1) Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP 2) Dosen Teknik Elektro UNDIP
KINERJA SISTEM TRANSMISI DVB-T STANDAR ETSI EN 300 744
Erna Supriyatna
1), Imam Santoso,
2), Ajub Ajulian Z.
2) Jurusan Teknik Elektro, Universitas DiponegoroJln. Prof. Sudharto, SH. Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia E-mail : ernasupri@gmail.com
Abstrak
DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) merupakan sebuah standar teknis dari sistem yang digunakan untuk mentransmisikan siaran TV / video digital hingga sampai ke pengguna akhir dengan menggunakan pemancar terestrial bumi. Standar DVB-T yang ditetapkan ETSI (European Telecommunications Standards Institute) mengatur struktur pembingkaian, pengkodean kanal, dan teknik modulasi yang digunakan.
Pada tugas akhir ini dibuat simulasi sistem DVB-T berdasarkan standar ETSI yang beroperasi pada bandwidth kanal 6, 7, dan 8 MHz dengan dua pilihan jumlah sub-pembawa OFDM yaitu sebanyak 2048 dan 8192. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation), dan 64-QAM (64 Quadrature Amplitude Modulation) digunakan sebagai teknik modulasinya. Untuk laju pengkodean konvolusi, dipilih laju 1/2, 2/3, dan 3/4. Jenis kanal yang digunakan adalah AWGN (Additive White Gaussian Noise). Unjuk kerja sistem diamati dengan mengukur laju bit (Bit Rate) dan membandingkan nilai BER (Bit Error Ratio) terhadap SNR (Signal to Noise Ratio).
Hasil pengujian menunjukkan bahwa simulasi dengan besar bandwidth 8 MHz, laju pengkodean konvolusi 3/4 dan modulasi 64-QAM mempunyai laju bit yang paling tinggi sebesar 27.97 Mbps. Sedangkan simulasi dengan besar bandwidth 6 MHz, laju pengkodean konvolusi 1/2 dan modulasi QPSK mempunyai laju bit yang paling rendah sebesar 4.655 Mbps. Pada pengujian pengaruh penggunaan laju pengkodean konvolusi terhadap nilai BER yang dihasilkan dengan modulasi 64-QAM, BER bernilai nol pada saat SNR menunjukkan nilai 12 dB untuk laju 1/2, 15 dB untuk laju 2/3, dan 17 dB untuk laju 3/4. Dan untuk pengujian pengaruh penggunaan teknik modulasi terhadap nilai BER yang dihasilkan dengan laju pengkodean konvolusi 3/4, BER bernilai nol pada saat SNR menunjukkan nilai 5 dB untuk QPSK, 12 dB untuk 16-QAM, dan 17 dB untuk 64-QAM.
Kata kunci: DVB-T, Bandwidth, Modulasi, Laju Pengkodean Konvolusi
Abstract
DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) is a technical standard of system that used for transmitting Television / digital video broadcast through to the end users using terrestrial transmitter. DVB-T standard, developed by ETSI (European Telecommunications Standards Institute), spesifies the framing structure, channel coding and modulation.
This final project made simulation of DVB-T system based on ETSI standard that could operate in 6, 7, 8 channel bandwidths along with two options of 2048 or 8192 OFDM subcarriers. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation), and 64-QAM (64 Quadrature Amplitude Modulation) were used as modulation techniques. For convolutional code rate options, rate 1/2, 2/3, and 3/4 were choosen. AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel was selected as a noise maker. The system’s performance was examined by measuring bit rate and comparing bit error ratio versus signal to noise ratio.
The test result showed that simulation combined by 8 MHz bandwidth, convolutional code rate 3/4 and 64-QAM modulation possessed the highest bit rate i.e. 27.97 Mbps, and as the opposite, simulation combined by 6 MHz bandwidth, convolutional code rate 1/2 and QPSK modulation possessed the lowest bit rate i.e. 4.655 Mbps. For the BER value that obtained by variying convolutional code rates, the result showed that BER value was zero when the value of SNR was 12 dB for rate 1/2, 15 dB for rate 2/3, and 17 dB for rate 3/4. And then for the BER value that obtained by variying modulation schemes, the result showed that BER value was zero when the value of SNR was 5 dB for QPSK, 12 dB for 16-QAM, and 17 dB for 64-QAM.
1.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) merupakan sebuah standar teknis dari sistem yang digunakan untuk mentransmisikan siaran TV / video digital hingga sampai ke pengguna akhir dengan menggunakan pemancar bumi. Standar ini dikembangkan berdasarkan latar belakang pentingnya sistem penyiaran yang bersifat terbuka, yang ditunjang oleh kemampuan interoperabilitas dan fleksibilitas. Standar DVB-T yang ditetapkan ETSI (European Telecommunications Standards Institute) mengatur struktur pembingkaian, pengkodean kanal, dan teknik modulasi yang digunakan. Sistem DVB-T dapat beroperasi pada bandwidth kanal 6, 7, atau 8 MHz dengan dua pilihan jumlah sub-pembawa OFDM, yaitu sebanyak 2048 dan 8192. Untuk teknik modulasi, terdapat tiga pilihan yaitu QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM. Selain itu, terdapat lima pilihan untuk laju skema forward error correction, dan juga 4 pilihan untuk panjang guard interval yang bisa digunakan.
