adaptive modulation and coding (()amc) …...rumusan masalah • apakah penerapan teknik adaptive...

EVALUASI KINERJA TEKNIKADAPTIVE MODULATION AND CODING (AMC) ( )

PADA MOBILE WiMAX MIMO-OFDM

Didit Wahyudi2208 100 6752208 100 675

Dosen Pembimbing : Bpk Dr Ir Wirawan DEADosen Pembimbing : Bpk. Dr. Ir. Wirawan, DEA

Latar BelakangLatar Belakang

• Akses komunikasi wireless yang cepat, fleksibel danreliable sangat dibutuhkan untuk mendukung teknologiinformasi dan multimedia yang semakin berkembanginformasi dan multimedia yang semakin berkembang.

• Salah satu inovasi untuk memenuhi hal tersebut adalah• Salah satu inovasi untuk memenuhi hal tersebut adalahteknologi mobile WIMAX.

• Tetapi kondisi kanal pada komunikasi wireless yang selalu berubah-ubah sangat berpengaruh terhadapselalu berubah ubah sangat berpengaruh terhadapperformansi sistem jika tidak digunakan modulasi dankoding yang tepat, yang paling sesuai dengan kondisikanal.

Rumusan MasalahRumusan Masalah

• Apakah penerapan teknik Adaptive Modulation and Coding (AMC) pada mobile WIMAX dapatmeningkatkan kapasitas kanal dengan caramenekan nilai BER yang terjadi pada data yang dikirimkan sehingga dapat meningkatkanperformansi sistem?

Batasan MasalahBatasan Masalah

P i bil WIMAX di ik• Parameter-parameter sistem mobile WIMAX disesuaikandengan standar IEEE 802.16e.

• Teknik MIMO yang digunakan adalah 2x2 Space-Time BlockTeknik MIMO yang digunakan adalah 2x2 Space Time Block Coding (STBC).

• Modulasi yang digunakan untuk membangun skema modulasiadaptif adalah modulasi QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM.

• Kanal yang digunakan dalam simulasi adalah kanal fading yang terdistribusi Reyleighterdistribusi Reyleigh.

• Pengkodean kanal yang dipakai dalam simulasi adalahpengkodean konvolusi.

• Pengamatan dilakukan terhadap nilai BER yang terjadi padasetiap nilai SNR yang terjadi di kanal.

TujuanTujuan

• Mengkaji sistem mobile WIMAX yang mengakomodasi standar IEEE 802.16e denganmenggabungkan skema modulasi adaptifsebagai upaya peningkatan performansi sistem, yaitu menekan nilai BER yang terjadi padasemua kondisi kanal.

WiMAXWiMAX

W ld id I t bilit f Mi A• Worldwide Interoperability for Microwave Access• Standart Broadband Wireless Access dengan

kemampuan menyediakan layanan data berkecepatan tinggi.

• Komersialiasi dari standar IEEE 802.16• Tekonologi WiMax merupakan pengembanganTekonologi WiMax merupakan pengembangan

dari teknologi WiFi yang didisain untuk kondisinon-LOS ( non-Line Of Sight ).non LOS ( non Line Of Sight ).

Perkembangan WiMAXPerkembangan WiMAX

MIMOMIMO

• Pada kondisi normal, keberadaan lintasan jamak padakomunikasi wireless bersifat merugikan sebab dapatmenimbulkan fading.menimbulkan fading.

• Sistem MIMO mampu memanfaatkan keberadaan lintasan pjamak ini untuk menciptakan sejumlah kanal ekivalen yang seolah-olah terpisah satu sama lain.

• Aplikasi MIMO dapat diarahkan untuk mencapai dua tujuan yang berbeda yang diwujudkan dalam dua teknik:yang berbeda yang diwujudkan dalam dua teknik:– Multipleks spasial (SM) : mencapai kapasitas kanal yang besar– Pengkodean ruang-waktu (STC) : mendapatkan kualitas sinyal setinggi

ki d f tk t k ik di it d dmungkin dengan memanfaatkan teknik diversity pada pemancar dan penerima

MIMOMIMO

Jika sinyal yang dikirimkan antena pemancar adalah x1, x2, y y g p , ,x3,…..,xn, maka sinyal yang diterima oleh antena sisi penerima adalah:

h + h + + hr1 = h11x1 + h12x2 + ….+ h1NxN

r2 = h21x1 + h22x2 + ….+ h2NxN

…..rN = hN1x1 + hN2x2 + ….+ hNNxN

MIMOMIMO• Secara umum dapat digabungkan ke dalam suatu

persamaan, yaitu:∑=

=K

ktkxtlkhtlr 1)()()(

• Menghasilkan model sinyal sederhana sistem MIMO:)()()( txtHtr =

• Untuk semua sinyal, digunakan notasi matriks:

