simulasi low density parity check pada standar dvb
advertisement
SKRIPSI SIMULASI LOW DENSITY PARITY CHECK PADA STANDAR DVB-S2 MENGGUNAKAN MODULASI QPSK JUDUL I KADEK DENA BAHARI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 SKRIPSI SIMULASI LOW DENSITY PARITY CHECK PADA STANDAR DVB-S2 MENGGUNAKAN MODULASI QPSK I KADEK DENA BAHARI NIM 1104405008 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 SIMULASI LOW DENSITY PARITY CHECK PADA STANDAR DVB-S2 MENGGUNAKAN MODULASI QPSK Tugas Akhir Ini Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Starata1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana I KADEK DENA BAHARI NIM 1104405008 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : I Kadek Dena Bahari NIM : 1104405008 Tanda Tangan : Tanggal : 18 Desember 2015 iii KATA PENGANTAR Om Swastyastu puji syukur kehadapan Ida SangHyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala limpahan berkat dan Rahmat-Nya, sehingga proposal yang berjudul ʻʻ SIMULASI LOW DENSITY PARITY CHECK PADA STANDAR DVB-S2 MENGGUNAKAN MODULASI QPSK” ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Proposal ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan proposal ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini perkenankan saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT, Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST.,MEngSc.,Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Dr. I Made Oka Widyantara,ST.,MT. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saransaran selama penyusunan laporan. 4. Ibu Ir. Linawati, MEngSc.Ph.D selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama penyusunan laporan. 5. Ibu Prof. Ir. Rukmi Sari Hartati.,MT.,Ph.D selaku pembimbing akademik yang telah membimbing dari semester 1, memberikan semangat dan dukungan dalam menjalani perkuliahan. 6. Bapak I Wayan Pica dan Ibu Ni Wayan Murni tersayang yang selalu memberikan kasih sayang dan doa tulus kepada penulis. 7. Cokorda Istri Handayani (pacar) tersayang yang selalu memberikan dukungan dan doa tulus kepada penulis v 8. Keluarga besar atas motivasi, dukungan, serta saran-saran yang selalu diberikan. 9. Rekan - rekan mahasiswa Elektro angkatan 2011 di Fakultas Teknik Universitas Udayana. 10. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan proposal ini. Akhir kata, penulis mohon maaf kepada semua pihak jika dalam pembuatan proposal ini melakukan kesalahan baik disegaja maupun tidak disengaja. Semoga Ida SangHyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmatNya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini. Bukit Jimbaran, 14 Desember 2015 Penulis vi ABSTRAK Sistem siaran digital telah dikembangkan dibanyak negara maju dengan standar tersendiri. Standar yang digunakan pada skripsi ini yaitu standar DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation), standar DVBS2(Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) merupakan standar yang dikembangkan dari standar DVB-S (Digital Video Broadcasting Satellite), standard DVB-S (Digital Video Broadcasting Satellite ) mulai ditinggalkan dan beralih menggunakan standard DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) karena kapasitas yang lebih besar, dan 30% lebih baik dari pada DVB-S. DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) tidak hanya terbatas pada MPEG-2 untuk pengkodean video dan audio, namun dapat menangani format audio-video lain yang lebih maju seperti MPEG-4. LDPC (Low Density Parity Check) merupakan teknik pengkodean untuk mengkoreksi bit yang telah terdistorsi noise. Pada system LDPC menggunakan ukuran matrik yang bergantung pada nilai code rate, ada 11 nilai code rate pada LDPC yaitu, 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10. Nilai code rate ini lah yang akan mempengaruhi sedikit atau banyaknya ukuran matrik padal LDPC. Pada simulasi yang kan ditampilkan adalah nilai BER dari code rate yang berbeda, code rate yang dimaksudkan adalah nilai yang akan menentukan ukuran matrik yang akan digunakan. Ukuran matriks LDPC dapat mempengaruhi ukuran laju bit eror karena matriks LDPC merupakan matrik pembentuk bit parity sebagai bit kode pembawa informasi. Hasil nilai BER LDPC pada code rate 1/2 dan 9/10, pada code rate 1/2 nilai BER LDPC adalah 0 dan pada code rate 9/10 nilai BER LDPC adalah 0,1312 pada SNR 0,9988, BER 0,1032 pada SNR 2,0029, BER 0,0793 pada SNR 2,9809, BER 0,00560 pada SNR 4,0059, BER 0,0348 pada SNR 5,0102 dan BER 0,0129 pada SNR 5,9874 dengan menggunakan inputan bit adalah 64800. Maka dapat disimpulkan, semakin kecil ukuran matriks maka bit parity semakin sedikit sehingga informasi mudah dikodekan dan dikoreksi. Sebaliknya semakin besar ukuran matriks maka semakin panjang bit paritynya sehingga informasi akan semakin sulit dikodekan dan informasi yang dikirim akan berukuran semakin besar, sehingga mempengaruhi proses decodingnya. Hasil ini menunjukkan bahwa penurunan nilai BER jika nilai SNR semakin besar. Kata Kunci: DVB-S2, LDPC, BER, SNR vii ABSTRACT Digital broadcast systems have been developed in many developed countries with its own standards. The standard used in this paper is a standard DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation), standard DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) is a standard that was developed from the standard DVB-S (Digital Video Broadcasting Satellite), standard DVB -S (Digital Video Broadcasting