BAB III MODULASI DAN PENGKODEAN ADAPTIF 3.1Pendahuluan Padasistemkomunikasinirkabel,fluktuasiacakakibatkondisilinkpropagasi yangberubah-ubahmencegahpenggunaanmodulasitunggaldenganbandwidthbesar dan efisiensecara kontinu, oleh karenaitumodulasi dan pengkodean adaptif (Adaptive ModulationandCoding/AMC)telahmenjadistandarutamapadaperkembangan komunikasinirkabelbelakanganini,termasukWiMAX.Prinsipdasarpenggunaan AMCadalahuntuksecaradinamismengadaptasiskemamodulasidanpengkodean sesuaikondisikanalsehinggadiperolehefisiensispektralsetiapsaat.AMCmengubah metodemodulasidan/atauskemapengkodeanberdasarkaninformasistatuskanaldan memilihskematerbaiksehinggaditransmisikanbit-ratemaksimalpadakanal.Pada OFDMA,modulasidan/ataupengkodeandapatdialokasikansecaraberbedauntuk masing-masingsub-carrier,danjugadapatberubahsetiapsaat.Sesuaidenganstandar IEEE 802.16e, skemamodulasiyang digunakan dimulai darimodulasiefisiensi rendah (BPSKdengancodingrate)hinggamodulasiefisiensitinggi(64-QAMdengan coding rate ) tergantung nilai SNR. Tabel 3.1 menunjukkan variasi skema modulasi dan pengkodean yang didukung olehWiMAX.Padabagiandownlink,BPSK,QPSK,16QAM,dan64QAMadalah teknikwajibuntukfixeddanmobileWiMAX;64QAMbersifatopsionalpadauplink. FECcodingdenganmenggunakanconvolutionalcodeadalahwajib.Reed-Salomon codehanyauntukOFDM-PHY.StandarWiMAXsecaraopsionalmendukungturbo Universitas Sumatera Utaracodedanlow-densityparitycheck(LDPC)codedenganlajupengkodeanyang bervariasi [1]. Tabel 3.1 Skema Modulasi dan Pengkodean pada WiMAX DownlinkUplink Modulasi BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM; BPSK opsional untuk OFDMA-PHY BPSK, QPSK, 16 QAM; 64 QAM opsional Pengkodean Convolutional code dengan rate , 2/3, , 5/6 Opsional: convolutional turbo code dengan rate , 2/3, , 5/6; LDPC, RS-Code untuk OFDM-PHY Convolutional code dengan rate , 2/3, , 5/6 Opsional: convolutional turbo code dengan rate , 2/3, , 5/6, LDPC 3.2Sistem Transmisi Adaptif SistemWiMAXmenggunakanteknikmodulasidanpengkodeanadaptifuntuk mendapatkankeuntungandarifluktuasikanal.Prinsipdasarnyasangatlahsederhana: mentransmisikandatadenganlajudatatinggiketikakondisikanalbaik,dan mentransmisikandatadenganlajulebihrendahketikakondisikanalburuk,untuk menghindarikerusakandatayangberlebihan.Lajudatarendahdidapatkandengan menggunakan konstelasi kecil, seperti QPSK dengan laju kode rendah. Laju data tinggi didapatkandenganmenggunakankonstelasibesar,seperti64-QAMdenganlajukode tinggi. Ada terdapat 52 konfigurasi dari teknik modulasi dan tipe serta laju pengkodean yangmemungkinkan,meskipunkebanyakandariimplementasiWiMAXhanya memakai sebagian kecil dari konfigurasiini.Konfigurasiini disebut juga sebagai burst profile. Blok diagram dari sistem Adaptive Modulation and Coding (AMC) ditunjukkan pada Gambar 3.1 [1].Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Modulasi dan Pengkodean Adaptif Tinjausebuahsistemsingle-useryangberusahamentransmisikandatasecepat mungkinmelaluikanaldenganSNRyangberubah-ubah.Tujuandaripemancar (transmitter) adalah untukmentransmisikan data secepat mungkin, dengan sasaran agar datayangdi-demodulasidandi-dekodekantetap handalpadasisipenerima(receiver). OlehkarenaitukanalfeedbackmemegangperananyangsangatpentinguntukAMC. PemancarharusmengetahuiSNRkanal,yangdidefenisikansebagaiSNRyang diterima r dibagi dengan daya pancar Pt. Dengan demikian SNR yang diterima r = Pt. [1]. Padaprakteknya,feedback(umpanbalik)akanmenghasilkansedikitwaktu tunda(delay)danmungkindegradasisistemakibatestimasikanalyangtidaktepat ataupun akibat terjadi error pada kanal feedback. Sistem WiMAX memproteksi dengan kuat kanal feedback dengan koreksi error, jadi sumber utama degradasi sistem biasanya adalahmobilitasuser,yangmenyebabkanestimasikanaldengancepatmenjaditidak terpakai.Secarakasar,userdengankecepatanlebihdari30km/jampadafrekuensi pembawa2100MHztidakakanmampumenyediakaninformasistatuskanalsecara akuratdantepatwaktupadasisipemancar.Untukmenanganimasalahini,WiMAX secaraopsionalmendukungperulanganpreamblesecaralebihsering.Preambleialah headersubframeyangberisiprosedurlapisfisik,sepertisinkronisasiwaktudan Universitas Sumatera Utarafrekuensi,sertainformasiawalestimasikanal.Padauplink,preamblependek, dinamakanmidamble,dapatdigunakansetelah8,16,atau32simbol.Sedangkanpada downlink, preamble pendek dapat disisipkan pada permulaan setiap burst. Diperkirakan bahwadenganmeggunakanmidamblesetiap10simbolakanmemberikanmobilitas hingga 150 km/jam [1]. KunciutamapadaAMCadalahsecaraefisienmengaturtigafaktorpenting secara bersamaan, yaitu [1]: 1.Daya pancar (transmit power) 2.Transmit rate (konstelasi) 3.Laju pengkodean (coding rate) 3.2.1Pengkodean Kanal Linkradiomerupakansuatulinkyangsangatcepatberubah,seringmengalami gangguandariinterferensi.Pengkodeankanal(channelcoding)yangtugasutamanya ialahmencegahdanmengkoreksierrortransmisidarisistemnirkabel,harusmemiliki kinerjayangbaikagarmencapailajudatatinggi.Sistempengkodeankanalpada WiMAX terdiri dari 4 tahapan, yakni [2]: 1.Pengacakan 2.Forward Error Correction (FEC) 3.Interleaving 4.Repetisi Gambar3.2menunjukkanblokdiagramdarisistempengkodeankanalpada WiMAX. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Pengkodean Kanal WiMAX 3.2.1.1 Pengacakan Pengacakan(randomisation)digunakanuntukmeningkatkankeamanandata melaluiteknikketidakpastianinformasi-teoritis,menghindariurutanpanjangdaribit1 ataupun bit 0. Pengacakan data dilakukan pada masing-masing data downlink dan uplink denganmenggunakanoutputdariurutanshift-registeryangdiinisialisasipada permulaansetiapblokFEC.Urutanshift-registerinikemudiandijumlahkandengan urutanbitinformasiuntukmenghasilkansuatudataacak.Kegunaanpentingdari pengacakanadalahuntukmemberikanenkripsidatadanmencegahpenggunailegal mendekodekan data tersebut [1][2]. 