Analisis Performansi Metode Sekuen Barker Melalui Kanal Rician Fading Pada Wireless Local Area Network

RICIAN FADING PADA WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

Innel Lindra¹, Sugihartono², Budi Prasetya³

¹Magister Elektro Komunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

Abstrak

Jaringan komunikasi wireless saat ini telah ada di mana–mana. Aplikasinya seperti audio, video dan multimedia dimana telah memacu pertumbuhan Wireless Local Area Network (WLAN) yang berkecepatan tinggi. Salah satu contoh WLAN adalah wireless fidelity (wi-fi) dengan standar IEEE 802.11. Selain wi-fi, peralatan komersial lainnya seperti cordless phone dan microwave juga bekerja pada frekuensi ini sehingga kemungkinan terjadinya interferensi antara device ini akan semakin besar. Untuk mengurangi efek interferensi digunakan metode spread spectrum dengan kode pengacak pseudonoise. Pada Tesis ini dilakukan simulasi dengan menggunakan tools Matlab 2012. Parameter performansi yang dilihat antara lain BER dan Eb/No. Simulasi dilakukan dengan menggunakan panjang kode Barker yang berbeda baik pada kanal AWGN dan atau kanal

multipath dengan distribusi Rician. Dari simulasi dapat terlihat bahwa panjang kode Barker tidak mempengaruhi nilai BER dan Eb/No sistem. Panjang kode Barker hanya mempengaruhi nilai processing gain. Panjang kode Barker 11 dengan bit rate 1 Mbps memiliki nilai BER yang paling baik yaitu 3.397 x 10-6 serta processing gain 10.41 dB sesuai dengan standar IEEE 802.11. Kata Kunci : WLAN, Spread Spectrum, Pseudorandom, Kode Barker, BER, Eb/No, Processing Gain, AWGN, Multipath, Distribusi Rician

Abstract

Wireless communication networks have existed everywhere. These networks include Wireless Local Area Network (WLAN) and those used for commercial equipment. The WLAN is applied for audio, video and multimedia and various applications used in offices, businesses, schools, government agencies and others. The example of WLAN is wireless fidelity (wi-fi) with IEEE 802.11 standart. The commercial equipment is usually used for cordless phones and microwave oven. These wireless networks are working on the same frequency so that the interference between these devices is highly possible. To reduce this effect, a spread spectrum method with pseudonoise code was applied. This thesis conducted the simulation of the spread spectrum method using tools Matlab 2012. Performance parameters are BER and Eb/No. Simulations were carried out using different length of Barker code both on the AWGN channel and multipath channel with Rician distribution. The results of the simulations showed that the Barker code length did not affect the value of BER and Eb/No system. The length of Barker code only affected the value of processing gain. Barker code length of 11 with bit rate of 1 Mbps had the best BER value and processing gain namely 3.397 x 10-6 and is 10.41 dB respectively; this was in line with the IEEE 802.11 standards

Keywords : Wireless communication networks have existed everywhere. These networks include Wireless Local Area Network (WLAN) and those used for commercial equipment. The WLAN is applied for audio, video and multimedia and various applications used in offices, busin

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Saat ini jaringan komunikasi wireless telah ada dimana-mana. Aplikasi audio, video dan multimedia telah memicu pertumbuhan wireless local area network (WLAN) yang berkecepatan tinggi. WLAN sekarang banyak dijumpai di lingkungan urban dan rural. Salah satu contoh WLAN adalah jaringan wireless

fidelity (wi-fi) yang banyak digunakan di manufacturing, warehouses, retail

store, perusahaan, area publik dan lain sebagainya. Gambar 1.1 menunjukkan salah satu aplikasi dari WLAN diperkantoran.

Gambar 1.1. Aplikasi WLAN Dalam Gedung (Perkantoran) [24]

WLAN bekerja pada band unlicensed ISM (Industrial, Scientific and Medical) yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dan sesuai standar IEEE 802.11. Karena aplikasi WLAN banyak digunakan dalam area indoor dimana kemungkinan terjadinya interferensi dengan peralatan lain yang menggunakan gelombang radio pada frekuensi yang sama seperti cordless phone atau microwave oven semakin besar, maka dibutuhkan suatu teknik yang dapat meminimalisir terjadinya interferensi sesuai dengan kondisi networknya. Teknik ini dikenal dengan metoda penebaran (spread spectrum) dimana dalam proses transmisinya menggunakan sebuah kode pseudonoise. Salah satu kode pseudonoise yang digunakan pada transmisi indoor WLAN yaitu kode Barker.

Dalam proses pengiriman sinyal informasi dari pengirim ke penerima akan mengalami gejala yang dikenal dengan multipath seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1.2. Path (lintasan) bisa Line of Sight (LOS), Non LOS atau kombinasi dari keduanya. Analisis sinyal multipathnya bisa menggunakan distribusi Rayleigh atau distribusi Rician. Multipath ini akan menyebabkan interferensi yang nantinya akan mempengaruhi kondisi sinyal dipenerima. Untuk mengatasi interferensi tersebut maka digunakan kode penebar pada proses modulasinya.

Gambar 1.2. Efek Multipath Dalam Ruangan[22]

1.2. Perumusan Masalah

Pada penelitian ini dibahas permasalahan sebagai berikut :

1. Melakukan analisa terhadap sifat-sifat random kode Barker dengan panjang kode yang berbeda

2. Bagaimana pengaruh panjang kode Barker terhadap BER dan Eb/No jika kanal yang dilalui adalah kanal AWGN

3. Bagaimana pengaruh panjang kode Barker terhadap BER dan Eb/No jika kanal yang dilalui adalah kanal multipath dengan distribusi Rician

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui sifat-sifat acak dari tiap-tiap panjang kode Barker yang berbeda

2. Mengetahui pengaruh panjang kode Barker terhadap performansi WLAN indoor standar IEEE 802.11 dengan membandingan nilai Eb/No dan BER 3. Melihat performansi sistem jika kanal yang dilewati bersifat AWGN 4. Melihat performansi sistem jika kanal yang dilewati adalah kanal

multipath yang memiliki distribusi Rician

1.4. Batasan Masalah

Agar dalam pengerjaan tesis ini didapatkan hasil yang optimal, maka masalah akan dibatasi sebagai berikut :

a. Panjang Kode Barker yang digunakan adalah dengan panjang 5, 7, 11 dan 13

b. Kinerja sistem yang diamati adalah Eb/No dan BER dengan kanal AWGN dan multipath

c. Simulasi dan analisis tidak melibatkan kanal udara d. Analisis sinyal multipath menggunakan distribusi Rician e. Simulasi ini akan dilakukan dengan bantuan tool Matlab2012a

1.5. Metode Penelitian

Metode penelitian yang dipakai dalam penyusunan tesis ini adalah metode eksperimental dengan tahap-tahap sebagai berikut:

 Studi Literatur

Studi literatur ini meliputi proses pembelajaran semua materi dengan pencarian referensi serta informasi dari internet, jurnal, buku maupun media yang ada yang berkaitan dengan tesis ini

 Konsultasidengan pembimbing dan pihak–pihak lain yang kualified dalam disiplin ilmu yang berhubungan dengan tesis ini

 Melakukan pengujian dengan bantuan toolMatlab2012a 1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan tesis ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian yang dilakukan, metodologi penelitian serta sistematika penulisan tesis

BAB II DASAR TEORI

Bab ini membahas tentang teori-teoriyang mendukung tesis yaitu Wireless

Local Area Network (WLAN), spread spectrum, pseudonoise (PN), noise

dan interferensi, Phase Shift Keying (PSK) serta hasil studi literatur BAB III MODEL SIMULASI SISTEM

Bab ini membahas tentang parameter-parameter yang akan disimulasikan, channel coding yang digunakan (convolutional code), modulasi dan demodulasi direct sequence spread spectrum serta kanal propagasi yang digunakan (AWGN dan distribusi Rician) untuk menentukan nilai Eb/No dan BER sistem baik berupa grafik simulasi maupun hasil perhitungan

BAB IV ANALISA

Bab ini membahas tentang analisis dari simulasi yang dilakukan dengan merubah parameter–parameter diantaranya panjang deretan kode Barker, bit rate serta kanal multipath apakah AWGN dan atau terdistribusi Rician

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut

BAB II DASAR TEORI 2.1. Wireless Local Area Network (WLAN)

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu : 1. Panjang kode Barker tidak mempengaruhi nilai Eb/No dan BER baik pada

kanal AWGN maupun kanal Rician. Yang mempengaruhi nilai Eb/No dan BER adalah bit rate. Untuk modulasi BPSK, nilai BER dengan kecepatan bit 1 Mbps lebih baik dibandingkan dengan kecepatan bit 2 Mbps, 5.5 Mbps dan 11 Mbps yaitu 3.397 x 10-6.

2. Perubahan panjang kode Barker mempengaruhi nilai processing gain yaitu semakin panjang kode Barkernya maka nilai processing gainnya juga semakin baik. Kode Barker dengan panjang 11 dan kecepatan bit 1 Mbps memiliki nilai processing gain Gp = 10.41 dB. Apabila bandwidth transmisi lebar maka daya transmisi rata–rata akan semakin kecil sehingga sinyal yang ditransmisikan akan dianggap seperti noise dan ini dapat mengurangi interferensi (dan atau sinyal jamming pada sistem).

3. Pada kanal Rician, performansi sistem dipengaruhi oleh faktor K. Semakin besar nilai faktor K-nya maka nilai BERnya juga akan semakin besar. Untuk nilai Eb/No 10 dB didapatkan nilai BER untuk faktor K = 0 dB adalah 8.955 x 10-2 dan faktor K = 15 dB adalah 4.2 x 10-5. Hal ini berarti semakin besar nilai faktor K maka sinyal yang diterima oleh sistem adalah sinyal dominan (sinyal lansung) dan pengaruh sinyal tidak lansung sangat sedikit.

5.2. Saran

Untuk penelitian selanjutnya disarankan agar :

1. Menggunakan modulasi QPSK dan atau CCK untuk kecepatan bit 2 Mbps, 5.5 Mbps dan 11 Mbps

2. Untuk kanal multipath menggunakan distribusi Rayleigh

3. Membandingkan performansi sistem dengan kode PN yang lain dengan panjang yang sama

CHAPTERV

CONCLUSION AND SUGGESTION 5.1. Conclusion

Considering the results of the simulations conducted in this study several conclusions can be derived :

1. Barker code length did not affect the value of Eb / No and BER in both AWGN channel and Rician channel. The value of Eb / No and BER was only affected by the bit rate. For BPSK modulation, the BER with bit rate of 1 Mbps achieved the value of 3.397 x 10-6. This was better than those with bit rate of 2 Mbps, 5.5 Mbps and 11 Mbps.

2. The length of the Barker code affected the value of the processing gain. When the code was longer, the processing gain value was also better. Barker codes with the length of 11 and the bit rate of 1 Mbps had a processing gain value of Gp = 10.41 dB. If the transmission bandwidth was wider, the average transmission power was smaller. Thus the

transmitted signal was similar to noise and this reduced the interference (and/or jamming signals on system).

3. In the Rician channel, the system performance is affected by factors K. When the value of the K factors was greater, the value of BER was also greater. When the value of Eb / No was 10 dB, the value of BER for K factor = 0 dB and K factor = 15 dB were 8.955 x 10-2 and 4.2 x 10-5 respectively. Thus it can be concluded that when the value of K factor was great, the signal received by the system is dominant signal (signal directly), and the influence of the indirect signal is very small.

