ANALISA KINERJA KODE KONVOLUSI PADA SISTEM PARALLEL INTERFERENCE CANCELLATION MULTIUSER DETECTION CDMA DENGAN MODULASI QPSK BERBASIS PERANGKAT LUNAK

Oleh:Saretta Nathaniatasha PrawindrijoTeknik Telekomunikasi D47207 040 027

Dosen Pembimbing:Ir. Yoedy Moegiharto, MT19580531.198701.1.002

abstrakPada tugas akhir ini akan dilakukan analisa terhadap kinerja kodekonvolusi pada sistem Parallel Interference Cancellation MultiuserDetection CDMA dengan menggunakan modulasi QPSK. Encoder kodekonvolusi digunakan di sisi transmitter dengan rate 1/3 dan decoderdi sisi receiver menggunakan algoritma viterbi. Hasil berupa kurvanilai BER terhadap fungsi SNR.Kinerja dengan kode konvolusi pada sistem PIC lebih baik 7 dBdibanding tanpa kode konvolusi untuk nilai BER 10-3. Untuk sistem PICMUD stage 3 lebih baik 5 dB dibanding stage 2 dan 3 dB dibandingstage 1. Penggunaan kode konvolusi dengan rate 1/3 lebih baik 4 dBdibanding rate ½. Penerapan pada pengguna aktif 12 lebih baikdibanding 16 pengguna karena makin banyak pengguna maka nilaiSNR yang diperlukan semakin besar.

Latar belakangSistem CDMA dapat menimbulkan interferensi antar user,yaitu masalah Multiple Access Interference (MAI). Untukmengatasi masalah MAI ini diperlukan sebuah MultiuserDetection (MUD) yang berjenis Parallel InterferenceCancellation (PIC) pada penerima. Sinyal informasi yangdikirimkan melalui media transmisi udara akan diterima olehpenerima berupa penjumlahan dari banyak sinyal, baik yangdipancarkan secara langsung (LOS) atau yang berasal daripantulan multipath, yang disebut dengan fading. Dalammasalah fading ini digunakan teknik convolutional code.

Tujuan

Tujuan dari proyek akhir ini adalah pembuatan programsimulasi sistem Parallel Interference Cancellation (PIC) multiuserdetection dalam mengatasi masalah MAI (multiple accessinterferences) dan convolutional code dalam mengatasipengaruh multipath fading yang terjadi pada proses transmisipada sistem komunikasi berbasis CDMA. Kinerja sistemdinyatakan dalam Bit Error Rate dengan modulasi QPSK .

Permasalahan

1. Banyaknya jumlah pengguna aktif

2. PN code yang digunakan

3. Implementasi kode konvolusi pada CDMA

4. Rate kode konvolusi yang digunakan

5. Jenis kanal yang digunakan

6. Jenis MUD yang digunakan

7. Modulasi yang digunakan

8. Parameter yang diamati

9. Bahasa pemrograman yang digunakan

Batasan Masalah

1. Jumlah pengguna aktif maksimal 20 pengguna

2. PN code yang digunakan adalah Gold Code (31)

3. Proses encoder menggunakan convolutional encoder dan proses

decoder menggunakan algoritma viterbi

4. Rate kode konvolusi yang digunakan adalah ½ dan 1/3

5. Memakai kanal noise multipath fading channel

6. MUD yang digunakan jenis PIC 3 stage

7. Modulasi yang digunakan adalah QPSK

8. Parameter yang diamati adalah BER

9. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Matlab

Blok diagram sistem

..

..

.... ......

..

Flowchart sistem

Diagram blok CDMA

tntsbAtrK

kkkk

1

Sinyal CDMA yang diterima :

Multiuser Detection

Parallel Interference Cancellation

Kode konvolusi

Convolutional encoder

Kode konvolusi

Deconvolutional decoder

Contoh penentuan state

Modulasi QPSK

Diagram konstelasi QPSK

Tahap Data

0º Biner 00

90º Biner 01

180º Biner 10

120º Biner 11

BER PIC CDMA QPSKPenggunaan kode konvolusi pada sistemberpengaruh pada nilai BER yangdihasilkan, yaitu menjadi lebih baikkarena nilai standart komunikasi suara10-3 telah dicapai pada saat SNRsebesar 10 dB, sedangkan pada sistemyang tidak menggunakan kode konvolusibaru mencapai BER 10-3 pada SNR 17dB. Dengan begitu didapatkan adanyaselisih sebesar 7 dB.

