ANALISIS PERFORMANSI MC-CDMA MENGGUNAKAN ANTENA SUSUNAN ( PERFORMANCE ANALYSIS OF MC-CDMA USING ARRAY ANTENNA )
Maman Sarman¹, -²
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Kebutuhan transmisi data maupun suara dengan data rate tinggi saat ini pada jaringan nirkabel menjadi bahasan pokok dalam mempersiapkan teknologi masa depan. CDMA menjanjikan kualitas seperti yang diinginkan, misalnya daya rendah, cakupan yang luas, dan kapasitas yang besar. Di sisi lain, penggunaan multi-carrier seperti OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), untuk mengatasi frequency selective fading terus dikembangkan. Guna meningkatkan kemampuan dan mengakomodasi keuntungan dari CDMA serta OFDM yang telah disebutkan sebelumnya, MC-CDMA (Multi-Carrier Code Division Multiple Access) dikembangkan.
MC-CDMA merupakan teknologi komunikasi digital wireless yang dipersiapkan untuk generasi yang akan datang. MC-CDMA memiliki kehandalan dalam lingkungan propagasi multipath, dengan kemampuannya mengatasi frequency selective fading, dan dengan pemakaian carrier yang orthogonal dapat meningkatkan efisiensi spektral. Penggunaan sistem MC-CDMA yang sudah cukup baik dapat ditingkatkan kinerjanya dengan menerapkan antena susunan.
Penggunaan antena susunan yang menggunakan beberapa elemen antena untuk beamforming, akan membantu untuk memisahkan sinyal yang diinginkan dari sinyal penginterferensi. Penelitian dilakukan untuk meneliti penggunaan antena susunan pada sistem MC-CDMA dan menganalisa kinerja sistem dalam lingkungan fading. Algoritma adaptif yang digunakan untuk pembobotan antena dalam penelitian ini adalah algoritma Least-Mean Square (LMS). Selain itu dianalisis pola radiasi antena dengan menggunakan empat, enam dan delapan elemen antena susunan pada receiver. Kemudian diperhitungkan pengaruh dari kecepatan user dan user penginterferensi terhadap kinerja sistem.
Hasil simulasi membuktikan bahwa dengan menggunakan antena susunan yang lebih banyak pada sistem CDMA untuk target BER akan lebih baik dalam meningkatkan kinerja sistem MC-CDMA dibandingkan penggunaan jumlah antena yang sedikit. Tetapi kecepatan user yang tinggi dan banyaknya user pengintereferensi dapat menurunkan kinerja dari sistem.
Kata Kunci :
Abstract
Requirement of data transmission and also voice with data of rate high in this time [at] network of nirkabel become fundamental discussion in drawing up future technology. CDMA promise quality [is] such as those which wanted, for example low energy, wide [of] coverage, and big capacities. On the other side, usage of multi-carrier like OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), to overcome fading selective frequency continues to be developed. Utilize to improve ability and accommodate advantage of CDMA and also OFDM which have been mentioned previously, MC-CDMA ( Multi-Carrier Code Division Multiple Access) developed.
MC-CDMA represents digital communications technology [of] wireless drawn up for generation to come. MC-CDMA have mainstay in environment of propagation multipath, ably overcome fading selective frequency, and with usage of carrier which [is] orthogonal can improve efficiency of spectral. Usage of system of MC-CDMA which have good enough can be improved [by] its performance by applying formation antenna;. Usage of formation antenna; using some antenna; element for beamforming, will assist to dissociate wanted signal of penginterferensi signal. Research [done/conducted] to check usage of formation antenna; [at] system of MC-CDMA and analyze system performance in environment of fading. Algorithm of Adaptive used for the wight of antenna; in this research [is] algorithm of Least-Mean Square (LMS). Besides analyzed [by] pattern of radiasi antenna; by using four, six and eight formation antenna; element [at] receiver. [Is] later; then reckoned [by] influence of speed of and user of user penginterferensi to system performance
Result of simulation prove that by using formation antenna; which is more [at] system of MC-CDMA for the goals of BER will be more be good in improving system performance of MC-MC-CDMA compared to usage of antenna; amount which a few/little. But speed of high user and to the number of pengintereferensi user can degrade performance of system
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pelayanan untuk sistem komunikasi bergerak yang akan datang adalah mendukung layanan dengan laju data yang tinggi untuk pelayanan aplikasi multimedia seperti layanan suara, data, gambar dan video melalui jaringan nirkabel. Hal ini akan berdampak pada kebutuhan resources bandwidth yang besar,. Adanya teknologi multicarrier spread sprectrum diharapkan mampu menjawab tantangan tersebut. .Perpaduan antara teknik modulasi multicarrier dan spread spectrum telah melahirkan variasi-variasi sistem akses CDMA antara lain Multicarrier CDMA (MC CDMA) dan Multicarrier Direct Sequence CDMA (MC-DS-CDMA) yang memiliki kelebihan dibandingkan dengan sistem akses lain antara lain tahan akan gangguan
multipath propagation dan efisien terhadap penggunaan spektrum frekuensi. Oleh
karena itu, penerapan sistem MC-CDMA yang sudah cukup baik dapat ditingkatkan kinerjanya dengan menerapkan antena susunan.
