Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean-Faded Cochannel Interference.

(1)

i _{Universitas Kristen Maranatha}

Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean-Faded Cochannel

Interference

Elserita Josselyn (1122033)

Email: elseritajosselyn@gmail.com

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Dalam sistem komunikasi, dilakukan pengiriman sinyal informasi dari

transmitter menuju ke receiver. Dalam hal ini, sinyal informasi yang

ditransmisikan secara wireless dapat mengalami fading dan interferensi. Interferensi dan fading dapat mempengaruhi kinerja dari sistem komunikasi digital.

Pada Tugas Akhir ini direalisasikan simulasi estimasi Bit Error Rate (BER) dari Binary Phase Shift Keying (BPSK) dalam Ricean-faded cochannel

interference. Dengan mengetahui nilai P(error) atau BER maka dapat diketahui

kinerja dari BPSK dalam Ricean-faded cochannel interference terhadap variasi nilai Signal-to-Interference Ratio (SIR) dan Factor Ricean (K)

Hasil simulasi menunjukkan bahwa, saat nilai Kd tetap dengan SIR tertentu

dan Ki diperbesar maka BER terhadap kenaikan SNR membesar, namun apabila

nilai SIR diperbesar maka BER terhadap kenaikan SNR akan mengecil. Saat nilai Ki tetap dengan SIR tertentu dan Kd diperbesar maka BER terhadap kenaikan SNR

mengecil, apabila nilai SIR diperbesar maka BER terhadap kenaikan SNR akan semakin mengecil.

(2)

ii _{Universitas Kristen Maranatha}

Simulation of BPSK BER Estimation in Ricean-Faded Cochannel

Interference

Elserita Josselyn (1122033)

Email: elseritajosselyn@gmail.com

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering Maranatha Christian University

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

In communication systems, information signal is transmitted from the

transmitter to the receiver. In this case, the information signal that is transmitted

wirelessly can experience fading and interference. Interference and fading affect

the performance of digital communication system.

In this final project, simulation of Binary Phase Shift Keying (BPSK) BER

estimation in Ricean-faded cochannel interference is realized. By knowing the

value of P(error) or BER, the performance of BPSK in Ricean-faded cochannel

interference to Signal-to-Interference Ratio (SIR) and Ricean Factor (K) variation

can be known.

The simulation results show that, when the value of Kd fixed with a certain

SIR and Ki enlarged than BER against increased SNR increased, but if the value

of SIR enlarged than BER against increased SNR will decrease. When the value of

Ki fixed with a certain SIR and Kd is enlarged than BER against increased SNR

decreases, if the value of SIR enlarged than BER against increased SNR will more

decrease.

(3)

v _{Universitas Kristen Maranatha}

1.5 Sistematika Penulisan 2

BAB II LANDASAN TEORI 4

2.1 Sistem Komunikasi Digital 4 2.1.1 Kelebihan Sistem Komunikasi Digital 4 2.1.2 Kelemahan Sistem Komunikasi Digital 5 2.2 Modulasi Binary Phase Shift Keying (BPSK) 5

2.3 Interferensi Cochannel 7

2.4 Fading 8

2.4.1 Jenis-Jenis Fading 8

2.5 Distribusi Ricean 9

2.6 Kinerja BER BPSK dalam Ricean Fading Secara Teoritis 10

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI 12

3.1 Diagram Blok Simulasi 12

(4)

vi _{Universitas Kristen Maranatha}

3.2 Diagram alir 15

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS 18

4.1 Prosedur Pengujian 18

4.2 Pengaruh Factor Ricean (Kd) terhadap Probabilitas Error

BPSK sebagai Fungsi SNRdalam Ricean Fading Tanpa

Interferensi 18

4.3 Pengaruh Factor Ricean (Kd dan Ki) dan Signal-to-

Interference Ratio(SIR) terhadap Probabilitas Error BPSK

sebagai Fungsi SNR dalam Ricean Fading Cochannel

Interference 20

4.3.4 Nilai P(error) terhadap SNR untuk nilai Kd = 10 dan

variasi nilai Kidan SIR 39

(5)

vii _{Universitas Kristen Maranatha}

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sinyal Digital Menyatakan Keadaan “0” dan “1” ... 4

Gambar 2.2 Sinyal BPSK Dengan Masukan 1010101 ... 7

Gambar 2.3 Spektrum Sinyal BPSK Secara Umum ... 7

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Komunikasi BPSK dalam Ricean-Faded Cochannel Interference ... 12

Gambar 3.2 Diagram Blok Penerima/Demodulator BPSK ... 13

Gambar 3.3 Diagram Alir Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean- Faded Cochannel Interference ... 15

Gambar 3.3 Diagram Alir Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean- Faded Cochannel Interference(lanjutan) ... 16

