Analisa Kinerja Bit Error Rate (BER) Pada Sistem Orthogonal Wavelet Division Multiplexing (OWDM) Menggunakan Wavelet Packet

Orthogonal Wavelet Division Multiplexing (OWDM)

Menggunakan Wavelet Packet

Irwan Dinata

1

1_{Dosen Jurusan Teknik Elektro, Universitas Bangka Belitung, e-mail: irwandinata@ubb.ac.id}

A

BSTRACT

In wireless communications, demand to provide high-speed data services with good performance raises new techniques to increase spectrum efficiency and improved signal quality due to frequency selective fading. OFDM is a multi-carrier technique can be used to accommodate all these requirements. But in its development, this OFDM still has some weaknesses such us still large PAPR values and lack of power spectral efficiency improvements, OWDM used to overcome these deficiencies. In OWDM, inverse wavelet packet transform (IWPT) is used to generate the transmitted symbol on the transmitter and the forward wavelet packet transform (WPT) will restore the transmitted data symbol on the receiver. The OWDM system will divide the frequency band into several sub-bands that independent and isolated spectral called subchannelization. From the test simulation obtained OWDM give some things that can be compared with OFDM. In BER performance, OWDM provide similar performance to OFDM, but lead in reducing the PAPR. In OWDM case, the smallest PAPR value is produced in small-order wavelet, Coiflet, use few sub-bands and QPSK modulation. And for the best BER performance is produced on a small-order wavelet, Symlet and QPSK modulation. Use many sub-bands are not too made the difference. From several advantages OWDM is expected to be candidates in designing a new communication system that is more reliable and produce better performance than the previous communication systems.

Keywords

:

wavelet, multi-carrier, multi-rate, orthogonal, peak to average power ratio, OWDM, bit error rate.

1.

P

ENDAHULUAN

Permintaan pengiriman data dengan laju bit yang tinggi (multirate) dan terbatasnya bandwidth sudah menjadi suatu keharusan pada sistem komunikasi saat ini. Hal ini mendorong bagaimana data dapat dikirim secara cepat dalam bandwitdh yang sempit dengan performansi yang lebih baik. Teknik yang dipergunakan

untuk mengatasi hal di atas yaitu teknik multicarrier. Dengan teknik ini data-data berupa simbol bit dimodulasikan dengan banyak carrier sehingga mengubah kanal multipath frequency selective fading menjadi kanal flat fading. Teknik multicarier yang paling banyak digunakan yaitu Orthogonal Frequency Division Division (OFDM). OFDM merupakan sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus (orthogonal). Masing-masing sub-carrier tersebut dimodulasikan dengan teknik modulasi konvensional berupa QPSK atau M-QAM.

Dalam penerapan OFDM ini banyak mengalami kekurangan terutama terbatasnya kemampuan IFFT dan FFT untuk menghasilkan sub-carrier-nya. Untuk itulah dikembangkan teknik baru multi-carrier yang digunakan sebagai alternatif dari teknik multi-carrier sebelumnya. Teknik tersebut yaitu Orthogonal Wavelet Division Multiplexing (OWDM). OWDM merupakan salah satu teknik multicarrier yang baru dikembangkan dalam sistem komunikasi yang menggunakan media wireless. Sistem ini sudah mendukung multirate dan menawarkan kecepatan akses pita lebar (broadband), sifat ortogonalitas yang tinggi dan dengan beberapa kelebihan dibanding OFDM yang sudah ada. OWDM ini menggunakan wavelet untuk mendukung multicarrier dan diaplikasikan menggunakan wavelet packet.

2.

T

INJAUAN

P

USTAKA

A. Ortogonalitas [5]

Istilah orthogonal dalam modulasi multicarrier mengandung makna hubungan matematis antara frekuensi yang digunakan. Dua atau lebih sinyal dikatakan orthogonal (saling tegak lurus) jika saling bebas satu sama lain. Dengan persamaan matematika bisa diekspresikan sebagai berikut, dua buah sinyal dalam selang [a, b] dikatakan orthogonal bila:

* , jika ( ) ( ) 0, jika b k l k a E l k t t dt l k ϕ ϕ _{= ⎨}⎧ = ≠ ⎩

∫

(1) ( ) k Eδ l k = −

Jurnal Amplifier Gambar 1. Bl de Dimana sinyal δ(l–k) yang didefini ( - )l k δ = Pen diantara sub tidak mengal dideteksi ses B. Wavelet P Wavele wavelet tran lebih menye Transform b low pass, se pada cabang yang lebih ba WPT b dan diipleme Wavelet. Pad terjadi pros sebuah sinya gelombang/s dibangun de untuk setiap Up-sampling dan dapat din

[

[

,2 ,2 1 j m j m j k j ₊ ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ dengan ϕ_0,m Dimana indeks bentu Wavelet Pack dilakukan op dan Down-s dapat dilihat Dalam filter rec lo h da Quadrature M tentang pens cukup untu penerapan W r Vol. 2 No. 1, M

lok dasar wavel

ecomposition da a φk*(t) merup ) yang merup isikan sebagai 1, jika 0, jika l l = ⎧ = ⎨ _≠ ⎩ ntingnya me b-carrier untu lami inteferen uai dengan sim Packet Transf t Packet Tra nsform denga eluruh. Dalam biasa, hanya edangkan pad

high pass seh anyak dengan bisa didefenisi entasikan pada da Invers Wav ses recontru al sebagai pen sub-carrier. B engan J itera iterasinya te g. Tanda 〈⋅,⋅〉 nyatakan dalam

]

[ ]

]

[ ]