3.2.1.2 Forward Error Correction (FEC) ForwardErrorCorrectionberfungsiuntukmelakukandeteksierrordan mengkoreksi kesalahan bila error terjadi. Blok FECterdiri dari sejumlah subkanal yang jumlahnyatergantungdariskemapengkodeankanaldankonstelasimodulasi.Jika jumlahsubkanalyangdibutuhkanuntukblokFEClebihbesardaribatasmaksimum, maka blok tersebut akan disegmentasi menjadi beberapa sub-blok FEC [1]. Bit-bit untuk keperluan deteksi error dan fungsi lainnya akan ditambahkan ke bit informasi asli sehingga jumlah total bit yang ditransmisikan secara keseluruhan menjadi Universitas Sumatera Utaralebihbesar.Lajupengkodean(codingrate)merupakanrasiodarijumlahbitinformasi terhadap total bit yang ditransmisikan secara keseluruhan [7]. Teknik FEC coding yang dipakai pada WiMAX antara lain Concatenated Reed-Solomon Convolutional Code (RS-CC) dan Convolutional Code (CC). Beberapa teknik FEClainsepertiConvolutionalTurboCodes(CTC),BlockTurboCoding(BTC),dan Low-DensityParityCheckcodes(LDPC)jugadidukungtetapihanyabersifatopsional [2]. 3.2.1.3 Interleaving Interleavingdigunakanuntukmemproteksitransmisidariurutanpanjangerror secara beruntun, dimana akan sangat sulit dikoreksi. Urutan panjang dari error ini dapat menyebabkanbanyakrugi-rugitransmisidata.Interleavingdenganmenerapkanteknik diversitas akan dapat melakukan koreksi terhadap error ini [2]. 3.2.1.4 Repetisi RepetisiditambahkansebagaiamandemenIEEE 802.16euntukOFDMA-PHY. Standar ini meningkatkan margin sinyal lebihjauh lagi. Dalam kasus repetisi coding, R = 2, 4, atau 6, jumlah slot yang dialokasikan (N) akan menjadi perkalian dengan faktor repetisi R pada uplink. Pada downlink, jumlah slot yang dialokasikan akan berada pada kisaranR K, R K + (R-1), dimanaKadalahjumlah slotyangdibutuhkan sebelum repetisi.Sebagaicontoh,ketikajumlahslotyangdibutuhkansebelumrepetisi10 (K=10)danfaktorrepetisiR=6,makajumlahslotyangdialokasikansetelahrepetisi berada pada kisaran 60 slot hingga 65 slot [2]. Universitas Sumatera Utara3.2.2Pemetaan Simbol Pemetaansimbol(symbolmapper)merupakansuatuprosesmodulasidigital. Padatahappemetaansimbol,urutanbitbinerdikonversikanmenjadisuatuurutan simbolbernilaikompleks.Simboldigitalkemudianditumpangkanpadasuatusinyal yang sesuai untuk transmisi. Sinyal ini dapat berupa sinyal pulsa (baseband modulation) maupun sinyal sinusoidal (bandpass modulation) [1][6]. Modulasibasebandbiasanyadigunakanuntuktransmisijarakpendek,dimana urutansimboldigitaldigunakanuntukmembentukgelombangpulsapersegiyang ditransmisikan secara langsung tanpa transformasi frekuensi [6]. Modulasibandpassdigunakanuntuktransmisinirkabeldanjarakjauhseperti WiMAX,dimanaurutansimboldigitaldigunakanuntukmengubahparametersinyal sinusoidalfrekuensitinggiyangdisebutcarrier[6].Gambar3.3menunjukkan perbandinganmodulasibasebanddenganbandpass.Empatteknikmodulasidigital untuksistemmodulasiadaptiftelahditetapkandandidukungstandarIEEE802.16e, yaitu BPSK, QPSK, 16-QAM, dan 64-QAM [1]. Gambar 3.3 Modulasi Digital (a) baseband (b) bandpass Universitas Sumatera Utara3.2.2.1 Binary Phase Shift Keying (BPSK) DatabinerditunjukkanolehduasinyaldenganfasayangberbedapadaBPSK. Dua sinyal ini adalah : , 2 cos ) (1t f A t sc = 0 t T, untuk data 1(3.1) , 2 cos ) (2t f A t sc = 0 t T, untuk data 0 Sinyalinidisebutsebagaiantipodal.SemuasinyalPSKdapatditunjukkan secara grafis melalui suatu konstelasi sinyal dalam koordinat sistem 2-dimensi, yaitu : , 2 cos2) (1t fTtc = 0 t T(3.2) dan , 2 cos2) (2t fTtc = 0 t T KonstelasisinyalBPSKdapatdilihatpadaGambar3.4,dimanas1(t)dans2(t) ditunjukkan oleh dua titik pada sumbu horizontal, dimana : 22T AE = (3.3) Gambar 3.4 Konstelasi Sinyal BPSK BentukgelombangsinyalBPSKyangdihasilkanuntukalirandata{10110} ditunjukkan pada Gambar 3.5. Bentuk gelombangnya mempunyai frekuensi konstan dan fasanya secara umum tidak kontinu pada garis batas bit [6]. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5 Bentuk Gelombang BPSK (a) fc=2/T (b) fc=1,8/T 3.2.2.2 Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) QPSKadalahteknikmodulasiyangpalingseringdigunakandiantarateknik modulasiM-aryPSKlainnyakarenatidakmengalamipenurunanbiterrorrate(BER) ketika efisiensi bandwidth ditingkatkan. Sinyal QPSK didefenisikan sebagai : ), 2 cos( ) (i c it f A t s + = 0 t T, i = 1,2,3,4(3.4) dimana, 4) 1 2 ( =ii(3.5) Fasasinyalawaladalah/4,3/4,5/4,7/4.Frekuensipembawadipilihsebagai kelipatandarisymbolrate(lajusimbol).Olehkarenaitu,padasetiapintervalsimbol [kT,(k+1)T], fasa sinyal awal juga merupakan salah satu dari empat fasa sinyal QPSK. Gambar 3.6 Konstelasi Sinyal QPSK Universitas Sumatera UtaraPadaQPSK,bitdatadibagimenjadikelompokdariduabit,disebutdibit.Ada empatkemungkinandibit,yaitu00,01,10,dan11.Masing-masingdariempatsinyal QPSKmelambangkansalahsatudibit.KonstelasisinyalQPSKpadaGambar3.6 menggunakan Gray coding. Koordinat dari titik-titik sinyal ditunjukkan pada Tabel 3.2 [6]. Tabel 3.2 Koordinat Sinyal QPSK DibitFasa i i iE s cos1 =i iE s cos2 =11/4 2 / E + 2 / E +013/4 2 / E 2 / E +00-3/4 2 / E 2 / E 10-/4 2 / E + 2 / E Sinyal QPSK untuk setiap saat pada sumbu t dapat ditulis sebagai : , 2 cos ) (22 cos ) (2) ( fct t QAfct t IAt s = - < t < (3.6) dimana I(t) dan Q(t) adalah deretan pulsa yang ditentukan oleh bit-urutan ganjil dan bit-urutan genap secara berturut-turut. = =kkkT t p I t I ) ( ) ( (3.7) = =kkkT t p Q t Q ) ( ) ( (3.8) dimana Ik = 1 dan Qk = 1. Pemetaan diantara logic data dan Ik atau Qk adalah 1 1 dan 0 -1. p(t) adalah fungsi pembentukan sinyal rektangular yang didefenisikan pada [0,T].BentukgelombangsinyalQPSKdenganmenggunakankonstelasisinyalpada Gambar 3.6 ditunjukkan pada Gambar 3.7 berikut ini [6]. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.7 Bentuk Gelombang QPSK 3.2.2.3 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Sinyal QAM dinyatakan sebagai : ), 2 cos( ) (i c i it f A t s + = i = 1, 2, M(3.9) UntuksinyalM-arysquareQAM(seperti16-QAMdan64-QAM),persamaan sinyal juga dapat dinyatakan sebagai : ) (2) (22 sin ) ( 2 cos ) ( ) (2 1tEoQ tEoIt f t pEpEoQ t f t pEpEoI t si ic i c i i = =(3.10) Dimana Eo adalah energi sinyal dengan amplitudo terendah, dan (Ii, Qi) adalah sepasang bilanganbulatyangmenunjukkanlokasititiksinyalpadakonstelasi.Nilaiminimum dari (Ii, Qi) adalah (1, 1). Pasangan (Ii, Qi) adalah elemen dari matriks L L : Universitas Sumatera Utara (3.11) dimana L =, M M = 4n,n = 1, 2, 3, Konstelasisinyaldapatsecarajelasdinyatakandalambentuk(Ii,Qi).Fasor untuk M-ary square QAM adalah : )2,2(EoQEoI si i i = i = 1, 2, M(3.12) Magnitudo dari fasor adalah : ) (22 2i i iQ IEos + = (3.13) Gambar 3.8 Konstelasi Sinyal 16-QAM Konstelasisinyal 16-QAM ditunjukkan pada Gambar 3.8, sedangkan untuk 64-QAM ditunjukkan pada Gambar 3.9 [6]. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.9 Konstelasi Sinyal 64-QAM 3.2.3Kontrol Daya Agardapatmenjagakualitaslinkradioantarapemancardanpenerimaserta mengontrolinterferensisistem,suatumekanismekontroldayaditerapkanpadajalur uplinkdenganprosedurkalibrasiawaldandisesuaikansecaraberkala.Pemancar menggunakanMACmanagementmessageskhususuntukmemberitahupenerima tentangpenyesuaianlevel-dayayangdiperlukan.Persyaratandasardarimekanisme sistem kontrol daya yakni : Sistem kontrol daya harus dapat menangani fluktuasi daya sebesar 30 dB/s. Pemancarharusdapatmemperhitungkanefekdariberbagaimacamprofilburst terhadap saturasi amplifier ketika sedang mengeluarkan perintah kontrol daya. Penerimaharusmenjagarapatdayayangditransmisikantetapsama,tanpa menghiraukanjumlahsubkanalaktifyangdiberikan.Sehingga,ketikajumlah subkanalyangdialokasikanpadasebuahpenerimanaikatauturun,leveldaya pancarsecaraproporsionalnaikatauturuntanpaperlupower-controlmessages tambahan. Universitas Sumatera UtaraPemancar dapat mengatur level daya dengan tujuan menjaga rapat spektral daya danSNRpadasisipenerimakonsistendenganmodulasidanlajukodeyangsedang digunakan.Dalambeberapasituasi,akantetapi,penerimadapatsecaratemporer mengatur level daya tanpa diperintah oleh pemancar [1]. 3.2.4Estimasi Kanal Proseskontroldayasertaadaptasimodulasidanlajukodesemuanyadilakukan berdasarkan estimasi kualitas kanal dalam bentuk RSL (received signal level) atau RSSI (receivedsignalstrengthindicator)danSNR(signal-to-noiseratio).Penerima menggunakanchannelqualityfeedback(CQI)untukmemberitahukanpemancar informasi ini. Berdasarkan CQI, pemancar dapat melakukan hal sebagai berikut : Mengubahmodulasidan/ataulajupengkodeanuntuktransmisi;disebutjuga mengubah profil burst. Mengubah level daya dari transmisi downlink yang bersesuaian. DalamstandaroperasiTDD(timedivisionduplexing),diatursuatumekanisme channel-sounding dimana pemancarmengestimasi kondisi kanal downlink dari kualitas kanaluplinkyangditerima,dandapatdiukursecaralangsungberhubungsifatkanal yang timbal-balik (channel reciprocity) [1]. 3.2.5Kanal Feedback Terdapatduametodeuntukmemperolehinformasikondisikanal.Pertama, informasikondisikanaldikirimkembaliolehreceiverketransmittermelaluikanal feedback.Kedua,melaluichannel-soundingdalamsistemTDD.Teknikyangdipakai Universitas Sumatera UtaraolehstandarWiMAXdalamkanalfeedbackialahlinearprecodingdenganquantized feedback [1]. Pengembanganteknikquantizedprecodingdisebabkankebutuhanuntuk mengurangilajukanalfeedbackpadasistemlinearprecodingyangbiasanya membutuhkan banyak bit supaya dapat memberikan hasil yang akurat. Teknik quantized precodingmemberikansolusiuntukmasalahinidenganmengkuantisasiprecoder secaraoptimalpadasisireceiver.Precoderdikelompokkankedalamsatugrupyang dinamakan precoding codebook. Jika precoding codebook dari N matriks diketahui oleh pemancar dan penerima, hanya log2N bit feedback yang diperlukan untuk menunjukkan indeks dari matriks precoder yang tepat. Jumlah bit feedback yang diperlukan biasanya kecil,berkisar3sampai8bit.WiMAXmendefenisikanprecodingcodebookuntuk berbagaimacamkonfigurasikanal[1].Gambar3.10menunjukkansistemquantized precoding feedback. Gambar 3.10Sistem Quantized Precoding Feedback 3.3Adaptasi Link Sel WiMAX yang dibagi ke dalam r bagian, i = 1r, yang dimodelkan sebagai lingkarankonsentrissebagaipenyederhanaanditunjukkanolehGambar3.11.Pada masing-masingbagian,usermendapatkanskemamodulasidanlajupengkodeanyang Universitas Sumatera Utarasama danmemperoleh bit rateyang sesuai dimana bit rate akanberkurang ketika user semakin jauh dari base station (BS) [5]. Gambar 3.11 Adaptasi Link Untukmenghitungareawilayahyangdicakupmasing-masingskemamodulasi danpengkodean,harusterlebihdahuluditentukanjarakmaksimalantarabasestation (BS)danuseruntukteknikmodulasidanpengkodeanyangbersesuaian.Jarakini ditentukandenganmenggunakansignal-to-noiseratio(SNR)minimumyangharus diterimausertanpadataloss(kehilangandata).NilaiSNRminimumuntukskema modulasidanlajupengkodeanyangberbedatelahditetapkandandistandarisasioleh IEEE [5]. 3.4Perhitungan Kinerja Modulasi dan Pengkodean Adaptif Parameter-parameteryangdigunakanuntukmenganalisaperformansisistem antaralain:perhitunganlinkbudget(perhitunganlossatauredamanpropagasi, perhitunganEIRP,perhitunganRSL),perhitungankualitassinyaltransmisimeliputi perhitungan bit rate, dan throughput. Universitas Sumatera Utara3.4.1Perhitungan Link Budget Perhitunganlinkbudgetmerupakanperhitunganleveldayayangdilakukan untukmemastikanbahwaleveldayapenerimaanlebihbesaratausamadenganlevel dayathreshold(RSLRth).Tujuannyauntukmenjagakeseimbangangaindanloss untuk mencapai SNR yang diinginkan di receiver.Perhitunganlinkbudgetjugabergunauntukmenghitungluasdaerahjangkauan sinyaldaribasestation,seberapajauhsinyalmasihdapatditerimaolehpelanggan dengan baik. 3.4.1.1 Perhitungan Rugi-Rugi Propagasi Kanal radio untuk sistem komunikasi wireless dibedakan untuk kondisi LOS dan