http://gitadwisetiawati.blogspot.com/2012/10/transmisi-data-analog-dan-data-digital.htmlTransmisi Data Analog dan Data Digital

A. Pengertian Transmisi Data AnalogTransmisi analog adalah suatu upaya mentransmisi sinyal analog tanpa memperhatikan muatannya; sinyal-sinyalnya dapat mewakili data analog atau data digital. Untuk jarak yang jauh dipakai amplifier yang akan menambah kekuatan sinyal sehingga menghasilkan distorsi yang terbatas.Transmisi analog merupakan proses pemindahan sinyal analog tanpa mengurangi kontennya sama sekali. Sinyal dapat berupa data analog (data suara) atau data digital (data luaran modem). Untuk pengiriman jarak jauh, transmisi analog membutuhkan alat penguat (amplifier) untuk meningkatkan energi dalam sinyal. Dampak buruknya adalah amplifier juga meningkatkan noise yang terdapat pada sinyal. Dengan demikian, sinyal yang dikirimkan menjadi lebih kotor.B. Pengertian Transmisi Data DigitalTransmisi digital, berhubungan dengan muatan dari sinyal. Untuk mencapai jarak yang jauh dipakai repeater yang menghasilkan sinyal sebagai ‘1′ atau ‘0′ sehingga tidak terjadi distorsi.Transmisi digital merupakan proses pemindahan sinyal digital. Sinyal digital mengandung data – data dalam bentuk biner. Untuk pengiriman jarak jauh, transmisi digital memerlukan alat pengulang (repeater). Alat pengulang menerima sinyal digital, memulihkan kembali pola jajaran byte, dan metransmisi ulang sinyal yang baru. Oleh karena itu, redaman dapat diatasi.C. Contoh Transmisi Data AnalogContoh sinyal analog adalah sinyal telepon, sinyal televisi, dan sinyal radio. Sinyal digital memiliki nilai diskrit, contohnya text dan integers.

Gambar 1. Spektrum Akustik pada Suara dan Musik

Audio merupakan contoh sinyal analog. Gambar 1 menjelaskan spektrum akustik suara manusia dan musik. Suara manusia ditransmisikan dengan frekuensi sekitar 100Hz – 7kHz. Suara manusia ini memiliki tingkat densitas suara sekitar 25dB.D. Contoh Transmisi Data DigitalContoh paling umum dari sinyal digital adalah text atau character string. Informasi yang disajikan dalam bentuk text lebih nyaman untuk dimengerti oleh manusia. Oleh karena itu, data binary yang ditransmisikan melalui sinyal digital akan diproses untuk ditampilkan dalam bentuk text. Data telah dirancang sedemikian rupa sehingga karakter dapat direpresentasikan oleh pola byte dari data. Digunakan byte parity untuk menentukan letak kesalahan dalam pengiriman data.Secara prinsip, signaling secara digital memiliki keunggulan dibanding signaling secara analog. Transmisi digital lebih murah dan lebih terbebas dari noise.Oleh karena adanya redaman dari kekuatan sinyal pada frekuensi yang tinggi, pulsa menjadi lebih bundar dan lebih kecil. Redaman ini mengurangi proses kehilangan informasi yang terkandung pada propagasi sinyal.Data digital dapat direpresentasikan dengan data analog dengan menggunakan modem (modulator – demodulator). Modem mengubah sinyal binary menjadi sinyal analog dengan melakukan encoding data dalam frekuensi yang membawanya. Hasil sinyal konversinya menempati spektrum dari frekuensi tertentu

di tengah – tengah frekuensi yang membawanya. Modem merubah data digital yang berasal dari perangkat komputer menjadi data analog yang selanjutnya disalurkan melalui kabel telepon.E. Perbedaan Analog dengan DigitalAnalog 1. teknologi lama2. dirancang untuk voice3. tidak efisien untuk data4. permasalahan noisi dan rentan error5. kecepatan lebih rendah6. overhead tinggiDigital1. teknologi baru2. dirancang untuk voice dan data3. opsi-opsi pengujian yang lebih lengkap4. informasi discrete-level5. kecepatan lebih tinggi6. overhead rendah7. setiap sinyal digital dapat dikonversi ke analog

https://miqbal.staff.telkomuniversity.ac.id/topics/telekomunikasi/page/4/

TelekomunikasiTalk about Wireless Telekomunikasi, Network Coding, Backbone Network

Digital Communication OKT 3RD

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No commentsTeknologi komunikasi digital adalah teknologi yang berbasis sinyal elektrik komputer, sinyalnya bersifat terputus-putus dan menggunakan sistem bilangan biner. Bilangan biner tersebut akan membentuk kode-kode yang merepresentasikan suatu informasi tertentu.Keuntungan Komunikasi Digital :

1. Error hampir selalu dapat dikoreksi.2. Mudah menampilkan manipulasi sinyal (seperti encryption).

Keuntungan kedua dari sistem komunikasi digital adalah bahwa kita berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan bentuk gelombang. Nilai-nilai bisa dimanipulasi dengan rangkaian rangkaian logika, atau jika perlu, dengan mikroprosesor. Operasi-operasi matematika yang rumit bisa secara mudah ditampilkan untuk mendapatkan fungsi-fungsi pemrosesan sinyal atau keamanan dalam transmisi sinyal.

3. Range dinamis yang lebih besar (perbedaan nilai terendah terhadap tertinggi) dapat dimungkinkan.

Keuntungan ketiga berhubungan dengan range dinamis. Kita dapat mengilustrasikan hubungan ini dalam sebuah contoh. Perekaman disk piringan hitam analog mempunyai masalah terhadap range dinamik yang terbatas. Suara-suara yang sangat keras memerlukan variasi bentuk alur yang ekstrim, dan sulit bagi jarum perekam untuk mengikuti variasi-variasi tersebut. Sementara perekaman secara digital tidak mengalami masalah, karena semua nilai amplitudo-nya, baik yang sangat tinggi maupun yang sangat rendah, ditransmisikan menggunakan urutan sinyal terbatas yang sama.

4. Kemudahan MultipleksingDi dalam sistem komunikasi, teknik digital pertama kali diaplikasikan untuk sistem telepon yang menggunakan teknik Time Division Multipleksing (TDM). Pada prinsipnya, sinyal suara dari berbagai sumber akan dibagi ke dalam slot-slot waktu dengan ukuran sama, yang kemudian akan diurutkan dan selanjutnya akan dilewatkan ke dalam medium transmisi yang sama. Dibandingkan dengan pengaplikasian TDM terhadap sinyal analog, teknik digital memiliki keunggulan dalam hal reliabilitas terhadap gangguan (noise), distorsi, dan interferensi lain. Degradasi sinyal akibat beberapa faktor gangguan tersebut di atas dapat diatasi dengan kemampuan teknik digital melakukan regenerasi sinyal, suatu teknik yang tidak dapat diaplikasikan terhadap sinyal analog.

5. Kemudahan PersinyalanPada dasarnya, persinyalan yang membawa informasi kendali komunikasi merupakan bagian dari sistem transmisi digital. Informasi tersebut dapat digabungkan ke dalam jalur transmisi digital bersama-sama dengan informasi kendali TDM yang dengan mudah dapat diidentifikasi sebagai kanal kendali komunikasi. Pendekatan lain adalah menyisipkan kode kendali ke dalam kanal data yang dapat diidentifikasi dan diterjemahkan sebagai informasi kendali oleh terminal penerima. Pendekatan lain lagi adalah memisahkan informasi kendali dengan informasi data. Fungsi dan format sistem persinyalan dapat dimodifikasi secara terpisah tanpa mempengaruhi sistem transmisi

data secara keseluruhan. Demikian pula sebaliknya, sistem transmisi digital dengan mudah dapat diperbaharui tanpa mempengaruhi sistem persinyalan.

6. Integrasis Sistem Transmisi dan SwitchingSistem komunikasi tradisional membedakan antara sistem transmisi dengan sistem penyambungan telepon. Sementara di sistem komunikasi digital, fungsi TDM sangat mirip dengan fungsi time division switching sehingga fungsi TDM dengan mudah dapat diintegrasikan di dalam perangkat penyambungan.