Sebelumnya telah dilakukan penelitian – penelitian tentang DVB-T, yaitu perbandingan penggunaan estimasi kanal LS (Least Square), MMSE (Minimum Mean Square Error), dan Kalman filter terhadap performansi sistem (Dawud, 2011), penelitian penelitian performansi OFDM pada kanal komunikasi wireless (Ahmed, 2012), penelitian tentang reduksi PAPR (Peak to Average Power Ratio) dengan menggunakan metode Clipping dan Soft Compression (Pastor dan Hernandez, 2005).
Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut, pada tugas akhir ini dilakukan simulasi sistem DVB-T yang merupakan kombinasi dari tiga ukuran bandwidth yang berbeda, dua pilihan jumlah sub-pembawa, tiga pilihan laju pengkodean konvolusi, dan tiga pilihan teknik modulasi. Selanjutnya, dilakukan pengujian untuk mengetahui besar laju bit dan kinerjanya terhadap derau yang disebabkan oleh kanal AWGN.
1.2 Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk melakukan simulasi sistem DVB-T berdasarkan standar ETSI EN 300 744 dan mengamati kinerjanya.
1.3 Batasan Masalah
Agar tidak menyimpang jauh dari permasalahan, maka tugas akhir ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut:
1. Sistem DVB-T yang disimulasikan didasarkan pada standar ETSI (European Telecommunication Standards Institute) EN 300 744 non-hierarchical.
2. Sumber yang berfungsi sebagai masukan adalah sinyal acak.
3. Besar bandwidth yang digunakan adalah 6 MHz, 7 MHz, dan 8 MHz.
4. Jumlah sub-pembawa yang digunakan adalah 2048 (mode 2K) dan 8192 (mode 8K). 5. Laju pengkodean konvolusi yang dipilih
adalah laju 1/2, 2/3, dan 3/4.
6. Teknik modulasi yang digunakan adalah QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM.
7. Jenis gangguan yang digunakan dalam simulasi ini adalah derau AWGN.
8. Tidak menggunakan guard interval dan estimator kanal.
9. Proses pentransmisian data yang terjadi hanya pada payload carrier.
10. Simulasi pada tugas akhir ini dijalankan pada Simulink Matlab dengan menggunakan blok-blok yang tersedia pada Communication Blockset.
11. Simulasi pada tugas akhir ini tidak dijalankan secara real time.
12. Tidak membahas secara mendalam fungsi-fungsi S-function pada simulink.
2. Tinjauan Pustaka
Sistem Digital Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T) menggunakan OFDM yang sudah dikodekan (COFDM). COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adalah OFDM yang telah diberi skema perlindungan forward error correction terhadap sinyal sebelum sinyal tersebut ditransmisikan[7].
2.1 Sistem OFDM
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) merupakan salah satu jenis transmisi multicarrier yang membagi suatu aliran data serial berkecepatan tinggi menjadi beberapa subcarrier paralel yang saling orthogonal dengan kecepatan yang lebih rendah. Orthogonal merupakan sifat matematika dari dua vektor yang saling tegak lurus. Dengan sifat orthogonalitas ini maka antar subcarrier dapat dibuat overlap) tanpa menimbulkan efek ICI (Inter Carrier Interference). Sedangkan pada sistem transmisi multicarrier konvensional, untuk mengirimkan data secara paralel digunakan beberapa carrier yang tidak overlap.
2.2 Sinyal Masukan
Aliran masukan terhadap sistem DVB-T dikelompokan ke dalam beberapa paket data, dimana panjang paket data bersifat tetap yaitu 188 byte, pengelompokan paket per 188 byte ini agar sesuai dengan standar paket MPEG-2.
2.3
Outer Coding
dan
Outer Interleaving
Pengkodean Reed-Solomon (RS), bekerja dengan cara menambahkan bit-bit tambahan (data yang bersifat redundan) pada data asli. Data yang sudah dikodekan kemudian ditransmisikan, dalam proses transmisi biasanya bit bit yang ada dalam data akan terganggu oleh noise transmisi sehingga dapat menimbulkan error pada bit–bit tersebut. Bit–bit redundan yang telah ditambahkan bisa digunakan untuk memeriksa bit mana saja yang mengalami error dan kemudian juga dapat melakukan koreksi terhadap bit yang mengalami error tersebut. Jumlah error yang bisa dikoreksi oleh pengkodean Reed-Solomon ini bergantung pada jumlah redundansi yang ditambahkan pada data awal. Jumlah maksimum byte per simbol yang bisa di koreksi dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut[4]:𝑡 =𝑛−𝑘
2 (1)
Dengan :
t : jumlah byte yang bisa dikoreksi dalam satu blok Reed-Solomon
n : jumlah byte dalam satu blok Reed-Solomon setelah ditambahkan byte redundan
k : jumlah byte dalam satu blok Reed - Solomon sebelum ditambahkan byte redundan
Untuk sistem DVB-T maka bit bit informasi awal, sebelum dikodekan dikelompokan terlebih dahulu menjadi beberapa kelompok dengan setiap kelompoknya terdiri dari 188 byte kemudian tiap tiap blok yang terdiri dari 188 byte itu ditambahkan bit - bit redundan sehingga jumlahnya menjadi 204 byte. Sehingga untuk DVB-T, dengan menggunakan persamaan (1), jumlah byte yang bisa dikoreksi adalah sebanyak delapan byte.
