BAB IV PEMODELAN SIMULASI Pada tugas akhir ini akan dilakukan beberapa jenis simulasi yang bertujuan untuk mengetahui kinerja dari sebagian sistem Mobile WiMAX dengan menggunakan model kanal SUI. Parameter-parameter simulasi disesuaikan dengan profil sistem Mobile WiMAX yang dikeluarkan oleh WiMAX Forum. Simulasi dilakukan dengan bantuan software Matlab R2007a.
4.1.
Diagram Blok Simulasi
Berikut ini adalah diagram blok simulasi yang dilakukan pada tugas akhir ini:
OFDM Input Data
Modulasi qpskmod, Harada
Serial / Pararel
IFFT
Penambahan CP giins, Harada
AWGN
Kanal Fading (Model SUI)
comb, Harada
OFDM Output Data
Demodulasi qpskdemod, Harada
Pararel / Serial
FFT
Pembuangan CP girem, Harada
Gambar 4.1. Diagram Blok Simulasi Utama
Simulasi ini dilakukan untuk mendapatkan dan membandingkan kurva BER (Bit Error Rate) terhadap berbagai nilai SNR (Signal to Noise Ratio) untuk
38
setiap model SUI. Berikut ini adalah penjelasan dari masing-masing blok simulasi. •
Modulasi
Data input berisi bit-bit informasi yang dibangkitkan secara acak dan terdistribusi uniform dengan nilai antara 0 dan 1. Bit-bit acak tersebut memiliki nilai rata-rata 0 dan variansi 1. Data input tersebut dibangkitkan dengan menggunakan fungsi rand pada Matlab. Data input tersebut kemudian dimodulasi dengan menggunakan fungsi qpskmod. Bit-bit tersebut dimodulasi dengan menggunakan format
modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). •
Konversi Data Serial ke Pararel
Data input serial dikirimkan secara paralel sesuai dengan banyaknya sub-carrier yang digunakan serta jumlah simbol data pada setiap subcarrier. Hasil dari blok ini adalah matriks bit-bit informasi yang berukuran jumlah sub-carrier x jumlah simbol data per sub-carrier. Konversi data tersebut dilakukan dengan fungsi reshape pada Matlab.
Gambar 4.2. Blok Fungsi Konversi Serial ke Pararel
•
IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)
Blok IFFT pada sistem OFDM berfungsi untuk membangkitkan frekuensi carrier yang saling ortogonal satu dengan yang lain. Jumlah titik IFFT pada implementasi bernilai 2n, dengan n adalah bilangan bulat positif. Titik IFFT bisa diset sesuai dengan jumlah sub-carrier yang digunakan atau lebih besar dari jumlah sub-carrier.
39
Pada simulasi, jumlah titik IFFT adalah jumlah dari sub-carrier data dan guard sub-carrier. Guard sub-carrier berisi data dengan nilai 0. Sebelum memasuki blok IFFT, kedua jenis sub-carrier tersebut dipetakan dengan menggunakan fungsi crmap. •
Penambahan Cyclic Prefix (CP)
Cyclic prefix merupakan salinan bagian akhir dari suatu blok simbol OFDM dan menempatkannya pada bagian depan blok simbol tersebut untuk mencegah terjadinya ISI. Dalam simulasi, jumlah CP yang digunakan 1/8 dari jumlah titik IFFT. Penyisipan CP tersebut dilakukan dengan menggunakan fungsi giins. Tiga blok terakhir (konversi data serial ke pararel, IFFT dan penambahan CP) merupakan bagian dari sistem OFDM di sisi pengirim. Output dari blok ini kemudian ditransmisikan. •
Kanal Fading (Model SUI)
Sinyal yang ditansmisikan dilewatkan melalui kanal fading. Kanal fading tersebut dibuat berdasarkan model SUI-1 sampai 6 dengan menggunakan fungsi ricianchan yang ada pada Matlab. Pada saat keadaan diam, Doppler spectrum yang digunakan adalah rounded Doppler spectrum. Sedangkan pada keadaan bergerak, Doppler spectrum yang digunakan adalah classic Jakes Doppler spectrum. •
AWGN
Blok AWGN pada simulasi ini akan menambahkan derau AWGN pada sinyal yang dilewatkan melalui kanal fading. Penambahan AWGN tersebut dilakukan dengan fungsi comp. Kurva BER terhadap SNR didapat dengan menghitung daya derau sinyal sebagai fungsi dari SNR. •
Pembuangan Cyclic Prefix (CP)
Sinyal yang telah melalui kanal transmisi kemudian masuk ke sistem OFDM yang ada di penerima. CP yang tadi dimasukkan di sisi penerima dikeluarkan kembali sehingga didapat simbol asli yang dikirimkan.
