16
http;//staff.unud.ac.id/~putra/ MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM) Tugas #2 Mata Kuliah Sistem Komunikasi Nirkabel Pita Lebar Nama: Nyoman Putra Sastra NRP: 2208301003

MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Embed Size (px)

DESCRIPTION

MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Citation preview

Page 1: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

http;//staff.unud.ac.id/~putra/

MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONALFREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM)

Tugas #2Mata Kuliah Sistem Komunikasi Nirkabel Pita Lebar

Nama: Nyoman Putra SastraNRP: 2208301003

Page 2: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

1

Multiple Input Multiple Output – Orthogonal FrequencyDivision Multplexing System (MIMO-OFDM)

1 Latar Belakang

Tuntutan peningkatan laju data dan kualitas layanan pada sistem komunikasiwireless menyebabkan lahirnya metode-metode baru untuk meningkatkan efisiensispektral dengan tetap mempertahankan kualitas. Salah satunya adalah penggunaanmulti antena pada pemancar dan penerima, atau disebut sistem multiple inputmultiple output (MIMO). Dengan system MIMO maka laju data dapat ditingkatkandengan metode multiplexing, atau dapat meningkatkan kinerja sistem dengan caradiversity. Antena pemancar dan penerima pada sistem MIMO dapat digunakansebagai gain diversity. Gambar 1 mengilustrasikan bagaimana multiple antenna padapemancar dan penerima diterapkan dalam system komunikasi nirkabel.

Gambar 1. Sistem Multiple Input Multiple Output (MIMO)

Beberapa jenis MIMO yang sering menjadi pokok bahasan yaitu Space TimeBlock Code (STBC) dan Spatial Multiplexing (SM). STBC digunakan saatperbaikan kinerja menjadi hal yang diutamakan sedangkan efisiensi spektral bukansebuah permasalahan. Prinsipnya, STBC mengirimkan beberapa replika sinyalinformasi pada kanal independent fading dalam format sinyal yang ortogonal,sehingga di penerima minimal ada satu sinyal yang tidak mengalami fading terburukdan antar sinyal terima tersebut saling bebas. Sedangkan SM digunakan saatmengejar perbaikan performansi dalam kondisi terjadi efisiensi spektral yang cukupsignifikan. Prinsipnya adalah, deretan simbol yang akan dikirim dipecah menjadibeberapa paralel deretan simbol yang kemudian ditransmisikan secara simultandengan bandwidth yang sama pada masing-masing antena, sehingga teknik inimemberikan peningkatan laju data. Penelitian-penelitian lain menunjukkan bahwadalam hal perbaikan performansi, STBC lebih baik dibandingkan SM[3].

Page 3: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 2

Sedangkan dalam peningkatan efisiensi spektral, SM lebih baik dibandingkanSTBC. Tidak menutup kemungkinan untuk mendapatkan jalan tengah antara STBCdan SM, MIMO bisa dimodelkan dengan gabungan antara STBC dan SM.

Selain berkembangnya teknik-teknik penggunaan multi antenna, berkembangjuga metode-metode pentransmisian, salah satu metode ini adalah sistem OrthogonalFrequency Division Multiplexing (OFDM). Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing (OFDM) adalah sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapabuah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus (orthogonal). Teknik tersebutmerupakan kombinasi dari teknik modulasi dan teknik multiplexing, dimanamodulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehinggamenjadikan suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi, Terdapat tigaparameter kunci pada OFDM yaitu: amplitudo, fase dan frekuensi, sedangkanmultiplexing adalah suatu teknik mengirimkan lebih dari satu (banyak) informasimelalui satu saluran. Pada saat ini, OFDM telah dijadikan standar telekomunikasidan dioperasikan di Eropa yaitu pada Proyek Digital Audio Broadcast (DAB), selainitu juga digunakan pada High Bit-rate Digital Subscriber Lines (HDSL) 1,6 Mbps,Very High Speed Digital Subscriber Lines (VHDSL) 100 Mbps, High DefinitionTelevision (HDTV), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)dan juga komunikasi radio. Gambar 1 menunjukkan prinsip utama dari FDM danOFDM.

