('MUD dengan decorrelator');

% ext_comp_code;

% % Pemeriksaan apakah memenuhi sifat ortogonal cross correlation

% hitung=0;

% for m=1:size(mat_H,1)

% cek=cek_ortogonal(mat_H(1,:),mat_H(m,:));

% if (cek==1)

% hitung=hitung+1;

% end;

% %hitung

(11)

A-6

Function untuk membuat complementary code

function

[keluar] = bentuk_comp_code(masuk,n)

%

% Function ini untuk membentuk complementary code

% dengan menggunakan Matriks Hadamard

%

% Variabel masukan : complementary code yang mau dibentuk

% (n) --> harus pangkat 2

%Variabel keluaran : keluara : complementary code yang dihasilkan

%

(12)

A-7

Function untuk membentuk column wise complementary codes

function [keluar]=colum_com(n)

%

% Function ini untuk membentuk column wise complementary code

%

% Variabel masukan : n = ukuran matriks masuk

%

% Variabel keluaran : keluar =column wise complementary code yang

% terbentuk

%

n=2;

keluar=zeros(1,8);

if (n==2)

keluar(1,:)=[1 1 1 -1,1 1 1 -1];

keluar(2,:)=[1 1 1 -1,-1 -1 -1 1];

end;

(13)

A-8

Function untuk cek orthogonal complementary series

function

[keluar]=cek_ortogonal(x,y)

%

% Function ini untuk mencek apakah dua

% buah complementary series ortogonal

% atau tidak

%

% Variabel masukan : x dan y adalah vektor

% kode yang mau diperiksa ortogonal atau tidak

%

% Variabel keluaran : keluar : 1 tidak, 0 ya

%

if

(length (x) ~= length (y))

error (

'Kedua kode tidak sama panjang'

);

end

;

cek=cumsum(x.*y);

if

(cek(end)==0)

keluar=0;

else

(14)

A-9

Function untuk membangkitkan data biner unipolar secara random

function

[p]=randuni(N)

%

% Function ini membangkitkan data biner

% unipolar secara random

%

% Variabel masukan : N = bilangan bulat (>=2) random

%

% Variabel keluaran : p = data random unipolar

for

i=1:N

temp=rand;

if

(temp<0.5)

data(1,i)=0;

else

data(1,i)=1;

end

;

end

;

(15)

A-10

Function untuk operasi perkalian

function

keluar = kali(masuk1,masuk2)

%

% Function ini untuk operasi perkalian

% Variabel masukan : masuk1 dan masuk2

% Variabel keluaran : keluar

if

length(masuk1) ~= length(masuk2)

error(

'Dimensi kedua sinyal masukan berbeda'

);

end

;

for

k=1:length(masuk1)

(16)

A-11

Function untuk modulasi ASK

function

keluar=sinyal(masuk)

%

% Function ini untuk modulasi ASK

%

% Variabel masukan : masuk

% Variabel keluaran : keluar

%

t=0.05:.05:1;

f=1;

A=1;

if

masuk==1

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

else

(17)

A-12

Function untuk mengulang data user sesuai dengan periode chip yang

digunakan

function

keluar=ulang(N,masuk)

%

% Function ini untuk mengulang data user

% sesuai dengan periode chip yang digunakan(N = n^2)

%

% Variabel masukan : N = panjang kode maks

% masuk = data user

%

% Variabel keluaran : keluar = data user yang

% sudah di-repetisi (diulang)

% sehingga panjangnya sama

% dengan banyak data * N^2

%

for

m=1:length(masuk)

(18)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi informasi saat ini berkembang seiring dengan revolusi teknologi informasi. Hal ini sesuai dengan kemajuan teknologi dalam bidang telekomunikasi dunia yang sedang maju dengan pesat serta pengaruh era globalisasi dan arus informasi yang sangat diperlukan oleh masyarakat modern. Kemajuan teknologi telekomunikasi merupakan titik tolak dan potensi yang besar untuk dapat meningkatkan dan mewujudkan jenis pelayanan komunikasi yang lebih canggih untuk komunikasi suara, video, dan data. Salah satu teknologi komunikasi yang sedang mulai banyak di implementasikan, khususnya di Indonesia adalah teknologi Code Dvision Multiple Access (CDMA).

