Analisis Bit Error Rate (BER) Untuk Modulasi BPSK dan QPSK Pada Kinerja Jaringan WIMAX 802.16e Chapter III V

(1)

BAB III

METODE PEELITIAN

3.1 Umum

Bab ini menjelaskan mengenai tentang metode penelitian yang digunakan untuk mencapai tujuan penelitian dengan memperhitungan signal to noise ratio dan perhitungan bit error rate pada program Matlab untuk jaringan WiMAX 806.16e.

3.2 Diagram Blok Sistem

Blok diagram model sistem WIMAX yang akan dibangun pada simulasi skripsi ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

1. Data Input

Data Input berfungsi untuk menginputkan fungsi masukan pada simulasi yang diinginkan, dimana inputan yang dimasukan berupa :

a. Ndata = input berfungsi untuk meninputkan banyak data dalam bentuk bit yang dihasilkan.

b. Npilot = input berfungsi untuk menginputkan frame/paket data yang dihasilkan dari Ndata.

c. BW = input berfungsi untuk memasukan nilai Bandwidh yang sesuai dengan standar IEEE Wimax 802.16, dimana Banyak Bandwidh di penelitian ini dapat mempengaruhi nilai Bit Error Rate (BER) yang dihasilkan.

d. SNR = input berfungsi untuk memvariasikan nilai yang didapat dari

(2)

penelitian yang dihasilkan.

%Fungsi Input Untuk dapat menginputkan keyboard pada layar Ndata=input(' enter Banyak data = ');

Pada program ini modulasi yang digunakan adalah modulasi BPSK dan QPSK, dimana masing-masing modulasi ini terdiri dari beberapa code rate yang berbeda yaitu modulasi BPSK pada Code Rate ½ dan modulasi QPSK pada Code Rate ½ dan ¾ .

a. Modulasi BPSK Code Rate ½

Untuk mendapatkan nilai BER yang dicapai pada penelitian ini, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menentukan nilai BM pada modulasi BPSK yaitu sebesar 1.

%ketetapan BPSK ?

BM_B=1;

Kemudian tentukan jenis Code rate yang dihasilkan pada modulasi BPSK, dimana pada penelitian ini Code Rate yang digunakan pada modulasi BPSK adalah 1/2 .

% jenis Coding Rate ct_b=1/2;

(3)

mencari terlebih dahulu nilai Bit Rate yang dihasilkan pada modulasi BPSK Code Rate ½ .

%Rumus - rumus untuk mendapatkan nilai BER dan Eb/No

Nused = Ndata+Npilot; Fs=(57/50)*(BWe); delta_f=Fs/Nfft; Tb=1/delta_f;

Br_B=Nused*BM*(ct_b/Tb); %Bit Rate Pada BPSK ½

Ketika nilai Bit Rate telah didapat, langkah selanjutnya mencari nilai Eb/No yang dihasilkan dari persamaan 2.3

%z=(E_b/N_o);

z_B=SNR - 10*log10(BWe/Br_B) %Eb/No Pada BPSK 1/2 a_B=(2*(z_B)).^(1/2);

Langkah terakhir yang dilakukan adalah menghitung nilai BER yang didapat dari persamaan 2.1

Pb_B=Q(a_B) %BER Pada BPSK 1/2

b. Modulasi QPSK Code Rate ½

Untuk mendapatkan nilai BER yang dicapai pada penelitian ini, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menentukan nilai BM pada modulasi QPSK yaitu sebesar 2.

%ketetapan QPSK ? BM_B=2;

Kemudian tentukan jenis Code rate yang dihasilkan pada modulasi QPSK, dimana pada penelitian ini Code Rate yang digunakan pada modulasi QPSK adalah 1/2 .

% jenis Coding Rate ct_Q=1/2;

(4)

dihasilkan. Sebelum mendapat nilai BER yang diharapkan, langkah pertama harus dilakukan adalah mencari terlebih dahulu nilai Bit Rate yang dihasilkan pada modulasi QPSK Code Rate ½ .

%Rumus - rumus untuk mendapatkan nilai BER dan Eb/No

Nused = Ndata+Npilot; Fs=(57/50)*(BWe); delta_f=Fs/Nfft; Tb=1/delta_f;

Br_Q=Nused*BM_Q*(ct_b/Tb) ;%Bit Rate Pada QPSK 1/2

%z=(E_b/N_o);

z_Q=SNR - 10*log10(BWe/Br_Q) %Eb/No Pada QPSK 1/2 a_Q=(2*(z_Q)).^(1/2);

Langkah terakhir yang dilakukan adalah menghitung nilai BER yang didapat

dari persamaan 2.2.

