Tugas Space Time Block Code
-
Upload
baharie-anaqmedantz -
Category
Documents
-
view
64 -
download
11
description
Transcript of Tugas Space Time Block Code
TUGAS
KOMUNIKASI DATA (KELAS B)
SPACE TIME BLOCK CODE (STBC),
Dosen : Heru Abrianto, Ir.,MT.
Oleh :
Donny Krisna Purnama (13221770)
BAHARI (13221780)
PROGRAM STUDY TEKNOLOGI TELEKOMUNIKASI
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
2014
Space Time Block Coding merupakan suatu sistem coding pada domain ruang dan
waktu (space-time domain).
Space Time Block Coding bertujuan untuk mendapatkan diversitas spasial secara
maksimal pada kanal MIMO melalui susunan space-time codeword transmit yang tepat.
Teknik Space Time Block Code (STBC) merupakan teknik yang menggunakan
estimasi CSI pada sisi receiver. Skema ini membutuhkan transmisi simbol pilot untuk
masing-masing antena untuk pengiriman Channel State Information pada sisi penerima.
Aspek ini memperburuk efisiensi bandwidth, mengurangi efisiensi spektral dan
meningkatkan kompleksitas implementasi pada sisi penerima. Teknik space time block
coding yang cukup dikenal yaitu skema Alamouti.
Pada pengirim, skema STBC dua antenna yang diperkenalkan Alamouti
ditunjukkan pada gambar 1. Pada saat t, Tx1 memancarkan sinyal x1 dan Tx2
memancarkan sinyal x2, kemudian saat t+T, 1 Tx memancarkan sinyal –x2* dan 2 Tx
memancarkan sinyal x1*. Tanda * merupakan operasi conjugate dari persamaan sinyal
yang dimaksud.
Gambar 1
Space Time Block Code
Pengertian Space Time Block Code
Tujuan Space Time Block Code
Teknik Space Time Block Code
Pada sisi penerima, persamaan sinyal yang diterima merupakan sinyal yang sudah
bercampur dengan noise AWGN dan gain koefisien kanal. Sinyal yang diterima tersebut
kemudian akan dilakukan combining oleh matched filter. Sinyal-sinyal yang didapat dari
blok combiner kemudian dilewatkan ke maximum likelihood detector untuk mendapatkan
simbol yang sesungguhnya.
Gambar 2
Dari gambar di atas terlihat bahwa pada antena Rx1 persamaan sinyal yang diterima adalah
Gambar 3
Sedangkan pada antena Rx2 persamaan sinyalnya adalah:
Gambar 4
Secara umum, persamaan-persamaan di atas dapat dinyatakan dengan:
Gambar 5di mana i = 1,..., q
q merupakan jumlah antena receiver
Pada kasus ini jumlah antena receiver sebanyak 2 buah. Pada blok combiner,
sinyal-sinyal yang diterima akan dikombinasikan untuk memisahkan sinyal yang
ditransmisikan, x1 dan x2, dari sinyal-sinyal y11, y12, y21 dan y22. Sinyal-sinyal x1
dan x2 hasil keluaran combiner memiliki persamaan sebagai berikut:
Gambar 6
Sinyal-sinyal x1 dan x2 yang didapat dari blok combiner kemudian dilewatkan ke
maximum likelihood detector. Didasarkan pada Euclidean distances antara sinyal x dan
semua kemungkinan simbol yang dikirimkan. Keputusan simbol yang dikirim ditentukan
oleh maximum likelihood detector.
Untuk skema STBC 2x4,dilakukan cara yang sama dengan skema STBC 2x2.
Gambar 7
Untuk mendapatkan sinyal s0 dan s1 hasil keluaran combiner memiliki persamaan
sebagai berikut :
Gambar 8
Begitu juga skema STBC 4x4 [15], dilakukan hal yang sama dengan skema STBC 2x2.