NLOS.PadakeadaanLOS,sinyalmerambatlangsungmelaluiudaratanpamelewati suatu obstacle atau hambatan dari pengirim ke penerima [7]. Gambar 3.12 Propagasi NLOS Pada kondisi NLOSseperti ditunjukkan Gambar3.12, sinyalyang ditangkap di penerima (receiver) adalah sinyal yang telah mengalami proses refleksi, scattering, dan difraksi.Sinyaldatangyangditangkappenerimamerupakangabungandarisinyal langsung,multipath,energihamburan,dansinyalpropagasiyangtelahterdifraksi. Universitas Sumatera UtaraSinyalinimempunyaidelaypolasebaranyangberbeda,redaman,polarisasi,dan kestabilan relatif dari sinyal langsung [7]. Untukmengetahuirugi-rugipropagasipadakondisiNLOSdapatdigunakan berbagai macam model propagasi NLOS antara lain model propagasi Okumura Hatta, COST231 Hata, SUI (Standford University Interim), ECC33 dan Walfish Ikegami. Model propagasi ini telah dikembangkan menyesuaikan karakter lingkungan RF (Radio Frequency)danmemperkirakankuatsinyalRF.Modeltersebutdiperolehdari pengukuranempirisdilapanganyangdigunakanuntukmeprediksikancakupanarea dalamskalabesarpadasistemkomunikasiradiobroadbandwirelessaccess(BWA) [1][3].PadaTugasAkhiriniakandigunakanmodelpropagasiCOST-231Hatadan ECC-33 Path Loss Model. 3.4.1.1.1 COST-231 HATA Model HataModeltelahdigunakansecaraluasuntukjaringanselulerpadapita frekuensi800MHz/900MHz.KarenasistemPersonalCommunicationService(PCS) menggunakan pitafrekuensi 1800MHz/ 1900MHz, Hata Model kemudian dimodifikasi olehbadanEuropeanCOST(CooperationinthefieldofScientificandResearch),dan modelpathlossyangdikembangkantersebutdisebutsebagaiCOST-231HataModel. ModelinimerupakanrekomendasidariWiMAXForumuntukmodelsistemdan perencanaan jaringan untuk daerah urban (bagian pusat kota) maupun suburban (bagian pinggir kota) [1][3]. Path loss untuk COST-231 Hata Model adalah [3]: F rt t propagasiC h ad h h f dB L+ + + =) (log ) log 55 , 6 9 , 44 ( log 82 , 13 log 9 , 33 3 , 46 ] [10 10 10 10(3.14)Universitas Sumatera Utara(rural) suburbanf h f h a urban h h ar rr runtuk ) 8 , 0 log 56 , 1 ( ) 7 , 0 log 11 , 1 ( ) (untuk97 , 4 )) 75 , 11 ( (log 20 , 3 ) (10 10210 = =(3.15) dimana :f= frekuensi operasi (MHz) ht= tinggi antena pemancar (m) hr= tinggi antena penerima (m) d= jarak pemancar dan penerima (km) =urbansuburbanCFdaerahdB 3daerahdB 0 a(hr) = faktor koreksi antena penerima 3.4.1.1.2 ECC-33 Path Loss Model MeskipunHata-OkumuraModelsecaraluasdigunakanuntukbandUHF, ketelitiannya masih dipertanyakan untuk frekuensi yang lebih tinggi. Teknik pendekatan yangberbedakemudiandikembangkanolehElectronicCommunicationCommittee (ECC) dari pengukuran awal yang dilakukan oleh Okumura dan mengubahnya sehingga sangatmendekatisistemFixedWirelessAccess(FWA).Modelpathlossyang dikembangkantersebutdikenalsebagaiECC-33Model.ECC-33PathLossModel didefenisikan sebagai [3]: r t bm fs propagasiG G A A dB L + = ] [ (3.16) dimana Afs, Abm, Gb, Gr berturut-turut adalah freespace attenuation, basic median path loss, faktor gain ketinggian antena pemancar (Base Station), dan faktor gain ketinggian antena penerima. Faktor-faktor ini didefenisikan sebagai [3]: ) ( log 20 ) ( log 20 4 , 9210 10f d Afs+ + = (3.17) Universitas Sumatera Utara210 10 10)] ( [log 56 , 9 ) ( log 894 , 7 ) ( log 83 , 9 41 , 20 f f d Abm+ + + = (3.18) } )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ){ 200 / ( log210 10d h Gt t+ = (3.19) dan untuk daerah medium city environment [3]: ] 585 , 0 ) ( )][log ( log 7 , 13 57 , 42 [10 10 + =r rh f G (3.20) dimana : f = frekuensi (GHz) d = jarak pemancar dan penerima (km) ht = ketinggian antena pemancar (m) hr = ketinggian antena penerima (m) 3.4.1.2 Perhitungan EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)EIRPmerupakanbesaranyangmenyatakankekuatandayapancarsuatuantena di bumi, dapat dihitung dengan rumus [7]:Ltx Gtx Ptx dBm EIRP + = ] [ (3.21) dimana :Ptx = daya pancar (dBm) Gtx = penguatan antena pemancar (dBi)Ltx = rugi-rugi pada pemancar (dB) 3.4.1.3 Perhitungan RSL (Receive Signal Level)RSL(ReceiveSignalLevel)adalahlevelsinyalyangditerimadipenerimadan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (RSL Rss). Sensitivitas Universitas Sumatera Utaraperangkatpenerimamerupakankepekaansuatuperangkatpadasisipenerimayang dijadikan ukuran threshold. Nilai RSL dapat dihitung dengan Persamaan 3.22 [7]:Lrx Grx Lpropagasi EIRP RSL + =(3.22) dimana :EIRP = Effective Isotropic Radiated Power (dBm)Lpropagasi = rugi-rugi gelombang saat berpropagasi (dB)Grx = penguatan antena penerima (dBi)Lrx = rugi-rugi saluran penerima (dB) Standar WiMAX untuk menghitung nilai Receiver sensitivity adalah [4]: F impFFTusedRXN lossNNFs R SNR dBm Rss + +||.|

\| + + = log 10 log 10 114 ] [(3.23) dimana : SNRRX= signal-to-noise ratio threshold penerima R= faktor repetisi Fs= frekuensi sampling (MHz) Nused= jumlah subcarrier aktif NFFT= jumlah FFT lossimp= rugi-rugi implementasi NF= noise figure 3.4.2Perhitungan Bit RateBesarnyabit rate untuk sistemmodulasi dan pengkodean adaptif dapat dihitung dengan persamaan [4]: Universitas Sumatera UtaraTsCbm Nused rate bitr = (3.24) dimana :Nused = jumlah subcarrier aktif bm = jumlah bit per modulasi (bergantung teknik modulasi yang digunakan)Cr= coding rate (laju pengkodean) Ts= durasi symbol OFDMA Durasi symbol OFDMA dihitung dengan [4]: Tg Tb Ts + = (3.25)

