implementasi sistem komunikasi siso berbasis wireless

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI SISO BERBASIS WIRELESS OPEN
ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
Jenny Putri Hapsari1, Suwadi2, Wirawan3
Program Pasca Sarjana Teknik Telekomunikasi Multimedia
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
ABSTRAK
Perkembangan teknologi telekomunikasi saat ini sangat pesat, dari segi standar maupun aplikasi. Perkembangan
tersebut mempengaruhi perkembangan alat telekomunikasi yang ada di masyarakat. Hal ini sangatlah tidak
praktis karena setiap orang harus sering berganti alat telekomunikasi untuk mengupdate standart dan aplikasi
yang sedang berkembang. Software Defined Radio (SDR) mengatasi semua masalah tersebut karena SDR
merupakan aplikasi yang mampu menyesuaikan standard dan aplikasi tanpa merubah komponen yang sudah ada.
Salah satu komponen SDR yang sedang berkembang saat ini adalah Wireless Open Access Research Platform
(WARP). WARP adalah sebuah desain platform open-access tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable, dan
extensible untuk penelitian sistem komunikasi nirkabel. Pengimplementasian sistem komunikasi Single Input
Single Output (SISO) sangat penting karena komunikasi SISO merupakan dasar dari semua sistem komunikasi
nirkabel. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan dasar bagi penelitian sistem komunikasi lain. Penelitian ini
mengimplementasikan sistem komunikasi SISO dengan menggunakan teknik modulasi Phase Shift Keying
(PSK). Hasil yang diperoleh nilai Bit Error Rate (BER) akan semakin kecil jika daya yang dipancarkan semakin
besar. Dengan kata lain jika daya yang dipancarkan semakin tinggi maka kinerja sistem semakin baik. Penelitian
ini juga menghasilkan bahwa kinerja sistem semakin baik jika menggunakan teknik modulasi koheren (PSK)
daripada non koheren (DQPSK). Hal ini dibuktikan dengan hasil nilai BER pada daya pancar -25 dBm pada
DQPSK nilai BER 0.0169 dan nilai BER PSK adalah 0.
Kata Kunci: SISO, WARP, PSK
ABSTRACT
Today, communication technology has vastly improved, particularly in terms of standard and application.
This growth then influences the development of communication devices used by people. To update the newest
version of standard and application by frequently changing communication devices is highly impractical.
Therefore, Software Defined Radio (SDR) provides better solution for it has the ability to adapt itself with
standard and application without changing the existed components. At present, one of the trhiving SDR
components is Wireless Open Access Research Platform (WARP). WARP is a high level open access platform
design which is very capable, scalable and extensible for wireless communication system research purpose. The
implementation of Single Input Single Output (SISO) communication system is important because SISO
communication is a ground base of all wireless communications. The result of this research can be used as a
basis for other communication system research. This research applies SISO communication system by using
Phase Shift Keying (PSK) modulation technique. Lesser result is received by Bit Error Rate (BER) number if the
emitted power is bigger. In other word, the higher the emitted power the better the system works. This research
advises that the work of system is better if coheren modulation technique (PSK) is used rather than the non
coheren one (DQPSK). This is presented further by the result of BER in -25 dBm, DQPSK result shows BER
number at 0.0169 and PSK shows BER number at 0.
Keywords: SISO, WARP, PSK
ditemukannya sistem telegrap oleh Marcony pada
tahun 1897 dan kemudian dibangunnya sistem radio
yang melewati samudra Atlantic pada tahun 1901
yang memperluas sistem komunikasi jarak jauh.
(Tse & Viswanath, 2005) (Goldsmith, 2005)
Telekomunikasi terbagi menjadi beberapa jenis, jika
dilihat berdasarkan arah komunikasinya, maka ada
tiga jenis yaitu satu arah (simplex), setengah dua
arah (half duplex), dan dua arah (full duplex).
Telekomunikasi berdasarkan mobilitas dibagi
menjadi
bergerak
dan
tidak
bergerak.
1.