BER kode konvolusi PIC CDMA QPSK

BER dari stage 1, stage 2 dan stage3 telah memenuhi standart komunikasisuara pada SNR kurang dari 20 dB.Di mana untuk stage 1 mencapai nilai10-3 pada SNR 15 dB, untuk stage 2pada SNR 13 dB dan untuk stage 3pada SNR 10 dB. Selisih antara nilaiBER yang sama dicapai oleh stage 1dan stage 2 sebesar 2 dB, untukstage 2 dan stage 3 adalah 3 dBdan untuk stage 1 dan stage 3adalah 5 dB.

BER kode konvolusi PIC CDMA QPSK

Penggunaan kanal AWGN menghasilkanBER yang lebih baik daripada sistemyang menggunakan kanal RayleighFading. Nilai BER 10-3 dB dicapai olehsistem Rayleigh Fading pada saat SNRkurang lebih 9 dB, sedangkan sistemyang menggunakan kanal AWGNmencapai nilai 10-3 dB pada saat SNRkurang dari 6 dB.

0 2 4 6 8 10 12 1410-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No (dB)

BE

R

perbandingan BER konvolusi rate 1/3 PIC MUD CDMA QPSK antar kanal

RayleighAWGN

BER kode konvolusi PIC CDMA QPSK

Sistem yang menggunakan rate kodekonvolusi 1/3 menghasilkan BER yanglebih baik daripada sistem yangmenggunakan rate kode konvolusi1/2. Nilai BER 10-3 dB dicapai olehsistem rate 1/3 pada saat SNRkurang dari lebih 10 dB, sedangkansistem yang menggunakan rate ½mencapai nilai 10-3 dB pada saatSNR lebih dari 15 dB. Hal inidikarenakan pada kode konvolusirate 1/3 menghasilkan bit outputlebih banyak, yaitu 3xbit input.Sesuai dengan teori yang ada,semakin banyak bit yang diproses,maka hasil BER yang didapatkanlebih baik.

BER kode konvolusi PIC CDMA QPSK

Sistem yang menggunakan penggunaaktif paling sedikit, yaitu 12pengguna menghasilkan BER yanglebih baik daripada sistem yanglainnya. Nilai BER 10-3 dB dicapaioleh sistem 12 pengguna pada saatSNR kurang dari 10 dB, sedangkansistem 14 dan 16 penggunamencapai nilai 10-3 dB pada saatSNR lebih dari 10 dB. Sesuai denganteori yang ada, semakin sedikitpengguna yang aktif, maka hasil BERyang didapatkan lebih baik.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010-4

10-3

10-2

10-1

100

Eb/No (dB)

BE

R

perbandingan BER konvolusi PIC MUD QPSK pada kanal Rayleigh Fading antar user

12 user14 user16 user

kesimpulan

Berdasarkan analisa, dapat didapatkan kesimpulan :

Penggunaan kode konvolusi pada sistem akan menghasilkan nilai BER yang lebih baik apabila dibandingkan dengan sistem yang tidak menggunakankode konvolusi dengan selisih 7 dB.

Antara stage 1, stage 2 dan stage 3 pada sistem kode konvolusi sistem Parallel Interference Cancellation MUD CDMA dengan modulasi QPSK didapatkansemakin tinggi tingkatan stage, maka nilai BER yang dihasilkan akan semakinbaik. Selisih dari nilai BER antara stage 1 dengan stage 3 sebesar 5 dB.

Penggunaan rate 1/3 pada kode konvolusi menghasilkan nilai BER yang lebihbaik daripada penggunaan rate ½ dengan selisih 5 dB karena bit yang diproses pada proses encoder lebih banyak.