=BWNTbFFTdan Tb G Tg =dimana : Tb= periode symbol (s) Tg= periode guard (s) NFFT = jumlah FFT BW= bandwidth kanal (Hz) = faktor sampling G= rasio cyclic prefix dengan useful time 3.4.3 Perhitungan ThroughputThroughput didefenisikan sebagai suatu ukuran yang menyatakan berapa banyak bityangdapatditransmisikandansuksesditerimaditujuanperdetikuntuklebarpita yang dialokasikan. Throughput ditunjukkan oleh persamaan [1]: BW M r BLER TP = ) ( log ) 1 (2(3.26) Universitas Sumatera Utaradimana : TP= Throughput (bps) BLER= Block Error Rate r= coding rate M= jumlah titik pada konstelasi BW= bandwidth sistem (Hz) Universitas Sumatera UtaraBAB IV ANALISIS KINERJA MODULASI DAN PENGKODEAN ADAPTIF PADA JARINGAN WIMAX 4.1Model Sistem Yang Dianalisis PadaTugasAkhirini,modelsistemyangdianalisisdiasumsikansebagai lingkarankonsentrisdenganradiusRdaribasestation(BS).Padamasing-masing region, pelanggan/subscriber station (SS) mempunyai skema modulasi dan pengkodean yang sama sesuai dengan signal-to-noise ratio (SNR). Sel yang dianalisis hanya berupa satuseltunggalyangterisolasisehinggafaktorinterferensiantarseldapatdiabaikan [5].Gambar4.1menunjukkanmodelselyangdianalisisyangterbagidalamregion-region. Gambar 4.1 Model Sistem SNRminimumyangharusditerimaSStanpadatalossmenentukanjarakd maksimum yang dapat diraih oleh SS tersebut. Standar nilai SNR yang dipakai diambil dari standar IEEE 802.16e yang ditunjukkan oleh Tabel 4.1 [4]. Universitas Sumatera UtaraTabel 4.1 Standar IEEE 802.16e untuk SNR ModulasiCoding RateReceiver SNR threshold (dB) BPSK3,0 QPSK 6,0 8,5 16-QAM 11,5 15,0 64-QAM 2/319,0 21,0 4.2Parameter Parameter Yang Digunakan Dalam Analisis a) Model Propagasi ModelpropagasiyangdigunakanialahmodelpropagasiNLOSuntukdaerah sub-urbanCOST-231HatadanECC-33PathLossModeluntukdaerahmediumcity environment.b) Parameter station Spesifikasiperangkatbasestation(BS)dansubscriberstation(SS)yang dianalisisdiambildariperangkatyangtelahmendapatkansertifikasiWiMAXForum yakniMotorolaWAP35450untukBSdanMotorolaCPEo35450untukSS,dapat dilihatpadaLampiran1,2,dan3[8][9].Tabel4.2menunjukkanparameterstation yang digunakan untuk perhitungan link budget. Tabel 4.2 Parameter Station Parameter Base StationParameter Subscriber Station Product nameMotorola WAP 35450Product nameMotorola CPEo35450 Air interfaceIEEE 802.16eAir interfaceIEEE 802.16e Frekuensi operasi3,5 GHzFrekuensi operasi3,5 GHz Bandwidth kanal10 MHzBandwidth kanal10 MHz DuplexingTDDDuplexingTDD Transmit power10 wattOutput power26 dBm Antenna gain23 dBiAntenna gain14 dBi Loss Tx4 dBLoss Rx2 dB Universitas Sumatera UtaraSensitivitas5 dB diatas standar WiMAX Loss implementation2 dB Noise Figure4 dB Tinggi20 mTinggi3 m c) Parameter OFDMA Parameter OFDMA diambil dari standar IEEE 802.16e untuk Downlink-Partial UsageofSubcarrier(DL-PUSC)untukfrekuensi3,5GHzdanbandwidth10MHz [1][4]. Besarnya nilai parameter-parameter tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Parameter OFDMA Nama ParameterNilai NFFT1024 Nused841 Nsubchannel30 Faktor repetisi (R)6 Frekuensi sampling (Fs) bandwidth 78 Faktor sampling () 28/25 G 1/32 4.3 PerhitunganAnalisisKinerjaModulasidanPengkodeanAdaptifPada Jaringan WiMAX Padaperhitunganiniakandianalisislinkbudget,bitrate,danthroughput maksimum. 4.3.1 Perhitungan Link Budget Padaperhitunganiniakandianalisisrugi-rugipropagasidenganCOST-231 HatadanECC-33PathLossModel,EIRP(EffectiveIsotropicRadiatedPower),dan RSL(ReceiveSignalLevel)untukmengetahuiseberapajauhsinyaldaribasestation Universitas Sumatera Utaramasih dapat diterima oleh subscriber station dan skema modulasi dan pengkodean apa yang digunakan. 4.3.1.1COST-231 Hata Model Perhitungan yang digunakan dalam analisis ini dilakukan dengan menggunakan Persamaan(3.14)dan(3.15).Nilairugi-rugipropagasiakandicaridenganmengubah jarak antara BS dan SS dari 1 km hingga 10 km. F rt t propagasiC h ad h h f dB L+ + + =) (log ) log 55 , 6 9 , 44 ( log 82 , 13 log 9 , 33 3 , 46 ] [10 10 10 10 dimana : f= 3500 MHz ht= 20 m hr= 3 m CF = 0 dB (suburban) ) ( log ) 52 , 8 9 , 44 ( 98 , 17 14 , 120 3 , 460 ) (log ) 20 log 55 , 6 9 , 44 ( 20 log 82 , 13 3500 log 9 , 33 3 , 46 ] [1010 10 10 10rrpropagasih a dh ad dB L + + =+ + + = ) 8 , 0 log 56 , 1 ( ) 7 , 0 log 11 , 1 ( ) (10 10 = f h f h ar r 97 , 473 , 4 7 , 9) 8 , 0 3500 log 56 , 1 ( 3 ) 7 , 0 3500 log 11 , 1 (10 10= = = Maka loss propagasi : dd dB Lpropagasi1010log 38 , 36 49 , 14397 , 4 log ) 52 , 8 9 , 44 ( 98 , 17 14 , 120 3 , 46 ] [+ = + + = Universitas Sumatera UtaraUntuk d = 1 km dBdB Lpropagasi49 , 143) 1 ( log 38 , 36 49 , 143 ] [10=+ = Untuk d = 2 km dBdB Lpropagasi44 , 154) 2 ( log 38 , 36 49 , 143 ] [10=+ = Denganperhitunganyangsamauntukd=3kmhinggad=10kmakandidapathasil perhitungan rugi rugi propagasi COST-231 Hata seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Rugi Rugi Propagasi COST-231 Hata Model Jarak BS dan SS (d) (km)Loss Propagasi (dB) 1143,49 2154,44 3160,85 4165,39 5168,92 6171,79 7174,23 8176,34 9178,21 10179,87 4.3.1.2ECC-33 Path Loss Model Perhitungan yang digunakan dalam analisis ini dilakukan dengan menggunakan Persamaan(3.16)hingga(3.20).Nilairugi-rugipropagasiakandicaridengan mengubah jarak antara BS dan SS dari 1 km hingga 10 km. r t bm fs propagasiG G A A dB L + = ] [dimana : Universitas Sumatera Utaraf= 3,5 GHz ht= 20 m hr= 3 m ) ( log 20 28 , 10388 , 10 ) ( log 20 4 , 92) 5 , 3 ( log 20 ) ( log 20 4 , 92) ( log 20 ) ( log 20 4 , 92101010 1010 10dddf d Afs+ =+ + =+ + =+ + = ) ( log 83 , 9 53 , 2783 , 2 29 , 4 ) ( log 83 , 9 41 , 20)] 5 , 3 ( [log 56 , 9 ) 5 , 3 ( log 894 , 7 ) ( log 83 , 9 41 , 20)] ( [log 56 , 9 ) ( log 894 , 7 ) ( log 83 , 9 41 , 201010210 10 10210 10 10dddf f d Abm+ =+ + + =+ + + =+ + + = 210210210 10210 10)] ( [log 8 , 5 958 , 13} )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ){ 1 (} )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ){ 200 / 20 ( log} )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ){ 200 / ( logdddd h Gt t =+ =+ =+ = 4 , 5108 , 0 02 , 50] 585 , 0 477 , 0 ][ 45 , 7 57 , 42 [] 585 , 0 ) 3 ( )][log 5 , 3 ( log 7 , 13 57 , 42 [] 585 , 0 ) ( )][log ( log 7 , 13 57 , 42 [10 1010 10 = = + = + = + =r rh f G Maka loss propagasi : 4 , 5 )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ) ( log 83 , 9 53 , 27 ) ( log 20 28 , 103 ] [210 10 10+ + + + + + = d d d dB Lpropagasi Untuk d = 1 km dBdB Lpropagasi17 , 1504 , 5 958 , 13 53 , 27 28 , 1034 , 5 )] 1 ( [log 8 , 5 958 , 13 ) 1 ( log 83 , 9 53 , 27 ) 1 ( log 20 28 , 103 ] [210 10 10=+ + + =+ + + + + + = Untuk d = 2 km Universitas Sumatera UtaradBdB Lpropagasi68 , 1594 , 5 53 , 0 958 , 13 959 , 2 53 , 27 02 , 6 28 , 1034 , 5 )] 2 ( [log 8 , 5 958 , 13 ) 2 ( log 83 , 9 53 , 27 ) 2 ( log 20 28 , 103 ] [210 10 10=+ + + + + + =+ + + + + + = Denganperhitunganyangsamauntukd=3kmhinggad=10kmakandidapathasil perhitunganrugirugipropagasiECC-33PathLosssepertiyangditunjukkanpada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Rugi Rugi Propagasi ECC-33 Path Loss Model Jarak BS dan SS (d) (km)Loss Propagasi (dB) 1150,17 2159,68 3165,72 4170,23 5173,85 6176,89 7179,52 8181,84 9183,91 10185,79 Dari Tabel 4.5 dan 4.4 diperoleh Gambar 4.2. 