Sedangkan untuk Outer Interleaving dilakukan dengan mengaplikasikan Convolutional Interleaving dengan kedalaman I = 12. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah register geser yang digunakan adalah 12 buah register geser berprinsip FIFO (First In First Out). Prosesnya bisa dianalogikan bahwa data masukan dibagi ke dalam 12 buah cabang, dan tiap-tiap cabang berisi 17 byte data yang telah dipermutasi sebelumnya. Hal ini bisa dimengerti karena panjang paket data yang masuk ke blok ini adalah 204 byte, dimana 204 / 12 = 17 yang berarti jumlah data di masing-masing register geser.
2.4
Inner Coding
Inner coding untuk sistem DVB-T menggunakan skema pengkodean konvolusi. Ilustrasi penggunaan dari skema pengkodean konvolusi ditunjukkan oleh Gambar 1.
Gambar 1. Ilustrasi skema pengkodean konvolusi
Pada Gambar 1, enkoder diilustrasikan menggunakan sebuah sliding window dan menghasilkan bit-bit kode yang akan ditransmisikan dengan melakukan proses penambahan modulo 2 terhadap bit-bit informasi yang berada di dalam jendela tersebut. Ukuran dari jendela dalam jumlah bit, disebut juga dengan constraint length (K). Jika pengkodean konvolusi yang digunakan menghasilkan bit-bit kode sejumlah r, dan jika jendela berseger dan tiap pergeserannya itu hanya satu bit, maka laju pengkodean nya adalah 1 / r. Dari Gambar 1, dapat dilihat bahwa panjang constraint length K = 3, banyaknya bit-bit kode r = 2, dan pergeseran jendela hanya satu bit, maka laju pengkodean nya adalah 1/2. Untuk sistem DVB-T, enkoder yang digunakan menggunakan sejumlah register geser seperti ditunjukkan pada Gambar 2, dengan generator polinomial yang digunakan adalah G1 = 171OCT = 11110012 untuk keluaran X dan G2 = 133OCT = 10110112 untuk keluaran Y.
Gambar 2. SusunanRegister geseruntuk pengkodean konvolusi[6]
2.5
Inner Interleaving
Inner interleaving terdiri dari dua proses yaitu bit interleaving dan symbols interleaving.
Dalam mode non-hierarchical (single input stream), aliran bit pada masukan dilakukan proses demultiplexing kedalam v buah sub-aliran, dimana v = 2 untuk modulasi QPSK, 4 untuk modulasi 16-QAM dan v = 6 untuk 64-16-QAM. Setiap keluaran dari masing-masing sub-aliran dari demultiplexter kemudian diproses oleh bit interleaver. Ukuran blok pada tiap – tiap bit interleaver adalah sama yaitu 126 bit. Maksudnya adalah bit interleaver ini langsung menangani 126 bit tiap kali melakukan proses interleaving nya, proses ini diulang ulang sampai seterusnya. Keluaran dari bit interleaver kemudian dikelompokan untuk membentuk simbol data digital,
sehingga tiap simbol terdiri dari v bit dan tiap – tiap interleaver menyumbangkan satu bit dari v bit tersebut.
Fungsi dari symbols interleaver adalah untuk memetakan v bit words kedalam 1512 (mode 2K) atau 6048 (mode 8K) sub-pembawa per satu simbol OFDM-nya. Masukan untuk symbols interleaver adalah 1512 (untuk mode 2K) atau 6048 (untuk mode 8K). Untuk mode 2K, 12 grup yang masing masing grup terdiri dari 126 dataword dibaca secara berurutan dan dikelompokan kedalam sebuah vektor. Sedangkan untuk mode 8K, berasal dari 48 grup yang masing masing grupnya terdiri dari 126 dataword.
2.6 Modulasi
Sistem DVB-T ini menggunakan transmisi Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM). Semua data carrier pada frame OFDM dimodulasi oleh QPSK, 16-QAM, atau 64-QAM.
Phase Shift Keying (PSK) adalah modulasi digital yang membawa data dengan merubah fase dari sinyal referensi (sinyal pembawa). Pada skema modulasi PSK, titik-titik konstelasi ditempatkan dengan ruang antar sudut yang seragam sepanjang lingkaran konstelasi sehingga dapat ditransmisikan dengan energi yang sama.