, , rec lo rec hi h k j k h k = =

[ ]

k 1₀k 1 lainn = ⎧ = ⎨ ⎩ a j adalah inde uk gelombang ket Transform perasi kebalik sampling. Un pada Gambar sistem Orth an pergesera Mirror Filter skalaan filter uk mendesai WPT yang orth ei 2012

let packet transf

an recontruction pakan komple pakan fungsi i: k k ≠ empertahanka uk menjaga nsi dan setiap mbol masukan form [1] ansform (WP an pembagian m artian jik dilakukan ite da WPT iteras hingga mengh n resolusi yang ikan melalui a berbagai ma velet Packet T ction/ synth njumlahan da Bentuk gelo asi yang salin

rdiri dari pro merupakan o m persamaan

[

]

[

]

-1, -1, / 2 / 2 j m j m j k j k 1 nya eks iterasi, 1 ≤ g 0 ≤ m ≤ M m terjadi prose kannya dengan ntuk gambar r 1. hogonal Wav an rec hi h memb . Oleh karena dan kedalam in Wavelet hogonal. sform dengan pr n. ek konjugate delta kronec an ortogona agar sub-car sub-carrier d nnya. PT) adalah j n sub-band y ka pada Wav

erasi pada cab si juga dilaku hasilkan sub-b g tinggi. sebuah filter acam tipe Mo Transform (IW esis memben ari M = 2J ben mbang ini ng berurutan oses Filtering operasi konvo berikut: ≤ j ≤ J dan m M. Untuk Forw es Decomposit n proses Filte ran selengkap velet, penska bentuk sepas a itu, pengetah man Wavelet T Transform roses dari cker, (2) alitas rrier dapat jenis yang velet bang ukan band FIR other WPT) ntuk ntuk bisa dan dan olusi, (3) dan ward tion, ering pnya alaan sang huan Tree dan Gam C. wav dari seti dari term dom dari gelo [0, ∈ m den

[

t ω den yan dom Ban pen ben Wa Fas mem For men Sed pad rece dire keb kelu perm sim perg anta sim mem mbar 2. Diagram menggu Sistem Ortho menggunaka Blok diagra velet packet in Sinyal trans i simbol term iap sinyal diba

i bentuk ge modulasi seca main diskrit se

[ ]

-1 0 M s m x k = =

∑∑

Dimana as,m i -s simbol ombang. T ad LT-1] ada

{

0.. −1

}

∈ M . Dalam ngan fungsi

]

ex p 2 m t j M π ⎛ ⎜ ⎝ ngan fungsi W ng saling berke main freku ndwidth 2π/M ngkodean simb Dalam OW ntuk gelomba velet Packet st Fourier mbangkitkan rward Fast ngembalikan dangkan pada da transmitter eiver. Pengo eferensikan balikannya din OWDM m uarga dari mulaan dari s mbol sebelum geseran yang ar simbol ak mbol yang b mberikan keu m blok sis unakan Wavele ogonal Wave an Wavelet Pa am dari siste ni secara umum smisi dalam d modulasi yan angun sebagai elombangn φ ara individu. ebagai berikut

[

, 0 -s m m a j k sM m adalah sebu data pemod dalah periode alah perioda OFDM, fun i dasar k m _kT M ⎞ ⎟ ⎠ terbat Window ω(t). esesuaian di b uensi. Masi M dan dimod bol QPSK atau WDM menggu

ang dari

sub-Transform (W Transform ( simbol terki Fourier simbol data OWDM, IFFT dan FFT dig olahan sinyal sebagai Dec namakan Reco menggunakan transformasi imbol baru di mnya. Bentuk g saling ort kan tetap ter beurutan sal untungan peni stem komunik et Packet elet Division acket [1] em OWDM m m terdapat pad domain diskrit ng berurutan, i penjumlahan φm[k] denga Dapat di jel t:

]

M uah konstelas dulasian pad e sampling, d a dimana ngsi diskrit φ kompleks se tas dalam do Bentuk gelo beri jarak yang

ing-masing dulasikan de u M-QAM ko unakan Wavele -carrier diper WPT). Pada O (IFFT) digun

rim pada tra

Transform a terkirim pa T digantikan d gantikan denga melalui W composition onstruction ata Wavelet Pac i yang sali ikirimkan sebe k gelombang thogonal. Ke rjaga meskipu ling overlap ingkatan loka kasi OWDM Multiplexing menggunakan da Gambar 2. t, x[k] disusun , yang mana n sebanyak M an amplituda laskan dalam (4) si terkodekan da m bentuk dalam interval φm[k] pada φm[k] dikenal ebanyak M omain waktu ombang sinus g sama dalam mempunyai engan sebuah ompleks. et Packet ini, roleh melalui OFDM, Invers nakan untuk ansmitter dan (FFT) akan ada receiver. dengan IWPT an WPT pada WPT biasanya dan operasi au Synthesis. cket termasuk ing overlap, elum berakhir g mengalami eortogonalitas un meskipun p. Ini akan alisasi domain M g n n a M a m ) n k l a l M u s m i h , i s k n n . T a a i k , r i s n n n

TABEL 1

KARAKTERISTIK KELUARGA WAVELET

Full Name Abbreviated name Vanishing order Length Lo Haar Haar 1 2 Daubechie dbN N 2N Symlets SymN N 2N Coiflet coifN N 6N frekuensi disediakan dengan bentuk gelombang yang banyak. Dapat diartikan panjang dari Wavelet Filter L0 menghasilkan M bentuk gelombang dan dijelaskan dalam persamaan berikut:

(

1

)(

0 1

)

1

L= M − L − + (5)

Dalam keluarga Wavelet Daubechie dengan panjang L0 sama dengan dua kali orde Vanishing. Untuk orde 2 Wavelet Daubechie L0 sama dengan 4 dan jika terdapat 32 sub-carier WPT, maka aka didapat bentuk gelombang dengan panjang L0 sama dengan 94. Data karakteristik tiap Wavelet bisa dilihat di Tabel 1.

3.