OFDM adalah suatu teknik yang ‘jenius’ yang bekerja dalam isu-isu berikutyang menjadi masalah dalam FDM. Popularitas OFDM berangkat darikemampuannya dalam men-transform kanal frequency-selective pita lebar menjadisatu set kanal flat-fading pita sempit, dimana secara mendasar memudahkan masalahdalam ekualisasi kanal. OFDM secara langsung memodulasi deretan simbol yangdatang ke dalam sub-carrier tanpa pembentukan pulsa (pulse shaping). Karena pulsapersegi (dalam kawasan waktu) mempunyai respon kurva sinc (dalam kawasanfrekuensi) dan respons kurva sync mempunyai spektral null pada fc 1/Ts, sub-carrier bisa diletakkan sejauh 1/Ts secara tepat, yang bisa merapatkan sub-carrier.

Hasilnya adalah tidak adanya interference antar carrier, yang mengijinkanpenempatan yang sedekat mungkin secara teori. Kondisi ini mengatasi masalahpemisahan carrier yang diperlukan pada FDM.

Gambar 2 Orthogonal Frekuensi Division Multiplexing (OFDM)

Page 4: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 3

Sebagai pengganti dari penggunaan modulator terpisah, bentuk gelombangyang keluar dibentuk dengan mengeksekusi sebuah inverse DFT kecepatan tinggipada satu set time-samples dari data yang ditransmisikan. Keluaran dari DFT bisalangsung dimodulasi kedalam carrier, tanpa memerlukan komponen yang lain.Masing-masing carrier dalam OFDM mempunyai bandwidth yang sempit, yangmengakibatkan symbol rate menjadi rendah. Hasil ini menyebabkan sinyalmempunyai toleransi yang tinggi terhadap rentang delay multipath, karena rentangdelay haruslah sangat panjang untuk mengakibatkan inter-symbol interference.

Pada dasarnya ada dua pendekatan untuk mentransmisikan informasi padafrequency selective MIMO channels. Pertama adalah penggunaan single carrier padaseluruh bandwidth B yang ada, dan pendekatan kedua adalah mengkonversifrequency selective channel ke dalam sekumpulan kanal-kanal flat fading yangparallel pada domain frekuensi. Hal ini direalisasikan dengan penggunaan modulasiorthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Penggunaan OFDM padakanal MIMO ini disebut dengan MIMO-OFDM.

2 Konsep MIMO-OFDM

MIMO-OFDM merupakan transmisi multicarrier yang dapat dilihat denganpendekatan pada domain frekuensi untuk digunakan sebagai diversity frekuensi. Halini disebabkan OFDM mengkonversi kanal frekuensi selective ke dalam sejumlahkanal flat fading yang parallel. Ide dasarnya adalah mengubah matriks kanal menjadimatriks sirkular dengan cara menambahkan cyclic prefiks pada deretan yangditransmisikan. Sebelum masuk ke penjelasan MIMO-OFDM, terlebih dahulu akandibahas prinsip dasar OFDM.

2.1 Prinsip Dasar OFDM

Gambar 3. Blok diagram OFDM

Sinyal carrier dari OFDM merupakan penjumlahan dari banyaknya sub-carriers

Page 5: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 4

yang orthogonal, dengan data pada masing-masing sub-carriers dimodulasikan secarabebas menggunakan teknik modulasi. Pada stasiun penerima, dilakukan operasikebalikan dengan apa yang dilakukan di stasiun pengirim. Mulai dari konversi dariserial ke paralel, kemudian konversi sinyal yang paralel dengan Discrete FourierTransform (DFT), konversi dari paralel ke serial, setelah itu demodulasi dan akhirnyakembali menjadi bentuk data informasi. Pemakaian frekuensi yang saling orthogonalpada OFDM memungkinkan terjadi overlap antar frekuensi tanpa menimbulkaninterferensi satu sama lain. Ada beberapa model sinyal yang orthogonal, salahsatunya yang cukup sering digunakan adalah sinyal sinus.

Pada OFDM, sinyal didesain sedemikian rupa agar orthogonal, sehingga bilaada distorsi pada jalur komunikasi yang menyebabkan intersymbol interference danintercarrier interference, maka setiap subchannel akan bisa dipisahkan oleh receiverdengan menggunakan IFFT. Tetapi pada kenyataannya tidak semudah itu. Karenapembatasan spektrum dari sinyal OFDM tidak ketat, sehingga terjadi distorsi linearyang mengakibatkan energi pada tiap-tiap subchannel menyebar ke subchannel disekitarnya, dan pada akhirnya ini akan menyebabkan interferensi antar simbol (ISI).Solusi yang termudah adalah dengan menambah jumlah subchannel sehingga periodesimbol menjadi lebih panjang, dan distorsi bisa diabaikan bila dibandingkan denganperiode simbol. Tetapi cara diatas tidak aplikatif, karena sulit mempertahankanstabilitas carrier dan juga dalam menghadapi Doppler Shift. Selain itu, kemampuanFFT juga ada batasnya. Pendekatan yang relatif sering digunakan untuk memecahkanmasalah ini adalah dengan menyisipkan guard interval (interval penghalang) secaraperiodik pada tiap simbol OFDM. Sehingga total dari periode simbol menjadi :

symbolguardtotal TTT …………………………(1)