PENDAHULUAN
Penyebaran informasi dari satu tempat
(pengirim) ke tempat yang lain (penerima)
merupakan fungsi utama dari sebuah sistem
komunikasi. Sistem komunikasi tidak hanya
dilakukan pada jarak yang dekat tetapi juga
dilakukan pada jarak yang jauh. Komunikasi jarak
jauh tersebut biasa disebut dengan telekomunikasi,
yang dibentuk dari kata ‘tele’ yang berarti jauh dan
kata ‘komunikasi’ yang berarti komunikasi. Ditinjau
dari sejarahnya, telekomunikasi dimulai dari
97
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
nirkabel lainnya dan produk komersial yang ada
menyediakan
kemampuan yang mirip dengan
WARP. Namun, tidak satupun memenuhi semua
persyaratan yang telah diidentifikasikan. Misalnya,
proyek GNU radio menyediakan pengembangan
sistem nirkabel yang fleksibel yang mencakup
kerangka open-source dari algoritma nirkabel yang
diimplementasikan dalam perangkat lunak. Tetapi
dengan sebagian besar pengolahan dilakukan oleh
PC host, GNU radio tidak dapat mencapai jenis
komunikasi yang high-througput, sedangkan di
WARP menyediakan wide-band komunikasi yang
mengatasi masalah tersebut. Platform komersial,
seperti Sundance dan Lyrtech, memberikan
kemampuan RF mirip dengan WARP. Namun,
sistem ini tidak memberikan kerangka kerja terbuka
untuk implementasi algoritma di lapisan fisik dan
MAC, sedangkan di WARP menyediakan
implementasi di lapisan fisik dan MAC (Murphy,
Ahu, & Behnaam, 2006).
Teknik modulasi PSK merupakan salah satu
contoh teknik modulasi koheren yang sudah banyak
dipakai dalam penelitian sebelumnya. Penelitian
sebelumnya, menyimpulkan bahwa teknik modulasi
PSK dapat menaikkan level diversity dan kesalahan
kinerja sistem dapat diperbaiki tanpa memperluas
bandwidth
dan
meningkatkan
daya
yang
dipancarkan, dengan menggunakan kombinasi
perputaran konstelasi sinyal dengan komponen
interleaving atau deinterleaving (Ozyurt, Kucur, &
Altunbas, 2005). Teknik modulasi PSK juga sangat
sesuai untuk digunakan untuk sistem komunikasi
kapasitas tinggi pada generasi baru. (Ibrahim,
Abbosh, & Antoniades, 2012)
Teknik modulasi Differential Quadrature Phase
Shift Keying (DQPSK) merupakan salah satu contoh
teknik modulasi non-koheren yang sudah banyak
digunakan dalam penelitian sebelumnya. Pada
penelitian sebelumnya, DQPSK sangat mudah di
terapkan karena tidak memperhitungkan pergeseran
phase.
Pengimplementasian sistem komunikasi SISO
sudah diterapkan pada modul DSP TMS320C6713
dan DSP TMS320C6416 (Yan H, dkk, 2010). Pada
penelitian ini akan dilakukan pengimplementasian
sistem komunikasi SISO pada WARP dengan
menggunakan teknik modulasi PSK. Kinerja sistem
akan dilihat dari nilai BER yang dihasilkan.
Telekomunikasi berdasarkan jumlah penerima dan
pengirim dibagi menjadi point to point, point to
multipoint,
dan
multipoint
to
multipoint.
Telekomunikasi juga bisa dibedakan berdasarkan
media transmisi yang digunakan yaitu kabel dan
nirkabel. (Usman, 2008) (Freeman, 1998)
Telekomunikasi yang paling sederhana adalah
telekomunikasi antara satu pengirim dengan satu
penerima yang biasa disebut Single Input Single
Output (SISO). Sistem komunikasi ini bisa
menggunakan media kabel maupun tanpa kabel
(nirkabel). Sistem komunikasi SISO memiliki
kelebihan antara lain sedikit terjadi interferensi
sinyal, dari segi ekonomi murah, dan mudah
diterapkan karena hanya membutuhkan satu antena
sebagai pengirim dan satu antena sebagai penerima.
Antena merupakan salah satu sarana pendukung
untuk meningkatkan kinerja sistem komunikasi
nirkabel (Zheng & Tse, 2002). Sistem komunikasi
SISO, hanya membawa satu deretan data karena
hanya terdapat satu kanal. Sistem komunikasi ini
telah lama digunakan yaitu sejak lahirnya teknologi
radio. Sistem komunikasi ini digunakan pada radio,
siaran TV, dan teknologi nirkabel (Wi-Fi dan
Bluetooth).(Goldsmith, 2005)
Wireless Open-Access Reasearch Platform
(WARP) merupakan sebuah desain platform openaccess tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable,
dan extensible untuk penelitian sistem komunikasi
nirkabel. Platform WARP dirancang untuk
memenuhi kinerja penelitian sistem komunikasi
nirkabel tingkat tinggi. Arsitektur WARP terdiri dari
empat komponen utama yaitu: Hardware Custom,
Platform
Support
Packages,
Open-Access
Repository, dan Research applications. Arsitektur
platform modular dan berlapis sehingga memastikan
bahwa komponen hardware bisa mendapatkan
keuntungan dari kemajuan teknologi prosesor dan
peningkatan eksponensial dalam kinerja yang
dijelaskan dengan Hukum Moore. Pendekatan ini
juga memungkinkan implementasi algoritma untuk
digunakan pada revisi hardware masa depan tanpa
dirancang ulang (Murphy, Ahu, & Behnaam, 2006).