M

ETODOLOGI

P

ENELITIAN

OWDM memberikan beberapa keunggulan dari teknik Multi Carrier (MC). Keunggulan tersebut seperti efisiensi tinggi yang dikarenakan hilangnya Guard Interval (GI). Hal ini berdasarkan prinsip Wavelet Transform yang terlokalisasi pada domain waktu dan frekuensi, dibandingkan dengan gelombang sinusoidal yang hanya terkonsentrasi pada domain frekuensi saja tetapi tidak pada domain waktu. Dengan demikian, perbedaan domain waktu pada gelombang sinusoidal dengan satu perioda simbol adalah sulit untuk tercapai. Pada OFDM diperlukan GI untuk mengurangi Inter Symbol Interference (ISI) sehingga dari penambahan GI tersebut, tentunya akan meningkatkan tambahan ruang frekuensi baru pada Bandwitdh. Hal ini akan menyebabkan efisiensi Bandwidth jadi menurun.

Pada OWDM, GI bisa dihilangkan karena sifat antar sub-band-nya sudah saling orthogonal, dengan dihilangkannya GI maka efisiensi bandwidth pun dapat ditingkatkan. Sistem OWDM ini akan membagi Band frekuensi ke dalam beberapa sub-band yang berdiri independen dan terisolasi secara spektral yang disebut Sub-channelization. Daya sinyal sub-band terpusat pada sebuah bandwidth yang sangat sempit, tiap sub-band hanya menduduki sebuah bagian-bagian kecil dari band frekuensi total dan overlap hanya terjadi dengan sub-band disebelahnya.

A. Blok sistem komunikasi OWDM menggunakan Wavelet Packet [1]

Blok diagram dari sistem OWDM menggunakan Wavelet Packet yang di kerjakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Diagram blok sistem komunikasi OWDM menggunakan wavelet packet

Pada Gambar 3, Generator data pada Transmitter akan membangkitkan bit-bit serial secara acak. Bit-bit serial ini merupakan data kirim yang berisi informasi untuk dikirimkan ke Receiver. Selanjutnya, bit-bit serial tadi diteruskan ke blok Serial to Pararel Converter untuk dilakukan konversi data biner serial menjadi data biner pararel dan juga membagi data serial berkecepatan tinggi menjadi data paralel berkecepatan rendah. Setelah semua data serial tadi dikonversi ke data paralel, selanjutnya diteruskan ke Mapper. Di Mapper, masing-masing bit-bit pararel tadi akan dimodulasikan sesuai jenis modulasi yang digunakan, dalam penelitian ini digunakan modulasi QPSK dan M-QAM. Hasil keluaran Mapper tadi berupa simbol kompleks akan dimodulasikan kembali dengan Multi Carrier Modulation (MCM) dalam hal ini Wavelet Packet Modulation (WPM) menuju blok Inverse Wavelet Packet Transform (IWPT).

Pada blok IWPT ini akan menghasilkan sinyal Multi Carrier yang saling orthogonal dan akan ditransmisikan melalui media transmisi/kanal. Sinyal transmisi tersebut akan mengalami distorsi oleh kanal Additive White Gaussian Noise (AWGN) dan kanal Multipath Rayleigh Fading. Pada Receiver, sinyal yang telah terdistorsi tadi diterima oleh WPT dan keluarannya menghasilkan simbol-simbol QPSK atau M-QAM kembali. Oleh Demapper, simbol-simbol tersebut didemodulasikan menjadi bit-bit paralel, dan proses terakhir pada blok Paralel to Serial Converter menghasilkan bit-bit serial yang merupakan data terima. Dari data terima inilah nantinya akan dibandingkan dengan data kirim untuk dilihat besarnya kesalahan bit yang terjadi karena pengaruh kanal transmisi yang digunakan.

B. Diagram Alir untuk Simulasi OWDM menggunakan Wavelet Packet

Diagram alir untuk simulasi dari pemodelan sistem OWDM menggunakan Wavelet Packet diperlihatkan Gambar 4.

Diagram alir pada simulasi OWDM menggunakan Wavelet Packet ini digunakan untuk menjelaskan seluruh proses pemodelan dan proses analisa dari output yang akan dinginkan, seperti Power spectral Density (PSD),

Jurnal Amplifier Vol. 2 No. 1, Mei 2012

Gambar 4. Diagram alir simulasi

Peak to Average Power Ratio (PAPR) dan kinerja Bit Error Rate (BER) terhadap Signal to Noise Ratio (SNR) masing-masing untuk pengujian OWDM dan ODFM, jenis Mother Wavelet dan orde Wavelet berbeda-beda, banyaknya jumlah sub-band dan jenis modulasi (QPSK dan M-Q-AM).

C. Blok pemancar sistem OWDM menggunakan Wavelet Packet

1. Generator data

Generator data membangkitkan data serial digital biner ‘0’ dan ‘1’ secara acak sebanyak jumlah bit yang diinginkan dimana probabilitas jumlah kemunculan bit ‘0’ dan ‘1’ sama besarnya. Pada Program Matlab dapat mengggunakan fungsi randint (1,jumlah_bit,[0 1]). Sementara itu, banyaknya bit yang dialokasikan pada setiap simbol OWDM bergantung pada:

ƒ skema modulasi yang digunakan

ƒ banyaknya sub-carrier/sub-band yang digunakan 2. Serial to Paralel Converter

S/P Converter merupakan blok yang berfungsi untuk mengubah deretan bit serial dari output generator data yang berupa vektor kolom menjadi data paralel. Pengubahan bentuk serial menjadi bentuk pararel dilakukan dengan mengubah ukuran matrik dari baris menjadi kolom. Jumlah baris harus sesuai dengan jumlah sub-carrier yang akan digunakan pada sinyal OWDM. 3. Mapper

Blok Mapper merupakan suatu blok yang berfungsi untuk membentuk Symbol-stream dari Bit-stream hasil keluaran dari S/P Converter. Bit-stream ini akan dipetakan menggunakan skema modulasi QPSK atau M-QAM yang pemetaan dan konstelasinya dilakukan berdasarkan Gray Code. Pada penelitian ini akan disimulasikan Mapping QPSK dan M-QAM untuk 16,

TABEL 2

HUBUNGAN JUMLAH LEVEL DAN JUMLAH SUB-BAND YANG AKAN DIRANCANG

Kasus Jumlah level Jumlah sub-band

I 6 64

II 7 128

III 8 256

Gambar 5. Diagram blok IWPT (Reconstruction) untuk j = 3 dan 64 simbol yang artinya Mapper sinyal akan memetakan 2 bit tiap satu simbolnya untuk QPSK serta 4 dan 6 bit untuk 16 dan 64 QAM. Setiap kombinasi bit data berkorespondensi secara unik dengan vektor IQ (Inphase-Quadrature). Pada program simulasi, blok ini direalisasikan menggunakan fungsi yang non built-in pada MATLAB.