Satellite) becoming obsolete and switching using the standard DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) due to greater capacity, and 30% better than in DVB-S. DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation) is not only limited to the MPEG-2 for video and audio encoding, but can handle other audio-video format which is more advanced such as MPEG-4. LDPC (Low Density Parity Check) is a technique for correcting encoding bits that have been distorted noise. In the system using the LDPC matrix size that depends on the value of code rate, there are 11 values in the LDPC code rate ie, 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10. Value code rate is the one that will affect few or many sizes of matrix in the LDPC. In the research that will be shown is the value of the BER of a different code rate, code rate that is meant is the value that will determine the size of the matrix to be used. LDPC matrix size can affect the size of the bit error rate because the matrix is a matrix-forming LDPC parity bits as bits of code information carrier. LDPC BER values result in code rate 1/2 and 9/10, the 1/2 code rate LDPC BER value is 0 and the code rate is 9/10 LDPC BER value BER = 0.1312 at 0.9988 SNR, SBER = 0.1032 at 2.0029 SNR, BER = 0.0793 at 2.9809 SNR, BER = 0.00560 to 4.0059 SNR, BER = 0.0348 at 5.0102 SNR and BER = 0.0129 at 5.9874 SNR using input bit 64800. It can be concluded, the smaller the size of the matrix, the parity bit is getting a bit so that the information is encoded and corrected. Instead the larger matrix size then the length of the bit parity so that the information will be increasingly hard coded and the information sent will be the greater size, thus affecting the decoding process. These results suggest that a decrease in the value of BER if the SNR increases. Keywords: DVB-S2, LDPC, BER, SNR viii DAFTAR ISI Halaman JUDUL ............................................................................................................ i LEMBAR PERNYATAAN GELAR............................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................... iii LEMBAR PENGESAHAN REVISI ............................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vii ABSTRACT..................................................................................................... viii DAFTAR ISI.................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv DAFTAR SINGKATAN ................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah............................................................................ 3 1.3 Tujuan.............................................................................................. 3 1.4 Manfaat ............................................................................................ 3 1.5 Batasan Masalah .............................................................................. 3 1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 5 2.1 Tinjauan Mutakhir ........................................................................... 5 2.2 Satelit ............................................................................................... 6 2.2.1 Orbit Satelit ........................................................................... 8 2.3 Low Density Parity Check ............................................................... 9 2.3.1 Kode Paritas .......................................................................... 11 ix 2.3.2 Sum-Product Decoding ......................................................... 12 2.4 Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation ............... 14 2.4.1 Karakteristik Teknis .............................................................. 16 2.4.2 Mode Modulasi dan Forward Error Correction .................... 17 2.5 BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) .......................................... 17 2.5.1 Dekoding BCH...................................................................... 18 2.6 AWGN............................................................................................. 18 2.6.1 Pembangkitan Noise Kanal AWGN...................................... 19 2.7 Bit Error Rate (BER)....................................................................... 21 2.8 Quatenary Phase Shift Keying (QPSK)........................................... 21 2.8.1 Modulator QPSK................................................................ 22 2.8.2 Demodulator QPSK ........................................................... 23 BAB III METODE PENELITIAN................................................................... 24 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian........................................................... 24 3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ................................................... 24 3.2.1 Sumber Data.......................................................................... 24 3.2.2 Metode Pengumpulan Data ................................................... 24 3.2.3 Jenis Data Penelitian ............................................................. 25 3.3 Alat Penelitian ................................................................................. 25 3.4 Tahapan Penelitian .......................................................................... 26 3.4.1 Alur Penelitian ...................................................................... 