Tujuan platform tingkat tinggi dapat dijelaskan
melalui empat persyaratan kunci. Pertama, platform
mampu menerapkan algoritma canggih untuk
komunikasi nirkabel: algoritma yang cukup
kompleks memerlukan pengolahan yang substansial
untuk implementasi secara real time dan
memungkinkan eksplorasi algoritma yang belum
dikembangkan. Kedua, platform harus terukur yang
memungkinkan pengolahan data tambahan jika satu
prosesor tidak cukup untuk melakukan pengolahan
data . Ketiga, harus dapat diperluas, platform harus
dapat diperluas untuk aplikasi masa depan.
Keempat, platform harus mendukung perubahan dari
beberapa komponen tanpa mengorbankan fungsi
lain. WARP telah memenuhi keempat persyaratan
tersebut, oleh sebab itu WARP disebut platform
tingkat tinggi. Sejumlah platform komunikasi
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komunikasi Nirkabel (Wireless)
Komunikasi nirkabel atau biasa dikenal dengan
sebutan Wireless Communication adalah pengiriman
informasi antara dua atau lebih titik yang tidak
terhubung secara fisik. Jarak antara pengirim dan
penerima informasi bisa pendek, seperti beberapa
meter contohnya remote control televisi, bisa juga
sejauh ribuan bahkan jutaan kilometer contoh pada
komunikasi radio.
98
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
Pengertian nirkabel atau wireless sendiri adalah
teknologi tanpa kabel, dalam hal ini adalah
melakukan telekomunikasi dengan menggunakan
gelombang elektromagnetik sebagai media perantara
pengganti kabel. Sekarang ini teknologi wireless
berkembang sangat pesat sekali, secara kasat mata
dapat kita lihat dengan semakin banyaknya
penggunaan telepon selular, disamping itu
berkembang juga teknologi wireless yang digunakan
untuk akses internet. Contoh lain dari teknologi
nirkabel adalah wireless mouse komputer, keyboard
dan headset (audio), headphone, penerima radio,
televisi satelit, siaran televisi tanpa kabel, dan
telepon.
Mekanisme
telekomunikasi
nirkabel
memungkinkan komunikasi jarak jauh dengan lokasi
yang tidak mungkin atau relatif sulit untuk
dihubungkan dengan kabel, misalnya dalam bentuk
pemancar/penerima radio, pengendali jarak jauh, dan
jaringan
komputer
nirkabel.
Umumnya
telekomunikasi nirkabel menggunakan sarana
gelombang elektromagnetik (misalnya laser, cahaya,
dan frekuensi radio (RF)) atau gelombang suara
untuk mentransfer informasi tanpa menggunakan
kabel.
ISSN: 2089-9813
2.3
Modulasi
Modulasi adalah proses pencampuran dua sinyal
menjadi satu sinyal. Biasanya sinyal yang dicampur
adalah sinyal berfrekuensi tinggi dan sinyal
berfrekuensi rendah. Dengan memanfaatkan
karakteristik masing-masing sinyal, maka modulasi
dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal
informasi pada daerah yang luas atau jauh. Sebagai
contoh sinyal informasi (suara, gambar, data), agar
dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus
ditumpangkan pada sinyal lain. Dalam konteks radio
siaran, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara,
sedangkan yang ditumpangi adalah sinyal radio yang
disebut sinyal pembawa (carrier). Jenis dan cara
penumpangan sangat beragam yaitu jenis
penumpangan sinyal analog akan berbeda dengan
sinyal digital. Penumpangan sinyal suara juga akan
berbeda dengan penumpangan sinyal gambar, sinyal
film, atau sinyal lain.(Carrington, 2008)
Perbedaan utama antara modulasi digital dan
modulasi analog adalah bahwa pesan yang
ditransmisikan untuk sistem modulasi digital
mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak
(misalnya 0 dan l untuk sistem transmisi biner),
sedangkan dalam sistem modulasi analog, sinyal
pesan adalah gelombang kontinyu. Jenis-jenis dari
modulasi analog adalah Amplitude Modulation
(AM), Frequency Modulation (FM), Phase
Modulation (PM). Selain itu ada juga modulasi
pulsa, yaitu proses penumpangan sinyal informasi
kontinyu (analog) kepada sinyal pembawa yang
berupa gelombang pulsa. Jenis-jenis dari modulasi
pulsa adalah Pulse Amplitudo Modulation (PAM),
Pulse Frequency Modulation (PFM), dan Pulse
Phase Modulation (PPM). Jenis-jenis dari modulasi
digital adalah Amplitude Shift Keying (ASK),
Frequency Shift Keying (FSK), dan Phase Shift
Keying (PSK). (Hranac, 2001)
Tujuan modulasi antara lain:
1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan
pemancaran.