Quadrature Amplitude Modulation (QAM) adalah skema modulasi yang merupakan kombinasi dari Phase Shift Keying (PSK) dan Amplitude Shift Keying (ASK). Dalam modulasi QAM setidaknya digunakan dua fase dan dua amplitudo dengan jumlah terbatas.
Pada modulasi QAM, titik-titik konstelasi (constellation points) dibuat dalam bentuk kotak dengan jarak vertikal dan horisontal yang sama. Jenis modulasi QAM yang umum disunakan adalah 16 QAM, 64 QAM, 128 QAM dan 256 QAM. Dengan menggunakan konstelasi dengan simbol yang lebih tinggi, maka dimungkinkan untuk mengirimkan lebih banyak bit per simbol, namun untuk constellation points dengan jarak yang makin dekat satu dengan yang lainnya seperti pada modulasi QAM dengan tingkat simbol yang lebih tinggi maka akan lebih mudah terpengaruh derau dan adanya cacat.
2.7 IFFT dan FFT
Sinyal keluaran dari mapping berbentuk variasi dari amplitude dan fasa sesuai dengan metode modulasi yang digunakan. Sinyal ini masih dalam domain frekuensi. Blok IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) berfungsi untuk mengalihragamkan sinyal tersebut kedalam fungsi ranah waktu. IFFT / FFT merupakan bagian penting dalam suatu sistem OFDM. FFT (Fast Fourier Transform) merupakan cara cepat untuk menghitung Discrete Fourier Transform (DFT) dalam mencari spektrum sinyal.
Persamaan IFFT adalah sebagai berikut[8][7][11]:
(2)
(3)
Sedangkan persamaan FFT adalah sebagai berikut[8][7][11]:
(4)
Dengan :
x(k) = nilai dari spektrum ke-k (ranah frekuensi) x(n) = nilai sinyal dalam ranah waktu
k = indeks dari frekuensi pada frekuensi ke-N n = indeks waktu / subcarrier ke -n
N = jumlah subcarrier
Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa sebelum melakukan IFFT maka hal yang harus dilakukan adalah menentukan panjang IFFT. IFFT maupun FFT pada sistem OFDM berfungsi sama seperti osilator lokal pada modulasi analog. Keluaran dari FFT merupakan kumpulan frekuensi yang satu sama lain saling orthogonal.
2.9 Kanal AWGN
Kanal ini tidak menyebabkan distorsi (perubahan bentuk sinyal) pada sinyal yang dikirim, dan memiliki respon frekuensinya tetap untuk semua band frekuensi. AWGN merupakan model noise yang memberikan kontribusi berupa derau putih yang terdistribusi Gaussian.
Salah satu pengaruh nyata dari derau AWGN terhadap suatu sistem transmisi yang dapat dilihat adalah dari pola konstelasi sinyal yang diterima. Contohnya ditunjukkan oleh Gambar 3.
(a) (b)
Gambar 3. Konstelasi Sinyal (a) asli (b) Terganggu derau AWGN[3]
1 0[
(
)]
1
)
(
N k kn NW
k
X
N
n
x
1 2 0[
(
)
(
2
)]
1
N k kn NW
k
N
X
k
X
N
1 2 0(
)
2
)
(
N n kn NW
n
N
x
n
x
k
X
N kn J kn Ne
W
2
3.
Perancangan Simulasi
3.1 Perancangan Simulasi Sistem
Perancangan simulasi sistem DVB-T dalam tugas akhir ini dilakukan dengan menggunakan blok-blok yang terdapat pada Communication Blockset Simulink MATLAB. Tujuan akhir dari tahap perancangan adalah untuk membuat simulasi sistem DVB-T yang divariasikan sesuai dengan standar ETSI.
Dalam perancangan suatu sistem, terlebih dahulu dibutuhkan adanya diagram alir agar hasilnya sesuai dengan yang diinginkan. Diagram alir tahap perancangan simulasi sistem DVB-T ditunjukkan oleh Gambar 4.
Gambar 4. Diagram Alir Perancangan Simulasi sistem DVB-T
4.
Pengujian dan Analisis
4.1
Pengujian Laju Bit (
Bit Rate
)
Pengujian ini bertujuan untuk mengukur laju bit (bit rate) untuk tiap variasi simulasi. Untuk pengujian laju bit pada tugas akhir ini dilakukan dengan cara menjalankan simulasi pada setiap model sistem dengan lama waktu 1 detik, lalu diukur laju bit nya.
Pengujian yang dilakukan dibagi menjadi dua, yang pertama adalah sistem DVB-T mode 2K dan yang selanjutnya adalah sistem DVB-T mode 8K,
dimana dari masing-masing mode terdiri dari 27 variasi. Hasil dari pengujian laju bit dari 27 variasi sistem DVB-T mode 2K ditampilkan dalam bentuk diagram batang yang ditunjukkan oleh Gambar 5.