Penerapan antena susunan pada sistem MC-CDMA yang ditempatkan pada bagian receiver dapat meningkatkan integritas dari suatu sinyal pada lingkungan dengan interferensi. Pada komunikasi seluler, penggunaan antena susunan dapat mereduksi interferensi dari user lain baik yang berada pada sel yang sama atau sel tetangga, sehingga dapat meningkatkan kapasitas sistem. Dilihat dari berbagai keuntungan yang diberikan, penerapan antena susunan merupakan salah satu hal penting dalam sistem komunikasi bergerak.
Dalam Tugas Akhir ini dilakukan simulasi menggunakan perangkat lunak Matlab dan menganalisa kinerja penerapan antena susunan pada sistem MC-CDMA. Antena susunan tersebut diaplikasikan pada receiver dengan jumlah elemen yaitu empat, enam dan delapan elemen antena. Pada Tugas Akhir ini, proses pembobotan pada antena dilakukan dengan menggunakan algoritma adaptif pembobotan yaitu
Least Mean-Square (LMS) .Kemudian akan dilakukan penelitian terhadap kinerja
sistem yang dipengaruhi oleh jumlah elemen antena dan kecepatan user.
BAB I. PENDAHULUAN 2
1.2 Perumusan Masalah
Dalam Tugas Akhir ini akan membahas beberapa permasalahan antara lain:
1. Bagaimana memodelkan dan mensimulasikan penggunaan antena susunan pada sistem MC-CDMA.
2. Bagaimana kinerja, dalam hal ini BER (Bit Error Rate) dengan penerapan antena susunan pada sistem MC-CDMA.
3. Bagaimana pengaruh jumlah elemen antena terhadap kinerja sistem 4. Bagaimana kinerja sistem di lingkungan dengan fading
5. Bagaimana kecepatan konvergen dari algoritma adaptif pembobotan yang digunakan.
6. Bagaimana kinerja antena susunan terhadap pengaruh interferensi dari user lain pada sistem MC-CDMA.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Menganalisis pola radiasi antena susunan pada sistem MC-CDMA. 2. Menganalisa kinerja antena susunan terhadap interferensi dgn user lain. 3. Menganalisa pengaruh konvergensi terhadap algoritma adaptif yang
digunakan.
4. Menganalisis kinerja antena susunan di lingkungan dengan fading 5. Menganalisis pengaruh jumlah elemen antena terhadap kinerja sistem 1.4 Hipotesa
1. Dengan menerapkan antena susunan pada sistem MC-CDMA akan memberikan kinerja sistem yang lebih baik
2. Semakin banyak jumlah elemen antena yang digunakan, maka kinerja sistem akan semakin baik, sedangkan kinerja sistem akan menurun untuk kecepatan user yang tinggi
1.5 Batasan Masalah
Agar pembahasan dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu kompleks dan didapatkan hasil yang optimal serta terarah maka dalam penulisannya dilakukan pembatasan-pembatasan masalah sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN 3
1. Simulasi yang dilakukan menggunakan perangkat lunak Matlab 7.0
2. Kanal transmisi yang digunakan bersifat multipath berdistribusi rayleigh dan AWGN oleh perangkat.
3. Pemodelan sistem MC-CDMA dilakukan pada arah uplink, yaitu : dari arah Mobile Station (MS) ke Base Transmitter Station (BTS).
4. Modulasi yang digunakan berupa mapping sinyal QPSK.
5. Jumlah elemen antena yang digunakan sebanyak 4, 6 dan 8 elemen dengan jarak antar elemen yaitu 0.5λ.
6. Jumlah user penginterferensi yaitu 1, 2 dan 3 user dengan asumsi DOA
user telah diketahui.
7. Algoritma adaptif pembobotan yang digunakan yaitu Least Mean-Square
(LMS).