4. Invers Wavelet Packet Transform [4]

Invers Wavelet Packet Transform (IWPT) merupakan blok yang berfungsi untuk mengubah simbol-simbol kompleks keluaran dari QPSK atau M-QAM tadi menjadi simbol-simbol OWDM. Pengubahan domain ini dilakukan dengan menggunakan teknik Invers Wavelet Packet Transform (IWPT) dengan menggunakan Bank Filtering Teory yang mempunyai ukuran yang sama untuk setiap simbol QPSK atau M-QAM. Untuk setiap simbol tersebut akan memasuki satu sub-band IWPT saja dan tersebar di sejumlah N sub-band. Pada IWPT terjadi proses recontruction/synthesis membentuk sebuah sinyal sebagai penjumlahan dari M = 2J _bentuk gelombang dengan jumlah level J tertentu. Dalam penelitian ini akan dirancang IWPT untuk beberapa level dan jenis wavelet yang berbeda-beda. Misalkan jumlah level sebanyak 3 maka terdapat M = 23 = 8 sub-band yang digunakan untuk menerima masukan simbol yang telah dimapping sebelumnya.

Adapun blok dan banyaknya sub-band IWPT (j=3) yang akan dirancang seperti Gambar 5.

5. Kanal Transmisi

Pada penelitian ini, sistem OWDM akan simulasikan pada dua model kanal, yaitu:

Gambar 6. Mo Gambar 7. M ƒ Kanal AW Pada s dapat dilihat pada softwar yang terdap membangkitk daya noise y nilai SNR ya 20 dB, sesua data_out_k ƒ Kanal Ra Sement Mobile Mult akan diguna model 2 tap Rayleigh fad model tappe tap. Model menggunaka independen. Berdasa berdistribusi Model, diman 1(t) c Respon memenuhi pe ) (t h Nilai α1 dan φ2 terd adalah tolera akan dibangk dengan para Dengan me pemodelan k ataupun Flat Ray Rayleigh Fading dan

yang non bui

odel Kanal AW x Masukan c1(t) odel two-ray m WGN imulasi sistem t pada Gamba re Matlab ak

pat pada Mat kan noise b yang disesua ang diinginkan ai dengan sinta kanal = awgn(o ayleigh [5]

tara itu, pad

tipath Fading akan metode p yang serin ding. Model in ed delay line, l two-ray an 2 koefi arkan Gamba Rayleigh ya na: 1 1 )=αejϕdan c n impuls ka ersamaan: 2 1 1 )=αejϕ +αej 1 dan α2 terdis istribusi Unif ansi Delay Spr kitkan dengan ameter yang erubah nilai kanal Selectiv t Fading (τ = 0 h Fading dia dibangkitkan ilt-in pada MA WGN x Σ τ Keluar c2(t) multipath Rayleig m, pemodela ar 6. Pemodel kan mengguna tlab dimana erdistribusi G aikan dengan n. Nilai SNR aks berikut ini outputiwpt,sn da simulasi p g yang berdi ‘Jakes two-ng disebut tw ni merupakan karena hanya multipath R fisien fading ar 7, maka ang dibangki 2 2 2() ϕ αej t c = anal pada m 2 ϕ j stribusi Raylei form (seragam read maksimu n Jakes Simu sesuai denga τ, maka ve Fading (τ 0). Dalam sim asumsikan Fre n dengan men ATLAB. ran gh fading an kanal AW lan kanal AW akan suatu fu fungsi ini a Gaussian den daya sinyal bervariasi da i: nr(i),'measured pemodelan k istribusi Rayl -ray model’ wo-ray multip n penyederhan a menggunaka Rayleigh fad g yang sa c1(t) dan itkan oleh Ja (6) model ini a (7) igh, sedangka m) pada 0-2 um. Koefisien ulator (raygen an kondisi ka dapat dilaku suatu konsta mulasi, kanal T equency Selec nggunakan fu WGN WGN ungsi akan ngan dan ari 0-d'); kanal leigh atau path naan an 2 ding aling c2(t) Jakes akan an φ1 π. τ n tap n.m), anal. ukan anta) Two-ctive ungsi Gam D. 1. yan yan men kem kare IWP jum WP leve mak Mis = 8 (j = 2. dan berk aka ditr Blo sim urut pem dap 3. untu Dat para dala Con seti seri dila men aka pen mbar 8. Diagram Blok peneri Wavelet Pack Wavelet Pack Wavelet Pa ng berfungsi u ng telah sebelu njadi simbol-s mbali.