27 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 28 4.1 Stuktur LDPC dengan Standar DVB-S2 Menggunakan Modulasi QPSK............................................................................... 29 4.2 Perancangan Simulasi Encoding-Decoding LDPC Pada Standar DVB-S2 Menggunakan Modulasi QPSK ........................................ 29 4.2.1 Penentuan Nilai Parameter System ....................................... 29 4.2.2 Perancangan Program Utama Simulasi................................. 30 4.3 Simulasi LDPC Pada Standar DVB-S2 Menggunakan Modulasi QPSK............................................................................... 32 x 4.3.1 Analisis Hasil Simulasi Encoder-Decoder LDPC................. 32 4.3.2 Analisis Nilai BER Pada Modulasi QPSK............................ 33 4.3.3 Analisis Pengaruh Code Rate Terhadap BER dan SNR... 34 BAB V PENUTUP........................................................................................... 43 5.1 Simpulan.......................................................................................... 43 5.2 Saran ................................................................................................ 43 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 44 LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1: Jadwal Kegiatan .......................................................................... 45 Lampiran 2: Source Code................................................................................. 46 xi DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Tanner Graph dan Marked Path .............................................. 10 Gambar 2.2 Model Kanal............................................................................. 19 Gambar 2.3 Sinyal QPSK ............................................................................ 21 Gambar 2.4 Blok Diagram Modulator QPSK.............................................. 22 Gambar 2.5 Blok Diagram Demodulator QPSK......................................... 23 Gambar 3.1 Blok Diagram Tahapan Penelitian ........................................... 26 Gambar 3.2 Flowchart Simulasi Encoding-Decoding ................................. 27 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Code Rate dan Kanal ................................. 28 Gambar 4.1 Blok diagram LDPC dengan Standar DVB-S2 pada MATLAB ........................................................................ 29 Gambar 4.2 Parameter Utama Simulasi....................................................... 30 Gambar 4.3 Fungsi utama LDPC pada Simulasi ......................................... 30 Gambar 4.4 Variabel Untuk Menentukan Nilai BER .................................. 31 Gambar 4.5 Variabel hasil simulasi ............................................................. 31 Gambar 4.6 Hasil Simulasi Encoder-Decoder LDPC pada Workspace Matlab .................................................................. 32 Gambar 4.7 Nilai BER Modulator .............................................................. 33 Gambar 4.8 Kurva BER Modulator vs SNR............................................... 33 Gambar 4.9 Kurva BER (LDPC) vs SNR dengan code rate 1/2.................. 35 Gambar 4.10 Nilai BER (LDPC) dengan code rate 1/2 ................................. 35 Gambar 4.11 Kurva BER(LDPC) vs SNR dengan code rate 2/3................... 36 Gambar 4.12 Nilai BER(LDPC) dengan code rate 2/3 .................................. 37 xii Gambar 4.13 Kurva BER(LDPC) vs SNR dengan code rate 3/4................... 37 Gambar 4.14 Nilai BER(LDPC) dengan code rate 3/4.................................. 38 Gambar 4.15 Kurva BER(LDPC) vs SNR dengan code rate 4/5................... 38 Gambar 4.16 Nilai BER(LDPC) dengan code rate 4/5 .................................. 39 Gambar 4.17 Kurva BER(LDPC) vs SNR dengan code rate 5/6................... 39 Gambar 4.18 Nilai BER(LDPC) dengan code rate 5/6 .................................. 40 Gambar 4.19 Kurva BER(LDPC) vs SNR dengan code rate 9/10................. 40 Gambar 4.20 Nilai BER(LDPC) dengan code rate 9/10 ................................ 41 xiii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Perbandingan DVB-S dan DVB-S2................................................. 15 Tabel 2.2 Coding Parameter............................................................................ 16 Tabel 2.3 Keluaran Modulaor QPSK ............................................................... 22 Tabel 4.1 Ukuran Matrik LDPC ...................................................................... 34 xiv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG BCH : Bose Chaudhuri Hocquenghem LDPC : Low Density Parity Check DVB-S2 : Digital Video Broadcasting Satellite Second Generation BER : Bit Error Rate AWGN : Additive White Gaussian Noise DMC : Discrete Memoryless Channel QPSK : Quatenary Phase Shift Keying OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing ACM : Adaptive Coding and Modulation CCM : Constan Coding and Modulation FEC : Forward Error Correction HDTV : High Devinition Television SNR : Signal to Noise Ratio xv DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1: Jadwal Kegiatan .......................................................................... 45 Lampiran 2: Source Code................................................................................. 46 xvi