Pb_Q=Q(a_Q) %BER Pada QPSK 1/2

c. Modulasi QPSK Code Rate ¾

Untuk mendapatkan nilai BER yang dicapai pada penelitian ini, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menentukan nilai BM pada modulasi QPSK yaitu sebesar 2.

%ketetapan QPSK ? BM_q=2;

(5)

% jenis Coding Rate ct_q=3/4;

Setelah menentukan beberapa parameter yang sesuai dengan ketetapan modulasi QPSK, hitung nilai BER yang didapat melalui beberapa rumus yang dihasilkan. Sebelum mendapat nilai BER yang diharapkan, langkah pertama harus dilakukan adalah mencari terlebih dahulu nilai Bit Rate yang dihasilkan pada modulasi QPSK Code Rate ¾ .

%Rumus - rumus untuk mendapatkan nilai BER dan Eb/No Nused = Ndata+Npilot;

Fs=(57/50)*(BWe); delta_f=Fs/Nfft; Tb=1/delta_f;

Br_q=Nused*BM_Q*(ct_q/Tb); %Bit Rate Pada QPSK ¾

%z=(E_b/N_o);

z_q=SNR - 10*log10(BWe/Br_q) %Eb/No Pada QPSK ¾ a_q=(2*(z_q)).^(1/2);

Langkah terakhir yang dilakukan adalah menghitung nilai BER yang

didapat dari persamaan 2.2.

Pb_q=Q(a_q) %BER Pada QPSK ¾

3. Data Ouput

(6)

Data output pada Grafik perbandingan BER terhadap Eb/No pada modulasi BPSK Code Rate ½ .

subplot(2,2,1) %Fungsi untuk membuat beberapa bagian grafik pada satu layar

plot(z_B,Pb_B) %%fungsi Untuk Menampilkan grafik pada layar title('BPSK 1/2'); %fungsi memberi judul Grafik

xlabel('Eb/E0'); %Fungsi Memberi judul sumbu X ylabel('BER'); %Fungsi memberi nama sumbu Y

Data output pada Grafik perbandingan BER terhadap Eb/No pada modulasi QPSK Code Rate ½ .

Data output pada Grafik perbandingan BER terhadap Eb/No pada modulasi BPSK Code Rate ¾ .

Data output pada Grafik perbandingan BER terhadap SNR pada modulasi BPSK Code Rate ½ .

(7)

Data output pada Grafik perbandingan BER terhadap SNR pada

Parameter yang digunakan pada program ini adalah :

Tabel 3.1 Parameter Sistem

PARAMETER Nilai

Standard WiMAX IEEE-802.16.e

Multiplexing OFDM

Code Rate Modulation ½_BPSK,½_{QPSK dan}¾_QPSK

FFT Point 256

Bandiwth Kanal 10 MHz

OFDM Symbol 200

Cycle Prefix ¼

Sampling rate(nf) 57/50

Power 30 dBm(1 watt)

Subcarrier pilot 8

Subcarrier data 192

3.4 Tahapan Penelitian

(8)

divariasikan dan bit error rate sebagai parameter utama dari hasil perhitungan yang akan dihasilkan.

Pada Gambar 3.2 dapat dilihat bahwa langkah awal yang dilakukan dalam

perancangan ini adalah pertama tentukan banyaknya data,tentukan banyak

pilot,tentukan banyaknya bandwidth dan variasikan nilai SNR yang akan diteliti.

Langkah selanjutnya Hitung nilai BER dan Eb/No melalui rumus yang yang kita

terapkan pada program Matlab.

Langkah terakhir kita dapat melihat hasil perhitungan nilai BER dan Eb/No

dalam bentuk kurva dengan berbagai jenis seperti kurva BER vs SNR pada

modulasi ½ BPSK , ½ QPSK , ¾ QPSK dan kurva BER vs Eb/No pada modulasi

½ BPSK , ½ QPSK , ¾ QPSK. Sehingga kita dapat melihat dan memberi

kesimpulan dari penelitan ini bahwa modulasi bagaimanakah yang memiliki nilai

BER pada peningkatan kinerja Wimax 802.16 e yang paling efisien.