Simbol-ena harus terle PT, WPT juga mlah level yang

PT harus men el IWPT sewa Dengan pr ka dengan lev salkan jumlah 8 sub-band ya = 3) yang akan Demapper Pada Dema n M-QAM. kebalikan den an merekon ransmisikan b ok demapping mbol-simbol y tan bit (bit-st mancar tadi. P pat terjadi akib

Paralel to Ser P/S Conve uk mengubah ta hasil keluar arel sedangk am bentuk d nverter melak

iap lengan par ial. Pengubah akukan denga njadi baris. D an dibanding ngirim untuk m m blok WPT (D ima sistem ket. ket Transform acket Transfor untuk mengub umnya di mod simbol komp -simbol OWD ebih dahulu m a harus memp g sama sehing nyesuaikan den aktu proses di p rinsip peranc vel j besarny h level sebany ang akan digu n dirancang ad apper terjadi Demapping ngan proses m nstruksi dat berdasarkan g berfungsi u

yang telah ter

tream) sesuai

Pergeseran ni bat distorsi pad

rial Converter erter merupak

h deretan bit p ran dari demap kan untuk da digital serial kukan konver ralel secara be an bentuk par an mengubah Data terima s gkan dengan menentukan k Decomposition) OWDM m rm (WPT) me bah simbol-sim dulasi menggu leks QPSK a DM ini telah te melewati kanal. punyai jumlah gga dalam imp ngan jumlah pengirim. cangan sub-b

a M dapat ju yak 3 maka ter unakan. Adapu dalah sebagai b proses dema merupakan mapping. Siny ta dari s sinyal yang untuk memeta rkodekan me i dengan map ilai bilangan da kanal trans r kan blok ya paralel menjad pping tadi ma

ata akhir dip . Dengan ka rsi data biner erurutan menj rarel menjadi ukuran matri erial inilah y n generator kinerja Bit Er ) j = 3 menggunakan erupakan blok mbol OWDM unakan IWPT atau M-QAM erkena distorsi . Sama seperti sub-band dan plementasinya sub-band dan band _M=2J uga diketahui. rdapat M = 23 un blok WPT berikut [5]: apping QPSK proses yang yal Demapper sinyal yang diterimanya. akan kembali enjadi urutan-pping di blok kompleks ini smisi. ang berfungsi di data serial. asih berupa bit perlukan data ata lain P/S r digital pada adi data biner bentuk serial ik dari kolom yang nantinya random di rror Rate-nya. n k M T M i i n a n . 3 T K g r g . i -k i i . t a S a r l m a i .

Jurnal Amplifier Vol. 2 No. 1, Mei 2012

TABEL 3

PARAMETER OFDM DAN OWDM MENGGUNAKAN WAVELET PACKET

Parameter Value and Unit

Carrier Frequency (fc) 2 GHz Bandwidth (BW) 3.5 MHz Sampling Frequency (Fs) OFDM) n x BW = 8/7 x 3.5 = 4 MHz Sampling Time (Tsam)

(OFDM) 1/ Fs = 1 / 4 MHz = 0.25 μs Sub-band (OFDM/OWDM) 16, 32, 64, 128, 256, 512 Level/iteration (OWDM) 4, 5, 6, 7, 8, 9 Subcarrier spacing (Δf) (OFDM) Fs / sub-band 250; 125; 62.5; 31.25; 15.625; 7.8125 KHz Useful symbol time (Ts)

(OFDM) 1 / Δf =4, 8, 16, 32, 64, 128 μs

Modulation and Demodulation QPSK, 16 and 64 QAM

Channels AWGN and Rayleigh

Mother Wavelet (OWDM) dbN, SymN, coifN,

Cyclic Prefix (OFDM) 0,25

Number of Bit Transmission 100.000 bits

Bit Frame 10 ms

Bit rate 10 Mbps

Average Speed of User 0, 100 km/hours Doppler Frequency (fd) 0; 185.19 Hz E. Perencanaan Parameter Simulasi

Menentukan perencanaan parameter yang akan disimulasikan memiliki peranan yang sangat penting demi keberhasilan dalam melakukan simulasi. Perencanaan parameter simulasi dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Parameter Sinyal OWDM menggunakan Wavelet

Packet

Parameter OWDM yang akan digunakan dalam simulasi ini dispesifikasikan sendiri tanpa berdasarkan standar-standar yang telah ada. Parameter yang digunakan adalah seperti pada Tabel 3.

2. Parameter Kanal

ƒ Delay Spread dan Coherence Bandwidth

Nilai delay spread akan menetukan kondisi fading kanal apakah flat fading atau frequency selective fading. Pada simulasi ini nilai rms delay spread adalah 100 ns. Nilai Bandwidth koheren sebagai berikut:

MHz c B 2 10 5 1 5 1 7 = × = = ₋ τ σ

Karena Bandwidth sinyal (3,5 MHz) lebih besar dari Bandwidth koheren (2 MHz), maka kanal transmisi bersifat Frequency Selective Fading.

ƒ Doppler Spread dan coherence time

Frekuensi Dopppler dipengaruhi oleh frekuensi kerja dan kecepatan pergerakan user. Pada simulasi ini kecepatan pergerakan user dan frekuensi kerja, yaitu 0 km/jam dan 100 km/jam. Sementara frekuensi kerja yang

TABEL 4

HUBUNGAN KECEPATAN USER DAN FREKUENSI DOPPLER

Status Kecepatan (Km/h) Frekuensi Doppler (Hz) Diam 0 0 Kendaraan 100 185.19

digunakan adalah 2 GHz. Maka frekuensi Doppler maksimum untuk masing-masing kecepatan diperoleh hasil sebagai berikut:

8 9 3 10 0,15 m 2 10 c f λ= = × = × cos d v f θ λ = × max v f_d f_m λ = = 9 0.423 16 c m m T f f π = =

Dari Tabel 3 parameter sinyal OWDM diatas, didapat besarnya Ts untuk 64, 128, 256 sub-band berturut-turut sebagai berikut:

Ts = 16, 32, 64 μs

a. Kecepatan user 0 km/jam: 0 max v f_d f_m Hz λ = = = 9 0.423 0.423 16 0 c c s m m T T T f f π = = = = ∞ ⇒ >>

b. Kecepatan user 100 km/jam:

3 100 10 / 3600 _185,19 max _0.15 v f_d f_m Hz λ × = = = = 9 0.423 0.423 0.002284 16 185.19 c c s m m T s T T f f π = = = = ⇒ >>

Berdasarkan hasil perhitungan, didapat Coherence Time (Tc) selalu lebih besar dari perioda simbol (Ts), maka kanal transmisi bersifat Slow Fading.