2. Menekan derau atau interferensi.
3. Memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.
4. Pada multiplexing,
proses
penggabungan
beberapa sinyal informasi untuk disalurkan
secara bersama-sama melalui satu kanal
transmisi.
2.2
Sistem Komunikasi Single Input Single
Output (SISO)
Sistem komunikasi single input single output
yang biasa disingkat dengan SISO merupakan
komunikasi yang paling sederhana. Sistem
komunikasi ini menggunakan satu antena di sisi
pengirim dan satu antena di sisi penerima. Seperti
terlihat dalam Gambar 1. (Rohde & Schwarz, 2009)
Gambar 1 Sistem komunikasi SISO (Chiba,2010)
Pada sistem komunikasi ini, data yang
dikirimkan harus di modulasi pada sisi pengirim
sebelum dikirimkan. Data yang telah diterima akan
di demodulasi ulang di sisi penerima agar data
sesuai dengan data yang telah dikirimkan. Blok
diagram sistem komunikasi pada Gambar 2.
2.4
Modulasi Digital
Modulasi adalah mengubah salah satu atau
beberapa parameter gelombang pembawa seperti
amplitudo, fase, atau frekuensi sebagai fungsi sinyal
informasi. Sedangkan modulasi digital merupakan
suatu proses dimana simbol-simbol digital diubah
menjadi bentuk gelombang sesuai dengan
karakteristik kanal yang akan dilewati. Pada sistem
komunikasi, modulasi berfungsi untuk menyamakan
karakteristik sinyal dengan karakteristik kanal, untuk
mengurangi noise dan interferensi, serta mengatasi
keterbatasan peralatan.
Gambar 2 Blok diagram sistem telekomunikasi
(Stallings, 2007)
99
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
Pada proses modulasi terdapat modulator dan
demodulator. Modulator digital berguna untuk
memetakan deretan informasi biner menjadi bentuk
sinyal gelombang yang nantinya dikirim melalui
kanal. Pada modulasi binary, modulator digital
secara sederhana memetakan digit biner ‘0’ menjadi
sinyal gelombang s0(t) dan digit biner ‘1’ menjadi
s1(t). Demodulator sinyal yang terdapat pada sisi
penerima bertugas memproses sinyal yang telah
rusak
karena
proses
di
kanal,
dengan
mempresentasikannya menjadi beberapa estimasi
simbol data sesuai yang dikirimkan.
Jenis-jenis modulasi digital adalah Amplitude
Shift Keying (ASK), Frequensi Shift Keying (FSK)
dan Phase Shift Keying (PSK). Ketiga jenis
modulasi digital ini merupakan proses modulasi
digital dengan memanfaatkan parameter sinyal
analog yaitu amplitudo, frekuensi, dan fase dari
sinyal analog. Dengan demikian, modulasi digital
ASK berarti menyatakan data biner digital 0 dan 1
ke dalam level amplitudo sinyal analog, modulasi
digital FSK menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke
dalam frekuensi sinyal analog, dan modulasi digital
PSK menyatakan data biner digital ke dalam bentuk
fase sinyal analog. Sedangkan jenis modulasi
Quadrature
Ampltude
Modulation
(QAM)
merupakan gabungan antara modulasi digital jenis
ASK dengan PSK, yaitu menyatakan data biner
digital 0 dan 1 ke dalam bentuk amplitudo dan fase
dari sinyal analog. Pada modulasi digital ada istilah
bit rate atau laju bit adalah banyaknya bit per detik
atau bit per second (bps). Sedangkan baud rate
adalah banyaknya unit/satuan sinyal per detik. Baud
rate lebih kecil dibanding bit rate.