Penyisipan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 4. Penyisipan interval penghalang

Cyclic prefix yang ditransmisikan selama guard interval, terdiri dari akhir darisimbol OFDM yang dicopy ke guard interval, dan guard interval ditransmisikandiikuti dengan simbol OFDM. Alasan guard interval terdiri dari copy dari akhirsimbol OFDM adalah agar receiver nantinya mengintegrasi masing-masing multipath

Page 6: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 5

melalui angka integer dari siklus sinusoida ketika proses demodulasi OFDM denganFFT.

2.2 Deskripsi Matematis OFDMMatriks sirkular pada OFDM merepresentasikan property yang menarik dimana

bagian kiri dan kanan pada matriks vektor merupakan mattriks DFT ( discreatefourier transform) dan matriks IDFT (Invers Discreate Fourier Transorm. Sehinggaperkalian oleh matriks IDFT pada transceiver dan DFT pada receivermentransformasi kanal frekuensi sleective ke dalam bentuk diagonal matriks, yangelemennya merupakan nilai singular dari matriks sirkular. Hal ini menjelaskanbagaimana kanal frekuensi selective pada domain waktu menjadi sekumpulan kanalflat fading yang paralel pada domain frekuensi. Bentuk ini mengurangi kompleksitasdalam hal equalisasi dan demodulasi.

Operasi dasar OFDM dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Dari gambardapat terlihat bahwa, langkah pertama adalah penggunaan IDFT untuk codeword C,didapatkan, didapat output dengan interval waktu nth (n = 0, . . . , T − 1)

1

0

21 T

k

knT

j

kn ecT

x

……… (2)

Gambar 5 Block diagram OFDM

atau dalam bentuk matriks menjadi:

TTHT

T ccDxx 1010 ...... …………………………..(3)

realisasi dari opeasi IDFT adalah matriks DH T x T, karena D adalah matriksDFT sebagai berikut:

Page 7: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 6

)1)(1(2

2)1(2

)1(2

)1)(2(2

2)2(2

)2(2

)1(2

222

1

1

1

1111

1

TTT

jTT

jTT

j

TTT

jTT

jTT

j

TT

jT

jT

j

eee

eee

eee

TD

…………….(4)

Guard interval vector dengan panjang L-1, dinotasikan dengan 1)1( TLg xxx ditambahkan untuk menghindari interferensi antarsimbol,

sehingga yang ditransmisikan adalah symbol OFDM X’=[Xg X] dengan ukuran nt x(T + L - 1). Pada penerima, yang dilakukan pertama kali adalah menghilangkanguard interval dan sample output T didapatkan sebagai berikut:

TTT

TLgT

T nnxxHrr 101)1(10 ……………..(5)

dimana:

]0[]2[]1[00

0]0[]1[]1[0

00]0[]1[]1[

HLHLH

HHLH

HHLH

H

trtr

trtr

trtr

nnnn

nnnn

nnnn

g

……

6)

adalah matriks T x [T+L-1] yang merepresentasikan kanal yang dilihat olehsymbol-simbol OFDM

Umumnya vector guard interval Xg dipilih dengan cara x-n = xT-1, untuk n= 1,…, L-1. Karena vector guard interval berbentuk Xg = [xT-(L-1)… xT-1] , yang dikenaldisebut dengan cyclic prefix.