801001201401601802000 2 4 6 8 10 12Jarak BS dan SS (km)Loss Propagasi (dB)COST-231 Hata ECC-33 Path Loss Model Gambar 4.2 Perbandingan Rugi-Rugi Propagasi COST-231 Hata dengan ECC-33 Universitas Sumatera UtaraDariGambar4.2dapatdilihatbahwasemakinjauhjarakantarabasestation(BS) dengansubscriberstation(SS)makarugi-rugipropagasijugasemakinbesar.Untuk jarak yang sama loss propagasi ECC-33lebihbesar daripada COST-231 Hata. Halini disebabkanperbedaankarakteristikdiantarakeduamodelpropagasitersebut,dimana modelpropagasiCOST-231Hatayangdigunakandalamanalisisiniadalahuntuk daerahsub-urban(pinggirankota),sedangkanECC-33yangdigunakanadalahuntuk daerah perkotaan medium. 4.3.1.3Perhitungan EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) Perhitungan EIRP dilakukan dengan menggunakan Persamaan (3.21). Ltx Gtx Ptx EIRP + =dimana : Ptx = 10 watt = 10log(104 miliwatt) = 40 dBm Gtx = 23 dBi Ltx = 4 dB Maka : dBmdB dBi dBm EIRP594 23 40= + = 4.3.1.4Perhitungan RSL (Receive Signal Level) Perhitungan RSL dilakukan dengan menggunakan Persamaan (3.22). Lrx Grx Lpropagasi EIRP RSL + =dimana : Universitas Sumatera UtaraEIRP = 59 dBm Grx = 14 dBi Lrx = 2 dB Untuk COST-231 Hata Model NilaiRSLakanberubahseiringdenganjarakSSyangsemakinjauhdariBS.Dengan memasukkannilai rugi-rugi propagasi dari Tabel4.4maka akan didapatkannilaiRSL untuk jarak BS dan SS dari 1 km hingga 10 km. Untuk d = 1 km dBmdB dBi dB dBm RSL49 , 722 14 49 , 143 59 = + = Untuk d = 2 km dBmdB dBi dB dBm RSL44 , 832 14 44 , 154 59 = + = Denganperhitunganyangsamauntukd=3kmhinggad=10kmakandidapathasil receivesignalleveldenganmodelpropagasiCOST-231HataModelsepertiyang ditunjukkan pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Receive Signal Level padaCOST-231 Hata Model Jarak BS dan SS (d) (km)RSL (dBm) 1-72,49 2-83,44 3-89,85 4-94,92 5-97,92 6-100,79 7-103,23 8-105,34 9-107,21 10-108,87 Universitas Sumatera UtaraUntuk ECC-33 Path Loss Model NilaiRSLakanberubahseiringdenganjarakSSyangsemakinjauhdariBS.Dengan memasukkannilai rugi-rugi propagasi dari Tabel4.5maka akan didapatkannilaiRSL untuk jarak BS dan SS dari 1 km hingga 10 km. Untuk d = 1 km dBmdB dBi dB dBm RSL17 , 792 14 17 , 150 59 = + = Untuk d = 2 km dBmdB dBi dB dBm RSL68 , 882 14 68 , 159 59 = + = Denganperhitunganyangsamauntukd=3kmhinggad=10kmakandidapathasil receivesignalleveldenganmodelpropagasiECC-33PathLossModelsepertiyang ditunjukkan pada Tabel 4.7. Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Receive Signal Level padaECC-33 Path Loss Model Jarak BS dan SS (d) (km)RSL (dBm) 1-79,17 2-88,68 3-94,72 4-99,23 5-102,85 6-105,89 7-108,52 8-110,84 9-112,91 10-114,79 Dari Tabel 4.6 dan 4.7 dapat dibuat perbandingan RSL antara COST-231 Hata dengan ECC-33yang ditunjukkan oleh Gambar 4.3. Dari Gambar dapat dilihatbahwareceive Universitas Sumatera Utarasignallevel(RSL)padamodelpropagasiCOST-231Hatalebihtinggibila dibandingkan dengan model propagasi ECC-33. Hal ini disebabkan rugi-rugi propagasi COST-231HatayanglebihrendahdaripadaECC-33.Semakinjauhjarakantarabase station (BS) dengan subscriber station (SS) maka RSL juga semakin rendah. -118-116-114-112-110-108-106-104-102-100-98-96-94-92-90-88-86-84-82-80-78-76-74-72-70-68-66-64-62-600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Jarak BS dan SS (km)Receive Signal Level (dBm)COST-231 Hata ECC-33 Path Loss Gambar 4.3 Perbandingan Receive Signal LevelPada Model Propagasi COST 231-Hata dan ECC-33 Path Loss 4.3.1.5Perhitungan Rss (Receiver Sensitivity) PerhitunganRssdilakukandenganmenggunakanPersamaan(3.23). BerdasarkanspesifikasisensitivitasperangkatSSyanglebihbesar5dBdaristandar WiMAX maka akan diberikan margin sesuai dengan spesifikasi tersebut. dB N lossNNFs R SNR dBm RssF impFFTusedRX5 log 10 log 10 114 ] [ + +||.|

\| + + =Universitas Sumatera Utaradimana : SNRRX= signal-to-noise ratio threshold penerima (Tabel 4.1) R= 6 Fs=bandwidth 78 Nused= 841 NFFT= 1024 lossimp= 2 dB NF= 4 dB Sensitivitas SS akan dihitung untuk semua skema modulasi dan pengkodean adaptif. Untuk modulasi BPSK dengan coding rate dBmdB dBm Rss06 , 1085 4 210248411078log 10 6 log 10 3 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate dBmdB dBm Rss06 , 1055 4 210248411078log 10 6 log 10 6 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate dBmdB dBm Rss56 , 1025 4 210248411078log 10 6 log 10 5 , 8 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi 16-QAM dengan coding rate dBmdB dBm Rss56 , 995 4 210248411078log 10 6 log 10 5 , 11 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi 16-QAM dengan coding rate Universitas Sumatera UtaradBmdB dBm Rss06 , 965 4 210248411078log 10 6 log 10 15 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate 2/3 dBmdB dBm Rss06 , 925 4 210248411078log 10 6 log 10 19 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate dBmdB dBm Rss06 , 905 4 210248411078log 10 6 log 10 21 114 ] [ = + +|.|

