PENGARUH CACAH BIN-IFFT TERHADAP UNJUKKERJA SISTEM OFDM

PENGARUH CACAH BIN-IFFT
TERHADAP UNJUKKERJA SISTEM OFDM
Ajub Ajulian Zahra M *

Abstrak

Dengan perkembangan DSP (Digital Signal Processing) yang dapat mensintesis penjumlahan sinyal termodulasi dengan akurat, maka Modulasi Multicarrier selalu sukses dilaksanakan pada dasawarsa
terakhir ini. Hal ini karena kendala sulitnya mengaturspasi subkanal yang berukuran sama dapat diatasi.Salah satunya adalah penggunaan IFFT/FFT sebagai modulator/demodulator yang menggantikan fungsi
sejumlah besar osilator pada ranah waktu kontinu. Subcarrier pada IFFT/FFT ini memiliki frekuensi harmonisa kelipatan bulat dari frekuensi dasarnya seperti halnya komponen deret Fourier pada sinyal
komposit. Hal ini memenuhi syarat orthogonal yang diperlukan pada sistem OFDM. Hasil penelitian menunjukkan pada kondisi sistem dengan nilai SNR yang bervariasi, kenaikan cacah bin IFFT/FFT
cenderung menurunkan tingkat kesalahan bit. Begitu juga dengan menggunakan modulasi digital DPSK dihasilkan unjuk-kerja yang lebih baik dibandingkan dengan DQPSK pada tingkat SNR yang sama.

I. PENDAHULUAN

Teknologi yang membutuhkan saranakomunikasi kecepatan tinggi yang memerlukan kanal-kanal bidanglebar (broadband channels) semakin
marak perkembangannya dewasa ini. Modulasi pembawa-jamak (MCM/ Multicarrier Modulation) merupakan suatu teknik yang dapat diandalkan untuk komunikasi data kecepatan tinggi. Prinsip dasar modulasi pembawa-jamak (MCM) adalah Frequency Division Multiplexing (FDM). Sistem FDM memiliki beberapa kelemahan antara lain memiliki efisiensi spektrum yang rendah karena membutuhkan
lebarbidang penghalang yang cukup lebar (lebih dari 2ωN) agar terhindar dari interferens antar subpembawa. Pada akhir tahun 1957 dikembangkan system transmisi data paralel baru yang mampu
meningkatkan efisiensi lebarbidang. Bidang penghalang dihilangkan, spektrum frekuensi subpembawa saling bersinggungan namun tidak saling mengganggu. Sistem ini dikenal dengan nama Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Sinyal-sinyal sub-pembawa pada OFDM merupakan sinyal sinusoidal yang saling tegaklurus
(orthogonal), sehingga memungkinkan terjadinya persinggungan (overlap) pada ranah frekuensi tanpa menimbulkan saling interferens. Hal ini menghilangkan proses penyamaan (equalization) dan pemakaian tapis lolos-bidang pada bagian penerima yang menggunakan sistem FDMA atau FDM. (Proakis, 1995; Stott; Cosby, 2001).
Dalam penelitian ini diamati penerapan FFT/IFFT pada sistem modulasi pembawa-jamak OFDM dengan simulasi. Akan diteliti bagaimana
langkah-langkah penerapan IFFT/FFT sebagai pengganti fungsi sejumlah besar osilator pada ranah waktu kontinu. Dengan memberikan gangguan berupa derau AWGN, akan diuji kinerja sistem OFDM. Hasil
pengujian unjukkerja akan dituangkan dalam grafik BER dengan variasi SNR. Cacah bin-IFFT/FFT dan skema modulasi juga divariasi untuk meneliti pengaruhnya pada unjukkerja sistem OFDM.

