PENGINDERAAN SPEKTRUM PADA RADIO

KOGNITIF MENGGUNAKAN METODE MATCHED FILTER

AndreazNRP 2212105029

Pembimbing :Dr. Ir. Wirawan, DEA

NIP. 19631109.198903.1.011

Latar Belakang

Tujuan & Rumusan Masalah

Tujuan :• Memahami, mensimulasikan dan menganalisa teknik

penginderaan spektrum pada radio kognitif dengan menggunakan metode Matched Filter

Rumusan masalah :• Bagaimana memfilter sinyal informasi dengan metode

matched filter dan menentukan threshold untuk mendeteksi keberadaan Primary User

Batasan masalah :• Jaringan radio yang digunakan adalah WLAN 802.11a

dengan metode penginderaan spektrum matched filter detection

Radio Kognitif

• Radio analysis• Predictive modelling• Transmit power

control dan spectrum management

LingkunganRadio

Radio Analysis

Estimasi kanal,

Predictive Modelling

Transmit Power

Control, Spectrum

management

Transmitted Signal

Penginderaan Spektrum

• Cooperative– Distributed– Centralized

• Non-cooperative– Energy detection– Matched filter

detection– Cyclostationery

detection

Spectrum Sensing Cognitive Radio

Cooperative Non-Cooperative

Energy Detection

Matched Filter Detection

Cyclostationery Detection

Matched Filter Detection

• Hipotesis r(t):

• Probability detection :

• Probability false alarm :

s(t) KanalAWGN

Mixed Signal r(t)

Matched Filter Threshold

IEEE 802.11a

• Merupakan amandemen IEEE 802.11

• Frekuensi operasi 5 GHz• Kecepatan transmisi 54Mbit/s• Coverage

– Indoor : 35m – Outdoor : 120m

Modulasi OFDMData subcarrier 48Pilot subcarrier 4Total subcarrier 52Panjang FFT 64

OFDM

• Kelebihan :– Efisiensi spectral– Tahan terhadap fading

dan interferensi• Kekurangan :

– Terjadi frequency offset– Memiliki PAPR yang

tinggi– Perlu adanya

sinkronisasi yang akurat

BPSK

• 1 bit = 1 simbol• Terdiri dari 2 fasa dan perubahan

fasa adalah 180°• Mudah di recovery pada sisi

penerima dan tidak cocok digunakan untuk aplikasi data rate yang tinggi

Input Biner

1

-1

1

0

A cos ωt

S(t)

Pulse Shaping

Mapping T=Tb

Raise Cosine Filter

• Persamaan raise cosine

• Parameter : β(roll off factor)

Skema Perancangan Sistem

START

Pembangkitan Sinyal baseband

transmtter

Raise cosine filter

Pemodelan kanal transmisi

Sinyal diterima reciver (SU)

x(t) = n(t)

Terapkan matched filter

Selesai

x(t)=s(t)+n(t)

Selesai

Skema Perancangan Transmitter

Start

Pembangkitan input biner dengan

jumlah n

Serial to Parallel48 subcarrier

Penambahan zero padding

A

BPSK Mapping Penambahan Pilot 4 sub carrier

Melakukan IFFT pada tiap-tiap sub

carrierParallel to Serial

Raised Cosine FilterSinyal OFDM

End

A

Perancangan Transmitter

• Jumlah subcarrier = 52• Menggunakan modulasi BPSK per subcarrier• Panjang IFFT = 64

Bit GeneratorBPSK Mapping

IFFTSerial to Parallel

Parallel to Serial

BPSK Mapping

BPSK Mapping

Perancangan Secondary User

• Parameter kanal : SNR• Parameter Matched filter : Respon impuls• Parameter Threshold :

– Probability detection– Probability false alarm

s(t) KanalAWGN

Mixed Signal r(t)

Matched Filter Threshold

Pengujian SNR

No.

SNR (dB)

Threshold

Probability Detection (Pd)

1 -20 697.2163 0.7479

2 -10 68.2708 0.7336

3 0 6.9255 0.749

4 10 0.7290 0.7909

5 15 0.2525 0.8649

6 20 0.1008 0.9779

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

Sinyal Matched FilterLevel Threhold

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

Sinyal Matched FilterLevel Threhold

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500-3

-2

-1

0

1

2

3

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

Sinyal Matched FilterLevel Threhold

Pengujian Pfa

Pfa Threshold pd

0.01 0.7159 0.7762

0.05 0.5108 0.9295

0.1 0.3971 0.9657

0.2 0.2603 0.988

0.3 0.1635 0.9955

0.4 0.0804 0.9983

0.5 0 0.999

0.6 -0.0787 0.9996

0.7 -0.1652 0.9999

0.8 -0.266 1

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Level Threshold

Pro

babi

lity

Fals

e A

larm

(Pfa

)

Perbandingan Pfa dengan level Threshold

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

Level Threshold

Pro

babi

lity

Det

ectio

n

Perbandingan Pd dengan level Threshold

Pengujian Pd vs Pfa

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Probability False Alarm(Pfa)

Pro

babi

lity

Det

ectio

n(P

d)Perbandingan Pd dengan Pfa

SNR -20dBSNR -10dBSNR 0dBSNR 10dBSNR 20dB

Pengujian Sensing Time

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

Sinyal Matched FilterLevel Threhold

0 50 100 150 200 250 300 350-2

-1

0

1

2

3

4

5

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Time

Am

plitu

do

Sinyal Matched Filter + Threshold

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan :• Semakin besar nilai SNR sistem maka level threshold yang didapatkan

semakin kecil tetapi Pd yang didapatkan semakin besar• Dengan nilai SNR yang tetap dan nilai Pfa yang berubah, level threshold

yang didapatkan semakin kecil dan nilai Pd yang didapatkan semakin besar• Perubahan level threshold mempengaruhi Pfa dan Pd pada system.

Semakin level threshold maka nilai Pfa akan semakin besar begitu juga dengan nilai Pd-nya

Saran :• Gunakan metode lain kemudian bandingkan masing-masing metode

sehingga bisa ditentukan metode apa yang paling bagus sesuai dengan keadaan lingkungan suatu sistem

• Kedepannya kembangkan penginderaan spectrum pada radio kognitif yang licensed seperti WRAN(Wireless Regional Access Network( 802.22)

TERIMA KASIH