(a)
(b)
(c)
Gambar 5. Diagram batang hasil pengujian laju bit sistem DVB-T mode 2K (a) bandwidth 6 MHz (b)
bandwidth 7 MHz (c) bandwidth 8 MHz
Dari Gambar 5 terlihat bahwa semakin besar bandwidth yang digunakan maka semakin tinggi pula laju bit yang dihasilkan. Hal ini berkaitan dengan periode dasar pada masing-masing bandwidth yang berbeda-beda. Untuk bandwidth 6 MHz, periode dasarnya adalah 7/48 µs. Untuk bandwidth 7 MHz, periode dasarnya adalah 1/8 µs dan untuk bandwidth 8 MHz periode dasarnya adalah 7/64 µs.
Laju pengkodean konvolusi juga berpengaruh terhadap laju bit yang dihasilkan. Semakin besar laju pengkodean konvolusi maka semakin tinggi pula laju bit nya. Hubungannya adalah dengan banyaknya bit-bit paritas yang dikodekan untuk keperluan perlindungan terhadap pesan informasi, karena memang fungsi dari pengkodean konvolusi itu sendiri adalah sebagai inner coding. Semakin besar laju pengkodean konvolusi yang digunakan maka bit-bit paritas yang ditransmisikan akan semakin kecil jumlahnya. Sebagai ilustrasi, jika laju pengkodean konvolusi yang digunakan adalah 1/2 maka keluaran data setelah dikodekan jumlahnya akan menjadi dua kali lipat.
Selanjutnya adalah pengaruh dari tipe modulasi yang digunakan terhadap laju bit yang dihasilkan. Dari Gambar 5, modulasi QPSK menghasilkan laju bit yang paling rendah dan modulasi 64-QAM menghasilkan laju bit yang paling tinggi. Sesuai dengan teori, tipe modulasi QPSK satu simbolnya terdiri dari dua bit, akan menghasilkan laju bit yang rendah apabila dibandingkan dengan modulasi 16-QAM yang satu simbolnya terdiri dari 4 buah bit dan modulasi 64-QAM yang satu simbolnya diwakili oleh 6 bit.
Untuk hasil dari pengujian laju bit dari 27 variasi sistem DVB-T mode 8K, hasilnya ditunjukkan oleh Gambar 6.
(a)
(b)
(c)
Gambar 6. Diagram batang hasil pengujian laju bit sistem DVB-T mode 8K (a) bandwidth 6 MHz (b)
bandwidth 7 MHz (c) bandwidth 8 MHz
Sama seperti hasil percobaan sistem DVB-T mode 2K, dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa hasil simulasi yang ditunjukkan oleh sistem DVB-T mode 8K menunjukkan pola yang sama.
Jika dilihat dengan seksama, hasil percobaan dari mode 2K dan mode 8K di atas menunjukkan nilai yang hampir sama. Pada kenyataannya, laju bit dari kedua mode tersebut sebenarnya sama. Hanya saja, dalam simulasi yang digunakan pada tugas akhir ini, selisih perbedaan tersebut terjadi karena penyesuaian tundaan pada kedua sistem yang berbeda. Tundaan untuk mode 2K lebih kecil
daripada mode 8K. Hal ini disebabkan karena jumlah simbol OFDM dari kedua mode DVB-T tersebut berbeda. Satu simbol OFDM mode 8K lebih besar empat kali lipat dari satu simbol OFDM mode 2K, sehingga tundaannya pun berbeda.
4.2 Pengujian Laju Kesalahan Bit (
Bit
Error Rate
)
Pengujian kali ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara Signal to Noise Ratio (SNR) dan laju kesalahan bit (Bit Error Rate). SNR sendiri berasal dari derau AWGN yang pada tugas akhir ini dijadikan sebagai gangguan terhadap sistem transmisi DVB-T. Hal yang akan diteliti adalah bagaimana kinerja sistem apabila laju pengkodean konvolusi dibedakan, dan bagaimana performansi sistem yang terjadi apabila digunakan 3 teknik modulasi yang berbeda. Baik itu pada mode 2K maupun mode 8K dimana bandwidth yang digunakan adalah 8 MHz.
4.2.1 Pengujian Laju Kesalahan Bit (
Bit
Error Rate
) Sistem DVB-T 8 MHz
Mode 2K
Untuk pengujian laju kesalahan bit yang pertama, mode yang diujikan adalah mode 2K, bandwidth yang digunakan adalah 8 MHz, dan interval tiap kenaikan SNR yang diujikan selisihnya adalah 1 dB. Pengujian akan dihentikan apabila laju kesalahan bit yang dihasilkan nilainya 0, yang berarti bahwa sudah tidak terdapat kesalahan lagi pada sistem. Setiap model sistem disimulasikan selama 0,1 detik.
Untuk mengetahui pengaruh dari laju pengkodean konvolusi terhadap BER yang dihasilkan, grafik perbandingannnya ditunjukkan oleh Gambar 7. Tipe modulasi yang digunakan dibuat sama, yaitu 64-QAM. Sedangkan untuk laju pengkodean konvolusi yang dibandingkan adalah laju 1/2, 2/3, dan 3/4.