7. Regenerasi SinyalDi dalam komunikasi digital, representasi sinyal suara dalam format digital melibatkan proses konversi sinyal analog menjadi urutan cuplikan-cuplikan diskrit. Setiap cuplikan diskrit direpresentasikan dengan sejumlah digit biner. Ketika ditransmisikan, setiap digit biner direpresentasikan oleh satu dari kemungkinan nilai sinyal (misalnya pulsa atau tanpa pulsa, pulsa positif atau pulsa negatif). Bagian penerima akan memutuskan nilai diskrit mana yang ditransmisikan dan merepresentasikan pesan sebagai urutan dari cuplikan-cuplikan pesan diskrit yang terkodekan biner. Jika hanya mengalami sedikit gangguan atau interferensi atau distorsi selama proses pengiriman data, maka data biner di penerima akan identik dengan urutan digit biner yang dibangkitkan oleh proses enkoding.

8. Kemudahan EnkripsiMeskipun pengguna telepon belum begitu membutuhkan sistem enkripsi data, kemudahan proses enkripsi dan deskripsi terhadap sinyal digital merupakan fitur ekstra dari sistem komunikasi digital. Secara kontras, sinyal suara analog sangat sulit untuk dienkripsi sehingga sangat mudah untuk disadap di sepanjang jalur komunikasi.

 Kekurangan komunikasi digital

1. Permintaan saluran informasi yang tinggiSegala jenis informasi yang telah didigitalisasi akan mampu didistribusikan secara efisien dan dalam jumlah yang banyak melalui sistem multiplexing. Namun terdapat beberapa saluran aplikasi yang tak mampu menampung jumlah arus data digital yang dikirimkan tersebut. Contohnya adalah saluran telepon yang belum dapat mengakomodasi tampilan video digital pada penggunaan aplikasinya.

2. Kesalahan pada saat digitalisasiPada saat proses perubahan dari sinyal analog ke sinyal digital. Konsep informasi yang ada pada dunia nyata akan melewati digitalisasi. Konsep informasi tersebut akan diubah menjadi sinyal digital, dan sinyal digital tesebut merupakan rangkaian dari kode-kode tertentu. Dikawatirkan konsep informasi asli yang terdapat pada dunia nyata tersebut tidak dapat terepresentasikan dengan baik saat digitalisasi. Contohnya adalah warna, jika suatu warna belum terdapat dalam sistem penyimpanan teknologi digital, maka akan dicari padanan warna yang paling dekat dan paling mirip dengan warna tersebut. Hal ini menyebabkan warna yang akan tertampil setelah digitalisasi menjadi kurang akurat dan tidak mewakili warna aslinya.

3. Dominasi dunia oleh teknologi analogSampai saat ini dunia masih didominasi oleh teknologi analog. Banyak bentuk informasi komunikasi yang menggunakan sistem analog, perangkatnya pun menggunakan perangkat analog. Sehingga untuk menikmati layanan teknologi digital kita harus menggunakan analog-digital converter (ADC) dan digital-analog converter (DCA).

4. Investasi PublikUntuk menikmati layanan digital secara keseluruhan. Maka harus dilakukan penggantian alat komunikasi seperti telepon, televisi dan radio dari yang sebelumnya berbasis teknologi analog menjadi teknologi digital. Hal ini menyebabkan masyarakat mengeluarkan biaya yang tidak sedikit terlebih lagi teknologi ini masih tergolong teknologi yang pada saat artikel ini dibuat merupakan teknologi yang tergolong baru. Hal ini menyebabkan instrumen yang disediakan untuk masyarakat umum sifatnya masih terbatas dan mahal harganya. Hal ini menjadi permasalahan bagi kelangsungan industri pertelekomunikasian dan hal ini juga akan memengaruhi kemampuan membeli masyarakat.

5 . Biasanya memerlukan bandwidth yang lebih besar.Kerugian sistim digital adalah bahwa sistim digital memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat ditransmisikan menggunakan single -sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz. Dengan menggunakan sistim digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan bandwidth hingga empat kali dari sistim analog.

6. Memerlukan sinkronisasi.Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Ini penting bagi sistim untuk mengetahui kapan setiap simbol yang terkirim mulai dan kapan berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan benar.

Outage Probability OKT 3RD

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No commentsChannel CapacityKapasitas kanal merupakan salah satu parameter kinerja dari kanal wireless.Kapasitas kanal adalah banyaknya informasi yang bisa dilewatkan dalam sebuah kanal frekuensi, mempunyai satuan bit per detik per Hertz (bps/ Hz). Semakin besar kapasitas nya semakin baik. Dalam praktek, kapasitas kanal meningkat secara logaritmis dengan signal to noise ratio (SNR), perbandingan daya sinyal terhadap noise. Masih terkait dengan SNR, semakin besar daya pancar maka semakin besar kapasitas kanal, karena SNR semakin besar. Kapasitas kanal juga sebanding dengan multiplexing gain. Multiplexing gain dapat diperoleh dari MIMO. Semakin besar multiplexing gain maka semakin besar kapasitas kanal. Konsekuensinya adalah makin banyak antena yang digunakan maka makin besar juga kapasitas kanalnya.Outage ProbabilityOutage probability menurut definisi matematis adalah probabilitas kinerja kanal dibawah atau lebih rendah dari nilai acuannya / nilai batas nya. Dalam praktek, outage probability dipahami sebagai kemungkinan informasi mengalami kesalahan/error selama pengiriman dalam kanal wireless.  Diversity gain yang akan mengurangi probabilitas error saat melewati kanal wireless. Semakin besar banyak antena yang digunakan, makin kecil error yang terjadi.Outage adalah kondisi dimana pesan tidak dapat didekodekan pada receiver.Secara teknis outage probability berkaitan dengan kecepatan transmisi (transmission rate) R dan kondisi kanal h, kondisi ini terjadi ketika kapasitas kanal lebih rendah dari kecepatan transmisi  . Jika kondisi outage probability dibawah kondisi kanal h, dapat dituliskan pada persamaan berikut :

Sinyal KorelasiKorelasi antar sinyal disebabkan jika ada kemiripan/keterkaitan antar sinyal-sinyal yang di transmisikan dan atau sinyal-sinyal yang diresepsikan. Korelasi sinyal disebabkan oleh korelasi kanal. Korelasi kanal dibedakan menjadi dua sumber yaitu korelasi trasnmisi dan korelasi resepsi. Korelasi transmisi terjadi di antena pengirim, sedangkan korelasi resepsi terjadi di antena penerima. Artinya jika terjadi error pada salah satu kanal, akan terjadi error pula terhadap sinyal yang ditransmisikan melalui kanal yang lain. Error total, akan lebih besar disebabkan akumulasi dari setiap kanal. Implikasinya, outage probability nya menjadi besar dan kapasitas kanal nya tereduksi/berkurang. Korelasi dapat dikurangi dengan menambah jarak spasi antar antena. Kapasitas Kanal Flat Fadinga. Channel Distribution Information (CDI)b. Channel Side Information at Receiverc. CSI  pada Transmitter dan ReceiverKapasitas Kanal Frekuensi Selektif Fadinga. Time Invariant Channelsb. Time Varying Channels

Kapasitas Kanal AWGN Kanal AWGN merupakan ungkapan terhadap masukan-keluaran dari hubungan : dimana x sinyal informasi yang dikirimkan, y merupakan keluaran dari kanal, dan   adalah real gaussian dengan

zero mean, variansi  , power spectral density (PSD) dua sisi  , maka proses gaussian komplex

adalah

Cooperative Communications FEB 25TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No comments

DefinisiSistem komunikasi kooperatif berfungsi untuk mengeliminasi pengaruh fading pada kanal nirkabel, sehingga dapat meningkatkan kinerja sistem. Komunikasi kooperatif merupakan suatu metode yang memanfaatkan antena dari pengguna lain dengan prinsip transmit diversity untuk mendapatkan suatu antena virtual jamak dengan menggunakan lintasan yang berbeda dalam mengirimkan suatu data. Sehingga dibentuk suatu distribusi banyak antena, berfungsi untuk mendapatkan informasi tambahan yang dapat membantu proses translasi informasi di sisi penerima.