ISSN: 2089-9813
Gambar 4 Diagram konstelasi BPSK
Modulasi PSK yang menyatakan setiap dua bit
data biner dalam sebuah fase yang berbeda
dinamakan 4-PSK (QPSK), seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 5. Pada jenis 4-PSK (QPSK) ini nilai
bit rate yang diperoleh adalah dua kali dari baud
ratenya. Sedangkan diagram konstelasi modulasi 4PSK (QPSK) ditunjukkan pada Gambar 6. Blok
modulator 4-PSK (QPSK) ditunjukkan pada Gambar
7.
Gambar 5 Bentuk sinyal modulasi 4-PSK
(QPSK)
2.5
Modulasi Phase Shift Keying (PSK)
Modulasi digital PSK menyatakan data biner
digital 0 dan 1 ke dalam dua buah fase sinyal analog
yang bebeda. Karena setiap bit juga dinyatakan
dengan sebuah sinyal analog, maka besarnya baud
rate modulasi digital PSK juga sama dengan bit
ratenya. Bentuk gelombang sinyal PSK terhadap
data biner yang dimodulasikan ditunjukkan pada
Gambar 3.
Gambar 6 Diagram konstelasi 4-PSK (QPSK)
Gambar 7 Modulator 4-PSK (QPSK)
Jika modulasi PSK ingin menyatakan setiap tiga
bit data biner dalam fase sinyal analog yang berbeda,
maka jenis modulasi ini disebut dengan 8-PSK.
Karena setiap sinyal analog menyatakan tiga bit data
biner, maka bit ratenya adalah tiga kali dari buad
ratenya. Diagram konstelasinya ditunjukkan pada
Gambar 8. (Proakis & Salehi, 2001)
Gambar 3 Modulasi PSK
Diagram konstelasi PSK dengan M = 2
ditunjukkan pada Gambar 4. Terlihat bahwa bit 0
diwakili phase 0 dan bit 1 diwakili phase 180.
100
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
Gambar 9 Konfigurasi SDR
Ada lima bagian di SDR yang merupakan
opening bus, smart antenna dan modul RF, A / D
switcher dan D / A switcher berkecepatan tinggi,
prosesor sinyal digital berkecepatan tinggi dan
software package seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 9.
Gambar 8 Diagram konstelasi 8-PSK
2.6
Software Defined Radio (SDR)
Software Defined Radio (SDR) merupakan dasar
arsitektur di teori komunikasi modern dan
pengolahan sinyal digital, yang mana telah mencapai
kesuksesan yang luas di komunikasi nirkabel dengan
penggunaan unit hardware yang dikoneksikan ke bus
dan mengunggah sofware. Seperti platform canggih,
alat SDR dapat menyesuaikan dengan software
terbaru jika muncul standar komunikasi nirkabel.
Dengan demikian, dapat mengurangi waktu
perkembangan produk.
Adanya perkembangan yang cepat dari
komunikasi nirkabel, maka layanan semakin
ditingkatkan dengan standar komunikasi yang
berkembang, dengan sistem komunikasi tradisional
tidak harus menyesuaikan. Selanjutnya, untuk
memenuhi permintaan dari spektrum nirkabel dari
operator telekomunikasi, sistem yang ada harus
meningkatkan efisiensi bandwidth dan kemampuan
anti-interference. Saat ini, penerapan teknologi SDR
dapat memecahkan masalah ini. Ini tidak hanya di
perangkat keranya saja pada sistem komunikasi
nirkabel, tetapi juga mengimplementasikan beberapa
standar komunikasi. Hal ini dapat menggunakan
kembali dari daerah silikon dan secara dramatis
mengurangi waktu oleh modifikasi software tanpa
memakan waktu pendesainan ulang hardware.
Sebagai platform general-purpose hardware, SDR
dapat dengan mudah memperbarui fungsi
komunikasi nirkabel yang ada dan sepenuhnya
memenuhi layanan multimedia. (Li, 2011)
Ide dasarnya adalah mengubah sinyal RF (Radio
Frequency)
ke
sinyal digital dan
menggantikan
fungsi perangkat
keras
dengan
perangkat lunak
ke dalam modul A
/ D switcher dan
D / A switcher yang harus ditutup dengan antena.