II. PRINSIP OFDM

OFDM merupakan salah satu bentuk khusus modulasi pembawa-jamak. Sinyal-sinyal subpembawa pada OFDM merupakan sinyal sinusoide
yang saling tegaklurus (orthogonal), sehingga memungkinkan terjadinya saling-cakup (overlap) pada ranah frekuensi tanpa menimbulkan interferens satu sama lain. Hal ini menghilangkan proses penyamaan (equalization) dan pemakaian tapis lolosbidang pada bagian penerima yang menggunakan sistem FDMA atau FDM. Frekuensi-frekuensi subpembawa seperti ini menghemat pemakaian lebar bidang hampir 50% (Hazy, 1997). Orthogonal merupakan sifat matematika dari dua vektor yang saling tegaklurus. Dua vektor tersebut memiliki nilai kosinus sudut antar mereka nol. Pada sistem komunikasi, sinyal-sinyal dikatakan orthogonal jika mereka berdiri sendiri tanpa saling mengganggu satu sama lain. Sifat ortogonal dari vektor sinyal ini
memungkinkan beberapa sinyal informasi dikirimkan pada kanal yang sama tanpa mengalami interferens. OFDM merupakan bentuk khusus dari FDM, yang menempatkan sinyal-sinyal sub-pembawa sedekat
mungkin, sehingga dapat menghemat pemakaian lebar-bidang, namun tetap mempertahankan sifatortogonal antar sinyal. Dua set sinyal dikatakan ortogonal, jika integral perkalian keduanya dalam satu
interval sama dengan nol.
Sinyal OFDM merupakan hasil penjumlahan sinyalsinyal subcarrier yang orthogonal. Setiap sinyal subcarrier adalah sinyal sinusoidal dengan frekuensi baseband yang merupakan kelipatan bulat dari frekuensi dasarnya. Frekuensi dasar subcarrier pada OFDM merupakan kebalikan periode satu simbol, ƒ0 = 1/Ts, dengan Ts adalah periode simbol. Maka untuk setiap simbolnya, sinyal subcarrier memiliki jumlah siklus yang merupakan kelipatan bulat sinyal dasar. Pada interval yang sama, setiap sinyal memiliki jumlah siklus dengan kelipatan yang bulat. Sinyalsinyal tersebut ortogonal, karena hasil integral perkalian antara dua sinyal periodik itu akan selalu nol. Jika sinyal subcarrier diandaikan sk(t), maka persamaannya diberikan pada persamaan (2).
( ) sin( 2 ), 0 dan 0,..... 0 s t kft t T k M k = π < < = 0 , t yang lain (2)
dengan: T = periode symbol ƒ0 = jarak antar subcarrier = 1/T
M = jumlah subcarrier Jika m dan n adalah k, maka sin(2 )sin(2 ) 00 0 0 ∫ mf t nf t dt =T π π untuk n ≠ m (3) Hal ini menunjukkan bahwa sinyal-sinyal subcarrier tersebut memiliki sifat orthogonal. Sinyal OFDM biasanya dibangkitkan dan diproses secara digital. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kerumitan menyediakan sejumlah besar
osilator dalam ranah waktu kontinyu (Weinstein,1971). Proses modulasi dan demodulasi dilakukan dengan teknik pengolahan digital, yaitu
Discrete Fourier Transform (DFT). Subcarrier pada DFT memiliki frekuensi harmonis kelipatan bulat frekuensi dasarnya. Sinusoide kompleks tersebut merupakan fungsi orthogonal. Sifat orthogonal sinyal-sinyal subcarrier dapat juga dilihat pada spektrum sinyalnya. Setiap symbol OFDM mengandung subcarriers yang memiliki nilai tidak nol pada interval T, maka spektrum satu symbol OFDM merupakan konvolusi dari sekelompok pulsa Dirac pada frekuensi subcarrier dengan spectrum pulsa kotak yang bernilai 1 pada interval T dan nol untuk t lainnya. Amplitude spektrum pulsa kotak sama dengan sinc (πfT) yang akan memberikan nilai nol untuk frekuensi kelipatan 1/T.

III. MATERI PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan simulasi system komunikasi OFDM pembawa-jamak model baseband dengan arah pancaran isyarat dari stasiun pemancar ke stasiun penerima. Materi yang digunakan sebagai objek penelitian adalah:

1. Isyarat masukan
Berupa sinyal bidang-dasar yang berasal dari bilangan random berdistribusi seragam yang dibulatkan menjadi 0 atau 1. Jumlah data yang dibangkitkan = (jumlah pembawa x jumlah simbol/pembawa x jumlah bit/simbol).

2. Pengkodean
Pengkodean atau skema modulasi digital yang digunakan adalah DPSK dan DQPSK. Keluarannya berupa simbol, yaitu sinyal sinus yang tergeser fase sesuai dengan kombinasi bit yang memodulasinya.

3. Modulasi
Modulasi pembawa pada OFDM merupakan pemetaan simbol ke dalam bin-bin FFT/IFFT. Dalam hal ini IFFT/FFT berfungsi sebagai
modulator/demodulator.