Pengirim mengirimkan informasi secara broadcast ke penerima dan ke relay yang merupakan pengguna lain dalam area yang berdekatan. Kemudian sinyal yang diterima oleh relay akan diolah terlebih dahulu untuk kemudian dikirimkan ke penerima. Sinyal yang didapatkan dari pengirim maupun dari relay akan mengalami proses penggabungan di penerima. Dalam prosesnya jalur pengiriman yang terjadi saling bebas satu sama lain.

Sistem komunikasi kooperatif adalah skema spatial diversity yang dikembangkan untuk dua tujuan

1. Memperluas cakupan layanan data kecepatan tinggi2. Meningkatkan keandalan komunikasi pada jaringan yang terkarakteristik kanalnya berubah terhadap waktu.

Ide dasar dari diversity kooperatif adalah pemanfaatan terminal-terminal ber-antena tinggal yang ada disekitar terminal tertentu yang juga berantena tunggal untuk meningkatkan spatial diversity dengan cara membentuk sistem antena jamak virtual tersebar.

Sebuah skema diversity kooperatif menggunakan space time code, yaitu sebuah skema diversity kooperatif, yang terdiri dari dua langkah :

1. Pengirim mengirimkan informasi ke relay, tahap ini disebut tahap distribusi (direct transmission).2. Pengirim dan Relay bekerja sama untuk mengirim informasi ke pengirim, tahap ini disebut tahap

pengiriman, karena sifat broadcast media nirkabel, tujuannya dapat mengartikan titik sumber dan pada tahap distribusi.

Jenis Komunikasi Relay1. Traditional Relay

1. Distributed Space-Time Relay

1. Availability of Direct Link

1. Absence of Direct Link

5.  Supportive Relay

1. Cooperative Relay

 

5G (Fifth Generation) FEB 15TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

2 comments

Generasi 5GBeberapa tahun belakang ini telah menjadi isu yang menarik tentang generasi ke lima (5G) untuk kemudian menjadi sebuah standar telekomunikasi yang baru. Seperti telah kita ketahui tentang Long-term Evolution (LTE) yang menjadi bagian dari generasi ke empat (4G), perkembangan generasi ke empat ini telah mencapai titik kesempurnaan. Kemudian dari berbagai kalangan mulai akademisi, bisnis dan pemerintahan mencoba memikirkan teknologi apa yang akan dikembangkan kemudian?. Melalui data tahunan dari Visual Network Index (VNI) yang telah dirilis oleh Cisco, bahwa perkembangan komunikasi nirkabel akan berkembang dengan pesat. Alat yang mendukung seperti smartphones, tablet, dan video streaming. VNI juga meramalkan bahwa peningkatan  akan terjadi dengan pesatnya pada tahun 2020.

 Detail Teknik tentang 5GTantangan yang dihadapi pada 5G adalah persamaan persepsi tentang standar dan rencana kedepan tentang teknologi ini. Beberapa yang menarik seperti data rate, latency dan pemanfaatan cost energy. Kecepatan aplikasi seperti streaming high dengan kualitas yang tinggi harus tahan terhadap latency, reliabilitas.

1. Data Rate : Merupakan seuatu kebutuhan untuk mendukung layangan mobile data yang kian berkembang. Data rate dapat diukur dengan berbagai macam cara, berikut merupakan rencana target dari 5G :

Aggregate Data Rate : atau disebut juga dengan kapasitas area dengan satuan bits/s , telah disepakati bahwa kecepatan 1000 x 4G

Edge Rate dengan 5 % kecepatan pada sisi user. Data yang paling buruk diterima di sisi user. Target dari 5G adalah edge rate pada user minimal 100 Mbps (cukup untuk layanan high definition streaming)

Peak Rate : merupakan kebalikan dari edge rate, user diharapkan dapat diberikan layanan yang maksimum oleh 5G dengan rentang target 10 Gbps.

1. Latency (Delay) : Delay roundtrip untuk 4G sekitar 15 ms, dan 1 ms untuk subframe time dengan overhead access. sementara untuk 5G target dari delay roundtrip hanya sebesar 1 ms. Dengan standar seperti ini, user tidak lagi akan merasakan gambar yang patah patah lagi.

3.Energy dan Cost : Teknologi yang akan dikembangkan adalah tentang mmWave, dengan menggunakan ini maka frekuensi tinggi akan digunakan, mmWave 10-100x lebih murah dalam penggunaan efisiensi power dibandingkan dengan 3G dan 4G.

Model 5GPenelitian tentang 4G saat ini sudah hampir pada tahap akhir, implementasi di beberapa negara sudah mulai dilakukan. Beberapa peneliti sekarang sedang memikirkan untuk generasi yang akan datang yaitu 5G (Fifth Generation). Konsentrasi terhadap teknologi ini adalah dengan menghasilkan kecepatan data yang sangat tinggi dan latency yang sangat rendah. Berikut merupakan beberapa target yang ingin dicapai pada generasi kelima ini.1. Arsitektur Perangkat yang terpusat.Base station secara arsitektur harus terpusat untuk komunikasi selular. Dengan mempertimbangkan konsep uplink dan downlink, sistem kontrol dan kanal data serta dapat memberikan informasi tentang prioritas routing antar node.

1. Milimeter Wave (mmWave)Ketika saat ini penggunaan spektrum frekuensi menjadi sangat langka, terutama di indonesia dengan banyaknya operator telekomunikasi. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan mmWave. Teknologi mmWave telah di standarkan untuk komunikasi layanan jarak pendek (IEEE 802.11ad) dan dapat digunakan untuk backbone jaringan komunikasi.

2. Massive MIMOMassive Multiple Input Multiple Output (MIMO) diajukan dengan menggunakan banyak antena sehingga kanal semakin besar, komunikasi dengan beberapa perangkat dapat terjalin dengan baik. Fokus dari massive mimo adalah pengaruh energi yang dihasilkan menjadi lebih kecil untuk komunikasi intra dan intercell.

3. Perangkat yang lebih PintarPada generasi sebelumnya perangkat dibuat hanya memikirkan pada generasi tertentu saja, sehingga komunikasi antara generasi satu dengan generasi yang lain tidak dapat terjalin dengan baik. Pada generasi kelima ini, diharapkan perangkat dapat berkomunikasi dengan beberapa layer yang berbeda dari protokol stack.

4. Komunikasi mesin ke mesin (M2M Communication)Komunikasi mesin ke mesin pada generasi kelima meliputi 3 dasar kebutuhan dari teknologi terkini dan teknologi yang lalu : mendukung layanan massive nomor untuk perangkat dengan kecepatan yang rendah, mempertahankan kecepatan minimal data untuk segala kondisi dan mampu mempertahankan delay yang sangat rendah untuk berkirim data.

 Arsitektur Perangkat TerpusatPerangkat selular saat ini didesain untuk komunikasi langsung berhubungan dengan Radio Access Network dengan menggunakan “sel”, perangkat memperoleh layanan dengan proses downlink dan uplink, sistem kontrol dan lalu lintas data, dengan Base Station sebagai informasi terpusatnya. Paradigma ini yang coba akan dirubah untuk teknologi 5G, berikut :

Hutan tower saat ini telah dirasakan oleh kita bersama, karena banyaknya operator yang mendirikan tower komunikasi untuk base station. Penyebaran BTS untuk teknologi 5G, diharapkan komunikasi antar BTS dapat terjalin dengan baik, BTS sudah harus mampu meneruskan informasi tanpa harus berkomunikasi dengan tingkatan yang lebih tinggi misalnya MSC.

Kebutuhan spektrum frekuensi tidak mungkin menggunakan alokasi pada frekuensi yang sekarang. Spektrum frekuensi harus mampu mengakomodasi banyaknya perangkat. Oleh karena itu solusi dari mmWave dengan menggunakan frekuensi tinggi diharapkan mampu menjadi solusi terbaik.

Komunikasi koperatif, merupakan perkembangan dari komunikasi nirkabel, teknik yang digunakan pada koperatif sangat menguntungkan dari sisi diversitas gain, sehingga BER semakin kecil. beberapa skema seperti Cooperative Multipoint (CoMP) dan beberapa strategi relay menjadi bagian yang penting dari fungsi kooperatif.

Network Coding, tidak hanya menggunakan spektrum yang tinggi untuk mendapatkan jumlah user yang banyak, akan tetapi perlu adanya efiesiensi penggunaan throughput, sehingga jumlah user dengan bandwidth yang terbatas dapat diatas. Network coding merupakan teknik yang menggunakan node tengah sebagai media perantara antara source dan destination.