Semakin banyak pengguna aktif yang ada pada sistem, maka nilai BER yang didapatkan akan semakin buruk. Agar mendapatkan nilai BER yang sama, yaitu 10-3, nilai SNR harus dibesarkan

TERIMA KASIH

I-Phase

back

Q-phase

back

Modulator QPSK

back

Spreading

back

Demod Q

back

Demod I

back

Bit info

back

Bit output

back

Encoder rate 1/3

State awalinput

0 (output/next state) 1 (output/next state)

S1=00 000/00 011/10

S2=01 101/00 110/10

S3=10 010/01 001/11

S4=11 111/01 100/11

back

Algoritma Viterbi

000 000 000 000

011011 011

011

010 010 010

100 100 100

111 111 111

001 001 001

011 011

110 110

S1 00

S2 01

S3 10

S4 11

back

Contoh:

input FF1 FF2 output

0 0 0 000

1 1 0 011

0 0 1 010

1 1 0 110

1 1 1 001

1 1 1 100

0 0 1 111

0 0 0 101

1 1 0 011

0 0 1 010

1 1 0 110

0 0 1 010

Data input: 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0

back

PNcode

Pembangkit Pncode

PNcode digunakan untuk menebar sinyal informasi yang digunakan untuk membedakan pengguna satu dengan yang lainnya, dimana satuan PNcode disebut chips. Penentuan PNcode harus memperhatikan syarat sebagai berikut:

Mudah diterapkan

Mempunyai 2 level (-1 dan 1) dan (0 dan 1)

Mempunyai autokorelasi yang tajam untuk memungkinkan sinkronasi kode

Mempunyai beda jumlah ‘0’ dan ’1’ hanya satu (one zero balance) untuk memperoleh spektrum density yang bagus.

Harga cross-corelation yang rendah yang berakibat jumlah kanal dalam satu pita frekuensi semakin tinggi.

Metode yang digunakan untuk pembangkitan PNcode pada proyek akhir ini yaitu:

Gold Codes

Gold codes didapatkan dari proses XOR (modulo 2 adding) dua buah maksimum sequence dengan panjang yang sama (kode faktor). Seperti gambar konfigurasi generator gold code berikut:

L Nc=2L-1 preferred pairs of m-sequences

5 31 [5,3][5,4,3,2]

6 63[7,3][7,3,2,1][7,3,2,1][7,5,4,3,2,1]

7 127 [8,7,6,5,2,1][8,7,6,1]

8* 256 [8,7,6,5,2,1][8,7,6,1]

9 511 [9,4][9,6,4,3][9,6,4,3][9,8,4,1]

10 1023[10,9,8,7,6,5,4,3][10,9,7,6,4,1][10,8,7,6,5,4,3,1][10,9,7,6,4,1][10,8,5,1][10,7,6,4,2,1]

11 2047[11,2][11,8,5,2][11,8,5,2][11,10,3,2]

Daftar pustaka

[1] Leija-Hernández, G,“ Performance Analysis of Convolutional Coding in CDMA Communication Systems”,Journal of Vectorial Relativity. 2009.

[2] Duel-Hallen, Alexandra and Holtzman, Jack,“Multiuser Detection for CDMA Systems”, IEEE PersonalCommunication, April. 1995.

[3] Divsalar, Dariush, “Improved Parallel Interference Cancellation for CDMA”, IEEE Personal Communication,Februari. 1998.

[4] Dingankar, Asif and Anil Kumar, Ravi, “Digital Communications-Multiuser Detection for Synchronous CDMA”,ECPE 5654.

[5] Rina Riati, “Tugas Akhir Analisa Kinerja Kode Konvolusi Pada Sistem Successive Interference Cancellation MultiUser Detection CDMA Berbasis Lunak”, PENS-ITS, Surabaya, 2010.

[6] Proakis, John G., “Digital Communications”, McGraw-Hill Book Company, 1989.

[7] Ghazi-Moghadam, Vafa, “Parallel Interference Cancellation for CDMA System”, Department of ElectricalEngineering, University of Minnesota, Minneapolis.

36

Noise effects (8 PSK)8 dB SNR

10 dB SNR

2 dB SNR

Distribusi Gaussian

37

38