SDR memiliki fleksibilitas dan keterbukaan yang
kuat, dapat mendukung multi-band dan fungsi multiservice, yang telah menjadi teknologi penting 3G
(Generasi Ketiga komunikasi bergerak). (Grayver,
2013)
2.7
Modul Wireless Open-Access Research
Platform (WARP)
Wireless Open-Access Reasearch Platform
(WARP) merupakan sebuah desain platform openaccess tingkat tinggi yang sangat mampu, scalable,
dan extensible untuk penelitian sistem komunikasi
nirkabel. Platform WARP dirancang untuk
memenuhi penelitian sistem komunikasi nirkabel
dengan kinerja yang tinggi. Platform ini terdiri dari
hardware dan implementasi FPGA yang keduanya
merupakan blok kunci komunikasi. Peneliti yang
akan melakukan penelitian di bidang komunikasi
nirkabel dan pengembangan platform WARP ini,
dapat secara bebas mendapatkan spesifikasi
hardware dan implementasi algoritma karena sudah
tersedia secara bebas (Open Access).
Arsitektur platform WARP ini terdiri dari empat
komponen yaitu Custom hardware, platform support
packages, open-access repository, dan research
applications. Platform dirancang dari bawah ke atas
untuk memenuhi tuntutan penelitian pada kinerja
sistem nirkabel tingkat tinggi. Gambar 10
menunjukkan empat komponen utama dalam
platform
WARP,
sedangkan
Gambar
11
menunjukkan Board WARP bersama empat
daughtercards. Gambar 12 menunjukkan Board
WARP yang digunakan dalam penelitian.(Murphy,
Ashu, & Behnaam, 2006)
Gambar 10 Empat komponen utama dalam
WARP
101
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
Squared Root Raised Cosine (SRRC) dan
upconverter baseband, kemudian sinyal siap
dikirimkan ke WARP 1. WARP 1 mengirimkan
sinyal secara real time ke WARP 2 yang berperan
sebagai destination (Rx).
Pada WARP 2 sinyal dikirim kembali ke
komputer dan mengalami pengolahan sesuai tahap
sebagai berikut downconverter, proses downsample
dengan matched filter SRRC, pendeteksian
preamble, estimasi kanal, penghilangan stuffing
simbol, demodulasi PSK. Sehingga didapatkan
deretan bit estimasi, kemudian deretan bit estimasi
tersebut dibandingkan dengan deretan bit yang
dikirim sehingga mendapatkan nilai BER untuk
mengevaluasi kinerja sistem.
Gambar 11 WARP dengan empat daughtercards
(Amiri,2007)
Gambar 12 Modul WARP
3.
METODOLOGI PENELITIAN
Pada penelitian sistem komunikasi SISO,
pengirim (Rx) mengirimkan informasi berupa bit ke
penerima (Tx). Modul WARP yang digunakan
sebanyak 2 buah yang berfungsi sebagai source dan
destination. Implementasi sistem dapat dilihat pada
Gambar 13.
Gambar 13. Konfigurasi sistem SISO pada
WARP
Gambar 14 Blok sistem komunikasi SISO pada
WARP
Pada Gambar 13, terlihat bahwa informasi yang
akan dikirim diolah terlebih dahulu di komputer
menggunakan
program
Matlab,
kemudian
dikirimkan ke modul WARP melalui kabel LAN
yang dihubungkan dengan switch ethernet.
Informasi yang sampai di modul WARP (Tx)
kemudian dikirimkan secara real time ke modul
WARP (Rx) kemudian di kirimkan kembali ke
komputer untuk diolah kembali sehingga didapatkan
nilai BER. Blok sistem komunikasi SISO pada
WARP dapat dilihat pada Gambar 14.
Pada Gambar 14, dapat dilihat bahwa WARP 1
sebagai Tx dan WARP 2 sebagai Rx. Peneltian ini
mengirim data sebanyak 3876 bit, menggunakan
modulasi PSK dengan M = 4. Jarak antara Tx dan
Rx 5 meter. Pengukuran dilakukan di Laboratorium
Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro
Institut Teknologi Sepuluh Nopember – Surabaya.
Data yang berupa bit sebelum di kirim ke WARP
melalui beberapa tahap yaitu modulasi PSK,
penyisipan bit stuffing untuk estimasi kanal,
penambahan preamble, proses upsample dengan
4. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Simulasi Sistem Komunikasi SISO
Simulasi sistem komunikasi SISO dengan teknik
modulasi DQPSK dan PSK dilakukan menggunakan
pemograman Matlab. Pada sub bab ini disimulasikan
kanal ideal, dimana kanal ideal adalah kanal yang
memiliki input dan output yang sama. Sinyal yang
melewati kanal ideal hanya akan diberi gangguan
(noise) berupa AWGN.
Proses validasi dilakukan untuk memastikan
bahwa hasil simulasi yang telah dilakukan benar.