Standar 5G dari METISMobile and wireless communications Enablers for Twenty-twenty (2020) Information Society (METIS), merupakan salah satu project konsorsium untuk standarisasi teknologi 5G, pendekatan teknologi ini berbasis dari evolusi teknologi yang telah ada untuk didesain menjadi konsep radio baru, berikut konsep yang dikembangkan dari METIS : Massal MIMO, Ultra Jaringan Padat, Jaringan Bergerak, Perangkat ke Perangkat, Ultra kehandalan, dan Massal komunikasi antar mesin.

Perkembangan sosial masyarakat telah berkembang kepada komunikasi jaringan nirkabel. Beberapa jenis lalyanan komunikasi seperti e-banking, e-learning, e-health dan lain-lain telah mendorong berbagai teknologi untuk mengakomodasi. Tidak sampai disana, permintaan masyarakat terhadap perkembangan informasi data dan hiburan (streaming) menjadi hal yang mutlak saat ini, sehingga kualitas layanan tidak dapat diabaikan begitu saja oleh pengelola operator telekomunikasi.

Lebih jauh akan diprediksi bahwa manusia akan menjadi pusat informasi itu sendiri (human-centric), dengan menggunakan perangkat komunikasi yang mengakibatkan komunikasi antar mesin semakin meningkat. Istilah lain yang lebih populer adalah Internet of Things (IoT), yang mempunyai prinsip lebih efisien, lebih nyaman dan lebih aman. Diperkirakan total pengguna yang terhubung dengan perangkat sekitar 50 milyar pada tahun 2020.

Roadmap 5G by METISMETIS mendeskripsikan tentang teknologi 5G dilihat dari penyerapan pasar, kondisi sosial masyarakat, di sisi teknikal, dan kemampuan ekonomi dibagi menjadi

1. Komunikasi Perangkat ke Perangkat.

2. Massive Machine Communication (MMC)

3. Moving Networks (MNs)

4. Ultra Dense Network (UDNs)

5. Ultra-reliable Communication (URC)

Transmisi Multi Node by METISTransmisi Multi Node/Multi AntenaPerkembangan tentang multi node ditujukan untuk meningkatkan performansi dan kemampuan sistem nirkabel pada target 5G. Massive multiple input multiple output (MIMO) dapat meningkatkan kecepatan, meningkatkan efisiensi spektrum frekuensi, meningkatkan jaringan yang handal, memperluas coverage, dan efisiensi energi.

Koordinasi antar antar node merupakan salah satu bagian yang penting dalam meningkatkan efisien spektrum, dan meningkatkan throughput di sisi user. METIS mengusulkan pemadatan jaringan dapat menggunakan infrastruktur jaringan relay dan teknik dari backbone wireless, seperti wireless network coding, buffer-aided relaying, dan joint proses antar komunikasi.

Channel State Information (CSI) FEB 15TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No commentsChannel State InformationChannel State Information (CSI) adalah informasi tentang keadaan kanal, informasi ini dilihat dari bagaimana sinyal merambat dari pemancar ke penerima, efek dari scattering, difraksi, dll. Parameter-parameter tersebut umumnya berupa:

1. Fase kanal: Fase kanal adalah besar nya perubahan fase sinyal jika dilewatkan melalui kanal tersebut.

2. Gain: Gain dalam bahasa Indonesia diartikan sebagai penguatan. Namun sesungguhnya yang terjadi dalam kanal tidak selalu terjadi penguatan dalam sinyal, boleh jadi adalah pelemahan.

Pada umumnya dua faktor ini yang sering dipertimbangkan dalam pembahasan CSI. Ada parameter-parameter lain yang terkait seperti: koheren channel, channel distribution model, covariance channel, dll.CSI dapat di bagi dua yaitu: perfect CSI dan parsial CSI. Perfect CSI yaitu keadaan dimana informasi kanal dapat diketahui secara sempurna masing-masing oleh pengirim dan penerima. Dalam prakteknya, perfect CSI hampir mustahil dicapai, khususnya CSI pada sisi pengirim. Oleh karena itu, disebutlah parsial CSI.

CSI digunakan dengan tujuan agar sinyal dapat ditransmisikan dengan rate yang tinggi dan dengan menggunakan daya yang lebih besar, dibandingkan jika tanpa menggunakan CSI.

CSI memungkinkan untuk beradaptasi dengan kondisi transmisi saluran yang digunakan untuk komunikasi yang handal dengan kecepatan yang tinggi.

CSI membutuhkan estimasi pada receiver dan biasanya membutuhkan kuantisasi dan feedback dari transmitter, sehingga CSI yang berada di transmitter dan receiver memiliki nilai yang berbeda, kemudian dikenal dengan sebutan CSIT (CSI yang berada pada transmitter) dan CSIR (CSI yang berada pada receiver)

Secara level CSI dibagi menjadi 2, yaitu instantaneous CSI dan statistical CSI

Instantaneous CSI (short term CSI) adalah kondisi kanal saat ini diketahui, dimana dapat diketahui dari respons impuls dari filter digital, sehingga memberikan kesempatan sinyal yang dikirimkan untuk adaptasi ke respons impuls dan dapat memaksimalkan sinyal yang diterima dengan spatial multiplexing serta menghasil BER yang rendah.Statistical CSI (long-term CSI) adalah karakteristik kanal yang telah diketahui, seperti kondisi distribusi kanal fading, rata-rata gain, nilai dari LOS, dan korelasi spatial, informasi yang diterima digunakan untuk mengoptimasi sinyal yang akan ditransmisikan. 

 

Teknik Beamforming untuk Wireless MIMO JAN 21ST

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

1 comment

Definisi Beamforming 

Salah tantangan yang dihadapi pada jaringan seluler adalah meningkatnya trafik data secara exponensial, serta meningkatnya juga perangkat seluler yang dimiliki oleh masyarakat. Sementara kebutuhan masyarakat tinggi terhadap kecepatan, kepekaan terhadap interferensi. Beamforming merupakan teknologi terkini yang menawarkan secara solusi secara signifikan untuk mengurangi level interferensi dan menambah sistem kapasitas.

Pada pembahasan kali ini kita akan melihat state of the art dari teknik beamforming dari sisi model, teknik mitigasi, BF channel koding, estimasi kanal dan feedback, complexity dan konsumsi daya, adaptive BF untuk relay multiuser, derajat kebebasan, diversitas, dan efisiensi spektral.

Perkembangan jaringan nirkabel kedepannya menawarkan beberapa solusi tentang kecepatan data. Diantara multiple input multiple output (MIMO), cooperative relay, dan beamforming (BF) menjadi topik hangat dikalangan peneliti beberapa tahun belakangan ini, karena topik tersebut menawarkan fleksibilitas dan interfensi.

Untuk meningkatkan daya tampung pada transmitter dan receiver MIMO dapat dicapai dengan meningkatkan diversitas dan gain multiplexing. Sistem MIMO mampu menghadapi permasalah scattering untuk daerah padat (urban area) dan propagasi yang independent untuk pengiriman sinyal.

Jaringan komunikasi tidak hanya bersifat point to point, bahkan dibutuhkan untuk komunikasi multihop, relay dan kooperatif. Beberapa strategi relay antara lain amplify and forward (AF), decode and forward (DF), dan compress and forward (CF). Fungsi relay mempunyai beberapa keunggulan antara lain sistem transmisi bersifat multihop, transmiiter diarahkan terdekat dengan receiver, dan mengurangi atenuasi path loss yang terjadi, mengatasi permasalahan shadowing, mitigasi multipath fading karena telah disediakannya jalur tersendiri untuk propagasi.

Sebagai contoh, ketika satu relay bekerja, sinyal akan dipropagasi melalui 2 lompatan (hop) dan mengkomuikasi secara langsung antara sumber dan penerima. Relay kooperatif meningkatkan diversitas, meningkatkan performansi dari outage dan probabilitas error.