(19)

BAB II LANDASAN TEORI 2

Universitas Kristen Maranatha Dalam layanan komunikasi wireless (nirkabel) kemungkinan terjadinya suatu interferensi pasti ada. Interferensi tersebut dikenal dengan istilah Multipath Interference (MI). Multipath Interference (MI) akan menyebabkan munculnya Intersymbol Interference (ISI). Sementara itu pada teknik multiple access akan terjadi Multiple Access Interference (MAI). Multiple Acess Interference (MAI) dan Multipath Interference (MI) merupakan dua penyebab utama dari keterbatasan kapasitas dan kinerja dalam sistem CDMA. Untuk mengatasi masalah MAI dan MI, maka di desainlah kode khusus yaitu Column Wise Complementary Codes (CWCC). Column Wise Complementary Codes diperkenalkan untuk memungkinkan supaya lebih memahami hubungan di antara proses pembuatan kode dan sifat ortogonal tersebut. Column Wise Complementary Codes merupakan kode ortogonal ideal dan memenuhi sifat auto-correlation (auto-korelasi) dan cross-correlation (korelasi-silang) untuk membedakan antara user yang satu dengan yang lain.

1.2 Identifikasi Masalah

Melakukan pengkodean khusus untuk komunikasi sistem nirkabel pada sistem CDMA dengan menggunakan Column Wise Complementary Codes dan memenuhi sifat auto-korelasi (auto-correlation) dan korelasi-silang (cross-correlation) untuk membedakan antara satu user dengan user yang lain.

1.3 Perumusan Masalah

1. Bagaimana membangkitkan Column Wise Complementary Codes pada sistem CDMA ?

2. Bagaimana kinerja Column Wise Complementary Codes yang diimplementasikan dalam sistem CDMA yang berbasis nirkabel?

1.4 Tujuan

(20)

BAB II LANDASAN TEORI 3

Universitas Kristen Maranatha Multiple Acess Interference (MAI) dan Multipath Interference (MI) sehingga kinerja sistem lebih baik.

1.5 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada Tugas Akhir ini dibatasi oleh :

1. Realisasi sistem untuk komunikasi Vehicle-to-Vehicle (V2V). 2. Untuk kerja sistem adalah kurva Symbol Error Rate (SER).

3. Jenis noise yang digunakan adalah Additive White Gaussian Noise (AWGN) dan Rayleigh.

4. Modulasi yang digunakan adalah Binary Phase shift Keying (BPSK) dan 16 Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

5. Simulasi dengan menggunakan matlab.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan laporan Tugas Akhir ini secara garis besar dibagi dalam lima bab, yang meliputi :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan sebagai gambaran umum tugas akhir yang akan dilakukan.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini berisi teori-teori dasar yang berkaitan dengan CDMA (Code division Multiple Access) dan pembentukan kode Column Wise Complementary Codes dalam sistem nirkabel CDMA .

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini berisi diagram blok, flowchart, dan cara kerja dari perancangan Column Wise complementary Codes .

BAB IV DATA PENGAMATAN

(21)

BAB II LANDASAN TEORI 4

Universitas Kristen Maranatha

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(22)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai kesimpulan dan saran-saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.

V.1. Kesimpulan

 Column wise complementary codes dengan modulasi BPSK dan modulasi 16-QAM terjadi perbaikan nilai kesalahan symbol, dan turunnya symbol error rate menunjukkan perbaikan karena menggunakan column wise complementary codes..

 Sinyal termodulasi user-1 dan user-2 tidak sama karena menggunakan dua kode yang berbeda dan juga memiliki sifat ortogonalitas yang baik (cross correlation nol), sehingga menjamin MI dan MAI kecil (mendekati nol).

V.2. Saran

(23)

DAFTAR PUSTAKA

1. Chen, Hwa., Hsiao. ”The Next Generation CDMA Technologies”, 2007. 2. Usman,Uke Kurniawan. ”Pengantar ilmu telekomunikasi”, Informatika.2010. 3. Glisic, Savo., and Leppanen, Penti A. ”Code Division Multiple Access

Communication”, Kluwer Academic Publisher, Netherland, 1995.

4. Santoso, Gatot. ”Sistem Seluler Code Division Multiple Access”, Graha ilmu. 2004.

5. Golay, M J. “Complementary Series”, IRE Transactions on Information Theory, 1961.

6. R.K Chung,jawad A.Salehi. ‘Column Wise Complementary Codes”,IEEE Transactions on Information Theory, 1989.

7. Hatori, M., and Suehiro, N. ”N-Shift Cross-Orthogonal Sequence”, IEEE Transactions on Information Theory, 1988.