bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dewasa ini, penggunaan teknologi mobile dengan kebutuhan akan transmisi
data nirkabel (wireless) meningkat pesat. Bidang telekomunikasi dituntut untuk
menyediakan teknologi yang mampu memberi solusi atas kebutuhan ini. Berbagai
sistem diajukan dan
Evolusi Jangka Panjang (Long Term Evolution, LTE)
menjadi salah satu solusi. LTE merupakan teknologi sistem mobile
yang
memberikan pesat data tinggi bagi pengguna komunikasi selular.
LTE menggunakan metode akses jamak pembagian frekuensi tegak lurus
(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) sebagai komunikasi
arah unduh (downlink). OFDMA merupakan sebuah skema multipleks yang
mampu memberikan pesat bit yang tinggi sekaligus menjawab tantangan efisiensi
pada lebar pita frekuensi. OFDM diimplementasikan untuk komunikasi pita lebar
(wideband) menggunakan teknik banyak pembawa (multicarrier). Rentang
frekuensi pembawa tersebut dibagi-bagi menjadi beberapa sub pembawa yang
saling ortogonal, sehingga pengolahan sinyal dilakukan secara paralel. Dengan
prinsip paralel ini, data yang dibawa diproses secara bersamaan sehingga sistem
mampu memberikan pesat bit yang tinggi. Penggunaan sub pembawa yang saling
ortogonal memungkinkan spektrum frekuensi saling tumpang tindih (overlap)
1
2
tanpa menyebabkan interferensi satu sama lain, sehingga penggunaan lebar pita
pada OFDM dapat lebih efisien.
Teknologi OFDMA, seperti halnya teknologi transmisi pembawa jamak
(multi-carrier) lainnya, memiliki nilai Nisbah Daya Puncak terhadap Daya Rerata
(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR) yang tinggi. PAPR yang tinggi
merepresentasikan variasi daya yang sangat tinggi, sehingga jenis penguat daya
yang digunakan adalah penguat linear. Penguat jenis linear merupakan jenis
penguat yang tidak efisien dalam penggunaan daya. Ini menjadi suatu kerugian
tersendiri bagi komunikasi mobile selular karena konsumsi energi yang efisien
merupakan sesuatu yang sangat vital bagi piranti mobile. Dengan demikian,
metode OFDMA tidak digunakan untuk komunikasi arah unggah (uplink) pada
sistem LTE.
Untuk menjawab tantangan mengenai nilai PAPR yang rendah untuk
komunikasi arah unggah LTE, diperkenalkan metode Akses Jamak Pembagian
Frekuensi Tegak Lurus Pembawa Tunggal (Single Carrier Frequency Division
Multiple Access, SC-FDMA). SC-FDMA merupakan metode yang dimodifikasi
dari metode OFDMA. SC-FDMA mampu memberikan nilai PAPR yang rendah,
untuk menghindari penggunaan energi yang berlebihan pada piranti mobile
dengan tetap memberikan pesat data yang tinggi.
Salah satu maksud penelitian adalah mengetahui hasil impelementasi
perangkat SC-FDMA, khususnya perangkat pengirim, sehinngga rancangan
sistem perlu diuji atau disimulasikan dengan pengimplementasian pada sebuah
perangkat elektronik yang dapat diprogram. Salah satu perangkat keras media
3
elektronika yang dapat digunakan untuk perancangan tersebut adalah FPGA
(Field Programmable Gate Array), yaitu perangkat semikonduktor yang terdiri
atas gerbang-gerbang logika dan sambungan yang dapat diprogram. FPGA dapat
diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman deskripsi perangkat keras
VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language).
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya, ada beberapa
pokok permasalahan yang menjadi bahasan pada skripsi ini. Permasalahan yang
muncul diantaranya ialah bagaimana perancangan dan pengimplementasian sistem
pengirim komunikasi SC-FDMA pada FPGA dan bagaimana tingkat keberhasilan
serta penggunaan kapasitas FPGA Xilinx Spartan-3E untuk implementasi
rancangan pengirim SC-FDMA.
1.3
Batasan Masalah
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka dibuat batasan masalah
terhadap hal-hal yang akan dibahas. Pembatasan ini bertujuan agar pembahasan
dalam skripsi ini terfokus pada masalah yang dikaji.
Skripsi ini berfokus pada perancangan, pembuatan, pengujian, dan analisis
kebutuhan sumber daya (resources) model pengirim SC-FDMA.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan akhir dilakukan penelitian adalah sebagai berikut
1.
Merancang blok pengirim SC-FDMA berdasar standar IEEE 802.11p
pada perangkat keras FPGA Spartan-3E.
4
2.
Mengetahui unjuk kerja simulasi pengirim SC-FDMA pada perangkat
keras FPGA.
3.
Memberikan analisis mengenai hasil implementasi sistem pada FPGA
terkait kebutuhan gerbang logika, waktu tunda, serta akurasi data
keluaran.
1.5
Metode Penelitian
Penulisan skripsi ini dilakukan dengan menggunakan metode sebagai
berikut.
1.
Studi pustaka dengan mengumpulkan informasi dan mempelajari
literatur dari buku, skripsi-skripsi terdahulu serta internet.
2.
Perancangan dan pemrograman sistem menggunakan VHDL pada
perangkat lunak Xilinx ISE 12.1.
3.
Pengujian fungsional sistem pengirim SC-FDMA dengan bantuan ISE
Simulator.
4.
Implementasi dan pengujian terhadap sistem pengirim DSRC pada
FPGA Xilinx Spartan-3E.
5.
Melakukan analisis dan pembahasan atas hasil simulasi dan
implementasi sistem yang telah dibuat.
1.6
Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini dilakukan dengan menggunakan sistematika sebagai
berikut.
BAB I
: Pendahuluan
5
Bab ini membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian, dan
sistematika penulisan.
BAB II
: Dasar Teori
Bab ini membahas mengenai konsep Single Carrier Frequency
Diviion Multiple Access (SC-FDMA), standar standar yang
digunakan, konsep dasar OFDM, proses IFFT pada SCFDM serta
beberapa teori yang mendukung.
BAB III
: Perancangan Sistem
Bab ini memuat gambaran sistem pengirim SCFDM yang akan
diimplementasikan, perangkat perancangan, perancangan blokblok penyusun pengirim SCFDM serta blok-blok pendukung
lainnya yang dibutuhkan dalam proses pengujian.
BAB IV
: Hasil Pengujian dan Pembahasan
Bab ini berisi pembahasan mengenai hasil pengujian pada
perangkat lunak Xilinx ISE yang berupa simulasi serta hasil
pengujian impelementasi pada FPGA.
BAB V
: Penutup
Bab ini berisi tentang beberapa kesimpulan yang diperoleh dari
hasil perancangan, pengujian, pembahasan, dan saran-saran yang
diperlukan sehubungan dengan hasil tersebut, serta kaitannya
dengan pengembangan lebih lanjut dari sistem