Gambar 9
Pada sinyal sistem 4x4, untuk mendapatkan symbol s0, s1, s2, s3 dan s4 keluaran dari
combiner berturut-turut sesuai persamaan :
Gambar 10
Sistem komunikasi nirkabel saat ini dituntut untuk mampu mengirim informasi
dengan laju yang makin tinggi pada bandwidth yang terbatas atau pada bandwidth yang
efisien. Skema diversitas MIMO dengan menerapkan banyak antena pemancar dan penerima
mampu menghasilkan kenaikan kapasitas kanal tanpa menaikkan bandwidthnya. Sistem
MIMO menerapkan teknik space-time (ST) signal processing, skema pengkodean space-time
(ST coding) yang umum diterapkan pada sistem MIMO adalah Space Time Trellis Codes
(STTC) dan Space Time Block Codes (STBC). Aplikasi STBC sampai dengan 2 buah antena
penerima dilakukan oleh Alamouti.
Aplikasi Space Time Block Code
STBC pada Sistem CDMA
Pengembangan skema pengkodean STBC dengan menerapkan antena pemancar dan
penerima yang lebih dari 2 buah dengan rancangan orthogonal yang dikenal dengan
Orthogonal STBC (OSTBC). Aplikasi pengkodean STBC (dengan 2 antena penerima) pada
system CDMA downlink dan uplink sudah pernah dilakukan dengan hasil bahwa aplikasi
STBC dapat memperbaiki kinerja sistem CDMA. Aplikasi pengkodean STBC (dengan 2
antena penerima) pada sistem MUD CDMA pada kanal Rayleigh Fading.
Perancangan sebuah sistem OSTBC pada Multi User Detector CDMA yaitu dengan
deteksi Decorrelating untuk transmisi uplink. Sistem ini dilakukan pada sebuah perangkat
software Matlab. Masing-masing pengguna mengirimkan sejumlah data berupa deretan biner
b1(t), b2(t),...,bn(t). Data biner yang dibangkitkan tersebut kemudian dimodulasi. Dalam
sistem ini proses modulasi dianggap ideal dengan pemodelan mapping BPSK.
Pada sebuah sistem komunikasi CDMA seluruh pengguna menggunakan spektrum
frekuensi yang sama namun dibedakan pada code uniknya. Sinyal informasi termodulasi
selanjutnya akan dispreading, dengan cara mengalikan suatu sinyal informasi tersebut dengan
sebuah deretan pseudo random noise (gold code).
Sinyal yang sudah dispreading dikodekan menggunakan enkoder OSTBC
(Orthogonal Space Time Block Code), dan deretan bit yang akan dipancarkan diatur proses
pengirimannya menggunakan skema transmisi OSTBC, yang menggunakan 4 buah antena
pengirim dengan rate 1/2. Sehingga proses aturan pengirimannya mengikuti matrik transmisi
seperti berikut (gambar 11),
Gambar 11
Perancangan Sistem
Mempunyai rate ½ karena mengirimkan 4 simbol dalam 8 interval waktu. Dari matriks G4,
menyatakan jumlah antena pemancar, sedangkan baris menyatakan slot-slot waktu
pengiriman deretan sinyal CDMA.
Gambar 12
Sinyal yang dikirim berupa simbol, setiap antenna mengirimkan simbol yang berbeda.
Proses pengiriman simbol-simbol tersebut dilakukan dalam 8 slot waktu. Pada matrik tersebut
baris menyatakan slot waktu pengiriman deretan simbol dan kolom menyatakan jumlah
antena pengirim. Sinyal informasi yang telah dikodekan dengan STBC akan ditransmisikan
melalui kanal Rayleigh fading. Pada penelitian digunakan model kanal flat fading yang gain
kanalnya konstant sepanjang satu frame. Sinyal yang melewati kanal Rayleigh akan
mengalami pelemahan.