Model system pada persamaan (5) dapat ditulis kembali menjadi

TTTcpT

T nnxxHrr 101010 ………………(7)

Dengan:

Page 8: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 7

]0[]1[]1[00

0]0[]2[]1[0

00]0[]1[]1[

]1[00]0[]2[

]2[00]0[]1[

]1[]1[00]0[

HHLH

HLHLH

HHLH

LHHLH

HHH

HLHH

H

trtr

trtr

trtr

trtr

trtr

trtr

nnnn

nnnn

nnnn

nnnn

nnnn

nnnn

cp

…………………………………………………………………………(8)

Hcp adalah matriks circular block dengan ukuran T x T. Sehingga, dekomposisiSVD Hcp = DH Acp D dimana Acp merupakan matriks diagonal yang elemennyadiperoleh dari blockwise DFT [H[0] H[1] … H[L-1]], yaitu:

1

0

2

][),(L

l

klT

j

cp elHkkA

……………………………………(9)

yang merupakan matriks kanal. Seluruh informasi mengenai kanal terdapatpada Acp, dan eigenvector Hcp tidak tergantung pada maktriks kanal H[l].Penggunaan IDFT pada transmiiter terlihat jelas dengan menuliskan kembalipersamaan (7) menjadi:

TTT

TcpHT

T nnccADrr 101010 ………….(10)

Apabila digunakan operasi DFT pada vector yang diterima, akhirnya akandidapatkan:

TTT

T rrDyy 1010

= TTT

Tcp nnDccA 1010 …. (11)

Sesuai dengan yang diharapkan, kanal frekuensi selective dikonversi menjadisekumpulan T kanal flat fading parallel pada domain frekuensi, gain kanal didapatdari elemen diagonal Acp. Karena matriks DFT D tidak memberikan pengaruh padastatistic noise, hubungan input-output pada setiap kanal parallel k=0, …T-1 dapatjuga dijelaskan tanpa menghilangkan sifat-sifat umumnya. Sebagai berikut:

Page 9: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 8

kkkEkncHy

s

)( ……………(12)

dengan

1

0

2

)( )(L

l

klT

j

k elHH

………….(13)

vector yk, nr x 1 merupakan sinyal yang diterima dan akan didecode dan nkadalah vector nr x 1 zero mean complex additive white Gaussian noise (AWGN)

dengan ]'[2 kknn nHkk

Jika digunakan ML decoding, decoder menghitung estimasi codeword yangditransmisikan menggunakan persamaan ini:

2

)(minargˆkksk

ccHEyC …………….(14)

Gambar 6 Block diagram MIMO-OFDM

Terdapat analogi yang erat antara hubungan input-output pada kanal flat fadingMIMO dan model system dengan model system pada persamaan (13). Dimensitemporal

Page 10: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 9

2.3 Space-time frequency coded MIMO-OFDMTeknik yang paling popular pada MIMO-OFDM menggunakan fading

independent pada kanal parallel H(k) dengan tones frekuensi. Dengan pengkodeanpada space dan frekuensi, maka gain space dan frekuensi diversity akan dapatdiperoleh. Space-frequency coded MIMO-OFDM merupakan implementasilangsung skema transmisi yang dijelaskan di atas. Secara intuisi, dapat dimengertibahwa, jika bandwidth koheren suatu kanal kecil, gain kanal berubah secarasignifikan dari tone ke tone. Kanal pada frekuensi domain dapat dilihat sebagai fastfading. Akibat perubahan frekuensi oleh waktu, diharapkan kode yang didesain padaflat fast fading channel akan akan baik jika digunakan sebagai space-frekuensi codepada kanal frekuensi selective. Secara singkat, O-STBCs memerlukan kanal yangtetap terlihat static sepanjang durasi codeword.

Untuk space-frequency coded MIMO-OFDM, maka persamaan (12) dapatdituliskan kembali sebagai berikut:

……15)

dimana H didefinisikan analogi dengan transmisi single-carrier. Codewordekivalen didefinisikan sebagai:

……..(16)

Beranalogi dengan transmisi single carrier, gain maksimum diversity dari nrntLsecara teoritis dapat diperoleh. Sebenarnya pada efisiensi spectral terdapat sedikitloss yang disebabkan oleh cyclic prefix, tetapi untuk panjang frame dengan panjangT loss ini dapat diabaikan.. Berbeda dengan transmisi single carrier, modulasi OFDMumumnya memerlukan sinkronisasi yang lebih baik dan lebih riskan terhadap noisephase. Ini berarti berkaitan dengan peak-to-average power ratio yang besar..

2.4 Space time and space-time-frequency coded MIMO-OFDMSpace–time coded MIMO-OFDM menyebar informasi pada space dan waktu,

dapat dianalogikan dengan space–time coding pada flat fading channels. Walaupunskema ini dapat direpresentasikan dengan persamaan (12), codewordnyadidefinisikan dengan cara yang berbeda karena codewordnya dikirim pada symbol

Page 11: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 10

OFDM yang berbeda pada basis pertone-nya. Secara mudah, setiap tone dianggapsebagai satu buah kanal parallel. Oleh sebab itu, space–time codes didesain untukkanal flat fading dapat langsung digunakan untuk space–time coded MIMO-OFDM.