8. Analisis dan simulasi dilakukan pada tingkat baseband atau ekivalen
lowpass.
9. Tidak melakukan proses sinkronisasi dan tracking Directional of Arrival
(DoA)
10. Menggunakan susunan antena Uniform Linear Array.
11. Pengaruh mutual coupling pada antena susunan diasumsikan tidak ada.
1.6 Metode Penelitian
Metode penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur
Berisikan pembahasan teoritis melalui studi literatur dari buku-buku atau jurnal ilmiah yang berkaitan dengan sistem komunikasi MC-CDMA, algoritma adaptive pembobotan pada antena.
2. Perancangan Sistem
Perancangan sistem disesuaikan dengan model yang telah di desain. 3. Simulasi
Simulasi dilakukan untuk mendapatkan kinerja antena susunan, dengan algoritma adaptif pembobotan yang berbeda, pada sistem MC-CDMA yang ditampilkan dalam bentuk grafik-grafik dan tabel-tabel sesuai dengan parameter-parameter yang telah ditentukan.
Analisis Performansi MC-CDMA menggunakan Antena Susunan
BAB I. PENDAHULUAN 4
1.7 Sistematika Penulisan
Secara umum keseluruhan Tugas Akhir ini dibagi menjadi lima bab bahasan, ditambah dengan lampiran dan daftar istilah yang diperlukan. Penjelasan masing-masing bab adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metode penyelesaian masalah, yang akan digunakan serta sistematika penulisan yang memuat susunan penulisan Tugas Akhir.
BAB II : Teori Pendukung
Berisikan teori-teori yang mendukung dan melandasi penulisan Tugas Akhir ini, yaitu tentang konsep dasar sistem komunikasi MC-CDMA, konsep antena susunan dan algoritma adaptive pembobotan Least Mean-Square (LMS).
BAB III : Model Sistem
Bab ini akan membahas penurunan persamaan yang digunakan dalam simulasi dari ketiga algoritma adaptif pembobotan yang digunakan pada sistem MC-CDMA dan memberikan penjelasan untuk setiap langkah simulasi yang dilakukan dalam bentuk diagram blok.
BAB IV : Analisis Hasil Simulasi
Berisikan analisis terhadap hasil simulasi yang dilakukan. Analisis yang dilakukan antara lain dengan menganalisa kinerja sistem pada lingkungan dengan fading, pengaruh jumlah elemen antena serta membandingkan kinerja ketiga algoritma adaptif pembobotan yang digunakan.
BAB V : Penutup
Berisikan kesimpulan dari analisis yang telah dilakukan, serta rekomendasi atau saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.
BAB V.KESIMPULAN DAN SARAN 52
5.1 Saran
Beberapa hal yang disarankan untuk dilakukan lebih lanjut setelah penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisa pengaruh impedansi kopling antar elemen antena terhadap pola radiasi dengan algoritma LMS.
2. Penerapan algoritma adaptif untuk vektor pembobotan antena dapat menggunakan algoritma lain selain LMS, misalnya NLMS, RLS sehingga dapat dibandingkan performansi masing-masing algoritma tersebut.
3. Dapat dibandingkan performansi sistem MC-CDMA, MC-DS-CDMA dan MT-CDMA dengan menggunakan antena susunan.
Analisis Performansi MC-CDMA menggunakan Antena Susunan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian Tugas Akhir ini diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari seluruh hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa penerapan antena susunan akan meningkatkan kinerja sistem MC-CDMA secara signifikan. 2. Variasi terhadap jumlah antena susunan, pada algoritma LMS akan
mempengaruhi nilai dari Mean Square Error. Dimana semakin banyak jumlah antena , nilai terkecil dari Mean Square Error yang didapatkan akan semakin cepat sehingga vektor pembobotan yang dipengaruhi oleh nilai error dari algoritma adaptif akan semakin memaksimalkan pola pancar dari sinyal yang diterima pada elemen antena yang diboboti.
3. Pada kanal AWGN dan Pada kanal frequency selective fading dengan frekuensi doppler 0 Hz, 25 Hz, dan 80Hz akan lebih baik dengan penggunaan jumlah antena susunan yang banyak
4. Pada kanal AWGN dan kanal frequency selective fading dengan frekuensi
doppler 0 Hz, 25 Hz, dan 80Hz untuk variasi jumlah user penginterferensi
membuktikan bahwa performansi MC-CDMA cenderung menurun untuk setiap kenaikan jumlah user., karena hal ini akan meningkatkan komponen
Multi User Interference (MUI), sehingga menyebabkan penurunan level daya
terima,akan tetapi dengan penambahan jumlah susunan yang akan banyak dapat memperbaiki hal tersebut..