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎞

⎜⎛ )(1)(12)(11)(1)(1 tKhththtrtx L

⎟⎟⎟

⎠⎜⎜⎜

⎝⎟⎟⎟

⎠⎜⎜⎜

⎝⎟⎟⎟

⎠⎜⎜⎜

⎝

===

)()(2)(1

)(2)(22)(21)(,

)(

)(2)(,

)(

)(2)(

tLKhtLhtLh

tKhththtH

tLr

trtr

tLx

txtx

LMOMM

L

MM

• Cara mendapatkan kembali sinyal yang dikirim:)()()()()()( 11 txtxtHtHtrtH == −− )()()()()()(

Space Time Block Coding (STBC)Space Time Block Coding (STBC)

OFDMOFDM

O (O• Prinsip dasar OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adalah transmisi data secara paralel dimanasetiap saluran menggunakan subcarrier yang salingsetiap saluran menggunakan subcarrier yang saling orthogonal satu sama lain.

• Teknologi Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) merupakan teknik yang sangat efisien untukmengatasi efek propagasi NLOSmengatasi efek propagasi NLOS.

• Penerapan OFDM akan membuat simbol yang terkirim tahanPenerapan OFDM akan membuat simbol yang terkirim tahanterhadap delay spread, karena durasi simbol jauh lebih besardibandingkan dengan delay spread-nya.

OFDMOFDM

Penambahan Cyclic PrefixPenambahan Cyclic Prefix

• Berfungsi untukmeminimalkan ataubahkan menghilangkanbahkan menghilangkanefek delay spread yang dapat mengakibatkan ISI.p g

Adaptif Modulation and Coding (AMC)Adaptif Modulation and Coding (AMC)

• Teknik AMC menggunakan skema modulasi dan codingyang berubah-ubah sesuai dengan kondisi kanal (SNR)

• Bila kondisi kanal membaik, maka skema modulasi ordebesar bisa digunakan untuk memperbesar kapasitasbesar bisa digunakan untuk memperbesar kapasitaskanal. Namun bila terjadi fading, WiMAX akanberadaptasi dengan cara mengubah skema modulasibe adap as de ga ca a e guba s e a odu asyang levelnya lebih rendah sehingga kontinuasi link komunikasi dan performansi sistem tetap terjaga.

Adaptif Modulation and Coding (AMC)Adaptif Modulation and Coding (AMC)

Pada lapisan fisik WiMAX dikenal 4 tipe modulasi yaitu:Pada lapisan fisik WiMAX, dikenal 4 tipe modulasi, yaitu:

BPSK : paling robust terhadap kondisi kanal, sehinggaS pa g obust te adap o d s a a , se ggasesuai untuk pinggiran sel.QPSK : cukup robust dengan kemampuan membawa lajudata dua kali lebih banyak dibanding BPSK.16 QAM : efisiensi spektrum cukup tinggi dengan tingkatrobustness yang lebih bagus dari 64 QAMrobustness yang lebih bagus dari 64 QAM.64 QAM : paling efisien penggunaan spektrumnya tetapikurang robust, sehingga hanya sesuai untuk radius yang g , gg y y gdekat dengan BTS.

Adaptif Modulation and Coding (AMC)Adaptif Modulation and Coding (AMC)

Adaptif Modulation and Coding (AMC)Adaptif Modulation and Coding (AMC)

• Secara skematik, tipe modulasi dapat dipetakan kedalam radius sel sebagaimana gambar berikut:

Adaptif Modulation and Coding (AMC)Adaptif Modulation and Coding (AMC)

Blok Diagram SistemBlok Diagram Sistem

Parameter SistemParameter Sistem

PARAMETER SIMBOL KETERANGANBandwidth BW 5 MHzFFT size NFFT 512FFT

Jumlah subcarrier data Nused 360Jumlah subcarrier pilot 60Jumlah subcarrier null 92Jumlah subcarrier null 92Faktor sampling N 144/125Subcarrier spacing ∆f 10,94 KHzUseful symbol time ts 91,41 μsRasio guard interval G 1/8Guard interval TG 11,42 μsG , μOFDM symbol time Ts 102,9 μsJenis modulasi digital QPSK, 16-QAM, 64-QAMChannel coding FEC (Foward Error Correction)Channel coding FEC (Foward Error Correction)