Gambar 7. Grafik perbandingan laju pengkodean konvolusi
Dari grafik hasil simulasi pada Gambar 7, untuk laju pengkodean konvolusi 1/2 dapat dilihat bahwa pada rentang nilai SNR 0-6 dB, sistem masih
mempunyai kinerja yang buruk dimana nilai BER yang dihasilkan nilainya berada di sekitar 0,5. Performa sistem mulai terihat membaik ketika SNR nilainya 7 dB. Nilai BER mencapai nilai nol yang berarti tidak terdapat kesalahan pada sistem ketika SNR bernilai 12 dB. Untuk laju pengkodean konvolusi 2/3, performa sistem mulai terlihat semakin baik ketika SNR bernilai 10 dB. Nilai BER untuk laju 2/3 bernilai nol ketika SNR berada pada nilai 15 dB. Sedangkan untuk laju pengkodean konvolusi 3/4, performa sistem mulai terlihat membaik ketika SNR bernilai 11 dB, dan ketika SNR bernilai 17 dB sudah tidak terdapat kesalahan lagi pada sistem.
Dari hasil pengujian laju bit yang telah dibahas sebelumnya, didapatkan hubungan antara laju pengkodean konvolusi dan laju bit yang dihasilkan, yakni semakin besar laju pengkodean konvolusi yang digunakan maka akan semakin tinggi pula laju bit yang dihasilkan. Ini berarti penggunaan laju pengkodean konvolusi 3/4 mempunyai keuntungan dibandingkan dengan menggunakan laju 2/3 maupun 1/2. Tetapi sebaliknya, pada pengujian laju kesalahan bit (Bit Error Rate), semakin besar laju pengkodean konvolusi yang digunakan maka akan semakin buruk kinerjanya.
Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila laju bit semakin besar, maka kinerjanya, yang dalam hal ini adalah ketahanan terhadap derau, akan semakin buruk. Hal ini disebabkan karena apabila laju pengkodean konvolusi semakin kecil, maka bit-bit paritas yang dikodekan akan semakin banyak jumlahnya sehingga probabilitas terganggunya data informasi juga semakin besar. Tetapi banyak jumlah data itu juga berakibat semakin banyaknya energi yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal dari pemancar ke penerima.
Sedangkan untuk pengaruh dari penggunaan jenis modulasi yang berbeda terhadap baik / buruknya kinerja sistem, grafik perbandingannya ditunjukkan oleh Gambar 8. Laju pengkodean konvolusi yang digunakan sama, yaitu 3/4, sedangkan tipe modulasi yang diujikan adalah QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM.
Gambar 8. Grafik perbandingan tipe modulasi mode 2K
Dari grafik hasil simulasi yang ditunjukkan oleh Gambar 8 dapat diketahui bahwa teknik modulasi QPSK merupakan modulasi yang memberikan hasil terbaik jika dilihat dari segi ketahaan terhadap gangguan / derau. BER yang dihasilkan tergolong buruk hanya untuk rentang nilai 0-1 dB. Ketika SNR bernilai 2 dB, mulai terjadi perbaikan nilai BER yang cukup signifikan. Dari hasil simulasi, sudah tidak terdapat kesalahan ketika SNR bernilai 5 dB. Untuk modulasi 16 QAM, kinerja sistem mulai membaik ketika SNR bernilai 7 dB dan ketika SNR bernilai 12 dB, BER yang dihasilkan bernilai 0. Dan untuk modulasi 64 QAM, ini merupakan jenis modulasi yang paling buruk dari segi ketahanan terhadap derau diantara ketiga jenis modulasi tersebut. Kinerja sistem mulai membaik ketika SNR bernilai 11 dB dan sudah tidak terdapat kesalahan lagi ketika SNR bernilai 17 dB.
Dapat ditarik kesimpulan dari penjelasan di atas untuk hubungan antara banyaknya bit yang mewakili simbol dengan ketahanan nya terhadap derau, yakni semakin banyak bit yang meewakili simbol, maka ketahanan terhadap derau nya menjadi semakin rendah. QPSK yang satu simbolnya hanya terdiri dari 2 bit, mempunyai ketahanan terhadap derau yang lebih tinggi daripada 16 QAM yang terdiri dari 4 bit, dan 64 QAM yang satu simbolnya terdiri dari 6 bit.
4.2.2 Pengujian Laju Kesalahan Bit (
Bit
Error Rate
) Sistem DVB-T 8 MHz
mode 8K
Untuk pengujian laju kesalahan bit selanjutnya, mode yang diujikan adalah mode 8K. Seperti halnya pengujian laju kesalahan bit yang dilakukan pada mode 2K, pada pengujian kali ini bandwidth yang digunakan juga sama yaitu 8 MHz, dan interval tiap kenaikan SNR yang diujikan selisihnya adalah 1 dB. Pengujian akan dihentikan apabila laju kesalahan bit yang dihasilkan nilainya 0, yang berarti bahwa sudah tidak terdapat kesalahan lagi pada sistem. Setiap model sistem diimulasikan selama 0,1 detik.