4. Model Kanal
Kanal dipengaruhi oleh derau AWGN (Additive White Gaussian Noise)

5. Unjukkerja
- Dinyatakan dalam diagram konstelasi untuk simbol yang diterima, dan kemudian dihitung jumlah kesalahan bit-nya.
- Disajikan dalam grafik BER dan SNR untuk cacah bin-IFFT/FFT yang berbeda dan diuji dengan 2 skema modulasi digital.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk memperlihatkan unjukkerja system OFDM, diujikan beberapa nilai SNR pada cacah bin- IFFT/FFT yang berbeda pada laju data 20 kbps. Cacah bin-IFFT/FFT yang dipakai adalah 1024, 2048, dan 3072 dan diujikan 2 skema modulasi digital yaitu DPSK dan DQPSK. Dari Gambar terlihat bahwa dengan meningkatnya cacah bin-IFFT/FFT cenderung menurunkan jumlah bit yang salah di semua nilai SNR. Ini sesuai konsep bahwa untuk N=2r (r= bilangan bulat) yang jauh lebih besar dari jumlah data, akan menghasilkan resolusi hasil spektrum yang lebih baik.

V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasannya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut

1. Pada keseluruhan pengujian didapatkan bahwa semakin kecil nilai SNR, semakin meningkat jumlah kesalahan bit.

2. Pada laju data 20 kbps, peningkatan cacah bin-IFFT/FFT berdampak pada kenaikan unjukkerja sistem. Hal ini dapat dilihat pada skema modulasi DPSK, pada bin 1024 isyarat tanpa kesalahan diterima pada tingkat SNR 5 dB, pada bin 2048 isyarat tanpa kesalahan diterima pada tingkat SNR 3 dB, dan pada bin 3072 isyarat tanpa kesalahan diterima pada SNR 2 dB.

3. Peningkatan jumlah bin-IFFT menurunkan lajukesalahan bit. Hal ini berarti meningkatkan unjukkerja sistem. Namun peningkatan bin-IFFT
ini harus dibayar dengan waktu komputasi yang semakin panjang.

4. Pemilihan jenis modulasi digital juga berpengaruh pada peningkatan unjukkerja sistem. Pada pengujian, skema modulasi DPSK menghasilkan performansi yang lebih baik dibandingkan DQPSK. Namun di sisi kapasitas informasi, DQPSK lebih baik dari pada DPSK.




















DAFTAR PUSTAKA
[1]. Etter, D.M., Engineering Problem Solving with MATLAB®,
Prentice-Hall, New Jersey, 1993.
[2]. Hazy, L, Introduction to OFDM, 1997.
(www.sce.carleton.ca/~hazyl/Publications/Meng.htm.).
[3]. Lawrey, Eric Cosby , Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM), 1997.
[4]. Maddocks, M.C.D, An Introduction to Digital
Modulation and OFDM Techniques, Research
Department, Engineering Division, The British
Broadcasting Corporation, 1999.
[5]. O’Flynn Michael dan Eugene Moriarty, Linear System,
John Willey & Sons, 1987.
[6]. Proakis, John G., Digital Communications, 3rd ed.
McGraw-Hill Inc, 1995.
[7]. Proakis, John G. dan Dimitris, Pemrosesan Sinyal Digital,
Prentice Hall, Inc, 1995.
[8]. Ramasami, V.C, Orthogonal Frequency Division
Multiplexing, KUID 698659, 2001.
[9]. Stott, J.H, The How and Why of COFDM, EBU
Technical Review, BBC Research And Development,
winter 1998.
[10]. Sklar, Bernard, Digital Communications Fundamentals and
Applications, Prentice Hall, Singapura, 1988.
[11]. Townsend A.A.R, Digital Line-of-Sight Radio Links,
Prentice Hall International (UK) Ltd, 1988.
[12]. Van Nee, Richard, and Prasad, Ramjee, OFDM for Wireless
Multimedia Communications, Boston: Artech House, 2000.
[13]. Wahyul Amien Syafei, Estimasi Kanal Adaptif
Menggunakan Cyclic Prefix Pada Sistem Modulasi
Multicarrier, Tesis Magister Teknik, Program Studi Teknik
Elektro, Program Pasca Sarjana, ITS, Surabaya, 2002.