Sistem Pengukuran untuk Eksperimen Diversitas Kooperatif pada Sistem Komunikasi dengan Gelombang Angkasa HF

Muhammad Aditya Rizaldi Oktaviano

2212100153

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Sistem Pengukuran untuk Eksperimen

Diversitas Kooperatif pada Sistem Komunikasi

dengan Gelombang Angkasa HF

Dosen Pembimbing:

Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng, Ph.D.

.

• Bagaimana Teknik Diversitas Koperatif pada Sistem

Komunikasi HF dapat diterapkan di lintasan

Surabaya-Ternate-Merauke dapat memberikan hasil yang lebih baik

dalam sistem pengukuran.

• Bagaimana persiapan software dan hardware agar teknik

ini dapat berjalan dengan baik?

• Berapa besar daya yang dipancarkan oleh pemancar?

• Berapa besar daya yang diterima oleh sistem penerima di

receiver akhir?

Rumusan Masalah

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Sistem ini menggunakan teknik kooperatif dengan

menggunakan skala ITS. Dengan link Taman Alumni, Pusat

Robotika, dan Teknik Elektro

• Sistem pengukuran dilakukan sesuai dengan skenario

pengukuran

• Data yang dikirim dari sistem transmitter berupa pesan

teks.

• Waktu pengukuran dilakukan pada sore dan malam hari

• Menggunakan Low Pass Filter untuk menghindari distorsi

intermodulasi

• Simulasi menggunakan perangkat lunak Labview 14.0f1

• Spesifikasi perangkat keras yang dijadikan referensi adalah

NI USRP tipe N210/2922

METODOLOGI PENELITIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Berdasarkan Per-Men Komunikasi dan

Informatika No. 29 tahun 2009 dan Radio

and Space Service Australia Governement

• Frekuensi yang dipilih adalah 7 MHz dan 14

MHz.

Perancanaan Link Budget

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Bertujuan untuk menentukan daya pancar

dengan menggunakan model path loss

• P

_r

= P

_t

+ G

_t

(β) + G

_r

(β) - L

Dimana: Pt = daya transmisi (Db)

G

_t

(β) = gain antena pemancar

G

_r

(β) = gain antena penerima

Perancanaan Link Budget

• Kalkulasi link budget untuk SUB-MKQ

h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul

D 3102.7 km Panjang lintasan 1 kali pantulan

Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz

Gt(β) 3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

Gr(β) 3 dBi

La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss)

Lb -128.72 dB Free space loss

Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi

Lp -6 dB Redaman polarisasi

Lq -1 dB Redaman sporadic

Loss kabel -5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor

L -174.72 dB Redaman total

T 290 K Noise temperatur

K 1.38 × 10−23 J/K Konstanta Boltzmann

B 200 KHz Bandwidth sistem

N 8.004 × 10−16 _{Daya noise dalam Watt}

Pt 100 W Daya pancar dalam Watt

Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel Watt

Pr 3.04 × 10−15 _{W Daya terima dalam Watt}

Pr (dBW) -145.16 dBW Daya terima dalam desibel Watt

Perancanaan Link Budget

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Kalkulasi link budget untuk SUB-TTE

h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul

D 1932.11 km Panjang lintasan 1 kali pantulan

Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz

Gt(β) 3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

G_r(β) 3 dBi

La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss)

Lb -124.61 dB Free space loss

Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi

Lp -6 dB Redaman polarisasi

Lq -1 dB Redaman sporadic

Loss kabel -5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor

L -165.61 dB Redaman total

T 290 K Noise temperatur

K 1.38 × 10−23 J/K Konstanta Boltzmann

B 200 KHz Bandwidth sistem

N 8.004 × 10−16 _{Daya noise dalam Watt}

Pt 100 W Daya pancar dalam Watt

Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel

Pr 7.94 × 10−15 _{W Daya terima dalam Watt}

Pr (dBW) -140.99 dBW Daya terima dalam desibel

Perancanaan Link Budget

• Kalkulasi link budget untuk TTE-MKQ

h 290 km Asumsi tinggi lapisan pantul

D 1932.11 km Panjang lintasan 1 kali pantulan

Lamda 14.2 m Frekuensi 21 MHz

Gt(β) 3 dBi Antena monopole Shakespeare 23 Ft. 3-piece SSB Antenna

Gr(β) 3 dBi

La -20 dB Asumsi 1 kali pantulan (absorption loss)

Lb -124.61 dB Free space loss

Lg 0 dB 3dB/1 kali pantulan ke bumi

Lp -6 dB Redaman polarisasi

Lq -1 dB Redaman sporadic

Loss kabel -5 dB Koaksial RG8+RG58+konektor

L -165.61 dB Redaman total

T 290 K Noise temperatur

K 1.38 × 10−23 J/K Konstanta Boltzmann

B 200 KHz Bandwidth sistem

N 8.004 × 10−16 _{Daya noise dalam Watt}

Pt 100 W Daya pancar dalam Watt

Pt (dBW) 20 dBW Daya pancar dalam desibel

Pr 7.94 × 10−15 _{W Daya terima dalam Watt}

Pr (dBW) -140.99 dBW Daya terima dalam desibel

Skenario Pengujian Sistem

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Perangkat Sistem Komunikasi

Kooperatif

Perangkat Sistem Komunikasi

Kooperatif

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Shakespeare 3 Piece 23 Ft.