Noise yang dibangkitkan pada sisi penerima adalah noise AWGN yaitu noise yang
terdapat pada semua spektum frekuensi. Noise AWGN merupakan gangguan yang bersifat
additive atau ditambahkan terhadap sinyal transmisi. Pada waktu t, sinyal yang diterima oleh
antenna penerima j merupakan gabungan dari banyak pengguna, sehingga dapat dinyatakan
seperti persamaan 2 (gambar 13),
Gambar 13
Pada sisi penerima, OSTBC decoder mengkodekan kembali deretan sinyal CDMA.
dengan, R adalah korelasi matriks, A adalah amplitude sinyal yang diterima, b adalah data bit
dan n adalah noise. Untuk mengurangi pengaruh MAI maka digunakan detector decorrelating
melalui perkalian sinyal hasil despreading dengan suatu matrik korelasi silang PN code dari
masing-masing pengguna yang merupakan invers dari matrik korelasi R-1.
Gambar 14
Prinsip kerja detektor decorreating, meminimalisasi MAI melalui perkalian sinyal hasil
despreading y dengan sebuah invers matrik korelasi, R-1 untuk menghasilkan sinyal estimasi,
Gambar 15
Kinerja OSBC pada sistem MUD CDMA dengan detektor decorrelating untuk jumlah antena
penerima 1, 2, 3 dan 4 dan 4 buah antena pemancar ditunjukkan pada (gambar 16).
Gambar 16
Ditunjukkan bahwa kinerja sistem menjadi membaik bila antena penerima lebih
banyak. Untuk kondisi nilai BER = 10-6, kinerja 4 antena penerima lebih baik 1 dB
dibanding dari 3 buah antena penerima, sekitar 3 dB dari 2 buah antena penerima, dan lebih
baik sekitar 6,2 dB dari 1 buah antena penerima. Kinerja OSBC pada sistem MUD-CDMA
detektor decorrelating dengan perbandingan jumlah pengguna ditunjukkan pada (gambar 17).
Hasil simulasi ditunjukkan untuk skema 4 antena pemancar dan 4 antena penerima.
Gambar 17
Dari (gambar 17), jumlah pengguna mempengaruhi kinerja sistem. Untuk nilai
BER=10-6, kinerja siistem dengan 3 pengguna lebih baik sekitar 4 dB disbanding dengan 11
pengguna, dan lebih baik sekitar 5,5 dB dibandingkan dengan 21 pengguna. Kinerja OSBC
pada sistem MUD-CDMA detektor decorrelating dengan panjang PN code yang berbeda-
beda ditunjukkan seperti (gambar 18). Perhitungan secara simulasi diterapkan pada skema 4
buah antena pemancar dan 4 buah antena penerima. Dari gambar 5 dapat ditunjukkan bahwa
semakin panjang PN code (gold code) kinerja sistemnya makin baik. Pada kondisi BER=10-6
penggunaan PN code dengan panjang dari 31 ke 63 dan 127 bisa memperbaiki kinerja rata-
rata sampai 1 dB.
Gambar 18
Pada sistem OSTBC MUD-CDMA yang menggunakan teknik detector decorrelating dengan
4 buah antena pengirim dan jumlah antenna penerima yang bervariasi sampai 4 buah,
Maka dapat disimpulkan bahwa :
• Penambahan jumlah antena penerima makin memperbaiki kinerja sistem.
• Panjang PN code (jumlah chip) dapat pula menaikkan kinerja sistem. PN code dengan
panjang 127 lebih baik dibanding dengan pajang PN code 63, dan 31.
Referensi
Analisa Kinerja Space Time Block Coding pada Sistem Successive Interference Cancellation
Multiuser Detection CDMA dengan Modulasi QPSK Berbasis Perangkat Lunak Andhini
Dwitasari, Yoedy Moegiharto Jurusan Teknik Telekomunkasi - Politeknik Elektronika Negeri
Surabaya Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember
ANALISA KINERJA OFDM-OSTBC (Orthogonal Frequency Division Multiplex-Orthogonal
Space Time Block Code) berbasis perangkat lunak Yoedy Moegiharto1, Ridho Hendra Yoga
P.2 Jurusan Teknik Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut
Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya
http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?view=article&catid=21%3Aitp-informatika-teori-dan-
pemograman&id=815%3Astbc-space-time-block-
code&tmpl=component&print=1&page=&option=com_content
http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?option=com_content&view=...&limitstart=580
http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?
option=com_repo&Itemid=34&task=detail&nim=111070244