Teknik BeamformingBeamforming adalah  dikenal dengan kata lain sebagai antena array, menggunakan sinyal dari daya diarahkan (directed) sesuai dengan arah yang ingin dicapai dengan mengubah properties antena. Yang perlu diperhatikan juga yang konfigurasi geografis, pola perpindahan user dan pola radiasi yang tidak dapat diubah dengan cepat seperti mengubah amplitudo dan fase, untuk antena array tertentu. Oleh karena itu penyesuaian terhadap amplitudo dan fase, menggunakan pola beam yang dapat mengubah bentuk secara cepat, teknik pengolahan sinyal seperti ini dikenal dengan beamforming. Teknik ini telah memberikan teknologi yang menjanjikan pada sistem komunikasi modern. Gambar dibawah ini merupakan proses beamforming antara transmit dan receive antara antena array.

Gambar Teknik BeamformingDalam beamforming, setiap relay dapat ditentukan nilai dari amplitudo dan fase pada sinyal prioritas dari transmit ke destinasi. Beamforming yang diterima dapat di bangun pada relay yang berasal dari source, kemudian relay melakukan perbaikan sinyal dan meneruskan pada destinasi. Kedua amplitudo dan fase secara bersamaan menggunakan faktor pembobotan (weight factor). Beamforming digunakan untuk mengurangi interferensi dan mengembangkan efisiensi power dari transmitter dan efisiensi spektral daya pada network.

Terdapat 2 tipe dari beamforming yaitu beamforming fix dan beamforming adaptif.

Fix BeamformingBeamforming fix tidak mampu mengubah koefisien pembobotan dari setiap sinyal secara adaptif akan tetapi keunggulannya adalah memiliki kompleksitas yang rendah, pada lingkungan yang bergerak, fleksibilitasnya menjadi kurang baik dalam mengubah pola beam secara cepat. Berbeda dengan fix.

Adaptive BeamformingBeamforming adaptif mampu mengubah kedua amplitudo dan fase sesuai dengan pembobotan dari sinyal yang berada pada lingkungan sekitar. Dalam sistem komunikasi koopertif setiap relay beradaptasi secara optimal untuk mendapat performansi pada jaringan yang baik. Sehingga, beamforming adaptif lebih cocok untuk komunikasi bergerak jika dibandingkan dengan beamforming fix.

Secara sekilas, formula pada sinyal yang diterima pada relay adalah  , setelah mengalami pembobotan menjadi   dimana   dan   adalah amplitudo dan fase dari antena dari relay. Jika terdapat sebanyak m antena pada hasil sinyal array yang ditransmisikan dari relay, maka :

Sehingga, seleksi dari   dan   dari sinyal y akan membentuk pola beam dan power yang dapat diinginkan pada destinasi.

 

Distribusi BeamformingPada pembahasan mengenai beamforming hanya membahas tentang sinyal yang ditransmisikan dari sumber dan destinasi secara independen. Namun, relay dapat berkoordinasi antara satu relay dengan relay yang lainnya, membentuk beam secara bersamaan dan mengoptimalkan performansi jaringan pada sistem komunikasi kooperatif. Beamforming dengan koordinasi antara relay disebut sebagai distribusi beamforming, yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini

distribusi beamforming

Gambar Distribusi BeamformingPerhitungan pada pembobotan dari setiap relay tidak hanya bergantung pada atribut yang menempel pada relay sendiri, tetapi juga bergantung pada sinyal transmisi dari relay pada proses komunikasi. Terdapat banyak protokol yang mendefinisikan sinyal transmisi dari sumber ke destinasi. Prosedur perhitungan dari berbagai pembobotan pada setiap protokol distribusi beamforming. Oleh karena itu, banyak penelitian yang menkaji tentang prokotol yang transmisi dan menggunakan metode optimasi.

Pembobotan dihitung untuk memaksimalkan kapasitas jaringan, atau sama dengan nilai maksimal dari SNR yang diterima, serta error rate dan outage probability yang minimum dengan mengasumsikan CSI yang sempurna pada relay dan destinasi. Diasumsikan juga power dari setiap node bersifat konstrain, sumber menggunakan power yang maksimal untuk mendapatkan SNR tinggi pada destinasi dan semua relay tidak menggunakan power maksimal, namun menggunakan fraction power.

Kapasitas sesaat dari jaringan menggunakan   bps (bit per second) dimana W adalah bandwidth kanal dan log yang digunakan adalah log basis 2. Vektor dari optimal beamforming, kapasitas SNR

secara direct menjadi semakin kompleks, sehingga hanya upper dan lower bound dari kapasitas, outage probability dan bit error rate.

OFDM JAN 19TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No comments

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)Merupakan kombinasi dari modulasi dan multiplexing. Teknik ini memberikan resource bandwidth diantara data yang akan di modulasi. Contoh modulasi yang sering digunakan adalah AM, FM, PM, BPSK, QPSK, dan lain sebagainya, dimana sinyal informasi yang datang akan di modulasi melalui sinyal pembawa(carrier). Dalam modulasi, informasi dipetakan ke dalam bentuk frekuensi, phase atau amplitudo (atau dikombinasikan diantaranya) sebagai sinyal pembawa. OFDM disebut dengan teknik modulasi multicarrier untuk menyampaikan ifnormasi dari sumber ke tujuan. Setiap carrier dapat menggunakan beberapa teknik modulasi digital seperti BPSK, QPSK, QAM dan lain-lain.

Mengapa OFDMOFDM sampai saat ini menjadi kanal komunikasi yang paling efektif untuk frekuensi selective fading. Sangat sulit untuk mengatasi frekuensi selective fading, dimana receiver menjadi sangat kompleks. OFDM mengatasi permasalahan frekuensi selective fading menjadi kanal flat fading yang lebih kecil. Flat fading menjadi lebih mudah untuk mengetahui koreksi error yang sederhana dan skema ekualisasi.Perbedaan FDM dan OFDMOFDM merupakan bagian dari FDM (Frekuensi Division Multiplexing. In FDM, tidak ada hubungan antara frekuensi carrier satu dengan yang lainnya. sebagai contoh diberikan bandwidth yang terbadi kedalam 5 carrier (a,b,c,d,e). Sementara jika dikatakan OFDM jika carrier bersifat gelombang yang harmonis,dan menjadi gelombang yang orthogonal (b=2a,c=3a,d=4a)

Gambar Block Diagram OFDMKetika transmisi OFDM bekerja pada kanal komunikasi mobile dapat dengan mudah permasalahan propagasi multipath. Beberapa permasalahan yang ini masih diteliti yang serting terjadi pada OFDM seperti interference cancellation, phase noise mitigation, synchronization, PAPR reduction.

1. Phase NoisePhase noise merupakan salah satu masalah yang perlu dipertimbangkan dalam mendesain sistem OFDM, dimana akan terjadi penurunan sistem performansi. Sistem performansi OFDM sangat tergantung pada phase noise dan tergantung pada mekanisme phase correction. Local oscillator dibutuhkan untuk menanggulangi permasalahan spektral phase noise. Phase noise biasanya berada pada sinyal frekuensi carrier. Local osilator yang akan mengkonvert antara noise dan frekuensi carrier. Phase noise memiliki persentasi yang lebih kecil daripada bandwidth yang tersedia didalam sistem single carrier.

2. Offset and SynchronizationBerbagai macam teknik untuk OFDM receiver seperti estimasi, timing correction dan carrier frequency offset. Simbol pilot ditambahkan ke dalam OFDM untuk proses timing.Local Oscillator (LO) frequency offset digambarkan secara matematika adalah perkalian antara received time domain dengan exponential komplek dimana frekuensi sama dengan LO offset.

3. Distorsi Non-linier : Teknologi OFDM adalah sebuah sistem modulasi yang menggunakan multi-frekuensi dan multi-amplitudo, sehingga sistem ini mudah terkontaminasi oleh distorsi nonlinear yang terjadi pada amplifier dari daya transmisi.o Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari OFDM dapat dijelaskan sebagai berikut. Deretan data informasi yang akan dikirim dikonversikan kedalam bentuk parallel, sehingga bila bit rate semula adalah R , maka bit rate di tiap-tiap jalur parallel adalah R/M dimana Madalah jumlah jalur parallel (sama dengan jumlah sub-carrier). Setelah itu, modulasi dilakukan pada tiap-tiap sub-carrier. Modulasi ini bisa berupa BPSK, QPSK, QAM atau yang lain, tapi ketiga teknik tersebut sering digunakan pada OFDM. Kemudian sinyal yang telah termodulasi tersebut diaplikasikan ke dalam Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT), untuk pembuatan simbol OFDM.