Hanya saja skema ini tidak terlalu praktis untuk diterapkan pada codeword Tyang panjang karena memerlukan kanal yang konstan sepanjang T symbol OFDM.Selanjutnya, tidak ada coding yang bias dijalankan sepanjang tone frekuensi,impilikasinya tidak ada diversity. Space-time-frequency coded MIMO-OFDM adalahkombinasi skema di atas, dimana frekuensi diversity digunakan oleh codingsepanjang tone frekuensi dari satu symbol OFDM, time diversity diperoleh olehcoding pada multisymbol OFDM dan space diversity didapat berkat adanya codingpada antenna.

3 Kinerja

3.1 Aspek teoritik Informasi pada kanal frekuensi selective MIMO

3.1.1 KapasitasPada suatu kanal yang merupakan realisasi dari frequency selective channel,

mutual informasi secara langsung diperoleh dari kasus flat fading dengan caraintegrasi sepanjang band frekuensi B

……(17)

dimana Tr{Q( f )}=PB merupakan daya rata-rata total pada band frekuensi B.Kuantitas H( f ), Q( f ) and ρ( f ) merupakan fungsi transfer kanal, entry covariancematrix, dan SNR pada frequency f . Kapasitas frequency selective MIMO channelyang diasumsikan pada kanal transmisi yang perfect (CSIT) selanjutnya didefinisikansebagai berikut:

………………………..(18)

Dengan menganalogikan dengan transmisi MIMO-OFDM, diasumsikanfrequency bandwidth B dibagi ke dalam T frequency flat subbands dengan spectralnoise density identik. Hubungan input-output pada setiap subband dijelaskan padapersamaan (13). Karena loss pada efisiensi spectral diabaikan akibat adanya cyclicprefix, mutual information pada kanal MIMO frekuensi selective merupakanpenjunlahan informasi mutual I(k) yang dicapai dalam setiap subband yang dibagidengan jumlah frekuensi subbands. Selanjutnya persamaan menjadi:

Page 12: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 11

…(19)

dimana Q(k) adalah matriks covariance dari vector Gaussian ck Normalisasidaya total transmisi analogi dengan kasus flat fading, daya transmisi dapat ditulis

kembali sebagai TQTrT

kk

1

0)( }{ .Selanjutnya kapasitas diperoleh sebagai berikut:

…(20)

3.1.2 Mutual Information dengan Equal Power AllocationKetika alokasi daya sama rata sepanjang subband frekuensi (atau tones),

Matriks covariance Q(k) merupakan matriks identitas dan mutual informasinya secarasederhana dapat dijelaskan sebagai berikut:

……………………… .(21)

3.1.3 Trade off antara diversity dan multiplexingAsumsi bahwa trade-off mempunyai nilai yang sama pada seluruh path juka

dicari secara individu, ini berarti menghasilkan kinerja sama berdasarkan batas matchfilter yang ada. Dengan kata lain, ini berarti interferensi yang terjadi oleh echo yangberbeda tidak menurunkan kinerja yang ada.

Asumsi awal: bahwa asimptot trade-off diversity-multipexing g*d(gs,∞) dari

frekuensi selective SISO fading channel mengandung L tap i.i.d. distribusi Rayleighdengan persamaan:

…………………………..(21)

Dari asumsi tersebut maka nilai setiap path dapat diperoleh secara individusehingga match filter diimplementasikan pada setiap tap. Misalkan respons impulse

Page 13: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 12

pada kanal adalah sebagai vector h = _[h[0], . . . , h[L − 1]]. Untuk total lajutransmisi yang diskalakan dengan SNR sebagai R=gs log2 (ρ), sehingga secarasederhana probabilitas outage dapat dijelaskan sebagai berikut.

…………………..(22)

Secara teoretis sangant memungkinkan untuk menentukan trade-off melaluitranasmisi OFDM sebagai sekumpulan kanal parallel yang tidak secara bebasmempunyai jumlah tap yang terbatas pada kanal.

3.2 Laju Kesalahan Simbol atau BitSuatu metode pengkodean yang baru untuk sistem MIMO dengan OFDM,

diversity coded MIMO OFDM, telah dikembangkan oleh peneliti di Queen’sUniversity. Metode ini meningkatkan kehandalan tanpa menurunkan laju transmisi,dengan sedikit peningkatan pada kompleksitas dan delay.

