Pengaruh Jumlah Elemen Array Terhadap Speed Of Convergence Adaptive Beamforming Pada Smart Antenna

(1)

TUGAS AKHIR

PENGARUH JUMLAH ELEMEN ARRAY TERHADAP SPEED OF CONVERGENCE ADAPTIVE BEAMFORMING PADA SMART ANTENNA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Telekomunikasi Oleh

ZULHAM JULIO NIM : 120402067

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2016

(2)

TUGAS AKHIR

Oleh:

Zulham Julio

120402067

Disetujui Oleh:

Pembimbing

Ir. Arman Sani, MT NIP: 196311281991031003

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP: 195405311986011002 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

i

ABSTRAK

Smart antenna merupakan sebuah antena array yang dikombinasikan dengan teknologi pengolahan sinyal digital. Tujuan penggunaan teknologi

pengolahan sinyal yaitu untuk mengetahui arah kedatangan sinyal dari user yang dimaksud sehingga meningkatkan penerimaan sinyal. Salah satu cara untuk

meningkatkan penerimaan sinyal adalah dengan menambah jumlah elemen antena.

Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jumlah elemen array terhadap speed of convergence algoritma LMS (least mean square). Dari analisis diperoleh bahwa penambahan jumlah elemen array akan meningkatkan speed of convergence algoritma LMS. Speed of convergence paling cepat sebesar 11 iterasi saat jumlah elemen yang digunakan sebanyak 10 elemen sampai 12 elemen dan

paling lambat sebesar 104 iterasi saat jumlah elemen yang digunakan sebesar dua

elemen. Semakin cepat speed of convergence, maka proses adaptive beamfoming untuk melacak dan mengoptimalkan pancaran ke arah user yang diinginkan juga semakin cepat.

Kata Kunci : Smart antenna, adaptive beamforming, speed of convergence, desired signal, algoritma LMS

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas Berkah dan

Rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

Tugas Akhir merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)

di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada yang teristimewa, yaitu

Ayahanda Sawirman dan Ibunda Nirwanti, yang telah membesarkan, mendidik dan

selalu mendoakan penulis tanpa mengenal rasa lelah. Selanjutnya rasa sayang

kepada saudara penulis, Ilham Yusuf yang selalu memberi dukungan dan semangat

kepada penulis.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga menyelesaikan

Tugas Akhir, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari

berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin menyampaikan rasa

terimakasih yang tulus kepada :

1. Bapak Ir. Arman Sani, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis

yang senantiasa membimbing dan memberikan bantuan kepada penulis

dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Tigor Hamonangan Nst, S.T, M.T, selaku Dosen Wali penulis yang

membimbing dan mengarahkan penulis sampai menyelesaikan pendidikan

(5)

iii 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Rahmad Fauzi, S.T, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis

dan Staf Pegawai di Departemen Teknik Elektro.

6. Seluruh sahabat penulis, Faishal, Junaidi, Antan, Bambang, Windi, Wahyu,

Leily, Rini, Ibnu , Guntur, M. Arif, Fauzi, Fauziah, Sudarmin, Fajar, M. Arif

Suhendra, Agida, Hendra Prayetno, Gansyar, Roso, Ihsan, Royansyah,

Muadzzah, Syahrul, Yogy, Dody, Ilham Bagus, Arif Milando, M. Ridho,

Elyani, Suji, Mahatir, Habib, Fadlan, Ifan, Lipi, Rasyid, Kennedy, Ardi,

Arief. W , Syahrul Lesmana dan teman-teman angkatan 2012 lainnya, atas

kebersamaan dan dukungan yang diberikan kepada penulis selama

menjalani masa perkuliahan.

7. Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro atas dukungan dan

bantuan yang diberikan kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna.

Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan

Tugas Akhir ini. Kiranya Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih.

Medan, 21 September 2016

Penulis

Zulham Julio

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah……….. ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metodologi Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

II. DASAR TEORI ... 5

2.7 Konsep Adaptive Array ... 16

2.8 Alasan Penggunaan Smart Antenna ... 16

2.9 Propagasi Sinyal ... 18

(7)

v

2.11 Beamforming ... 21

2.12 Adaptive Beamforming ... 22

2.12.1 Non Blind Adaptive Algorithm ... 23

2.12.1 Blind Adaptive Algorithm ... 25

III METODE PENELITIAN ... 27

3.1 Metodologi Penelitian ... 27

3.2 Jenis Antena yang Digunakan ... 29

3.3 Spesifikasi Perangkat Penelitian ... 30

3.4 Parameter Umum Simulasi ... 31

3.5 Parameter Analisis ... 32

IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33

4.1 Umum ... 33

4.2 Analisis Hasil Simulasi ... 33

V KESIMPULAN DAN SARAN ... 44

5.1 Kesimpulan ... 44

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45 LAMPIRAN

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi sistem smart antenna………..………6

Gambar 2.2 Pola radiasi switched beam system.………...…7

Gambar 2.3 Pola radiasi adaptive array system………...8

Gambar 2.4 Perbandingan coverage relatif dari sistem switched beam, adaptive array dan conventional sectoring……….………9

Gambar 2.5 Diagram blok implementasi smart antenna ………...10

Gambar 2.6 Antena array linier……………...………..12

Gambar 2.7 Dua elemenarray……………..………...13

Gambar 2.8 N- elemen linear array…….……….14

Gambar 2.9 Uniform circular array……….15

Gambar 2.10 Uniform planar circular array………....15

Gambar 2.11 Penyebab penurunan kualitas sistem komunikasi ...……17

Gambar 2.12 Multipath environment………19

Gambar 2.13 Fade zone………19

Gambar 2.14 Konfigurasi beamforming………...22

Gambar 2.15 Sistem adaptive beamforming algoritma LMS………...24

Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian………...28

Gambar 3.2 Konfigurasi antena yang digunakan…...29

Gambar 3.3 Grating lobes………...………32

(9)

vii

Gambar 4.1 Hasil simulasi untuk N = 2 elemen ... 34

Gambar 4.12 Grafik jumlah elemen (N) vs iterasi ... 43

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi perangkat penelitian………….………...31 Tabel 3.2 Parameter yang digunakan dalam simulasi.………...31