Penggunaan IDFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal). Setelah itu simbol-simbol OFDM dikonversikan lagi kedalam bentuk serial, dan kemudian sinyal dikirim.

Sinyal carrier dari OFDM merupakan penjumlahan dari banyaknya sub-carriersyang orthogonal, dengan data baseband pada masing-masing sub-carriers dimodulasikan secara bebas menggunakan teknik modulasi QAM atau PSK.Sinyal yang terkirim tersebut, dalam persamaan matematik bisa diekspresikan sebagai berikut:

Pemakaian frekuensi yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar frekuensi tanpa menimbulkan interferensi satu sama lain.

Ortogonalitas juga memungkinkan efisiensi spektral yang tinggi, mendekati rasio Nyquist. OFDM secara umum mendekati spektrum ”white”, sehingga terdapat properti interferensi elektromagnetik terhadap pengguna co-channel yang lain.Satu prinsip kunci dari OFDM adalah dimana skema modulasinya dengan rasio symbol yang rendah sehingga hanya mendapat sedikit pengaruh intersymbol interference dari multipath fading. Oleh karena itu, maka dapat ditransmisikan sejumlah aliran low-rate dalam paralel, bukan aliran high-rate tunggal. Karena durasi dari tiap simbol panjang, maka memungkinkan untuk penyisipan guard interval di antara simbol-simbol OFDM, sehingga dapat menghilangkanintersymbol interference.

Properti OFDMA. Performa Bit Error Rate  : BER dari OFDM disini hanya dicontohkan pada lingkungan dengan fading. Kita

tidak akan menggunakan OFDM sebagai straight line dari sight link seperti satellite link. Sinyal OFDM, dikarenakan variasi amplitudonya, tidak berlaku baik pada channel non-linier seperti yang dihasilkan high power amplifier pada board satelit. Penggunaan OFDM pada satelit akan membutuhkan backoff yang besar, sekitar 3 dB, sehingga harus ada alasan untuk pemaksaan penggunaannya seperti ketika sinyal digunakan untuk pengguna yang bergerak.

B. Rasio daya Peak to Average : Jika sinyal OFDM merupakan penjumlahan dari N sinyal dengan amplitudo maksimum masing-masing 1 V, maka kita bisa mendapatkan amplitudo maksimum dari N ketika semua N sinyal dijumlahkan pada keadaan maksimum. Untuk sinyal OFDM yang mempunyai 128 carrier, masing-masing dengan daya normalisasi 1 W, maka maksimum PAPR adalah mencapai log (128) atau 21 dB. RMS dari PAPR akan didapatkan sekitar setengah dari jumlah tersebut atau 10-12 dB.

C. Sinkronisasi : Sinkronisasi dibutuhkan pada OFDM. Sering pilot tones digunakan pada ruangsub-carrier. Tujuannya untuk mengunci fasa dan menyeimbangkan channel.

D. Coding : OFDM secara tidak tetap digunakan pada konjungsi dengan channel coding (forward error detection), dan hampir selalu menggunakan interleaving frekuensi dan/atau waktu. Tipe umum dari error correction coding yang digunakan pada sistem berbasis OFDM adalah convolutional coding, yang sering disambung dengan Reed-Solomon coding. Convolutional coding digunakan sebagai inner code dan Reed-Solomon coding digunakan untuk outer code. Alasan digunakannya kombinasi error correction coding ini adalah karena Viterbi decoder yang digunakan untuk convolutional decoding menghasilkan burst error singkat ketika terdapat konsentrasi eror yang tinggi, dan Reed-Solomon code sangat cocok untuk mengoreksi burst error.

KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN

A. KeunggulanUntuk memperjelas perbedaan OFDM, baik dalam operasi dasarnya maupun dalam segi efisiensi spektrumnya, dengan sistem single carrier, dan juga dengan sistem multicarrier konvensional, bisa dilihat pada Gambar.3. Dari gambar tersebut bisa dilihat, bahwa OFDM adalah salah satu jenis dari multicarrier (FDM), tetapi memiliki efisensi pemakaian frekuensi yang jauh lebih baik. Pada OFDM overlap antar frekuensi yang bersebelahan diperbolehkan, karena masing-masing sudah saling orthogonal, sedangkan pada sistem multicarrier konvensional untuk mencegah interferensi antar frekuensi yang bersebelahan perlu diselipkan frekuensi penghalang (guard band), dimana hal ini memiliki efek samping berupa menurunnya kecepatan transmisi bila dibandingkan dengan sistem single carrier dengan lebar spektrum yang sama. Sehingga salah satu karakteristik dari OFDM adalah tingginya tingkat efisiensi dalam pemakaian frekuensi. Selain itu pada multicarrier konvensional juga diperlukan band pass filter sebanyak frekuensi yang digunakan, sedangkan pada OFDM cukup menggunakan FFT saja.

Karakter utama yang lain dari OFDM adalah kuat menghadapi frequency selective fading. Dengan menggunakan teknologi OFDM, meskipun jalur komunikasi yang digunakan memiliki karakteristik frequencyselective fading (dimana bandwidth dari channel lebih sempit daripada bandwidth dari transmisi sehingga mengakibatkan pelemahan daya terima secara tidak seragam pada beberapa frekuensi tertentu), tetapi tiap sub carrier dari sistem OFDM hanya mengalami flat fading (pelemahan daya terima secara seragam). Pelemahan yang disebabkan oleh flat fading ini lebih mudah dikendalikan, sehingga performansi dari sistem mudah untuk ditingkatkan. Teknologi OFDM bisa mengubah frequency selective fading menjadi flat fading, karena meskipun sistem secara keseluruhan memiliki kecepatan transmisi yang sangat tinggi sehingga mempunyai bandwidth yang lebar, karena transmisi menggunakan subcarrier (frekuensi pembawa) dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga kecepatan transmisi di tiap subcarrier sangat rendah dan bandwidth dari tiap subcarrier sangat sempit, lebih sempit daripada coherence bandwidth (lebar daripada bandwidth yang memiliki karakteristik yang relatif sama). Perubahan dari frequency selective fading menjadi flat fading bisa diilustrasikan seperti gambar berikut :

Keuntungan yang lainnya adalah, dengan rendahnya kecepatan transmisi di tiapsubcarrier berarti periode simbolnya menjadi lebih panjang sehinnga kesensitifan sistem terhadap delay spread (penyebaran sinyal-sinyal yang datang terlambat) menjadi relatif berkurang.

A. KelemahanSebagai sebuah sistem buatan menusia, tentunya teknologi OFDM pun tak luput dari kekurangan-kekurangan. Diantaranya, yang sangat menonjol dan sudah lama menjadi topik penelitian adalah frequency offset dan nonlinear distortion (distorsi nonlinear).

Frequency Offset

Sistem ini sangat sensitif terhadap carrier frequency offset yang disebabkan oleh jitter pada gelombang pembawa (carrier wave) dan juga terhadap Efek Doppler yang disebabkan oleh pergerakan baik oleh stasiun pengirim maupun stasiun penerima.

Distorsi Non-linier

Teknologi OFDM adalah sebuah sistem modulasi yang menggunakan multi-frekuensi dan multi-amplitudo, sehingga sistem ini mudah terkontaminasi oleh distorsi nonlinear yang terjadi pada amplifier dari daya transmisi.

Sinkronisasi sinyal

Pada stasiun penerima, menentukan start point untuk memulai operasi Fast Fourier Transform (FFT) ketika sinyal OFDM tiba di stasiun penerima adalah hal yang relatif sulit. Atau dengan kata lain, sinkronisasi daripada sinyal OFDM adalah hal yang sulit.

OFDMAPada sekitar tahun 1994, ada beberapa paper yang mengusulkan kombinasi antara teknologi OFDM dengan teknologi CDMA (Code Division Multiple Access) yaitu menggunakan OFDM untuk modulasi tiap stasiun dan menggunakan CDMA untukmultiple access, disebut OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), yaitu penggabungan sinyal-sinyal dari beberapa stasiun pengirim pada sebuah jalur komunikasi yang harus digunakan secara bersama.