Tabel berikut menampilkan keunggulan dari metode ini:

IssueDiversity-coded MIMO-

OFDMUncoded MIMO-OFDM

Diversity High NoneData symbol rate Max NTNC data symbol

rate per OFDM block timeperiod

NTNC data symbols perOFDM block timer period

Coding rate Arbitrary (up to one)_ One (no coding)Added Complexity Modest increase – same

process corePer symbol complexity

proportional to channelorder

N/A

No. of transmit antennas Arbitrary ArbitraryComplexity Modular upgrade

Backward compatibleN/A

Tolerates spatialcorrelation

Yes Yes

BER performance Very good PoorChannel knowledge at Tx Not required Not requiredChannel knowledge at Rx Required Required

Table 1: Comparison of proposed method to generic MIMO-OFDM physicallayer.

Page 14: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 13

Model system adalah sebagai berikut :1. suatu MIMO OFDM dengan Nt antena pemancar, Nr antena penerima, Nc

sub-carrier per blok OFDM2. Dua antena pemancar dan dua antena penerima pada sistem MIMO-OFDM3. Kanal frequency selective 3 jalur dengan profil delay daya eksponensial4. 32 sub-carrier per blok OFDM5. simbol data QPSK6. SNR ternormalisasi pada tiap antena penerima tidak tergantung pada jumlah

antena pemancar

3.2.1 Laju kesalahan bit pada Kanal Frekuensi SelectiveGambar 7 menunjukkan kehandalan dari sistem diversity-coded MIMO-OFDM

yang diajukan. Sistem tersebut mempunyai unjuk kerja BER yang lebih baikdibandingkan dengan uncoded MIMO-OFDM pada 9,8 dB. Laju pengkodean yangdilakukan adalah sama.

Gambar 7. Perbandingan kehandalan. Coding rate yang digunakan adalah satu.

Gambar 8 berikut menggambarkan unjuk kerja diversity-coded MIMO-OFDMdengan kanal dinamis yang berbeda. Perhatikan bahwa pada CCR yang lebih rendah,sistem mampu bekerja dengan lebih baik dalam eksploitasi kenaikan ketersediaandiversity dari kanal fading temporal yang lebih cepat pada multiple blok OFDM.

Page 15: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Sistem MIMO-OFDM http;//staff.unud.ac.id/~putra/ 14

Gambar 8. Unjuk kerja sebagai fungsi dari kanal dinamis

4 Kelemahan MIMO-OFDM

Selain mempunyai keunggulan, MIMO-OFDM mempunya kelemahan, yaitu: Peak-to-Average Power Ratio tinggi: akibatnya membutuhkan amplifier yang

mempunyai range dinamik yang lebar. Sedangkan power amplifier merupakankomponen yang tidak linier dengan gain yang terbatas. Apabila kebutuhan akanrange penguatan tidak dapat memenuhi desain, menyebabkan terjadinya distorsilinier yang selanjutnya berdampak pada sub carrier yang tidak lagi orthogonal.

Adanya penambahan cyclic prefix mengakibatkan efisiensi spectral berkurang Rentan terhadap noise pada phase.

Page 16: MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT – ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTPLEXING SYSTEM (MIMO-OFDM

Daftar Referensi

[1] Oestges, C., Clerckx, B. “MIMO Wireless Communication: From Real-WorldPropagation to Space Time Code Design”, academic Press , 2007

[2] Helka Määttänen , “MIMO-OFDM, Post Graduate Course”[3] Andrea Goldsmith, “Wireless Communication”, Cambridge University Press, 2005[4] H. Suzuki, Z. Chen, and I. B. Collings, “Analysis of Practical MIMO-OFDM

Performance Inside A Bus Based On Measured Channels at 5.4 GHz”,

Yi Sun, “Bandwidth-Efficient Wireless OFDM”, IEEE Journal On Selected Areas InCommunications, Vol. 19, No. 11, November 2001

[5] I.M. Arijon and F. G. Farrel, “Performance of an OFDM System in FrequencySelective Channel using REED-Solomon Coding Scheme”, MultipathCountermeasures, IEE Colloquium on 23 May 1996 Page (s):6/1 - 6/7

[6] Arun Batra and James R. Zeidler, “Narrowband Interference Mitigation In OfdmSystems”, Military Communications Conference, 2008. MILCOM 2008.IEEE 16-19 Nov. 2008 Page(s):1 - 7

[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency-division_multiplexing