TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA...
Transcript of TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA...
![Page 1: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/1.jpg)
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM SKEMA STBC ALAMOUTI
BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
Mahmud Idris2213203008
Dosen PembimbingDr. Ir. Titiek Suryani MT
Dr. Ir. Suwadi, MT
TESIS
![Page 2: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/2.jpg)
Latar Belakang
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM SKEMA STBC ALAMOUTI
BERBASIS WIRELESS OPEN ACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
• komunikasi wireless
• Multipath fading
• sistem komunikasi MIMO-OFDM• Wireless open access research platform (WARP)
![Page 3: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/3.jpg)
SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM
Membantu dalam mengurangi
ISI bahkan pada kecepatan data
yang tinggi
OFDM
Melayani kecepatan transfer
data yang tinggiMIMO
Dapat meminimalisasi pengaruh
multipath maka ISI rendah
dapat di capai
MIMO-OFDM
![Page 4: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/4.jpg)
Rumusan Masalah
SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS
(WARP)
Analisis kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM
Pengaruh terhadap perubahankondisi indoor dan outdoor
Bagaimana kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM
pada WARP
Bagaimana kenerja sistem dariperubahan jarak antar antena
pemancar dan penerima
Implementasikan padaWARP
![Page 5: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/5.jpg)
Batasan Masalah
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPENACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
. . . .. . . .
QPSK
IFFT
STBCAlamouti
IFFT
![Page 6: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/6.jpg)
Tujuan penelitian
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPENACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
Mengetahui kenerja sistem
komunikasi MIMO-OFDM
berbasis WARP.
Membandingkan Bit
Error Rate (BER)
Implementasi pada saat
perubahan jarak antar antena
saat LOS
Implementasi pada saat
perubahan jarak antar antena
saat indoor dan outdoor
![Page 7: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/7.jpg)
Mamfaat peneltian
IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDM BERBASIS WIRELESS OPENACCESS RESEARCH PLATFORM (WARP)
Acuan untuk penelitian berikutnya
di bidang sistem komunikasi
MIMO-OFDM.
Peningkatan kualitas jaringan
pada komunikasi wireless.
![Page 8: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/8.jpg)
𝒚 = 𝐇. 𝐱 + 𝐧
Teknologi MIMO mampu meningkatkan troughput data dan range
(jangkauan) komunikasi tanpa bandwidth frekuensi dan daya pancar tambahan.
MIMO
![Page 9: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/9.jpg)
STBC Alamouti 2x2
• Sinyal yang diterima antena 𝑅𝑥1 :• saat 𝑡: 𝑦11 = ℎ11𝑠1 + ℎ12𝑠2 + 𝑛1• saat 𝑡 + 𝑇: 𝑦12 = ℎ11𝑠2
∗ + ℎ12𝑠1∗ + 𝑛1
• Sinyal yang diterima antena 𝑅𝑥2 : • saat 𝑡: 𝑦21 = ℎ21𝑠1 + ℎ22𝑠2 + 𝑛2• saat 𝑡 + 𝑇: 𝑦22 = ℎ21𝑠2
∗ + ℎ22𝑠1∗ + 𝑛2
![Page 10: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/10.jpg)
• Membagi frekuensi menjadi beberapa sub-carrier yang saling orthogonal.• Meningkatkan efisiensi bandwidth • Kuat menghadapi frekuensi selective fading.
OFDM
.
.
.
.
.
IFFT CP.....
FFTCP
OFDM Modulator OFDM Demodulator
Cyclic prefix
![Page 11: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/11.jpg)
MIMO-OFDM STBC Alamouti
. . . .. . . .
QPSK STBCAlamouti
IFFT
IFFT
S/P
. . . .