Gambar 3.5 Diagram Alir Subprogram Penambahan Interferensi Cochannel17 Gambar 4.1 Grafik nilai P(error) terhadap SNR dari Tabel 4.1 ... 19

Gambar 4.2 Grafik nilai P(error) terhadap SNR dari Tabel 4.2...21

Gambar 4.3 Grafik nilai P(error) terhadap SNR dari Tabel 4.3.. ... 22

Gambar 4.4 Grafik nilai P(error) terhadap SNR dari Tabel 4.4.. ... 23

(6)

viii _{Universitas Kristen Maranatha}

(7)

ix _{Universitas Kristen Maranatha}

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Nilai P(error) terhadap SNR untuk nilai Kd= 1;2;5;10;20;30.. .. 19

Tabel 4.2 Nilai P(error) terhadap SNR untuk nilai Kd= 1 dan Ki= 1

dengan variasi SIR.. ... 20 Tabel 4.3 Nilai P(error) terhadap SNR untuk nilai Kd= 1 dan Ki= 2

(8)

x _{Universitas Kristen Maranatha}

(9)

xi _{Universitas Kristen Maranatha}

(10)

xii _{Universitas Kristen Maranatha}

DAFTAR RUMUS

Persamaan 2.1 Gelombang BPSK.. ... 6

Persamaan 2.2 Gelombang BPSK.. ... 6

Persamaan 2.3 Gelombang BPSK Secara Umum.. ... 6

Persamaan 2.4 Distribusi Ricean dari Variabel Acak Z.. ... 9

Persamaan 2.5 Factor Ricean (K).. ... 9

Persamaan 2.6 Persamaan K Berhubungan Dengan Daya Selubung Sinyal yang Mengalami Fading ... 10

Persamaan 2.7 Rata-rata Variabel Acak... 10

Persamaan 2.8 Standard Deviasi... 10

Persamaan 2.9 PDF dari Amplituda Fading Ricean.. ... 10

Persamaan 2.10 Z sebagai Variabel Acak Distribusi Ricean ... 10

Persamaan 2.11 Rasio Energi.. ... 11

Persamaan 2.12 PDF dari

�

_�.. ... 11

Persamaan 2.13 Peluang Kesalahan Deteksi.. ... 11

Persamaan 2.14 Q Function.. ... 11

Persamaan 2.15 Nilai a dari Q Function.. ... 11

Persamaan 2.16 Nilai b dari Q Function.. ... 11

Persamaan 3.1 Statistik Keputusan dari Sinyal yang Diharapkan.. ... 13

Persamaan 3.2 PDF dari Amplituda Fading Ricean yang Diharapkan.. ... 14

Persamaan 3.3 Peluang Kesalahan Deteksi .. ... 14

Persamaan 3.4 Peluang Kesalahan Deteksi.. ... 14

(11)

clc; clear all;

B=10^6 ; %Jumlah bit count yang dikirim db=rand(1,B)>0.5 ; % Data Biner

dbi=rand(1,B)>0.5 ; % Data Biner dari Interference a=2*db-1 ; % Simbol BPSK

ai=2*dbi-1; % Simbol Interferer SNR=0:2:20; % nilai SNR

kd=30; % Faktor Ricean dari Desired User ki=2; % Faktor Ricean dari Interferer

total_power = 1; % Total Power dari Desired User total_power_i = 1 ; % Total Power dari Interferer

s=sqrt(kd/(kd+1)*total_power); % Rata-Rata Variabel Acak Desired User t= total_power/sqrt(2*(kd+1)); % Standar Deviasi Desired User

si=sqrt(ki/(ki+1)*total_power_i); % Rata-Rata variabel Acak Interferer ti= total_power_i/sqrt(2*(ki+1)); % Standar Deviasi Interferer

simBER_rician=zeros(1,length(SNR)); for j=1:length(SNR)

no=1/sqrt(2)*(randn(1,B)+1i*randn(1,B)); % AWGN

h=(randn(1,B)*t+s)+1i*(randn(1,B)*t+0); % Ricean Fading Factor dari Desired User

hi=(randn(1,B)*ti+si)+1i*(randn(1,B)*ti+0); % Ricean Fading Factor dari Interferer

y=h.*a; % Sinyal yang diharapkan yang diterima melalui saluran Ricean yi=hi.*ai; % Sinyal interferer yang diterima melalui saluran Ricean n=no*10^(-SNR(j)/20);% Skala noise untuk SNR

y_rician=y+yi+n; % Sinyal yang diterima melalui saluran Ricean

%coherent receiver untuk saluran Ricean

y_rician_cap=y_rician./h; %Asumsi bahwa h adalah sinyal sebenarnya r_rician=real(y_rician_cap)>0;% Simbol yang diterima

end

(12)

clc; clear all;