3.5 Alur Penelitian

a. Tentukan Banyak Data

Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu menentukan

banyaknya data yang akan di input. Pada penelitian ini banyaknya data

disimbulkan “Ndata”.

b. Tentukan Banyak Pilot

(9)

c. Tentukan Banyak Bandwidh

Banyak Bandwidh di penelitian ini dapat mempengaruhi nilai Bit Error Rate (BER) yang dihasilkan.

d. Variasikan nilai Signal Noise Rasio (SNR)

Sesuai Standar IEEE Wimax 802.16, umumnya nilai Signal Noise Ratio (SNR) diatas 5 dB. Sehingga pada penelitian ini nilai Signal Noise Ratio (SNR) di variasikan mulai dari 5 dB hingga 15 dB.

e. Hitung Nilai Bit Error Rate (BER)

Untuk dapat menghitung nilai Bit Error Rate (BER) pada pensimulasian

Matlab, dapat dilihat pada Persamaan (2.1) yang terletak pada Bab 2. Namun

sebelumnya harus diinputkan terlebih dahulu data yang diinginkan pada penelitian

ini.

f. Hitung Nilai Eb/No

Ratio energi bit terhadap Noise atau Eb/No sangat berpengaruh dalam melihat perhitungan nilai Bit Error Rate (BER). Untuk mendapatkan nilai Eb/No dapat dilakukan dengan menggunakan Persamaan (2.2) yang terletak pada Bab 2.

g. Grafik SNR vs BER dan Eb/No vs BER

_{Dari Grafik yang dihasilkan pada simulasi, dapat dilihat nantinya berapa} nilai Bit Error Rate (BER) yang baik dan pada modulasi apa nantinya nilai Bit

Error Rate (BER) yang baik. Semua dapat dilihat dan disimpulkan setelah melihat

(10)

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian

MULAI

1. Tentukan banyak data 2. Tentukan banyak pilot 3. Tentukan banyak Bandwidh 4. Variasikan nilai SNR

1. Hitung nilai Bit Error Rate (BER) 2. Hitung nilai Eb/No

1. Kurva SNR vs BER 2. Kurva Eb/No vs BER

(11)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA

4.1 Umum

Bab ini menganalisis output yang dihasilkan pada program Matlab. Analisis

data output tersebut diklasifikasikan untuk mengetahui pengaruh yang terjadi pada

kinerja jaringan Wimax 802.16e yang dilihat dari hasil perhitungan nilai BER.

4.2 Hasil Pengujian

Pada hasil pengujian ini modulasi yang akan digunakan adalah modulasi BPSK dan QPSK dengan Code Rate ½ pada modulasi BPSK , ½ pada modulasi QPSK dan ¾ pada tiap modulasi QPSK. Untuk menghitung nilai BER pada masing-masing modulasi, maka terlebih dahulu dihitungan nilai bit ratenya dengan menggunakan rumus 2.4.

Banyak Data = Ndata + Npilot = 192 + 8

= 200 bit

�� =��ℎ

=57

50 � 10 ��

= 11,4 MHz

∆f = Fs Nfft

=11,4

256 = 0,044 MHz

Tb = 1

(12)

= 1 0,044

= 22.45 µs

Sehingga di dapat nilai Bit Rate pada persamaan 2.11 untuk modulasi BPSK Code Rate ½ yaitu :

Dengan menggunakan persamaan yang sama, maka nilai bitrate untuk QPSK Code Rate ½ dan ¾ dapat dilihat pada Tabel 4.1. Pada modulasi QPSK nilai Bm atau Jumlah Bit tiap modulasi bernilai 2 bit, karena ada empat kondisi yang mungkin yaitu: 00, 01, 10 dan 11 [8].

Tabel 4.1 Hasil perhitungan Bit Rate tiap modulasi

Modulasi Banyak Data Coding Rate (Ct)

Sebelum memperhitungan Bit Error Rate (BER), perlu dilakukan

perhitungan nilai Eb/No (Energy bit to Noise Ratio). Nilai ini merupakan

perbandingan Signal Noise Ratio (SNR) terhadap noise.Untuk memperoleh nilai

(13)

nilai Signal Noise Ratio menurut standard IEEE 802.16 yaitu 6 dB yang

mempunyai bit rate 4,45 Mbps dapat diperoleh dengan persamaan 2.3.