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian Tugas Akhir ini diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari seluruh hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa penerapan antena susunan akan meningkatkan kinerja sistem MC-CDMA secara signifikan.
2. Variasi terhadap jumlah antena susunan, pada algoritma LMS mempengaruhi kinerja sistem dan nilai Mean Square Error. Dimana semakin banyak jumlah antena akan meningkatkan kinerja sistem dan nilai Mean Square Error yang didapatkan akan semakin kecil.
3. Pada kanal AWGN menunjukan kecenderungan bahwa kinerja sistem MC-CDMA pada kasus 1 user tanpa interferensi untuk mencapai target BER dengan menggunakan 8 antena susunan lebih baik ± 2.5 dB dibandingkan dengan 4 antena susunan dan 8 antena susunan lebih baik ± 1 dB dibandingkan dengan 6 antena susunan. Sedangkan pada kasus dengan penggunaan 2 user penginterferensi menunjukan bahwa penggunaan 8 antena susunan lebih baik ±6 dB terhadap 4 antena susunan dan lebih baik ±4 dB terhadap 6 antena susunan.Hal ini menunjukan bahwa jumlah antena susunan yang banyak akan memberikan performansi sistem yang lebih baik
3
10−
4. Pada kanal AWGN untuk variasi jumlah user penginterferensi dengan menggunakan 4 elemen antena susunan . Terlihat bahwa untuk mencapai kinerja BER , untuk 1 user penginterferensi memberikan kinerja lebih baik ± 2 dB dibandingkan dengan 3 user penginterferensi dan memberikan kinerja lebih baik ± 1 dB terhadap 2 user penginterferensi. Sedangkan pada penggunaan 6 antena susunan terlihat bahwa untuk mencapai kinerja BER , untuk 1 user penginterferensi memberikan kinerja lebih baik ± 4 dB dibandingkan dengan 3 user penginterferensi dan memberikan kinerja lebih baik ± 2 dB terhadap 2 user penginterferensi. Hal ini membuktikan bahwa performansi MC-CDMA cenderung menurun untuk setiap kenaikan jumlah user. Penurunan performansi ini dikarenakan bertambahnya jumlah user penginterferensi.
3
10−
3
10−
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cheung, Bing-Leung Patrick. Simulation of Adaptive Array Algorithms for
OFDM and Adaptive Vector OFDM Systems. Virginia Polytechnic
Institute and State University,Blacksburg,Virginia.2002.
[2] Jatmiko, Sigit Budi.,”Analisa Performansi Multi-Code Multicarrier
CDMA (MC-MC-CDMA) pada Kanal Multipath Fading”, Tugas Akhir,
STTTelkom, Bandung, 2005.
[3] Haykin, Simon. Adaptive Filter Theory. Prentice-Hall International, Inc.
1996.
[4] Laksono, Dewantoro Bimo.,”Analisa Performansi MC-CDMA
menggunakan Teknik Predictive Power Control dan Adaptive Modulation pada kanal Fading Rayleigh, Tugas Akhir, STTTelkom, Bandung, 2004.
[5] Prasad. Ramjee, Hara. Shinsuke.,”An Overview of Multicarrier CDMA”, IEEE Communications Magazine, December 1997.
[6] Rappaport, Theodore S.,”Wireless Communications : Priciples and
Practice”, 2nd, Prentice-Hall, Upper Saddler River,2002.
[7] Sangunetti, L., Morelli, M., Mengali, U.,”Channel Estimation and
Tracking for MC-CDMA Signals”, University of Pisa, Department of
Information Engineering.
[8] Syahrial, Bayu.,”Analisis Perbandingan Kinerja Multicarrier CDMA
dengan Multicarrier Direct Sequence CDMA , Tugas Akhir, STTTelkom,
Bandung, 2004.
[9] Sandy.,”Analisis Kinerja Algoritma Adaptive Beamforming Pada Sistem
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) , Tugas Akhir,
STTTelkom, Bandung, 2006.
[10] Utama, Pramudya. Putra ,”Analisis Performasi sistem MC-CDMA
menggunakan Adaptive Modulation Pada Kanal Fading Rayleigh, Tugas
Akhir, STTTelkom, Bandung, 2005.
[11] Venkatasubramanian, Ramasamy.January2003. Beamforming for MC-CDMA. Blacksburg : Virginia Polytechnic Institut and State University