Bagian TransmitterBagian Transmitter

Teknik MIMOTeknik MIMO

Pemodelan KanalPemodelan Kanal

• Kanal transmisi realistis– AWGN - divariasikan dengan SNR – Rayleigh Fading – divariasikan dengan kecepatan

• Representasi kanal MIMOp

Perencanaan Teknik AMCPerencanaan Teknik AMC

BURST PROFILE MODULASI RS code CC

coderateOverall

coderate0 BPSK (12,12,0) 1/2 1/21 QPSK (32,24,4) 2/3 1/22 QPSK (40 36 2) 5/6 3/42 QPSK (40,36,2) 5/6 3/43 16-QAM (64,48,4) 2/3 1/24 16-QAM (80 72 4) 5/6 3/44 16 QAM (80,72,4) 5/6 3/45 64-QAM (108,96,6) 3/4 2/36 64-QAM (120,108,6) 5/6 3/4( , , )

Bagian ReceiverBagian Receiver

Pengaruh Eb/NoPengaruh Eb/No

( ) )l (10*l10b dkE

S ( ) )log(10*log100

samplingb ncoderatek

NSNR ++=

Eb/No = 10 dB Eb/No = 20 dB

Pengaruh KecepatanPengaruh Kecepatan

⎞⎛ ϕλ

cos*⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

vdopplerF

v = 0 m/s v = 10 m/sv 0 m/s v 10 m/s

Pengaruh Coding (QPSK)Pengaruh Coding (QPSK)

Pengaruh Coding (16-QAM)Pengaruh Coding (16 QAM)

Pengaruh Coding (64-QAM)Pengaruh Coding (64 QAM)

AMC vs Single ModulationAMC vs Single Modulation

KesimpulanKesimpulan

T k ik Ad ti M d l ti d C di (AMC) d t i k tk• Teknik Adaptive Modulation and Coding (AMC) dapat meningkatkan performansi sistem mobile WiMAX pada kondisi kanal yang buruk maupun kanal yang baik dengan cara memilih tipe modulasi dan coding yang sesuai dengan kondisi kanal sehingga didapatkan performansi nilai BER yang terbaik.

• Tipe modulasi dengan orde rendah sangat baik digunakan untuk p g g gkondisi kanal yang buruk karena sangat tahan terhadap noise dan efek multipath fading, contohnya QPSK.

• Tipe modulasi dengan orde tinggi sangat baik digunakan untuk kondisiTipe modulasi dengan orde tinggi sangat baik digunakan untuk kondisi kanal bagus karena memiliki transfer rate yang tinggi, contohnya 64-QAM.

• Penggunaan Error Control Coding (ECC) juga berfungsi untuk• Penggunaan Error Control Coding (ECC) juga berfungsi untuk menekan nilai BER sehingga memperbaiki performansi kerja sistem pada semua kondisi kanal. Semakin besar perbandingan nilai coderatecoding yang digunakan maka kemampuan untuk menekan nilai BERcoding yang digunakan, maka kemampuan untuk menekan nilai BER yang terjadi akan semakin baik.

SaranSaran

• Permodelan kanal wireless yang digunakanbisa diganti dengan kanal wireless yang lebihsesuai dengan kanal wireless yang sebenarnya, seperti model kanal street canyon, COST 231, welfish-ikegama, dll.

Daftar PustakaDaftar Pustaka

[1] Zerrouki, Hadj dan Feham, Mohamed, “High Throughput of WiMAX MIMO-OFDM Including Adaptive Modulation and Coding”, International Journal ofComputer Science and Information Security. Tlemchen, Algeria:2010.

[2] Glisic, Savo G, “Advanced Wireless Networks 4G Technologies”, John Wiley& Sons Ltd, Chichester:2006.

[3] Kwang-Cheng, Chen dan De Marca, J. Roberto B. “Mobile WiMAX”, JohnWiley & Sons Ltd. Chichester:2008.

[4] K¨uhn, Volker, “Wireless Communications over MIMO Channels,Applications to CDMA and Multiple Antenna Sistems”, John Wiley & SonsLtd. Chichester:2006.

[5] Prasad, Ramjee. “OFDM For Wireless Communications Sistems”, ArtechHouse, Inc. London:2004.

[6] Suryana, Joko, “Advanced Technique: Modulasi Adaptif Pada WiMAX”, STEIITB:2006.

[7] IEEE Standar for Local and Metropolitan Area Network. Part 16: Air InterfaceFor Fixed Broadband Wireless Access System. 802.16-e

Terima KasihTerima Kasih