. . . .. . . . P/S
P/S
![Page 12: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/12.jpg)
WARP (Wireless Open-Access Research Platform)
• merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untukmengimplementasikan algoritma nirkabel
• WARP dibuat dengan disain perangkat keras khusus, mengintegrasikansumber daya pengolahan berbasis FPGA dengan antar muka radio nyata
• didukung dengan modul khusus yang memudahkan pengguna dariberbagai pengolahan hardware dan sumber daya peripheral
• mendukung modul – modul yang digunakan untuk membangun berbagaiaplikasi penelitian, termasuk implementasi real time dari physical layerdan MAC layer
• di desain untuk memenuhi riset sistem komunikasi nirkabel dengankinerja yang tinggi
![Page 13: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/13.jpg)
Komponen – komponen platform
• Custom Hardware : Perangkat keras disesuaikan untuk memenuhi system komunikasi dengan kinerja yang tinggi
• Platform Support Packages : alat desain dan modul antarmuka tingkat rendah dirancang untuk memungkinkan penggunaan hardware oleh para peneliti diseluruh lapisan desain jaringan nirkabel
• Open-Access Repository : pusat penyimpanan untuk semua source code model dan file desain hardware.
• Research Applications : Implementasi dari algoritma baru, diaktifkan oleh hardware khusus dan paket mendukung platform
![Page 14: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/14.jpg)
MIMO-OFDM STBC Alamouti pada WARP
Pilot Insertion
Serial to
paralel
(s/p)
encoder
Alamouti
2x2
Modulation
(QPSK)
Random
dataIFFT Add CP
Paralel
to Serial
(p/s)
Preamble
InsertionInterpolate
WARP
Node 1
Laptop dengan WARPlab
v.7.1.0
Demoodulation
(QPSK)Sink data
Remove
Cyclie
Prefix
Remove
Preamble
& Serial
to Paralel
(s/p)
LTS
CorrelationDecimate
WARP
Node 2
Laptop dengan WARPlab
v.7.1.0
Channel
Estimation
Equalization
PilotPhase error
Estimation
IFFT
decoder
Alamouti
2x2
Cannal real-time
![Page 15: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/15.jpg)
Struktur Frame
Pembatasan buffer pada WARP memerlukan transmisi informasi dengan sejumlah sampel adalah 16.384 sampel.Dimana :1. preambleUntuk menentukan awal frame OFDM dan estimasi kanal2. zero paddingPenambahan data berupa nilai nol sebelum prose serial to parallel untuk memperbaiki sinyal pada saat pengiriman dan penerimaan data.
![Page 16: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/16.jpg)
Struktur Frame
Ukuran Buffer WARP16384 sample
Preamble640 sample
Zero Padding2944 sampleUkuran Buffer WARP
Sisbol OFDM - 1
Sisbol OFDM - 2
Sisbol OFDM - 80 .
Sisbol OFDM Cyclic
prefic
![Page 17: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/17.jpg)
Estimasi Kanal
Estimasi untuk menetukan awal dari frame OFDM yang pertama
didapat pada penerima dengan melakukan cross correlation antara
preamble yang dipenerima dengan LTS pada pemancar.
𝐶 𝑛 =𝐿=0
𝑀
𝑘=1
𝑁
𝑟(ı∗ + 𝑘 + 𝑛)𝑠∗(ı∗𝑁 + 𝑘)
Dimana 𝑟 adalah keseluruhan preamble pada penerima, 𝑠
merupakan satu buah LTS, 𝑁 merupakan panjang data OFDM dan
𝑀 merupakan jumlah dari LTS yang di cross correlation
![Page 18: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/18.jpg)
Noise dibagi menjadi 2 kelompok
Internal Noise, yang disebabkan oleh :
Panas dari komponen (Thermal Noise). Intermodulasi (Inter modulation Noise).
External noise, yang disebabkan oleh :
Atmospheric (Atmospheric Noise).Extraterrestrial (Extraterrestrial Noise).Perbuatan orang (Man Made Noise).