B=10^6 ; %Jumlah bit count yang dikirim db=rand(1,N)>0.5 ; % Data Biner

a=2*db-1 ; % Simbol BPSK SNR=0:2:20; % nilai SNR

kd=30; % Faktor Ricean dari Desired User

total_power = 1; % Total Power dari Desired User

s=sqrt(kd/(kd+1)*total_power); Rata-Rata Variabel Acak Desired User t= total_power/sqrt(2*(kd+1));% Standar Deviasi Desired User

simBER_rician=zeros(1,length(SNR)); for j=1:length(SNR)

no=1/sqrt(2)*(randn(1,B)+1i*randn(1,B));% AWGN

h=(randn(1,B)*t+s)+1i*(randn(1,B)*t+0);% Ricean Fading Factor dari Desired User

y=h.*a;% Sinyal yang diharapkan yang diterima melalui saluran Ricean n=no*10^(-SNR(j)/20);% Skala noise untuk SNR

y_rician=y+n; % Sinyal yang diterima melalui saluran Ricean

%coherent receiver untuk saluran Ricean

y_rician_cap=y_rician./h;% Asumsi bahwa h adalah sinyal sebenarnya r_rician=real(y_rician_cap)>0;% Simbol yang diterima

(13)

B A B 1 P E N D A H U L U A N _{Universitas Kristen Maranatha}

1 _{Universitas Kristen Maranatha}

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada sistem komunikasi, penyampaian informasi dari pengirim (transmitter) kepada penerima (receiver) tergantung pada seberapa baik penerima dapat menerima sinyal yang ditransmisikan. Pada kenyataannya, sinyal informasi yang diterima oleh receiver mengalami perubahan yang salah satunya disebabkan oleh adanya interferensi. Salah satu jenis interferensi adalah interferensi cochannel yang terjadi saat frekuensi

carrier yang sama digunakan bersama oleh beberapa kanal.

Sinyal yang ditransmisikan secara wireless dapat mengalami

fading. Fading adalah perubahan phasa, polarisasi, atau level dari suatu

sinyal yang diterima receiver. Fading dapat terjadi karena sinyal yang sampai dipenerima dapat melalui lebih dari satu lintasan, yaitu lintasan yang langsung (Line Of Sight) dan lintasan yang tidak langsung akibat pantulan. Salah satu jenis fading adalah Ricean.

Distribusi Ricean adalah sebuah model fading. Sinyal yang mengalami fading Ricean akan menyebabkan adanya kemungkinan terjadinya kesalahan deteksi.

Dalam tugas akhir ini dibuat simulasi estimasi BER (Bit Error Rate) untuk mengetahui kinerja BPSK (Binary Phase Shift Keying) dalam Ricean-faded cochannel interference.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini meliputi:

(14)

B A B 1 P E N D A H U L U A N ₂

Universitas Kristen Maranatha

2. Bagaimana kinerja dari BPSK dalam Ricean-faded cochannel

interference terhadap variasi SIR (Signal-to-Interference

Ratio) ?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini yaitu :

1. Merealisasikan simulasi estimasi BER pada BPSK dalam

Ricean-faded cochannel interference.

2. Mengetahui kinerja dari BPSK dalam Ricean-faded cochannel

interference terhadap variasi SIR.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini yaitu:

1. Parameter kinerja yang dimaksud adalah BER. 2 Jumlah interferer dibatasi satu.

3 Menggunakan 2 parameter yaitu faktor Ricean (Kd dan Ki) dan

nilai SIR.

4 Realisasi software menggunakan bahasa pemrograman MATLAB.

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

 BAB 1. PENDAHULUAN

Bab yang menjelaskan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan Tugas Akhir, dan sistematika penulisan.

▪ BAB 2. LANDASAN TEORI

Bab yang akan menjelaskan tentang kinerja dari BPSK dalam

(15)

B A B 1 P E N D A H U L U A N ₃

▪ BAB 3. PERANCANGAN SISTEM

Bab yang menjelaskan tentang desain yang dilakukan untuk membuat

software mengenai simulasi sistem komunikasi BPSK dalam

Ricean-faded cochannel interference.

▪ BAB 4. DATA PENGAMATAN DAN ANALISA DATA

Bab yang menjelaskan tentang hasil yang diperoleh dari Tugas Akhir dan analisa data yang diperoleh.

▪ BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN

(16)

B A B 5 S I M P U L A N D A N S A R A N

₆₀ _{Universitas Kristen Maranatha}

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

1. Simulasi estimasi BER BPSK dalam Ricean Faded dengan adanya

cochannel interference berjalan dengan baik.