\| + + = Hasilperhitunganreceiversensitivity(Rss)perangkatuntuksistemmodulasidan pengkodean adaptif ditunjukkan pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Receiver Sensitivity Perangkat ModulasiCoding RateReceiver Sensitivity (dBm) BPSK-108,06 QPSK -105,06 -102,56 16-QAM -99,56 -96,06 64-QAM 2/3-92,06 -90,06 4.3.1.6Perhitungan Batas Switching Point RSL (Receive Signal Level) adalahlevel sinyalyang diterima di penerima dan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (RSL Rss). Dari Tabel 4.8dapatdilihatbahwaSShanyadapatmelakukanskemamodulasidanpengkodean tinggi (64-QAM ) jika sensitivitas minimum yang diterima sebesar -90,06 dBm. Dari Gambar4.3terlihatbahwauntukmodelCOST-231Hata,SSyangbisamenikmati Universitas Sumatera Utaramodulasi dan pengkodean tinggiinihanyalahyang berada padajarak sejauh 0 km 3 kmdariBS.SedangkandenganmodelECC-33jarakmaksimalhanyasejauh2km lebih.Untukmendapatkanhasilyanglebihakuratmakadilakukanperhitunganbatas swichingpointuntukmenentukanbatasjarakdimanaSSdapatmenggunakanskema modulasidanpengkodeantertentu.Halinidilakukandenganmensubstitusikannilai pada Tabel 4.8 sebagai nilai RSL. Lpropagasi dBmdB dBi Lpropagasi dBmLrx Grx Lpropagasi EIRP RSL = + = + =712 14 59 Untuk Model Propagasi COST-231 Hata d dB Lpropagasi 10log 38 , 36 49 , 143 ] [ + =Sensitivitas BPSK adalah -108,06 dBm, maka : km dddddB LpropagasiLpropagasi5 , 9977735 , 0 log57 , 35 log 38 , 3606 , 179 log 38 , 36 49 , 14306 , 17971 06 , 108==== += = Denganperhitunganyangsamauntukskemamodulasidanpengkodeanyanglain, maka didapat batas switching point seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.9. Tabel 4.9 Batas Switching Point Pada Model Propagasi COST-231 Hata Jarak BS dan SS (d)Skema Modulasi dan Pengkodean 0 km 3,041 km64-QAM 3,041 km 3,451 km64-QAM 2/3 3,451 km 4,445 km16-QAM 4,445 km 5,547 km16-QAM 5,547 km 6,707 kmQPSK 6,707 km 7,857 kmQPSK Universitas Sumatera Utara7,857 km 9,5 kmBPSK > 9,5 kmNo Signal Untuk Model Propagasi ECC-33 Path Loss 2210 10 10) (log 8 , 5 log 83 , 29 168 , 1504 , 5 )] ( [log 8 , 5 958 , 13 ) ( log 83 , 9 53 , 27 ) ( log 20 28 , 103 ] [d dd d d dB Lpropagasi+ + =+ + + + + + = Sensitivitas BPSK adalah -108,06 dBm, maka : km dd ; makad ke x kanSubstitusi, - x, xaac b bxxx xd dd ddB LpropagasiLpropagasi813229 , 6833353 , 0 log log976634 5833353 06 , 112944 , 670 8289 , 889 82 , 29240 892 , 28 83 , 29 8 , 5892 , 28 8 , 5 83 , 29d log xmisal892 , 28 ) (log 8 , 5 log 83 , 2906 , 179 ) (log 8 , 5 log 83 , 29 168 , 15006 , 17971 06 , 10812122 , 12222====+ = == += +== += + += = Denganperhitunganyangsamauntukskemamodulasidanpengkodeanyanglain, maka didapat batas switching point seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.10. Tabel 4.10 Batas Switching Point Pada Model Propagasi ECC-33 Path Loss Jarak BS dan SS (d)Skema Modulasi dan Pengkodean 0 km 2,199 km64-QAM 2,199 km 2,517 km64-QAM 2/3 2,517 km 3,272 km16-QAM 3,272 km 4,083 km16-QAM Universitas Sumatera Utara4,083 km 4,912 kmQPSK 4,912 km 5,71 kmQPSK 5,71 km 6,813 kmBPSK > 6,813 kmNo Signal 4.3.2 Perhitungan Bit Rate Perhitunganbitrateuntuksetiapskemamodulasidanpengkodeanadaptifdilakukan dengan menggunakan Persamaan (3.24) dan (3.25). Pertama-tama dilakukan perhitungan durasi symbol OFDMA : Tg Tb Ts + = =BWNTbFFTdan Tb G Tg =dimana : NFFT = 1024 BW= 10 MHz = 107 Hz = 28/25 G= 1/32 Maka : s s Tb 43 , 91 10 143 , 9252810102457= == s s Tb Tg 86 , 2 43 , 91321321= = =s s s s Ts510 429 , 9 29 , 94 86 , 2 43 , 91 = = + = Universitas Sumatera UtaraMenghitung bit rate TsCbm Nused rate bitr =dimana : Nused = 841 Ts= 9,42910-5 s bm = jumlah bit per modulasi (bergantung teknik modulasi yang digunakan)Cr= coding rate (laju pengkodean) Untuk modulasi BPSK dengan coding rate Mbpsbpsrate bit46 , 4774 , 445964510 429 , 9) 2 ( log 84152== = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate Mbpsbpsrate bit92 , 8547 , 891929110 429 , 9) 4 ( log 84152== = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate Mbpsbpsrate bit38 , 1332 , 1337893710 429 , 9) 4 ( log 84152== = Untuk modulasi 16-QAM dengan coding rate Mbpsbpsrate bit84 , 1709 , 1783858310 429 , 9) 16 ( log 84152== = Universitas Sumatera UtaraUntuk modulasi 16-QAM dengan coding rate Mbpsbpsrate bit76 , 2664 , 2675787410 429 , 9) 16 ( log 84152== = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate 2/3 Mbpsbpsrate bit68 , 3519 , 3567716610 429 , 9) 64 ( log 8415322== = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate Mbpsbpsrate bit14 , 4096 , 4013681110 429 , 9) 64 ( log 84152== = Hasilperhitunganbitrateuntuksistemmodulasidanpengkodeanadaptifditunjukkan pada Tabel 4.11. Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Bit Rate Sistem Modulasi Dan Pengkodean Adaptif ModulasiCoding RateBit Rate (Mbps) BPSK4,46 QPSK 8,92 13,38 16-QAM 17,84 26,76 64-QAM 2/335,68 40,14 DariTabel4.11terlihatbahwabitratetertinggidicapaidenganskemamodulasidan lajupengkodeantertinggi,yakni64-QAMdenganbitratesebesar40,14Mbps. Universitas Sumatera UtaraSedangkanbitrateterendahdidapatdenganskemamodulasidanlajupengkodean terendah, yakni BPSK dengan bit rate sebesar 4.46 Mbps. 4.3.3 Perhitungan Throughput Maksimum Perhitunganthroughputuntuksetiapskemamodulasidanpengkodeanadaptif dilakukan dengan menggunakan Persamaan (3.26). BW M r BLER T = ) ( log ) 1 (2 Untuk mencapai throughput maksimum maka BLER (Block Error Rate) harus dianggap tidak ada, dengan kata lain BLER0. Pada kondisi ini sistem dianggap bekerja secara sempurna dan ideal tanpa mengalami error transmisi data, sehingga : BW M r TP = ) ( log2 max dimana : r = laju pengkodean M = jumlah titik dalam konstelasi BW = 10 MHz = 107 Hz Untuk modulasi BPSK dengan coding rate Mbpsbpsog TP5500000010 ) 2 ( l72 max== = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate Mbpsbpsog TP101000000010 ) 4 ( l72 max== = Untuk modulasi QPSK dengan coding rate Universitas Sumatera UtaraMbpsbpsog TP151500000010 ) 4 ( 72 max== = Untuk modulasi 16-QAM dengan