3. Perhitungan dan alokasi sub-kanal

Teknik Multi Carrier Modulation menggunakan banyak sub-carrier dalam proses modulasinya. Setiap sub-carrier mempunyai sub-band yang besarnya sama dengan sub-band lainnya. Sehingga apabila dijumlahkan semua sub-band tersebut akan dihasilkan Band total yang dinamakan Bandwidth kanal. Dari prinsip tersebut, besarnya Bandwith per sub-band-nya akan berbeda tergantung jumlah sub-band yang digunakan. Untuk perhitungan alokasi kanal dari masing-masing sub-band tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :

Jumlah sub-band = 64; 128; 256 sub-band Bandwidth kanal total = 3,5 MHz

3,5

_ _ 64 54,68

64

MHz

_ BW sb _ BW sb Dari pe yang diguna semakin keci

4

Pada b yang telah d Matlab dan pengirim, ka dilakukan be variabel-vari Berikut melihat Kin Wavelet Pack 1. Pengujian dan OWD perbedaan Filter. 2. Untuk diimplem Multipath Rayleigh km/jam d A. Pengujia Penguji BER antara O Multipath Ra jumlah sub menggunaka menggunaka modulasi QP pergerakan u Pada in hampir sam prinsip Bank yang sudah satu denga penggunaan menghasilkan sehingga tid satu dengan s keortogonalit untuk nilai memberikan ditandai den Gambar 9.b, pada kanal A grafik yang 3,5 _128 128 MH = 3,5 _ 256 256 M = erhitungan, sem akan, maka B il.

4.

H

ASIL DA

bagian ini diu dilakukan den analisisnya. anal transmis erbagai simula iabel yang ada t ini hal-hal nerja BER S ket: n Bit Error R DM. Untuk O n jenis Mot pengujian mentasikan pa h Rayleigh F Fading deng dan frekuensi D an pada OFD

ian ini bertu OFDM dan O ayleigh Fadin b-band 256, an cyclix p an wavelet D PSK. Untuk ka user sebesar 10 ntinya, OWDM a dengan OF k Filtering d diatur keort an sub-band prinsip sub-b n sub-carrier ak perlu men sub-carrier la tasannya. Pad SNR yang kinerja BER gan nilai BER

pengujian pa AWGN bahw didapat me 27,34 8 MHz K = 13,67 6 MHz K = makin banyak Bandwidth su AN

P

EMBAHA uraikan tentan ngan bantuan Pengujian d si dan pener asi pengujian a sesuai denga yang akan Sistem OWDM ate (BER) pa OWDM dian ther, orde, p Bit Error ada kanal AW Fading. Untuk gan pergeraka Doppler 0 dan M dan OWD ujuan mengam OWDM pada k ng. Simulasi d modulasi prefix 0,25 Daubechies anal multipath 00 km/jam. M mengguna FDM, OWD dalam mengat togonalitasan d lainnya. band yang orth

r yang saling ngatur jarak a ainnya untuk m da Gambar 9 sama, grafi R yang hamp R yang saling ada kanal Rayl

a untuk nilai emberikan kin KHz KHz k jumlah sub-b ub-kanalnya a ASAN ng hasil simu perangkat lu diamati pada rima. Selanju dengan meru an kebutuhan. dianalisa un M mengguna ada sistem OF alisa berdasar panjang Wav Rate (B WGN dan k k kanal Multip an user 0 dan n 185.19 Hz. DM mati perform kanal AWGN dijalankan den QPSK. OF dan OW orde 2 den h Rayleigh fad akan prinsip y M mengguna tur sub-band antara sub-b Dengan ada thogonal ini, a g orthogonal j antara sub-car memenuhi pri .a tampak ba fik yang did pir sama. Hal g berhimpit. P

leigh sama sep

SNR yang sa nerja BER y band akan ulasi unak sisi utnya ubah ntuk akan FDM rkan velet BER) kanal path 100 mansi N dan ngan FDM WDM ngan ding, yang akan d-nya band anya akan juga rrier insip ahwa dapat l ini Pada perti ama, yang Gam ham mem mas OW pen aka men B. AW mem sub Sim Dau filte sub Wa perg pad yan kine oleh men Ter BER db2 (b mbar 9. Kinerja OWDM fading. mpir sama. mperjelas plo sih sedikit leb WDM db2. nambahan per an mengala ningkatnya ke Pengujian un Pada kasus WGN dan Mu mbandingkan b-band (level mulasi yang ubechies bero er masing-ma b-band sebesa velet. Untuk gerakan user 0 Pada kanal da OWDM d ng digunakan. erja BER ter h orde Wavel nentukan per rlihat pada Ga R masih salin 2 mencapai (a) Kanal ) Kanal multipa a BER terhad M pada kanal A Tetapi jika ot grafik kedu

bih baik kiner Jika dilak rgerakan user ami penuru ecepatan user. ntuk beda ord s ini, perfor ltipath Raylei orde Wavelet l) yang sam dijalankan orde 2, 4, 8, 1 asing 4, 8, 16 r 256 (level 8 k kanal Mul 0 dan 100 km/ l AWGN, kin dipengaruhi ol Untuk jenis M rhadap SNR

let yang digun

rbedaan pada ambar 10.a, un

ng berhimpit, BER sebesar

AWGN

ath rayleigh fad

dap SNR dari AWGN dan mul dilakukan ua kanal ters rja BER-nya kukan simul r, maka kine unan seirin de wavelet/pa rmansi BER igh Fading d t yang berbeda ma dan modu menggunak 10 dan 20 den 6, 20 dan 40 8) tetap untuk ltipath Rayle /jam. nerja BER te leh jenis Mo Mother Wavel pada OWDM nakan. Orde panjang koe ntuk SNR dari namun pada r 9 x 10-3, ding i OFDM dan ltipath rayleigh zoom untuk sebut, OFDM dibandingkan lasi dengan erja BER-nya ng dengan anjang filter pada kanal diukur dengan a pada jumlah ulasi QPSK. kan Wavelet ngan panjang serta jumlah k semua orde eigh Fading, erhadap SNR other Wavelet let yang sama,