2. Dari percobaan keseluruhan, ketika nilai Kd tetap, SIR tertentu dan Ki

diperbesar maka P(error) terhadap kenaikan SNR membesar, namun apabila nilai SIR diperbesar maka P(error) terhadap kenaikan SNR akan mengecil.

3. Dari percobaan keseluruhan, ketika nilai Ki tetap, SIR tertentu dan Kd

diperbesar maka P(error) terhadap kenaikan SNR mengecil, apabila nilai SIR diperbesar maka P(error) terhadap kenaikan SNR akan semakin mengecil.

5.2 Saran

1. Penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menggunakan interferer lebih dari satu.

(17)

Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean-Faded Cochannel

Interference

Simulation of BPSK BER Estimation in Ricean-Faded Cochannel

Interference

Laporan Tugas Akhir

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Program Studi Strata Satu (S-1)

Program Studi Teknik Elektro – Fakultas Teknik

Bandung

Disusun Oleh:

Elserita Josselyn

1122033

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

(18)

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus, Yang Setia mengiringi langkah Penulis sehingga dapat menyelesaikan dengan baik Tugas

Akhir yang berjudul “Simulasi Estimasi BER BPSK dalam Ricean-Faded

Cochannel Interference”.

Penulis mengucapkan terima kasih dari lubuk hati yang terdalam kepada kedua orangtua Penulis, Ratna Juniar Purba seorang ibu, seseorang yang sangat pengertian, sabar, penyayang dan Penda Tambunan,S.T. seorang bapak, panutan, motivator yang selalu mendoakan, menyemangati dan memberikan dukungan baik moral maupun materiil sampai Penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kepada Kakak Penulis, Emmanuela Anggraini Tambunan,A.Md. yang selalu mendoakan,menghibur dan menyayangi Penulis.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini Penulis banyak mendapat tantangan dan pembelajaran, namun dengan bantuan berbagai pihak tantangan tersebut dapat teratasi. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Bapak Dr. Ir. Daniel Setiadikarunia, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang tiada lelah memberikan waktu, pengetahuan, dukungan, masukan dan perbaikan kepada Penulis selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

1) Yth. Novie Theresia br Pasaribu, S.T, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha,

2) Yth. Dr. Erwani Merry Sartika, S.T., M.T., selaku Sekretaris Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha,

3) Yth. Ir. Anita Supartono, M.Sc., Ir. Supartono, M.Sc., dan Agus Prijono, S.T, M.T., selaku dosen penguji Tugas Akhir yang telah memberikan masukan dan saran kepada Penulis,

(19)

iv

5) Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Elektro yang telah memberikan ilmunya kepada Penulis selama menempuh pendidikan di Program Studi Teknik Elektro,

6) Seluruh staf bagian Akademik, Tata Usaha dan Kemahasiswaan Program Studi Teknik Elektro,

7) Semua Rekan, Sahabat, dan Teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada Penulis baik secara langsung maupun tidak langsung.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna yang disebabkan karena keterbatasan yang Penulis miliki. Untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca sangat Penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang.

Dengan segala kerendahan hati, Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.

Bandung, 13 Januari 2017 Penulis

(20)

D A F T A R P U S T A K A

61 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abramowitz, M. and I. A. Stegun, Handbook of Mathematical Functions

With Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. New York: Dover,

1972.

[2] Beaulieu, N.C. and J. Cheng, “Precise error rate analysis of bandwidth

efficient BPSK in Nakagami fading and cochannel interference,” IEEE Trans. Commun., vol 52, no. 1, pp. 149-158, Jan. 2004.

[3] Couch, Leon W., ”Digital and Analog Communication System”, 7rd ed, Pearson Education, Inc., New Delhi 2007.

[4] Du, Zeng , Julian Cheng, Norman C.Beaulieu, “BER analysis of BPSK signals in Ricean-faded cochannel interference,” IEEE Trans.Commun.,

vol.55, no. 10, Okt. 2007.

[5] Lindsey, W., Error probabilities for Rician Fading Multichannel Reception of Binary and N-ary Sugnals, IEEE Trans on Information Theory, Oct 1964, pp. 339-350.

[6] MA,Y., T.J. Lim, and S.Pasupathy, “Error probability for coherent and differential PSK over arbitary Rician fading channels with multiple

cochannel interferers,” IEEE Trans. Commun., vol.50, no. 3, pp. 429-441,

Mar. 2002.

[7] Proakis, J.G., Digital Communication, 3rd ed. New York: McGraw Hill, 1995.

[8] Rappaport, T., Wireless Communication, Principles and practice, Prentince Hall, 1966, p. 288.

[9] Stüber,G.L., Principle of Mobile Communication, 2nd ed. Norwell, MA: Kluwer, 2001.