![Page 19: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/19.jpg)
Desain sistem MIMO-OFDM 2x2 STBC AlamouttiStart
Penetuan Parameter Disian
Sistem Komunikasi MIMO-OFDM 2x2
STBC Alamouti
Integrasi Modul WARP dengan PC
Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM 2x2 STBC Alamouti pada
WARP
Analisis kapasitas Sistem dan
perhitungan BER
Pengukuran Sistem Indoor vs Outdoor
Pengukuran sistem dalam perubahan jarak
Kesimpulan
![Page 20: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/20.jpg)
Implementasi MIMO-OFDM STBC Alamouti (T=2,R=2)
Kondisi indoor (perubahan jarak 4,5,6)
-35 -30 -25 -2010
-4
10-3
10-2
Kurva implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 4M
MIMO-OFDM 5M
MIMO-OFDM 6M
Switch
WARP WARPL = 4,5,6
Matlab
![Page 21: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/21.jpg)
Kondisi outdoor (perubahan jarak 4,5,6)
-36 -34 -32 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -1610
-4
10-3
10-2
Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 4M
MIMO-OFDM 5M
MIMO-OFDM 6M
Switch
WARP WARPL = 4,5,6
Matlab
![Page 22: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/22.jpg)
Implentasi MIMO-OFDM waktu yang berbeda
Kondisi indoor pada jarak 4 meter
-35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -2510
-4
10-3
10-2
Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00
MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00
Switch
WARP WARPL = 4
Matlab
![Page 23: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/23.jpg)
Kondisi outdoor (waktu yang berbeda)
Kondisi outdoor pada jarak 4 meter
-36 -34 -32 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -1810
-4
10-3
10-2
Kurva implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07
MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07
Switch
WARP WARPL = 4
Matlab
![Page 24: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/24.jpg)
Kondisi indoor 4 meter
MIMO-OFDM & MISO-OFDM STBC Alamouti (T=2,R=2)
-35 -30 -25 -20 -15 -1010
-4
10-3
10-2
10-1
Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 08:00 s/d 00:30
MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00
MIMO-OFDM 01:00 s/d 07:00
MISO-OFDM 01:00 s/d 07:00
Switch
WARP WARPL = 4,5,6
Matlab
Switch
WARP WARPL = 4
Matlab
![Page 25: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/25.jpg)
Kondisi outdoor 4 meter
-35 -30 -25 -20 -15 -1010
-4
10-3
10-2
Kurva Implementasi Sistem Komunikasi MIMO-OFDM STBC Alamouti
TX RF output(dBm)
BE
R
MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07
MIMO-OFDM 01:00 s/d 00:07
MISO-OFDM 01:00 s/d 00:07Switch
WARP WARPL = 4
Matlab
Switch
WARP WARPL = 4
Matlab
![Page 26: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/26.jpg)
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan • Kenerja sistem komunikasi MIMO-OFDM skema STBC alamouti
yang di implementasikan pada WARP berjalan dengan baik itudapat dilihat dari hasil perbamdingan BER dengan daya pancaryang dihasilkan.
• Dengan bertambahnya antena yang digunakan pada sistem, kenerja sistem bertambah lebih baik itu terlihat dari hasil pengukuran sistem komunikasi MIMO-OFDM lebih baik dibandingkan dengan sistem komunikasi MISO-OFDM
![Page 27: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/27.jpg)
Saran• Penggunaan implemantasi sistem MMO menggunakan kombinasi
antena pemancar dan penerima lebih dari dua antena, seperti MIMO 3x3 atau 4x4.
• Menggunakan skema algoritma encoder dan decoder pada sistem MIMO-OFDM yang lainnya.
• Melihat kenerja MIMO-OFDM skema STBC alamouti pada lingkunag yang lain dan kondisi jarak yang lebih jauh untuk melihat kenerja oktimal pada sistem.
• Menerapkan frekuensi yang lebih besar pada WARP untuk melihat kenerja sistem MIMO-OFDM skema STBC almaouti.
![Page 28: TESIS IMPLEMENTASI SISTEM KOMUNIKASI MIMO-OFDMSKEMA …repository.its.ac.id/258/2/2213203008-Presentation.pdf · • merupakan sebuah modul FPGA yang telah dipersiapkan untuk ...](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022053117/6098dade4e45db632675120d/html5/thumbnails/28.jpg)