Dari hasil simulasi pengujian laju kesalahan bit sistem DVB-T mode 8K, grafik dari pengaruh penggunaan laju pengkodean konvolusi yang berbeda dan pengaruh penggunaan tipe modulasi yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 9 dan Gambar 10. Sama halnya seperti grafik untuk mode 2K, Gambar 9 menampilkan pengaruh dari penggunaan laju pengkodean konvolusi 1/2, 2/3, dan 3/4 dengan teknik modulasi yang digunakan adalah 64-QAM. Sedangkan Gambar 10 menampilkan pengaruh penggunaan modulasi QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM dengan laju pengkodean konvolusi adalah 3/4.
Gambar 9. Grafik perbandingan laju pengkodean konvolusi mode 8K
Gambar 10. Grafik perbandingan tipe modulasi mode 8K
Dari Gambar 7 dan Gambar 8 mode 2K serta Gambar 9 dan Gambar 10 mode 8K, antara sistem DVB-T mode 2K dan mode 8K mempunyai kinerja yang hampir sama walaupun panjang satu simbol OFDM mode 8K lebih panjang daripada panjang satu simbol OFDM mode 2K. Selisih perbedaan yang kecil ini disebabkan oleh penyesuaian tundaan untuk mode 2K dan mode 8K berbeda sehingga berpengaruh terhadap jumlah total bit yang diterima.
4.3 Pengujian Konstelasi Sinyal pada Sisi
Penerima
Selain dapat mengamati laju bit dan laju kesalahan bit, konstelasi sinyal pada sisi penerima juga dapat diamati pada simulasi tugas akhir ini. Gambar 11 menunjukkan konstelasi sinyal asli, dan Gambar 12 sampai dengan Gambar 15 menunjukkan konstelasi hasil dari simulasi untuk nilai SNR 5 dB, 10 dB, 15 dB, dan 20 dB untuk masing-masing skema modulasi. Grafik konstelasi sinyal tersebut di-capture ketika simulasi sedang dijalankan.
(a) (b) (c)
Gambar 11. Konstelasi asli (a) Modulasi QPSK (b) Modulasi 16-QAM (c) Modulasi 64-QAM
(a) (b) (c)
Gambar 12. Konstelasi yang diterima dengan nilai SNR = 5 dB (a) QPSK (b) 16-QAM (c) 64-QAM
(a) (b) (c)
Gambar 13. Konstelasi yang diterima dengan nilai SNR = 10 dB (a) QPSK (b) 16-QAM (c) 64-QAM
(a) (b) (c)
Gambar 14. Konstelasi yang diterima dengan nilai SNR = 15 dB (a) QPSK (b) 16-QAM (c) 64-QAM
(a) (b) (c)
Gambar 15. Konstelasi yang diterima dengan nilai SNR = 20 dB (a) QPSK (b) 16-QAM (c) 64-QAM
Dari Gambar 12 sampai dengan Gambar 15, terlihat bahwa semakin besar nilai SNR maka pola konstelasi sinyal yang diterima juga semakin mendekati pola konstelasi aslinya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa apabila nilai dari SNR meningkat, maka derau terjadi pun hanya sedikit.
5
Penutup
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari hasil pengujian laju bit untuk setiap bandwidth dan mode yang digunakan, simulasi dengan laju pengkodean konvolusi 3/4 dan modulasi 64-QAM mempunyai laju bit yang paling tinggi, yaitu 21.02 Mbps untuk bandwidth 6 MHz, 24.47 Mbps untuk bandwidth 7 MHz, dan 27.97 Mbps untuk bandwidth 8 MHz. Sedangkan model simulasi dengan laju pengkodean konvolusi 1/2 dan modulasi QPSK mempunyai laju bit yang paling rendah, yaitu 4.655 Mbps untuk bandwidth 6 MHz, 5.423 Mbps untuk bandwidth 7 MHz, dan 6.201 Mbps untuk bandwidth 8 MHz.
Pada pengujian pengaruh penggunaan laju pengkodean konvolusi terhadap BER yang dihasilkan sistem DVB-T mode 2K, laju pengkodean 1/2 nilai BER = 0 ketika nilai SNR = 12 dB. Untuk laju pengkodean 2/3, nilai BER = 0 didapat ketika SNR bernilai 15 dB. Dan untuk laju pengkodean 3/4, nilai BER = 0 ketika nilai SNR adalah 17 dB. Pada pengujian pengaruh penggunaan tipe modulasi terhadap BER yang dihasilkan sistem DVB-T mode 2K, modulasi QPSK nilai BER = 0 pada saat nilai SNR = 5 dB. Untuk modulasi 16-QAM, nilai BER = 0 diperoleh ketika SNR bernilai 12 dB. Dan untuk modulasi 64-QAM, nilai BER = 0 ketika nilai SNR adalah 17 dB.
Sistem DVB-T mode 2K dan 8K menunjukkan performansi yang hampir sama. Selisih perbedaan nilai rata-rata laju kesalahan bit nya adalah sebesar 1.17834×10-4, dimana mode 2K mempunyai performansi yang lebih baik.