Proses validasi tersebut dilakukan dengan cara
membandingkan grafik BER hasil simulasi sistem
komunikasi SISO dengan teknik modulasi DQPSK
dan sistem komunikasi dengan teknik modulasi
PSK. Parameter yang digunakan adalah jumlah bit
yang dikirimkan sejumlah 105 bit. Sistem
komunikasi SISO dengan teknik modulasi PSK
diciptakan untuk memperbaiki phase yang tidak ada
di teknik modulasi DQPSK, sehingga dapat
memperbaiki kinerja sistem. Dengan demikian,
102
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
secara teoritis performansi sistem komunikasi SISO
dengan teknik modulasi PSK pasti lebih baik daripada sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi
DQPSK. Dapat dilihat pada Gambar 15.
Constellations
2
Received
Transmitted
1.5
1
0.5
Quadrature
0
10
QPSK
DQPSK
-1
10
0
-0.5
-1
-2
BER
10
-1.5
-3
10
-2
-2
-1
0
In-Phase
1
2
-4
10
Gambar 17 Diagram konstelasi modulasi 4-PSK
(QPSK)
-5
2
4
6
E b/No
8
10
12
Tx Node 1 Radio 2 I
Gambar 15 Hasil simulasi sistem komunikasi SISO
Amplitude
0.5
Berdasarkan Gambar 15, dapat dilihat bahwa
sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi
PSK lebih baik daripada sistem komunikasi SISO
dengan teknik modulasi DQPSK. Misalnya pada saat
Eb/No benilai 12, pada sistem komunikasi SISO
dengan teknik modulasi DQPSK nilai BER sebesar
0.0257, pada sistem komunikasi SISO dengan teknik
modulasi PSK nilai BER sebesar 0.0000476.
0.5
0
-0.5
400
600
n (samples)
Rx Node 2 Radio 2 I
Amplitude
0.5
-0.5
Binary Value
Binary Value
15
20
25
30
Bit Index
Random Bits Mapped to Symbols
35
Integer Value
Binary Value
8
10
12
Symbol Index
800
14
0
10
20
30
0
10
20
30
40
50
Bit Index
Received Bits
60
70
80
60
70
80
1
1
6
400
600
n (samples)
0.5
0
40
2
4
200
Transmitted Bits
3
2
800
1
0.5
0
-0.5
Setelah sinyal sudah sampai di tujuan akan
mengalami proses demodulasi dan sebagainya
seperti yang dijelaskan pada metode penelitian
hingga mendapatkan estimasi bit-bit data. Setelah itu
akan dibandingkan bit yang dikirim oleh sumber dan
bit yang diterima oleh tujuan serta dihitung nilai
BER nya yang ditunjukkan pada Gambar 19.
Random Bits
0
400
600
n (samples)
0
Gambar 18 Sinyal yang dikirim dan diterima
1
10
400
600
800
n (samples)
Rx Node 2 Radio 2 Q
0
200
5
200
0.5
Implementasi Sistem Komunikasi SISO
Implementasi sistem komunikasi SISO dilakukan
dengan
mengirimkan
bit
sebanyak
3576
menggunakan teknik modulasi PSK dengan M=4.
Langkah
awal
yang
dilakukan
adalah
membangkitkan deretan bit informasi yang
ditunjukkan seperti Gambar 16 dan diagram
konstelasi modulasi 4-PSK (QPSK) ditunjukkan
pada Gambar 17. Gambar sinyal yang dikirimkan
dan sinyal diterima dapat dilihat pada Gambar 18.
0
0
-0.5
200
4.2
0
Tx Node 1 Radio 2 Q
Amplitude
0
Amplitude
10
16
18
0.5
0
20
40
Bit Index
50
Gambar 19 Bit yang dikirim dan diterima
Gambar 16 Bit informasi yang dikirimkan
Hubungan penguatan pemancar dengan daya
yang dipancarkan terlihat pada Gambar 20. Nilai
penguatan pemancar berbanding lurus dengan daya
yang dipancarkan. Gambar 21 menunujukkan nilai
Bit Error Rate yang diperoleh dari implementasi
SISO dengan teknik modulasi QPSK dengan
mengubah nilai penguatan pemancar. Terlihat bahwa
103
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
nilai BER akan semakin kecil dengan semakin besar
nilai penguatan pemancar. Bahkan nilai BER
bernilai 0 setelah penguatan 20, ini berarti kinerja
sistem baik. Sedangkan untuk teknik modulasi
DQPSK, nilai BER belum bernilai 0 sampe dilakuan
penguatan sampai 25. Ini menunjukkan bahwa
kinerja sistem lebih baik menggunakan teknik
modulasi QPSK. Hal ini sesuai dengan hasil
simulasi.