��

Dari hasil perhitungan nilai Eb/No, maka didapat nilai Bit Error Rate (BER) dengan menggunakan persamaan 2.1:

(14)

Sehingga didapat nilai Bit Error Rate (BER) :

Dari hasil perhitungan nilai Eb/No dan Bit Error Rate (BER) yang didapat

dengan mengasumsikan nilai Signal Noise Ratio (SNR) sebesar 6 dB, didapat nilai

sebesar 2,4866 untuk Eb/No dan 0,012985 untuk Bit Error Rate (BER), sehingga

dengan menggunakan persamaan yang sama, perhitungan nilai Eb/No dan Bit

Error Rate (BER) dengan nilai Signal Noise Ratio (SNR) yang diintervalkan

mulai dari 5 dB – 15 dB dengan menggunakan program dapat dilihat pada Tabel

(15)

Tampilan data pada Grafik BER vs Eb/No untuk hasil pengujian modulasi

BPSK Code Rate ½ dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik BER vs Eb/No Modulasi BPSK Code Rate ½

Pada Gambar 4.1 terlihat bahwa ketika nilai Eb/No semakin besar, maka

nilai Bit Error Rate (BER) akan menjadi semakin kecil bahkan hingga mencapai

nilai 0. Nilai Bit Error Rate (BER) paling efisien terletak pada nilai Eb/No sebesar

7,4866 dB, dimana nilai Bit Error Rate (BER) sebesar 0,0001. Perubahan nilai Bit

Error Rate (BER) paling signifikan terjadi ketika terjadi perubahan Eb/No dari

1,4866 dB ke 3,4866 dB dimana Bit Error Rate (BER) berubah dari 0.0423

menjadi 0,0041.

Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa ketika nilai Signal Noise Ratio (SNR)

semakin besar, maka nilai Bit Error Rate (BER) akan menjadi semakin kecil

bahkan hingga mencapai nilai 0. Nilai Bit Error Rate (BER) paling efisien terletak

pada nilai Signal Noise Ratio (SNR) sebesar 11 dB, dimana nilai Bit Error Rate

(BER) sebesar 0,0001. Perubahan nilai Bit Error Rate (BER) paling signifikan

terjadi ketika terjadi perubahan Signal Noise Ratio (SNR) dari 5 dB ke 8 dB

(16)

Gambar 4.2 Grafik BER vs SNR Modulasi BPSK Code Rate ½

4.2.2 Modulasi QPSK Code Rate ½

perhitungan nilai Eb/No (Energy bit to Noise Ratio). Nilai ini merupakan

perbandingan Signal Noise Ratio (SNR) terhadap noise. Untuk memperoleh nilai

Eb/No dengan menggunakan teknik modulasi QPSK Code Rate ½ , diasumsikan

nilai Signal Noise Ratio (SNR) menurut standard IEEE 802.16 yaitu 6 dB yang

mempunyai Bit Rate sebesar 8,90 Mbps dapat diperoleh dengan persamaan 2.3.

�� 0

=�� −10 log��

��

= 6−10 log� 10 �� 8,90 ��

= 5,4969 ��

(17)

=��2 � 5,4969

�� =

sebesar 5,4969 untuk Eb/No dan 0,00058 untuk Bit Error Rate (BER), sehingga

dengan menggunakan persamaan yang sama, perhitungan nilai Eb/No dan Bit

Error Rate (BER) dengan nilai Signal Noise Ratio (SNR) yang diintervalkan

mulai dari 5 dB – 15 dB dengan menggunakan simulasi dapat dilihat pada Tabel

(18)

Tabel 4.3 Hasil pengujian modulasi QPSK Code Rate ½ Banyak Data

(Bit)

SNR

(dB)

Eb/No

(dB) BER

200 5 4,4969 0,0014

200 6 5,4969 0,0005

200 7 6,4969 0,0002

200 8 7,4969 0,0001

200 9 8,4969 0,0000

200 10 9,4969 0,0000

200 11 10,4969 0,0000

200 12 11,4969 0,0000

200 13 12,4969 0,0000

200 14 13,4969 0,0000

200 15 14,4969 0,0000

Tampilan data pada grafik BER vs Eb/No untuk hasil pengujian modulasi

QPSK Code Rate ½ dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik BER vs Eb/No Modulasi QPSK Code Rate ½

(19)

7,4969 dB, dimana nilai Bit Error Rate (BER) sebesar 0,0001. Perubahan nilai Bit

Error Rate (BER) paling signifikan terjadi ketika terjadi perubahan Eb/No dari

menjadi 0,0002.