5.2 Saran
Saran yang bisa digunakan untuk penelitian lebih lanjut adalah mensimulasikan sistem DVB-T dengan menggunakan sumber berupa berkas multimedia baik itu gambar, suara, maupun video. Tantangan yang dihadapi adalah bagaimana caranya melakukan rekayasa matriks multidimensi dari berkas multimedia tersebut dan merubahnya menjadi matriks satu dimensi jika ingin menggunakan sistem non-hierarchical atau mencobanya pada sistem DVB-T hierarchical. Selain itu bisa juga dilakukan penelitian sistem DVB-T2, DVB-S serta DVB-C, ataupun generasi kedua dari standar DVB tersebut, kemudian membandingkan kinerja antar standar sistem DVB.
Untuk teknik estimasi kanal pada DVB-T dapat dilakukan penelitian dengan teknik estimasi kanal buta ataupun teknik estimasi kanal semi buta.
Referensi
[1] Ahmed, Syed Hassan, dkk, Performance Evaluation of DVB-T Based OFDM over Wireless Communication Channels, International MultiConference of Engineers and Computer Scientists, Hongkong, 2012.
[2] Astuti, Dian Widi, Analisa Simulasi Performansi Penggunaan Orthogonal Frequency Division Multiplexing pada Sistem Digital Video Broadcasting-Terrestrial, Universitas Mercu Buana, 2012.
[3] Bolat, Ender, Study of OFDM Performance Over AWGN Channels, Electrical and Electronic Engineering Department Eastern Mediterranean University, 2003.
[4] Dawud, Dadan, Analisis Performansi Bit Error Rate DVB-T pada Kanal Rayleigh dan AWGN, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2011. [5] Effendy, Dedi Usman, dkk, Analisis Unjuk
Kerja Sistem Video Broadcast (DVB), Jurnal EECCIS Vol. III, No. 2, 2009.
[6] European Telecommunication Standard Institute, ETSI EN 300 744 v 1.6.1 Digital Video Broadcasting (DVB) : Framing Structure, Channel Coding, and Modulation for Digital Terrestrial Television, 2009.
[7] Fischer, Walter, Digital Video and Audio Broadcasting Technology, Springer, 2008. [8] Hermanto, Dudik, Evaluasi Kinerja Teknik
Estimasi Kanal Berdasarkan Pola Pengaturan Simbol Pilot pada Sistem OFDM, Universitas Diponegoro, Semarang, 2012.
[9] Hernandez, Sergio Isla, Simulation and Evaluation of a DVB System Using Simulink (Vol. I), Linkoping Institute of Technology, Swedia, 2005.
[10] Pastor, Alberto Prieto, Simulation and Evaluation of a DVB System Using Simulink (Vol. II), Linkoping Institute of Technology, Swedia, 2005.
[11] Rohmadi, Ariyono, Simulasi Metode Clipping-Filtering, Selective Mapping (SLM) Dan Partial Transmit Sequence (PTS) Untuk Mereduksi PAPR Pada Sistem OFDM, Universitas Diponegoro, Semarang, 2012.
[12] Schulze, Henrik and Christian Luders, Theory and Application of OFDM and CDMA, John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex. 2005.
[13] ---, Digital Video Broadcasting Terrestrial
MATLAB Simulink
http://www.mathworks.com/help/comm/exampl es/digital-video-broadcasting-terrestrial.html [14] ---, DVB Fact Sheet, http://dvb.org/
[15] ---, Mathematical Description of OFDM, http://www.wirelesscommunication.nl/reference /chaptr05/ofdm/ofdmmath.htm
[16] ---, Mengenal Standar DVB, http://www.elektroindonesia.com
[17] ---, MIT 6.02 Draft Lecture Notes, Lecture 8 :
Convolutional Coding,
http://web.mit.edu/6.02/www/s2010/handouts/le ctures/L8-notes.pdf
[18] ---, MIT 6.02 Draft Lecture Notes, Lecture 9 : Decoding of Convolutional Codes , http://web.mit.edu/6.02/www/s2010/handouts/le ctures/L9-notes.pdf
[19] ---, Reed-Solomon overview ftp://ftp.radionetworkprocessor.com/pub/reed-solomon/reedsolomon-elektrobit.pdf
BIODATA PENULIS
Erna Supriyatna lahir di Kuningan pada tanggal 24 Juli 1989. Menempa pendidikan S1 nya di Teknik Elektro Universitas Diponegoro Semarang angkatan 2008. Konsentrasi di bidang Elektronika dan Telekomunikasi.
![Gambar 3. Konstelasi Sinyal (a) asli (b) Terganggu derau AWGN [3]10[()]1)(NkknNWkXNnx 120[()(2 )]1Nk knNWkNXkXN120()2)(NnknNWnNxnxkXNknJknNeW2](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/2258417.2180818/4.892.453.784.166.572/gambar-konstelasi-sinyal-terganggu-derau-nkknnwkxnnx-knnwknxkxn-nnknnwnnxnxkxnknjknnew.webp)