393 SSB

• Frekuensi : 2 – 30 MHz

• Input Impendace : 50 Ω

• VSWR : Less than 2,0

Antena Monopole

Universal Software Radio

Peripheral

(USRP)

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

• Sistem pengujian Daya keluaran



Sinyal Generator



USRP

• Sistem pengujian di Penerima



Mengukur daya yang diterima dari pemancar



Mengukur daya yang diterima dari relay

• Perhutingan SNR

• Pengujian Sistem Komunikasi Kooperatif

Pengujian daya keluaran

dengan USRP tanpa LPF

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Low Pass Filter

• Untuk mengatasi harmonisa yang

diakibatkan distorsi intermodulasi

• Dengan membatasi frekuensu kerja yang

digunakan agar tidak melebar ke frekuensi

lain

Pengujian daya keluaran

dengan USRP dengan LPF

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Tabel perbandingan daya

keluaran

Frekuensi (MHz) Daya keluaran SA pada pengujian (dBm)

Sinyal Generator USRP

Tanpa LPF Dengan LPF

7 -21,27 -10 -37,94

Mengukur daya yang diterima

dari pemancar

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Mengukur daya yang diterima dari

pemancar

Ref -10 dBm *Att 20 dB CLRWR A Center 14 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms 1 AP SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -78.01 dBm 14.000000000 MHz Ref -10 dBm *Att 20 dB CLRWR A Center 14 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms 1 AP SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -75.70 dBm 14.000000000 MHz

Pukul 18.00

Pukul 19.00

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Mengukur daya yang diterima dari

relay

Mengukur daya yang diterima

dari relay pada frekuesi 7 MHz

Pukul 19.00

Ref -10 dBm *Att 20 dB CLRWR A 1 AP 10 kHz/ Center 7.0325 MHz Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -65.53 dBm 7.032699800 MHz Date: 19.NOV.9024 21:07:06 Ref -10 dBm *Att 20 dB 1 AP CLRWR A Center 7 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms SGL -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -65.39 dBm 7.000000000 MHz Date: 1.JAN.2002 07:21:12

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Mengukur daya yang diterima dari

relay pada frekuensi 14 MHz

Ref -10 dBm *Att 20 dB 1 AP CLRWR A Center 14 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -61.96 dBm 14.000000000 MHz 2 Delta 2 [T1 ] -10.34 dB 3.000000000 kHz Date: 1.JAN.2002 08:29:52 Ref -10 dBm *Att 20 dB 1 AP CLRWR A Center 14 MHz 10 kHz/ Span 100 kHz * UNCAL 3DB RBW 3 kHz VBW 10 kHz SWT 15 ms -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 1 Marker 1 [T1 ] -67.57 dBm 14.000000000 MHz 2 Delta 2 [T1 ] -11.69 dB 3.000000000 kHz Date: 1.JAN.2002 08:30:18

Tabel hasil pengukuran daya terima

Frekuensi (MHz) Waktu Daya Terima (dBm)

Daya Terima (miliwatt)

14 18.00 -78,01 1,58 x 10−8

19.00 -73,7 4,26 x 10−8

Frekuensi (MHz) Waktu Daya Terima (dBm) Daya Terima (miliwatt)

7 16.00 -63,33 4,64 x 10 −7 17.00 -63,39 4,58 x 10 −7 18.00 -73,66 4,305 x 10 −8 19.00 -73,38 4,59 x 10 −8 14 16.00 -61,96 6,36 x 10 −7 17.00 -67,37 1,83 x 10 −7 18.10 -60,37 9,18 x 10 −7 19.10 -61,32 7,37 x 10 −7

Dari Pemancar

Dari Relay

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Tabel Nilai SNR

Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_ waktu (dBm) (miliwatt) 18.00 -78,01 -91,01 13,01 19,99 19.00 -73,7 -92,38 18,68 73,79 Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_ Waktu (dBm) (miliwatt) 16.00 -63,33 -75,05 11,72 14,85 17.00 -63,39 -79,20 15,81 38,10 18.10 -73,66 -90,10 16,44 44,05 19.10 -73,38 -83,41 10,03 10,06 Daya Terima_Pr (dBm) Noise Floor (dBm) SNR_ Waktu (dBm) (miliwatt) 16.00 -61,96 -81,11 19,15 82,22 17.00 -67,37 -80,24 12,87 19,36 18.10 -60,37 -82,34 21,97 157,39 19.10 -61,32 -80,11 18,79 75,68

SNR dari pemancar ke penerima pada frekuensi 14 MHz

SNR dari relay ke penerima pada frekuensi 7 MHz

Kesimpulan

Sinyal USRP jika tidak menggunakan LPF akan menghasilkan harmonisa yang diakibatkan

adanya distorsi intermodulasi.

Semakin besar frekuensi yang digunakan, maka daya yang dipancarkan akan semakin kecil.

Gangguan seperti interferensi dan lingkungan sekitar antena pemancar sangat berpengaruh

terhadap sinyal yang akan diterima di penerima. Yang akibatnya daya yang diterima di

penerima akan berkurang.

Dari ketiga metode diversitas kooperatif yang digunakan, metode MRC memberikan kinerja

yang lebih baik dibandingkan dengan SC dan EGC

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO