DISCRETE FOURIER TRANSFORM-SPREAD ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING PADA JARINGAN GENERASI KEEMPAT (4G)
Oleh:
SINCERA SONIA CONCHITA NIM : 612005039
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknik
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
INTISARI
Saat ini jaringan telekomunikasi paling maju adalah Jaringan 4G dimana radio akses menggunakan OFDM untuk proses downlink dan DFTS-OFDM untuk proses uplink.
DFTS-OFDM memanfaatkan modulasi single carrier dan penghitungan sinyal dalam ranah frekuensi. Keunggulan dari DFTS-OFDM adalah rendahnya nilai PAPR. PAPR adalah perbandingan antara daya puncak sinyal dengan daya rata-ratanya.
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan dan dukungan untuk penulisan tugas akhir ini, yaitu :
1. Bunda Maria dan Tuhan Yesus Kristus yang memberikanku hidup, menerangi jalanku serta membantu penulis agar terus berusaha menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Liem Tiong Ien dan Tan Kim Bie, kakek dan nenek tercinta yang selalu mendukung penulis dengan menyayangi dan memanjakan penulis serta selalu menjaga penulis dari surga sana.
3. Florentia Pramushinta Dewi, mamah tercinta yang selalu dengan sabar mendampingi dan mendukung penulis setiap waktu serta Fransisco Serrano Jevon Philaret, adik tersayang penulis yang nakal namun selalu mendukung dan menyemangati kapanpun penulis terpuruk.
4. Marcellus Andri Dwi Prasetyo, ST, tempat penulis memberikan separuh hatinya yang selalu memberi dukungan dan motivasi.
5. Sherlock “Locky” Holmes, sahabat, saudara serta peliharaan yang selalu bisa membuat penulis tertawa dan terhibur disaat paling sedih pun.
6. Bapak Budihardja M,M,Eng dan Bapak Dalu Setiaji, M T selaku pembimbing yang dengan sabar membimbing, memberi saran, masukan serta koreksi yang berharga dalam penulisan tugas akhir ini.
8. Bapak Andreas Ardian Febrianto, ST., MT. atas segala bantuan, masukan serta saran yang berguna bagi penulis.
9. Seluruh tenaga pengajar Fakultas Elektro dan Komputer UKSW atas segala ilmu yang diperoleh penulis selama mengenyam pendidikan di FTJE-UKSW.
10. Christine Estya Kusuma Sari, ST. sahabat yang selalu menyemangati penulis dengan segenap jiwa raga serta menyediakan segala keperluan penulis saat di Salatiga.
11. Kristin, Tian, Ira dan seluruh penghuni kos Dipo 42 tercinta atas dukungan dalam doa serta penerimaan yang baik kepada penulis selama di Salatiga.
12. Sinchi, Pilove, Cheesy, Choco, Andro, Meda, Cherry, Pedro, Boldy, Vio, dan seluruh hamster penulis baik masih hidup maupun sudah pergi ke Hamster Heaven, yang selalu menemani dan memberi kebahagiaan bagi penulis.
13. Seluruh mahasiswa angkatan 2005 yang merupakan teman seperjuangan penulis dalam proses menyelesaikan tugas akhir ini.
14. Miss Yeti dan Miss Ida yang bukan hanya sebagai guru bahasa inggris namun juga sebagai pendengar yang setia di saat penulis stress serta pemberi saran terbaik yang pernah penulis dengar.
15. Para kru dan pemain film “3 idiots” yang menjadi inspirasi dan penyemangat bagi penulis dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.
16. Semua pihak yang telah membantu baik secara materiil maupun moriil sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari kata semurna namun penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Salatiga, September 2012
DAFTAR ISI
halaman
HALAMAN JUDUL ………... i
LEMBAR PENGESAHAN ……….….…… ii
INTISARI ………....… iii
KATA PENGANTAR ………... iv
DAFTAR ISI ……….…... vi
DAFTAR GAMBAR ………...….... ix
DAFTAR TABEL ………... xi
DAFTAR SIMBOL ……….... xii
DAFTAR SINGKATAN ……….….. xiii
BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Tujuan ………... 1
1.2 Latar Belakang Masalah ………... 1
1.3 Sistematika Penulisan ………... 4
BAB II : DASAR TEORI 2.1 Perkembangan Telekomunikasi ……….……... 8
2.1.1 Proses uplink pada Jaringan 3G ……….……...….... 9
2.1.2 Jaringan Long Term Evolution (LTE) ………...… 13
2.1.2.1 LTE sebagai Kandidat Jaringan 4G ……….…...… 13
2.1.2.2 Proses uplink pada Jaringan LTE ………....…..….... 16
2.2. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ………...…... 17
2.2.1 Prinsip Dasar OFDM ………...………... 17
2.2.2 Sistematika OFDM ………...….. 20
2.2.2.1 Demodulasi OFDM ………...… 20
2.2.2.2 Implementasi OFDM menggunakan IFFT/FFT …………... 21
2.2.2.3 Penyisipan Cyclic Prefix ………... 22
2.2.3 OFDM untuk downlink pada Jaringan 4G ………...… 24
2.3 Peak to Average Power Ratio (PAPR) ………... 28
2.3.1 Definisi PAPR ………... 28
2.3.2 PAPR pada OFDM ………... 29
BAB III : DISCRETE FOURIER TRANSFORM SPREAD-OFDM 3.1 Prinsip Dasar DFTS-OFDM ………... 30
3.2 Analisis Matematis ………... 33
3.3 Penerima DFTS-OFDM ………... 34
3.4 Jenis Pemetaan DFTS-OFDM ………...….… 37
3.5 DFTS-OFDM untuk uplink pada Jaringan 4G ………...….... 39
3.6 Desain Simulasi ……….………....…. 43
BAB IV : PAPR PADA DFTS-OFDM 4.1 PAPR pada DFTS-OFDM ………... 51
4.2 Analisis Matematis PAPR pada DFTS-OFDM ………... 58
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ……….………...………... 66
5.2 Saran ………...66
DAFTAR PUSTAKA ……….…………...67
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1 Blok diagram OFDM ………...…… 18
Gambar 2.2 Modulasi OFDM ……….…..….. 18
Gambar 2.3 Demodulasi OFDM ……….…..…….. 21
Gambar 2.4 Modulasi OFDM dengan proses IFFT ………...………. 22
Gambar 2.5 Perkiraan penerimaan sinyal ………...………… 23
Gambar 2.6 Penyisipan Cyclic Prefix ………...………… 24
Gambar 2.7 Downlink Resource Grid ………...………….. 26
Gambar 2.8 Struktur Frame Tipe 1 ………...……….. 27
Gambar 2.9 Struktur Frame Tipe 2 ………..……….…….. 28
Gambar 3.1 Blok Diagram DFTS-OFDM ... 32
Gambar 3.2 (a) Spektrum dasar DFTS-OFDM ... 33
Gambar 3.2 (b) Spektrum multi-carrier DFTS-OFDM ... 33
Gambar 3.3 Penerima DFTS-OFDM ... 35
Gambar 3.4 Persamaan Ranah Frekuensi ... 35
Gambar 3.5 Penyisipan Cyclic Prefix ... 37
Gambar 3.6 Perbedaan Localized dan Distributed Mapping ………...………….. 38
Gambar 3.7 Pemetaan DFTS-OFDM ... 39
Gambar 3.8 Skema Transmisi DFTS-OFDM ………...……….. 40
Gambar 3.9 Uplink Resource Block ………...…….………… 41
Gambar 3.10 Blok Diagram SC-FDMA yang Digunakan untuk Simulasi …....….………… 43
Gambar 4.1 PAPR pada OFDM ... 52
Gambar 4.3 Sinyal Input OFDM ………..….……… 53 Gambar 4.4 Proses pengiriman data pada DFTS-OFDM ………....…..……… 56 Gambar 4.5 Metode Pemetaan pada Subcarrier ………..……….. 57 Gambar 4.6a Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Frekuensi ……..….……….. 58 Gambar 4.6b Pengiriman Simbol DFTS-OFDM dalam Ranah Waktu …………..…….…... 58 Gambar 4.7 Blok Diagram Modulator SC-FDMA untuk Simulasi ………...…… 62 Gambar 4.8 Grafik perbandingan CCDF dari PAPR untuk IFDMA dan LFDMA
DAFTAR TABEL
DAFTAR SIMBOL
Nama Simbol Arti Simbol
R Jumlah bit rate
N Jumlah subcarrier
x(t) Sinyal masukan modulasi
m Simbol OFDM
k Simbol subcarrier
xk(t) Nilai k yang termodulasi oleh subcarrier
fk Frekuensi subcarrier
Simbol modulasi
Tu jumlah integer dari eksponensial kompleks selama
interval proses demodulasi terintegrasi
TCP panjang cyclic prefix
Jumlah simbol OFDM pada downlink Jumlah subcarrier pada resource block
W Filter pada ranah frekuensi
Pmax Daya maksimal
Pav Daya rata-rata
r(t) Sinyal baseband
Hasil ranah frekuensi dari proses subcarrier mapping
T Periode pencuplikan simbol
DAFTAR SINGKATAN
Nama Singkatan Keterangan
3GPP Third Generation Partnership Project ACI Adjacent Channel Interference
ARQ Automatic Repeat reQuest
BS Base Station
BSC Base Station Controller
CDMA Code Division Multiple Access
CP Cyclic Prefix DCH Dedicated Channel
DFT Discrete Fourier Transform
DFTS-OFDM Discrete Fourier Transform Spread-OFDM
DwPTS Downlink Pilot Timeslot
EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution EPC Evolved Packet Core
E-UTRAN Evolved-UTRAN
FDD Frequency Division Duplex
FDMA Frequency Division Multiple Access FFT Fast Fourier Transform
GP Guard Period
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile communication
HSUPA High Speed Uplink Packet Access IBI Inter Block Interference
IBO Input Power Back Off ICI Inter Carrier Interference
IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
IFDMA Interleaved Frequency Division Multiple Access IFFT Inverse Fast Fourier Transform
IMT International Mobile Telecommunication ISI Inter-Symbol Interference
LFDMA Localized Frequency Division Multiple Access LTE Long Term Evolution
MA Multiple Access
MIMO Multiple Input Multiple Output
NodeB Logical node handling transmission/reception in multiple cells
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PA Power Amplifier
PAPR Peak to Average Power Ratio
PRB Physical Resource Block PSK Phase Shift Keying
PUSCH Physical Uplink Shared Channel RB Resource Block
RMS Root Mean Square
TCMA Trellis Coded Multiple Access TDD Time Division Duplex
TDMA Time Division Multiple Access
UE User Equipment
UMTS Universal Mobile Telecommunication System