6. REFERENSI
Amiri, K., Sun, Y., Murphy, P., Hunter, C.,
Cavallaro, J. R., Sabharwal, A. 2007. WARP, a
Unified Wireless Network Testbed for Education
and Research. IEEE International Conference on
Microelectronic System Education (MSE’07).
Carrington, Alison L. 2008. CommunicationsDigital modulation. Faculty of Computing,
Engineering & Technology, Staffordshire
University.
Chiba, A., Sakamoto, T., Kawanishi, T., Higuma,
K., Sudon, M., Ichikawa, J. 2010. 16-level
Optical Quadrature Amplitude Modulation using
Monolithic
Quad-Parallel
Mach-Zehnder
Optical Modulator and Signal Transmission over
75-km Single-Mode Fiber. Laser and ElectroOptics (CLEO) and Quantum Electronics and
Laser Science Conference (QELS), IEEE
Conference.
Freeman.L.R.
1998.
Telecommunication
Transmission Handbook fourth edition. WileyInterscience.
Goldsmith. 2005. Wireless Communications.
Cambrige Univ Press.
Grayver Eugene. 2013. Implementing Software
Defined Radio. Springer.
Hranac, Ron. 2001. QPSK and 16-QAM Digital
Modulation, Cisco.com.
Ibrahim, S.Z., Abbosh, A.M., Antoniades, M.A.
2012. Direct quadrature phase shift keying
modulation using compact wideband six-port
networks. IET Microwaves, Antennas &
Propagation.
Li, Bo. 2011. Analysis and Design of Software
Difined Radio. International Conference on
Internet Computing and Information Services.
Murphy Patrick, Ashu Sabharwal, dan Behnaam
Aazhang. 2006. Design of WARP: A Wireless
Open-Access Research Platform. 14th European
Signal Processing Conference (EUSIPCO 2006),
Florence, Italy.
Ozyurt, S., Kucur, O., Altunbas, I. 2005.
Performance of Rotated Phase Shift Keying
Modulation over Ricean Fading Channels.
Wireless
Communication
Systems,
2nd
International Symposium on IEEE.
Proakis, John G. and Salehi Masoud. 2001. Digital
Communications fifth edition. McGraw-Hill
Higher Education.
Rohde and Schwarz. 2009, Introduction to MIMO,
Application Note.
Stallings, William. 2007. Data and Computer
Communications eight edition, Pearson Prentice
Hall, New Jersey.
Tse David and Viswanath Pramod. 2005.
Fundamental of Wireless Communication.
Cambrige Press.
Usman, Uke K. 2008. Pengantar Ilmu
Telekomunikasi. Informatika Bandung.
Gambar 20 Penguatan pemancar- Pout
0
10
DQPSK
QPSK
-1
BER
10
-2
10
-3
10
-4
10
0
5
10
15
Penguatan Pemancar
20
ISSN: 2089-9813
25
Gambar 21 Grafik implementasi sistem
komunikasi SISO teknik modulasi DQPSK dan
QPSK
5.
KESIMPULAN
Berdasarkan data - data yang diperoleh dapat
disimpulkan bahwa Wireless Open-Access Research
Platform (WARP), dapat digunakan untuk
mengimplementasikan sistem komunikasi SISO
dengan teknik modulasi PSK. Pada simulasi, dapat
dilihat bahwa kinerja sistem komunikasi SISO
dengan teknik modulasi PSK lebih baik daripada
menggunakan teknik modulasi DQPSK dengan
melihat nilai BER. Pada implementasi, kinerja
sistem komunikasi SISO dengan teknik modulasi
PSK juga lebih baik dibandingkan dengan teknik
modulasi DQPSK. Semakin tinggi nilai penguatan
pemancar maka nilai BER semakin kecil. Dengan
kata lain semakin tinggi nilai penguatan pemancar
maka semakin baik kinerja sistem tersebut.
104
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
Yan, H., Zhou, S., Shi, Z., Cui, J., Wan, L., Huang,
J., Zhou, H. 2010. DSP Implementation of SISO
and MIMO OFDM Acoustic Modems. conference
publications oceans 2010 IEEE-sydney 24-27.
Zheng, L. and Tse, D. N. C. 2002. Diversity and
freedom: A fundamental tradeoff in multiple
antenna channels. Proc. IEEE Int. Symp
Information
Theory
(ISIT).
Lausanne,
Switzerland.
105
ISSN: 2089-9813