Alasan utama banyaknya perhatian terhadap teknologi ini, karena kemampuannya untuk menggabungkan keistimewaan dari CDMA yang terkenal sangat tahan terhadap interferensi, dengan keistimewaan-keistimewaan dari OFDM seperti yang sudah disebutkan diatas. Metode OFDMA ini juga memungkinkan pemakaian CDMA untuk pengiriman data berkekecapatan tinggi.

APLIKASI OFDM DALAM KOMUNIKASI DIGITALA. ADSL : OFDM digunakan pada koneksi ADSL yang mengikuti standar G.DMT, dimana kabel tembaga yang

sudah ada digunakan untuk penerimaan koneksi data kecepatan tinggi.B. Teknologi Powerline :OFDM digunakan oleh divais powerline untuk memperluas koneksi Ethernet ke ruangan

lain pada suatu residen melalui power wiring.C. WLAN dan MAN : OFDM digunakan pada beberapa aplikasi WLAN dan MAN, mencakup IEEE 802.11a/g dan

WiMAX.D. Radio dan Televisi Digital : Banyak Negara-negara Eropa dan Asia yang mengadopsi OFDM untuk broadcast

radio dan televise digital terrestrial, seperti DVB-T, T-DMB, DAB, HD Radio, dll.E. Ultra Wideband : Teknologi UWB wireless personal area network juga memanfaatkan OFDM, seperti

Multiband OFDM.F. FLASH-OFDM : FLASH-OFDM adalah system berbasis OFDM dengan spesifikasi protocol layersyang lebih

tinggi. FLASH-OFDM telah menghasilkan packet-switched cellular bearer, yang areanya akan bersaing dengan jaringan GSM dan 3G.

Network Coding JAN 18TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No commentsNetwork Coding adalah teknik di mana data yang dikirimkan dikodekan dan diterjemahkan untuk meningkatkan throughput, mengurangi keterlambatan dan membangun jaringan yang lebih kuat. Network coding telah digunakan dalam banyak sistem seperti jaringan nirkabel sensor, jaringan nirkabel, jaringan multicast video, (P2P) jaringan Peer-to-Peer dan banyak lainnya.

Adapun beberapa keuntungan teknik network coding :

1. Meningkatkan throughput2. Minimum transmission rate3. Konsumsi energi yang kecil4. Minimum energy per bit untuk multicast di dalam wireless network5. Security

Prasyarat NC

1. Information and Coding Theory2. Teori graph3. Desain protokol komunikasi4. Matematika Diskrit

Beberapa aplikasi dari Network CodingMORE >

Model Kanal Kooperatif MIMO JAN 17TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No comments

Kooperatif MIMOMIMO merupakan teknologi mutakhir yang dapat meningkatkan domain spasial pada kanal fading yang bersifat bergerak (mobile) yang dapat meningkatkan komunikasi wireless.

MIMO konvensional yang kita ketahui adalah point to point atau kolokasi (collocated), yang membutuhkan antena pengirim dan penerima untuk komunikasi secara langsung yang tentu saja melibatkan banyak antena. Di dalam prakteknya tidak semua perangkat menggunakan teknologi MIMO karena mempertimbangkan dari sisi hardware, ukuran, dan juga harga.

Kooperatif MIMO dikenal juga dengan Virtual MIMO atau Distributed MIMO, bertujuan untuk mendistribusikan antena dengan menggunakan perangkat multiple radio untuk memperoleh beberapa keuntungan lebih jika dibandingkan dengan konvensional MIMO.

Ide dasar dari kooperatif MIMO adalah gabungan beberapa antena yang disebut dengan Virtual Antena Array (VAA), untuk kemudian digabungkan menjadi komunikasi MIMO, Transmisi kooperatif MIMO meliputi link point to point radio yang didalamnya termasuk link VAA dan link VAA dari perangkat yang berbeda.

Kooperatif MIMO untuk komunikasi relay dikenal dengan 3 strategi kooperatif : amplify and forward, decode and forward, dan compress and forward.

Kelebihan Kooperatif MIMO

1. menambah jumlah kapasitas user2. meningkatkan throughput3. meningkatkan coverage area4. menambah perangkat mobility wireless secara efektif

Kekurangan Kooperatif MIMO

1. Sistem menjadi lebih kompleks2. Overhead sinyal menjadi lebih besarUntuk MIMO pada sistem komunikasi selular, terdapat 3 jenis dari cooperatif MIMO :

a) Coordinated multipoint transmission (COMP)Teknik yang digunakan dengan bersatunya BS yang saling interferensi sinyal intercell sehingga dapat meningkat perangkat penerimaan di MS. Digunakan untuk sharing data dan channel state information (CSI) diantara beberapa BS yang berdekatan (neighboring). Antara BS saling berkoordinasi transmisi sinyal downlink dan menggabungkan proses penerimaan sinyal uplink. Teknik COMP dapat efektif ketika jika ada suatu BS yang bermasalah tentang pengiriman sinyal, power gain, dan diversity gain, sehingga BS yang berdekatan dapat saling membantu komunikasi. Keuntungan lainnya adalah meningkatkan high speed pada backbone untuk pertukaran informasi.ComP menjadi kajian yang menarik dibeberapa penelitian dikampus maupun di industri beberapa tahun belakangan ini, dan menjadi kandidat yang kuat untuk standar teknologi 4G. Teknik COMP ini hanya berkonsentrasi untuk BS ke MS dan Fixed to Mobile (F2M)b) Fixed RelayCiri utama pada teknik adalah low cost dan infrastruktur fixed radio yang menghubungkan backhaul tapi kabel (wired). Teknik ini menyimpan data yang diterima dari BS dan kemudian di forward ke MS, begitu sebaliknya. Fixed relay (RS) menggunakan power transmisi yang lebih kecil. Kerugian menggunakan fixed relay adalah proses relay yang lebih lama (delay) dan lebih memiliki potensi interferensi penggunaaan frekuensi reuse. Teknik ini dapat mencakup BS-MS, BS-RS, RS-RS dan RS-MS.

c) Mobile RelayMengakomodasi fleksibilitas dari berbagai model traffic dan mengadaptasi dari lingkungan propagasi. Mobile relay menjadi lebih cepat dan biaya yang dibutuhkan rendah, karena tidak membutuhkan infrastuktur yang fixed. Dan sama seperti fixed relay, mobile relay dapat memperluas area coverage, mengurangi transmisi power, meningkatkan kapasitas di penerima (MS). Sementara kelemahan dari sistem ini adalah kurang reliable jika dibandingkan dengan fixed relays untuk komunikasi jaringan yang tinggi dan tidak stabil, di sisi perangkat (MS) penggunaan baterai menjadi lebih besar.

Gambar jenis kooperatif MIMO

Model KanalSampai dengan saat ini belum ada standar yang mengeluarkan untuk model kanal kooperatif MIMO, yang dijadikan landasan untuk mengukur model kanal yang paling akurat. Pendekatan dalam melakukan standarisasi dibangun menjadi dua macam yaitu model sistem simulasi dan model kalibrasi. Model sistem simulasi dimaksudkan untuk penilaian kinerja algoritma yang akurat dan sistem yang berbeda. Model kalibrasi adalah model sederahan yang dikembangkan untuk pengujian kesesuaian perangkat dan teknologi yang berbeda.

 Penelitian tentang model kanal MIMO dikembangkan sesuai dengan kebutuhan riset masing-masing akademik atau industri seperti model kanal COST 259/273, 3GPP SCM, SCM-Extended, WINNER II, IEEE 802.11n, Stanford University Interim (SUI), IEEE 802.16.

Dari sekian banyak jenis model kanal, 3 yang paling mendekati model kanal MIMO :

1. SCM adalah model kanal yang dikembangkan 3GPP tahun 2003 untuk mengevaluasi MIMO pada skema high-speed downlink packet access (HSDPA). SCM mampu bekerja pada frekuensi tengah 2 GHz dan lebar bandwith 5 MHz.

2. WINNER II, dikembangkan oleh IST-WINNER II tahun 2007 dimana sistem ini merepresentasikan state of the art dari model kanal wireless. Mendukung frekuensi tengah di 2 – 6 GHz dan lebar bandwidth 100 MHz.

3. IEEE 802.16j, merupakan yang diadopsi dari model SUI dan dikembangkan tahun 2007 untuk pengembangan relay model IEEE 802.16j untuk sistem WIMAX. Support frekuensi tengah 5 GHz dan maksimum sistem bandwidth 20 MHz.