Tampilan data pada grafik BER vs SNR untuk hasil pengujian modulasi

QPSK Code Rate ½ dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik BER vs SNR Modulasi QPSK Code Rate ½

Pada Gambar 4.4 terlihat bahwa ketika nlai Signal Noise Ratio (SNR)

semakin besar maka nilai BER akan menjadi semakin kecil bahkan hingga

mencapai nilai 0. Nilai BER paling efisien terletak pada nilai SNR sebesar 8 dB,

dimana nilai BER sebesar 0,0001. Perubahan nilai BER paling signifikan terjadi

ketika terjadi perubahan SNR dari 5 dB ke 6 dB dimana BER berubah dari 0.0040

menjadi 0,0012.

4.2.3 Modulasi QPSK Code Rate ¾

(20)

perbandingan Signal Noise Ratio (SNR) terhadap noise. Untuk memperoleh nilai

Eb/No dengan menggunakan teknik modulasi QPSK Code Rate ½ , diasumsikan

nilai Signal Noise Ratio (SNR) menurut standard IEEE 802.16 yaitu 9 dB yang

mempunyai Bit Rate sebesar 13,36 Mbps dapat diperoleh dengan persamaan

2.3.

(21)

= 0,008984

�� =

sebesar 10,2579 untuk Eb/E0 dan 0,0029 untuk Bit Error Rate (BER), sehingga

dengan menggunakan persamaan yang sama, perhitungan nilai Eb/E0 dan Bit

Error Rate (BER) dengan nilai Signal Noise Ratio (SNR) yang diintervalkan

mulai dari 5 dB – 15 dB dengan menggunakan simulasi dapat dilihat pada Tabel

(22)

Tampilan data pada grafik BER vs Eb/E0 untuk hasil pengujian modulasi

QPSK Code Rate ¾ dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Grafik BER vs Eb/No Modulasi QPSK Code Rate ¾

nilai 0. Nilai Bit Error Rate (BER) paling efisien terletak pada nilai Eb/No sebesar

13,2579 dB, dimana nilai Bit Error Rate (BER) sebesar 0,0001. Perubahan nilai

Bit Error Rate (BER) paling signifikan terjadi ketika terjadi perubahan Eb/No dari

menjadi 0,0084.

Tampilan data pada grafik BER vs SNR untuk hasil pengujian modulasi

QPSK Code Rate ¾ dapat dilihat pada Gambar 4.6. Pada Gambar 4.6 terlihat

bahwa ketika nlai Signal Noise Ratio (SNR) semakin besar maka nilai Bit Error

(23)

Gambar 4.6 Grafik BER vs SNR Modulasi QPSK Code Rate ¾

Nilai Bit Error Rate (BER) paling efisien terletak pada nilai Signal Noise

Ratio (SNR) sebesar 8 dB, dimana nilai Bit Error Rate (BER) sebesar 0,0001.

Perubahan nilai Bit Error Rate (BER) paling signifikan terjadi ketika terjadi

perubahan Signal Noise Ratio (SNR) dari 5 dB ke 8 dB dimana Bit Error Rate

(24)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan dari pembahasan pada skripsi ini adalah sebagai berikut :

1. Nilai BER terbaik untuk modulasi QPSK terdapat pada modulasi QP S K C ode Rat e ½ dengan nilai simulasi sebesar 0.0001 pada nilai SNR 8 dB

dan memungkinkan turun jika nilai SNR dinaikkan.

2. Nilai BER untuk modulasi BPSK Code Rate ½ pada simulasi sebesar 0,0001 pada nilai SNR 11 dB ketika perhitungan Eb/No sebesar 8,4866. 3. Nilai BER untuk modulasi QPSK Code Rate ¾ pada simulasi sebesar

0,0001 pada nilai SNR 12 dB ketika perhitungan Eb/No sebesar 13,2579. 4. Kinerja suatu sistem WiMAX sangat dipengaruhi oleh jenis modulasi yang

digunakan. Sebab jenis modulasi ini yang akan mengatur jumlah data yang dibawa.

5.2 Saran

Adapun saran dari Skripsi ini adalah sebagai berikut :