5.2. Suggestion

After conducting several simulations, there are several suggestions that might be considered for futher studies, namely :

1. Conducting similar study using QPSK modulation and/or CCK for bit rate 2 Mbps, 5.5 Mbps and 11 Mbps

2. Using the Rayleigh distribution for the multipath channels

3. Comparing the performance of the system with the other PN codes of the same length

Daftar Pustaka

1. 3Com, ”IEEE 802.11b Wireless LANs”, Technical Paper, 2000

2. A. Ng‟oma, “Design of a Radio-over-Fiber System for Wireless LANs”, Technishe Universiteit Eindhoven, 2002

3. E. Mustafa, “IEEE 802.11 Tutorial”, 2002

4. Emiyati, Islam Widia Bagdja dan Suhermanto, “ Penggunaan

Convolutional Coding Pada Telemetry Channel Coding”, Indonesia, 2005

5. G. L. Stuber, “Principles of Mobile Communication”, 2nd Edt, Kluwer Academic Publisher, 2002

6. G. Li, “ Physical Layer Design for a Spread Specturm Wireless LAN”,

Thesis submit to Virginia Politytechnic Institute and State University, 1996

7. H. Alamgir, Shariful Islam and Sad Ali, “Performance Analysis of Barker

Code Based on Their Correlation Property in MultiUser Environment”,

International Journal of Information Sciences ang Techniques Vol.2,No.1, January 2012

8. Hashemi, Homayoun, “Indoor Radio Propagation Channel”, Proceedings of the IEEE, vol. 81, No. 7, pp 943-968, July 1993.

9. J. C. Stein, ”Indoor Radio WLAN Performance”, Intersil Corporation

10.J. G. Proakis and Masoud Salehi, “Contemporary Communications Systems Using Matlab”, PWS Publishing Company, Boston, 1998

11.J. Meel, “Spread Spectrum”, Belgium, 1999.

12.K. Sh. Zigangirov, “Theory of CDMA Communication”, John Wiley & Sons Inc, 2004

13.M. K. Simon, Jim K. Omura, Robert A. Scholtz and Barry K. Levitt, “Spread Spectrum Communications Handbook”, McGraw-Hill, Rev Sub edition, 1994

14.O. Joseph, ”Error Control Coding HandBook”, Chapter 10, Linkabit

Corporation, 1985

15.R. Ziemer. and Roger Peterson, ”Introduction to Digital

Communication”, 2nd

Edt, Prentice Hall, 2001.

16.S. Bernard, “Digital Communications Fundamentals and Applications”, Prentice-Hall Inc., 1998

17.S. C. Yang, “CDMA RF System Engineering”, Artec House Inc, 1998

18.S. Haykin, “ Communications Systems”, 4th, John Wiley & Son Inc, 2000

19.S. Hendrik and Christian luders,”Theory and Applications of OFDM and CDMA Wideband Wireless Communications”, Jonn Wiley & Sons Ltd, England, 2005

20.S. Lin and Costello, “Error Control Coding”, 2nd Edt, Pearson Prentice

Hall, 2004

21.S. S. Salam, Sabrina Islam, Sabrina Rahman, Fakhrul Alam and Farruk

Ahmed, ”Performance of IEEE 802.11B WLAN”, Departement of Computer Science & Engineering North South University, Bangladesh, 2004

22.T. Lee, Aynam Al-Banna, Xiaoguang Zhou, Joseph LoCicero and Donald Ucci, “ Spectral Signatures and Interference of 802.11 Wi–Fi Signals with Barker Code Spreading”, USA, 2005

23.T. S. Rappaport, “Wireless Communications Principles and Practice”, 2nd Edt, Prentice Hall, 2002

24.U.S.Robotic, “ Wireless LAN Networking”, White Paper.

25.W. C. Linsey, “Error probabilities for Rician fading multichannel reception of binary and N-ary signals”, Technical report No-32-450, NASA-JPL document.

26.W. Lemstra, Vic Hayes and John Groenewegen, “The Innovation Journey of Wi-Fi: The Road To Global Success”, Cambridge University Press, 2010

27.W. Widjanarka, “Teknik Digital”, Erlangga, 2006.

28.www.asus.com.au/Networks/Wireless_Adapters/WL106gM/

29. www.texasinstruments.com/lsds/ti/logic/exclusive-or-gate-xor-products.page

Lampiran A

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)