M ditentukan Wavelet akan efesien filter. i 0-6 dB, nilai SNR 12 dB, db4 sebesar n h k M n n a n l n h . t g h e , R t , n n . i , r

Jurnal Amplifier Gambar 10. K o F BER 5 x 10 -BER 4 x 10-2 Kinerja dengan tingk Semakin tin keluaran IDW sangat rentan kinerja BER. orde rendah dibanding W Untuk Wave nilai koefisie dalam imple optimum dap berorde renda Pada G Fading kec menurunkan SNR sebesa kecepatan 0 dibandingkan sebesar 3 x user maka frekuensi do doppler yan simbol berub akan memb r Vol. 2 No. 1, M (a) Ka (b) Kanal mu Kinerja BER t orde wavelet Fading. -3_{, db8 sebesa} 2 _{dandb20 seb} OWDM m kat orde Wav nggi orde, m WT keseluruha n error-nya. Ha . Dengan dem mempunyai Wavelet Daub elet Daubechi en filter yang ementasinya, pat digunakan ah. Gambar 10.b, p cepatan user kinerja BER ar 16 dB, N km/jam sebe n dengan k 10-2. Dengan akan men oppler yang ng terjadi ak bah dan nilai I besar, sehing ei 2012 anal AWGN ultipath Rayleig terhadap SNR pada kanal M ar BER 6 x 1 esar BER 9 x mengalami p velet Daubech maka panjang an menjadi leb al ini nantinya mikian jenis Wa performansi bechies beror ies berorde ti lebih banyak sehingga un Wavelet jenis pada kanal M r yang leb R sistem terse Nilai BER d esar 6 x 10-2 kecepatan us n adanya peru ngakibatkan terjadi. Be kan mengakib Inter Symbol gga penentu gh fading dari OWDM Multipath Rayl 0-2_{, db10 seb} 10-1_. penurunan se

hies yang dipa

g koefesien f bih besar sehin a bisa menurun

Wavelet Daubec

BER lebih rde lebih tin inggi mempu k dan lebih ru ntuk hasil y Daubechies y Multipath Rayl bih besar a ebut. Untuk n dari db2 den masih lebih ser 100 km/ ubahan kecep perubahan p sarnya freku batkan konste Interference ( uan pengamb beda leigh besar esuai akai. filter ngga nkan chies baik nggi. unyai umit yang yang leigh akan nilai ngan baik /jam patan pada uensi elasi (ISI) bilan kep yan Wa koe has dan aka C. AW mem den mem sim ord ban sem Mu km/ pad Wa Wa dite tiap digu wav 0 d mas dB, berh diba Sym 10-4 men sam pali kine dipe kine sifa mem yan Fad kine dB, sebe kec ada men terja men putusan di Rec ng diperoleh velet dengan efisien filter il performans n semakin bes an mengalami Pengujian un Pada kasus WGN dan Mu mbandingkan ngan panjang menuhi panja mulasi dijalank e 6, Symlet o nd yang digun mua mother wa ltipath Raylei /jam. Pada kanal da OWDM dip velet yang di velet yang be entukan deng p wavelet-nya. unakan berhu velet tersebut. B sampai den sih berhimpit. , memang ter himpit, tetapi andingkan de m6 mencapai 4 _{dan db6} nunjukkan d ma, kinerja B

ing jelek, sed erja BER-ny erbesar kemb erja BER yan at good symm

mbantu menin ng lain.

Pada Gamb

ding kecepatan

erja BER siste Nilai BER d esar 8 x 10-2 epatan user anya peruba ngakibatkan p adi. Besarnya ngakibatkan k ceiver akan b dari simula n orde yang yang berbed si BER yang b ar kecepatan u penurunan. ntuk beda be s ini, perfor ltipath Raylei jenis Mothe g filter yang ang filter ya kan menggun orde 6, dan C nakan sebesar avelet dan mo igh Fading, p AWGN, Ki pengaruhi ole gunakan. Unt erbeda, kinerj an perbedaan . Besarnya pa ubungan den Terlihat pada ngan 8 dB, ke . Namun pada rlihat bahwa performansi engan Daube BER 7 x 10-4 mencapai B engan panjan BER Wavelet dangkan Coifle ya masih leb bali maka Sy ng sedikit lebih metry yang le ngkatkan kine bar 11.b pada n user yang leb em tersebut. U dari Sym6 de masih lebih 100 km/jam ahan kecepa perubahan pad a frekuensi d konstelasi sim berubah. Berd asi membuk berbeda den a pula akan berbeda pada

user maka kin eda Mother W rmansi BER

igh Fading d er Wavelet y

g sama yaitu ang sama bes nakan Wavele Coiflet orde 2. r 256 (level 8 odulasi QPSK pergerakan us nerja BER te eh perbedaan tuk itu dengan

a BER terhad n panjang ko anjang koefesi ngan orde m a Gambar 11. etiga jenis wa a ketika SNR Symlet dan C BER-nya sud echies. Pada 4_{, coif2 menca} BER 8 x 1 ng koefesien Daubechies et dan Symlet bih baik. A ymlet masih h baik. Symle ebih baik, se erjanya diban a kanal Multip bih besar akan Untuk nilai SN engan kecepat baik dibandin sebesar 3 x atan user da frekuensi doppler yang mbol berubah dasarkan hasil ktikan bahwa ngan panjang memberikan SNR tertentu nerja BERnya Wavelet pada kanal diukur dengan yang berbeda u 12. Untuk sarnya, maka t Daubechies . Jumlah sub-8) tetap untuk K. Untuk kanal ser 0 dan 100 erhadap SNR jenis Mother n jenis Mother dap SNR akan oefesien filter ien filter yang masing-masing a, untuk SNR

avelet tersebut

mencapai 12

Coiflet masih

dah lebih baik SNR 14 dB, apai BER 3 x 0-2_{. Hal ini} n filter yang adalah yang t memberikan Apabila SNR memberikan et mempunyai ehingga dapat nding wavelet path Rayleigh n menurunkan NR sebesar 18 tan 0 km/jam ngkan dengan 10-2_{. Dengan} maka akan doppler yang terjadi akan dan nilai ISI l a g n u a l n a k a s -k l 0 R r r n r g g R t 2 h k , x i g g n R n i t t h n 8 m n n n g n I