40
•
FFT (Fast Fourier Transform)
Blok FFT berfungsi sebagai osilator lokal pada penerima yang memisahkan frekuensi carrier dengan simbol-simbol OFDM yang berbeda pada frekuensi tersbut. Jumlah titik FFT sama seperti jumlah titik IFFT. •
Konversi Data Pararel ke Serial
Simbol-simbol OFDM yang masih dalam bentuk aliran data pararel kemudian dikonversi menjadi aliran data serial. •
Demodulasi
Simbol-simbol OFDM yang masih dalam format modulasi QPSK kemudian diubah menjadi data biner dengan menggunakan fungsi qpskdemod. Data-data biner tersebut kemudian dibandingkan dengan
data input untuk mendapatkan jumlah BER.
4.2.
Parameter Kanal SUI
Parameter-parameter model SUI yang digunakan dalam simulasi dibuat berdasarkan skenario-skenario di bawah ini : •
Ukuran sel: 7 km
•
Tinggi antena pengirim: 30 m
•
Tinggi antena penerima: 6 m
•
Beamwidth antena pengirim: 1200
•
Beamwidth antena penerima: omnidirectional (3600)
•
Dengan asumsi beamwidth omnidireksional pada kasus antena penerima, maka delay pada setiap tap dan daya pada setiap tap akan konsisten dengan delay pada profil model COST-231
•
Hanya memperhitungkan polarisasi vertikal saja.
•
Cell Coverage 90% dengan reliabilitas 99.9% (FM= 30 dB) pada setiap lokasi yang terlingkup.
41
•
Faktor K yang digunakan adalah nilai yang telah dibulatkan ke nilai integer yang paling mendekati. Faktor K yang digunakan adalah faktor K untuk coverage cell 90%.
Dari skenario-skenario di atas didapatkan parameter-parameter model SUI sebagai berikut : Tabel 4.1. Parameter Kanal SUI-1 [11] SUI-1 Tap 1
Tap 2
Tap 3
Satuan
Delay
0
0.4
0.9
μs
Daya Faktor K (90%) Frek Doppler
0
-15
-20
dB
4
0
0
dB
0.4
0.3
0.5
Hz
τRMS= 0.111 μs
Tipe terrain: C
Tabel 4.2. Parameter Kanal SUI-2 [11] SUI-2 Tap 1
Tap 2
Tap 3
Satuan
Delay
0
0.4
1.1
μs
Daya
0
-12
-15
dB
2
0
0
dB
0.2
0.15
0.25
Hz
Faktor K (90%) Frek Doppler
τRMS= 0.202 μs
Tipe terrain: C
Tabel 4.3. Parameter Kanal SUI-3 [11] Tap 1 0 0
Delay Daya Faktor K 1 (90%) Frek 0.4 Doppler τRMS= 0.264 μs
SUI-3 Tap 2 0.4 -5
Tap 3 0.9 -10
Satuan μs dB
0
0
dB
0.3
0.5
Hz
Tipe terrain: B
42
Tabel 4.4. Parameter Kanal SUI-4 [11] Tap 1 0 0
Delay Daya Faktor K 0 (90%) Frek 0.2 Doppler τRMS= 1.257 μs
SUI-4 Tap 2 1.5 -4
Tap 3 4 -8
Satuan μs dB
0
0
dB
0.15
0.25
Hz
Tipe terrain: B
Tabel 4.5. Parameter Kanal SUI-5 [11] Tap 1 0 0
Delay Daya Faktor K 0 (90%) Frek 2 Doppler τRMS= 2.842 μs
SUI-5 Tap 2 4 -5
Tap 3 10 -10
Satuan μs dB
0
0
dB
1.5
2.5
Hz
Tipe terrain: A
Tabel 4.6. Parameter Kanal SUI-6 [11] Tap 1 0 0
Delay Daya Faktor K 0 (90%) Frek 0.4 Doppler τRMS= 5.240 μs
SUI-6 Tap 2 14 -10
Tap 3 20 -14
Satuan μs dB
0
0
dB
0.3
0.5
Hz
Tipe terrain: A
4.3.Parameter OFDM
Frekuensi carrier yang digunakan pada simulasi ini adalah 2.5 GHz. Berikut ini adalah tabel parameter-parameter OFDM yang digunakan dan telah disesuaikan dengan parameter Scalable OFDMA :
43
Tabel 4.6. Parameter-parameter OFDM yang Digunakan pada Simulasi Bandwidth sistem
5 MHz
Titik FFT
512
Frekuensi sampling
5.6 MHz
Sub-carrier data
420
Guard sub-carrier
92
Durasi simbol OFDM
102.9 ms
Jumlah simbol per subcarrier
48
CP
1/8
Modulasi
QPSK
44