coding rate Mbpsbpsog TP202000000010 ) 16 ( l72 max== = Untuk modulasi 16-QAM dengan coding rate Mbpsbpsog TP303000000010 ) 16 ( l72 max== = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate 2/3 Mbpsbpsog TP404000000010 ) 64 (72 32max== = Untuk modulasi 64-QAM dengan coding rate Mbpsbpsog TP454500000010 ) 64 ( l72 max== = Hasil perhitungan throughput maksimum sistem ditunjukkan pada Tabel 4.12 Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Throughput Maksimum Sistem ModulasiCoding RateThroughput Maksimum (Mbps) BPSK5 QPSK 10 15 16-QAM 20 30 64-QAM 2/340 45 Universitas Sumatera UtaraDariTabel4.12terlihatbahwathroughputmaksimumtertinggidicapaidenganskema modulasidanlajupengkodeantertinggi,yakni64-QAMsebesar45Mbps. Sedangkanthroughputmaksimumterendahdidapatdenganskemamodulasidanlaju pengkodean terendah, yakni BPSK dengan throughput sebesar 5 Mbps. DariTabel4.9,4.11,dan4.12dapatdibuatperbandinganbitratedanthroughput maksimumpadamodelpropagasiCOST-231Hatasepertiyangditunjukkanpada Gambar 4.4.9.503.0413.4514.4455.5476.7077.857BPSK 1/2QPSK 1/2QPSK 3/416-QAM 1/216-QAM 3/464-QAM 2/364-QAM 3/4051015202530354045500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Jarak BS dan SS (km)Data Rate (Mbps)Bit Rate Throughput Maksimum Gambar 4.4 Perbandingan Bit Rate dan Throughput Maksimum pada Model Propagasi COST-231 Hata Dari Gambar 4.4 dapat dilihat sistem modulasi dan pengkodean adaptif, dimana skema modulasidanlajupengkodeanberubah-ubahterhadapkondisilinkpropagasi.Dari jarak0km3,041kmdariBS,SSakanmendapatkansinyal64-QAMdenganbit ratesebesar40,14Mbpsdanthroughputmaksimumsebesar45Mbps.Sinyalinibisa didapatkan oleh SS akibat kondisi link propagasi masih sangat baik. Ketika kondisi link Universitas Sumatera Utarapropgasibertambahburuk,makadarijarak3,041km3,451km,SSakan mendapatkan sinyal dengan modulasi dan laju pengkodean yang lebih rendah yakni 64-QAM 2/3 denganbitratesebesar35,68Mbpsdanthroughputmaksimumsebesar40 Mbps.Demikianseterusnyaskemamodulasidanlajupengkodeanakanberubah-ubah mengikutikondisilinkpropagasihinggapadajarak7,857km9,5kmyang merupakankondisilinkterburuk,makaakandigunakanskemamodulasidan pengkodean terendah yakni BPSK dengan bit rate sebesar 4,46 Mbps dan throughput maksimumsebesar5Mbpsdengantujuanuntukmenghindarikerusakandata. Sedangkan untuk jarak lebih besar dari 9,5 km, SS tidak akan lagi mendapatkan sinyal akibatkualitasreceivesignallevel(RSL)yangditerimaSSlebihrendahdari sensitivitas perangkat penerima minimum. DariTabel4.10,4.11,dan4.12dapatdibuatperbandinganbitratedanthroughput maksimum pada model propagasi ECC-33 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. 6.81302.1992.5173.2724.0834.9125.71BPSK 1/2QPSK 1/2QPSK 3/416-QAM 1/216-QAM 3/464-QAM 2/364-QAM 3/4051015202530354045500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Jarak BS dan SS (km)Data Rate (Mbps)Bit Rate Throughput Maksimum Gambar 4.5 Perbandingan Bit Rate dan Throughput Maksimum pada Model Propagasi ECC-33 Path Loss Universitas Sumatera UtaraDari Gambar 4.5 dapat dilihat sistem modulasi dan pengkodean adaptif, dimana skema modulasidanlajupengkodeanberubah-ubahterhadapkondisilinkpropagasi.Dari jarak0km2,199kmdariBS,SSakanmendapatkansinyal64-QAMdenganbit ratesebesar40,14Mbpsdanthroughputmaksimumsebesar45Mbps.Sinyalinibisa didapatkan oleh SS akibat kondisi link propagasi masih sangat baik. Ketika kondisi link propgasibertambahburuk,makadarijarak2,199km2,517km,SSakan mendapatkan sinyal dengan modulasi dan laju pengkodean yang lebih rendah yakni 64-QAM 2/3 denganbitratesebesar35,68Mbpsdanthroughputmaksimumsebesar40 Mbps.Demikianseterusnyaskemamodulasidanlajupengkodeanakanberubah-ubah mengikutikondisilinkpropagasihinggapadajarak5,71km6,813kmyang merupakankondisilinkterburuk,makaakandigunakanskemamodulasidan pengkodean terendah yakni BPSK dengan bit rate sebesar 4,46 Mbps dan throughput maksimumsebesar5Mbpsdengantujuanuntukmenghindarikerusakandata. Sedangkanuntukjaraklebihbesardari6,813km,SStidakakanlagimendapatkan sinyalakibatkualitasreceivesignallevel(RSL)yangditerimaSSlebihrendahdari sensitivitas perangkat penerima (Rss) minimum. Universitas Sumatera UtaraBAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan Dari hasil analisis yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1.Semakinjauhsubscriberstation(SS)daribasestation(BS)makarugi-rugi propagasi juga akan semakin besar. 2.Rugi-rugipropagasipadaECC-33PathLosslebihbesardaripadaCOST-231 Hata. 3.Pada model propagasi COST-231 Hata, SS dengan jarak dari BS sejauh 0 km - 3,041kmakanmendapatsinyal64-QAM;3,041km3,451kmakan mendapatsinyal64-QAM 2/3;3,451km4,445kmakanmendapatsinyal16-QAM ; 4,445 km 5,547 km akan mendapat sinyal 16-QAM ; 5,547 km 6,707 km akan mendapat sinyal QPSK ; 6,707 km 7,857 km akan mendapat sinyal QPSK ; 7,857 km 9,5 km akan mendapat sinyal BPSK . 4.Pada model propagasi ECC-33 Path Loss, SS dengan jarak dari BS sejauh 0 km 2,199kmakanmendapatsinyal64-QAM;2,199km2,517kmakan mendapatsinyal64-QAM 2/3;2,517km3,272kmakanmendapatsinyal16-QAM ; 3,272 km 4,083 km akan mendapat sinyal 16-QAM ; 4,083 km 4,912 km akanmendapat sinyal QPSK ; 4,912 km 5,71 km akanmendapat sinyal QPSK ; 5,71 km 6,813 km akan mendapat sinyal BPSK . 5.Bit rate data paling tinggi dicapai dengan skema modulasi dan pengkodean 64-QAM yakni sebesar 40,14 Mbps. Universitas Sumatera Utara6.Throughputmaksimumsistemadalahsebesar45Mbpsyangdicapaidengan sinyal 64-QAM . 5.2Saran Beberapa saran yang dapat penulis berikan adalah sebagai berikut: 1.Analisiskinerjamodulasidanpengkodeanadaptifdapatdibahaslebih mendalam dengan menggunakan metode simulasi dengan menggunakan bahasa pemrograman yang ada. 2.Diperlukan analisis lebih lanjut dengan melakukan pengukuran secara langsung pada jaringan WiMAX yang telah diimplementasikan. Universitas Sumatera Utara