Gambar 11. K M M akan membe simulasi m Mother Wav filter yang BER yang be kecepatan us penurunan. A. Kesimpu Dari ha maka didapa 1. Pada pen Dubechie Dubechie lebih bai lebih ting 2. Pada pen yang ber coif2 me memberik koefesien sistem d koefesien 3. Dengan mengakib (a) Ka (b) Kanal m Kinerja BER t Mother Wavel Multipath Rayle esar. Berdasar embuktikan

elet yang berb

sama akan m erbeda pada S ser maka kine

5.

P

ulan asil simulasi da atkan beberapa ngujian OWD es yang berbe es orde rendah ik dibanding ggi. ngujian OWDM rbeda, untuk emberikan ki kan kinerja p n filter yang s dianalisa deng nnya. adanya peru batkan perub anal AWGN ultipath rayleig terhadap SNR let pada ka eigh Fading.

rkan hasil yan bahwa deng beda dengan p memberikan h SNR tertentu d erja BER-nya

P

ENUTUP an analisa yan a kesimpulan s DM dengan be eda, kinerja B h mempunyai Wavelet D M dengan bed kinerja BER inerja paling paling buruk. sama dari seti

gan nilai/ bo ubahan kecep ahan pada f gh fading dari OWDM anal AWGN ng diperoleh gan penggun panjang koefi hasil perform dan semakin b a akan menga ng telah dilaku sebagai beriku eda orde Wav BER nya, Wav performansi B Dubechies ber da mother wav R nya, Sym6 g baik, dan Dengan panj iap wavelet, m obot pada se patan user a frekuensi dop beda dan dari naan isien mansi besar lami ukan ut : velet velet BER orde velet dan db6 njang maka etiap akan ppler B. untu 1. 2. 3. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] yang tercipta terjadi akan berubah dan n membesar, se Saran Beberapa h uk penelitian Variasi jenis diperbanyak, paling optimu Dapat dita meningkatkan Penerapan O seperti MIMO MC CDMA. Antony Jamin for Wireless C and Mobile C 2005. Elysabeth, ”T Wavelet Mult Teknik Elektr S. Hara and R 4G Mobile C London, 2003 Hasen, S. F Wavelet Divis Fading Cha Development, A. Karina, ” A Power Loadin Departemen T I.M.P. Krisma Bicara Meng Teager Energy Telkom Band M.J. Manglan Channels”, V University. Bl John G. Proa Processing: P Pentice Hall, Rappaport, Principles and ] Richard van Multimedia C 2000. ] G. Strang an Bank”, Welle ] W.Z. Zhang Wavelet Pac Channel”, Inf 317. a. Besarnya n mengakiba nilai intersym ehingga kinerj

hal yang dis lebih lanjut ad mother wav untuk menc um penggunaa ambahkan c n kinerja BER OWDM pada O-OWDM, O

R

EFERE n, and Petri, M., Communication Computing Jour Tugas Akhir: A titone (DWMT ro. IT Telkom B Ramjee Prasad, Communication 3. Fadel, “The P sion Multiplexi annel”, Journ , Vol.12, No.1, Analisis dan Si ng terhadap P Teknik Elektro. awan, “Tugas A ggunakan Wav y Operator”, D dung, 2008. ni, ”Wavelet Mo Virginia Polyt lacksburg, Virg akis, Dimitris G Principles, Alg 1996 S. Theodor, d Practice”, Pren Nee, Ramjee P Communication nd Truong Ng sley-Cambridge and Y. Guo, cket Modulati formation Tech frekuensi d atkan konste mbol interferen a BER menja sarankan untu dalah sebagai

velet yang dig

cari mother w anya. channel cod R-nya. a sistem kom WDM-UWB ENSI , “Wavelet Pack n”, Wireless Co rnal, Vol. 5, IS Analisa Perform T) Pada VDSL Bandung, 2008. “Multicarrier ns”, Boston: A Performance o ing (OWDM) in nal of Eng hal. 131-147, M imulasi Pengaru PAPR pada Si IT Telkom Ban Akhir: Deneosin velet Packet T Departemen Tek odulation and r technic Institu ginia. 2001. G. Manolakis, “ gorithms, and “Wireless C ntice Hall, 1996 Prasad, “OFDM ns”, Boston: A guyen, “Wavel e Press, 1997. ”Performance ion Over Mo hnology Journal doppler yang elasi simbol

nce (ISI) akan

adi turun. uk dilakukan berikut : gunakan bisa wavelet yang ding untuk munikasi lain dan OWDM-ket Modulation ommunications SSUE 2, March mansi Discrete L”. Departemen Techniques for Artech House, of Orthogonal n Flat Rayleigh gineering and March 2008. uh Penggunaan istem OFDM”, ndung, 2008. ng Pada Sinyal Transform dan knik Elektro. IT rayleigh Fading ute and State “Digital Signal Applications”, Communcation 6. M for Wireless Artech House, lets and Filter Evaluation of obile Satellite l 8 (3) hal.310-g l n n a g k n -n s h e n r , l h d n , l n T g e l , n s , r f e