Tabel Model Kanal MIMO

 

Tutorial MIMO JAN 16TH

Posted by Muhammad Iqbal in Telekomunikasi

No commentsPengertianSistem multiple-input multiple-output (MIMO) adalah sistem yang menggunakan multi antena baik pada transmitter maupun receiver untuk mengatasi kelemahan pada sistem komunikasi wireless konvensional diantaranya adalah

large scale fading, small scale fading termasuk dildalamnya multipath fading serta interferensi dari sinyal lain. Sistem MIMO memberikan penambahan efisiensi spektral yang didasarkan pada penggunaan space diversity pada transmitter dan receiver. Sistem MIMO disebut juga sistem multiple element antenna (MEA) dilihat dari penggunaan space diversity.

Prinsip Sistem MimoMIMO adalah singkatan dari Multiple Input Multiple Output. Teknologi ini diperkenalkan kali pertama oleh seorang ahli dari Bell Laboratories pada tahun 1984. Dengan teknologi MIMO, sebuah receiver atau transmitter menggunakan lebih dari satu antena, tujuannya adalah untuk menjadikan sinyal pantulan sebagai penguat sinyal utama sehingga tidak saling menggagalkan.MIMO juga memilki kelemahan, yaitu adanya waktu interval yang menyebabkan adanya sedikit delay pada antena saat mengirimkan sinyal, meskipun pengiriman sinyalnya sendiri lebih cepat. Waktu interval ini terjadi karena adanya proses dimana system harus membagi sinyal mengikuti jumlah antena yang dimiliki oleh perangkat MIMO yang jumlahnya lebih dari satu.

Dalam sistemnya, MIMO tidak hanya menggunakan satu antena tetapi menggunakan dua atau lebih banyak (jamak) baik pada pemancar maupun penerimanya. Dengan menggunakan antena jamak tersebut mengakibatkan kinerja menjadi lebih baik, hal tersebut dapat dibandingkan dengan sistem Singel Input Singel Output (SISO).

Space DiversityPenggunaan space diversity pada sisi pemancar maupun penerima dapat meningkatkan throughput dan coverage sehingga memungkinkan peningkatan efisiensi spektrum yang pada akhirnya akan meningkatkan kapasitas sistem. Selama ini lintasan langsung atau Line of Sight (LOS) antara pemancar dan penerima diinginkan karena mampu mengurangi penghamburan (scattering) dan absorbsi sinyal.

Namun dalam kondisi tertentu, multipath fading yang diakibatkan adanya benda-benda penghambur sinyal (scatterer) justru menghasilkan kapasitas kanal yang jauh lebih besar daripada kondisi kanal yang LOS pada sistem MIMO.

Kapasitas kanal akan meningkat pesat jika antena array digunakan pada sisi pemancar maupun penerima dengan lingkungan propagasi yang memberikan efek scattering yang cukup. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut, jika fading pada link antara pasangan-pasangan antena pengirim dan penerima adalah i.i.d. (independent identical distribution), kapasitas kanal rata-rata dari sistem yang menggunakan N antena pada kedua sisi akan menjadi N kali lebih besar dari sistem antena tunggal dengan bandwidth dan daya pancar total yang sama. Sistem MIMO menggunakan antena array pada sisi pemancar maupun penerima, dan sistem ini banyak diaplikasikan pada fixed wireless dan wireless LAN (WLAN) dengan mobilitas yang rendah.

Antena ArraySatu asumsi implisit yang mendasari penggunaan awal dari antena array  adalah bahwa kandungan informasi yang dikirim dan diterima oleh setiap elemen antena adalah sama atau identik. Hal ini cukup logis karena jika sinyal-sinyal yang tidak berkorelasi ditransmisikan melalui elemen-elemen antena yang berbeda, sinyal-sinyal ini akan saling menginterferensi satu sama lain pada penerima. Tapi sekarang berbeda, kunci dari pemanfaatan potensi teknologi Multi elemen array pada sistem MIMO secara optimal adalah menggunakan antena array tersebut untuk mengirimkan informasi yang berbeda dan independen dari setiap elemen. Berikut ini adalah persyaratan untuk mendapatkan kapasitas kanal yang tinggi:

Antena array yang digunakan harus memiliki jarak antar elemen (spacing) yang tepat untuk menghindari korelasi kanal.

Link sama sekali tidak menggunakan mekanisme konvensional, seperti frequency atau code division multiplexing, untuk memastikan bahwa sinyal-sinyal yang dikirimkan oleh setiap antena saling ortogonal ketika diterima oleh receiver.

Lingkungan propagasi antara pemancar dan penerima memberikan lintasan propagasi yang banyak (multipath).

Penerima harus mampu mengukur atau mengestimasi gain kanal, baik gain amplitudo maupun pergeseran fase. Untuk itu penerima perlu mengaplikasikan teknik pemrosesan koheren terhadap sinyal yang diterimanya.

Lingkungan propagasi, dalam hal ini kanal radio MIMO, dimana medan elektromagnetik yang disampel oleh elemen-elemen array penerima memiliki dekorelasi yang signifikan, dimanfaatkan untuk menghasilkan subkanal paralel yang cukup banyak dengan koefisien yang tidak berkorelasi. Dengan demikian akan diperoleh kapasitas yang sangat besar dari lingkungan dengan kondisi seperti tersebut di atas. Bagaimanapun juga, banyaknya subkanal efektif (yang memiliki capacity gain potensial) tergantung pada derajat dekorelasi yang ditentukan banyaknya multipath dan konfigurasi dari antena jamak. Sedangkan kanal MIMO yang berkorelasi hanya menghasilkan sedikit subkanal, namun kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa kanal radio MIMO memiliki korelasi parsial (partially correlated).

Gambar Sistem MIMO

Kategori MIMO Beberapa teknologi yang telah menggunakan MIMO adalah IEEE 802.11n (wi-fi), IEEE 802.11ac (wi-fi), 4G, 3GPP Long Term Evolution, Wimax dan HSPA+. MIMO dibagi menjadi 3 kategori

1. PrecodingPrecoding dikenal juga dengan multi-stream beamforming. Dalam istilah yang lebih umum adalah proses spatial yang terjadi pada transmiter. Tujuan dari beamforming adalah untuk meningkatkan sinyal gain yang diterima, dengan sinyal yang dipancarkan dari antena yang berbeda secara konstruktif, dan juga mengurangi multipath fading. Kelemahan dari beamforming adalah pengiriman data tidak dilakukan secara bersamaan sehingga menambah delay yang terjadi. Precoding membutuhkan informasi tentang Channel State Information (CSI) pada sisi transmiter dan receiver.

2. Spatial Multiplexing (SM)Spatial Multiplexing merupakan terknik yang digunakan untuk meningkatkan kapasitas kanal sehingga menghasilkan Signal to Noise Ratio (SNR) yang lebih tinggi. Untuk meningkatkan kecepatan sinyal maka sinyal dibagi menjadi aliran sinyal yang lebih kecil, setiap aliran yang dikirimkan dari antena yang berbeda tetap menggunakan frekuensi yang sama. Jika sinyal yand datang pada receiver, pada beberapa antena yang berbeda, maka akan dilakukan proses signatur dan proses CSI di sisi penerima. Spatial multiplexing dapat digunakan tanpa CSI di sisi transmitter akan tetapi dapat dikombinasikan antara precoding dan CSI. Spatial multiplexing dapat digunakan secara transmisi secara bersamaan ke multiple receivers, ini yang kita kenal dengan space division multiple access atau Multi User MIMO, dimana CSI dibutuhkan pada transmitter.

3. Diversity CodingTeknik yang digunakan untuk ketika tidak ada kanal informasi di sisi pengirim. Metode diversity, menggunakan aliran single ketika ditransmisikan tetapi sinyal sudah dikodekan atau yang kita sebut dengan space time coding. Diversity coding dapat dikombinasikan antara spatial multiplexing dengan beberapa kanal informasi pada sisi transmiter.

Multi User MIMO dibagi kedalam beberapa kategori :1. MMIMO2. Cooperative MIMO (CO-MIMO)3. Macrodiversity MIMO4. MIMO Routing5. Massive MIMO