TUGAS

KOMUNIKASI DATA (KELAS B)

SPACE TIME BLOCK CODE (STBC),

Dosen : Heru Abrianto, Ir.,MT.

Oleh :

Donny Krisna Purnama (13221770)

BAHARI (13221780)

PROGRAM STUDY TEKNOLOGI TELEKOMUNIKASI

INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL

2014

Space Time Block Coding merupakan suatu sistem coding pada domain ruang dan

waktu (space-time domain).

Space Time Block Coding bertujuan untuk mendapatkan diversitas spasial secara

maksimal pada kanal MIMO melalui susunan space-time codeword transmit yang tepat.

Teknik Space Time Block Code (STBC) merupakan teknik yang menggunakan

estimasi CSI pada sisi receiver. Skema ini membutuhkan transmisi simbol pilot untuk

masing-masing antena untuk pengiriman Channel State Information pada sisi penerima.

Aspek ini memperburuk efisiensi bandwidth, mengurangi efisiensi spektral dan

meningkatkan kompleksitas implementasi pada sisi penerima. Teknik space time block

coding yang cukup dikenal yaitu skema Alamouti.

Pada pengirim, skema STBC dua antenna yang diperkenalkan Alamouti

ditunjukkan pada gambar 1. Pada saat t, Tx1 memancarkan sinyal x1 dan Tx2

memancarkan sinyal x2, kemudian saat t+T, 1 Tx memancarkan sinyal –x2* dan 2 Tx

memancarkan sinyal x1*. Tanda * merupakan operasi conjugate dari persamaan sinyal

yang dimaksud.

Gambar 1

Space Time Block Code

Pengertian Space Time Block Code

Tujuan Space Time Block Code

Teknik Space Time Block Code

Pada sisi penerima, persamaan sinyal yang diterima merupakan sinyal yang sudah

bercampur dengan noise AWGN dan gain koefisien kanal. Sinyal yang diterima tersebut

kemudian akan dilakukan combining oleh matched filter. Sinyal-sinyal yang didapat dari

blok combiner kemudian dilewatkan ke maximum likelihood detector untuk mendapatkan

simbol yang sesungguhnya.

Gambar 2

Dari gambar di atas terlihat bahwa pada antena Rx1 persamaan sinyal yang diterima adalah

Gambar 3

Sedangkan pada antena Rx2 persamaan sinyalnya adalah:

Gambar 4

Secara umum, persamaan-persamaan di atas dapat dinyatakan dengan:

Gambar 5di mana i = 1,..., q

q merupakan jumlah antena receiver

Pada kasus ini jumlah antena receiver sebanyak 2 buah. Pada blok combiner,

sinyal-sinyal yang diterima akan dikombinasikan untuk memisahkan sinyal yang

ditransmisikan, x1 dan x2, dari sinyal-sinyal y11, y12, y21 dan y22. Sinyal-sinyal x1

dan x2 hasil keluaran combiner memiliki persamaan sebagai berikut:

Gambar 6

Sinyal-sinyal x1 dan x2 yang didapat dari blok combiner kemudian dilewatkan ke

maximum likelihood detector. Didasarkan pada Euclidean distances antara sinyal x dan

semua kemungkinan simbol yang dikirimkan. Keputusan simbol yang dikirim ditentukan

oleh maximum likelihood detector.

Untuk skema STBC 2x4,dilakukan cara yang sama dengan skema STBC 2x2.

Gambar 7

Untuk mendapatkan sinyal s0 dan s1 hasil keluaran combiner memiliki persamaan

sebagai berikut :

Gambar 8

Begitu juga skema STBC 4x4 [15], dilakukan hal yang sama dengan skema STBC 2x2.

Gambar 9

Pada  sinyal  sistem  4x4,  untuk  mendapatkan  symbol  s0, s1, s2, s3 dan s4 keluaran dari

combiner berturut-turut sesuai persamaan :

Gambar 10

Sistem komunikasi nirkabel saat ini dituntut untuk mampu mengirim informasi

dengan laju yang makin tinggi pada bandwidth yang terbatas atau pada bandwidth yang

efisien. Skema diversitas MIMO dengan menerapkan banyak antena pemancar dan penerima

mampu menghasilkan kenaikan kapasitas kanal tanpa menaikkan bandwidthnya. Sistem

MIMO menerapkan teknik space-time (ST) signal processing, skema pengkodean space-time

(ST coding) yang umum diterapkan pada sistem MIMO adalah Space Time Trellis Codes

(STTC) dan Space Time Block Codes (STBC). Aplikasi STBC sampai dengan 2 buah antena

penerima dilakukan oleh Alamouti.

Aplikasi Space Time Block Code

STBC pada Sistem CDMA

Pengembangan skema pengkodean STBC dengan menerapkan antena pemancar dan

penerima yang lebih dari 2 buah dengan rancangan orthogonal yang dikenal dengan

Orthogonal STBC (OSTBC). Aplikasi pengkodean STBC (dengan 2 antena penerima) pada

system CDMA downlink dan uplink sudah pernah dilakukan dengan hasil bahwa aplikasi

STBC dapat memperbaiki kinerja sistem CDMA. Aplikasi pengkodean STBC (dengan 2

antena penerima) pada sistem MUD CDMA pada kanal Rayleigh Fading.

Perancangan sebuah sistem OSTBC pada Multi User Detector CDMA yaitu dengan

deteksi Decorrelating untuk transmisi uplink. Sistem ini dilakukan pada sebuah perangkat

software Matlab. Masing-masing pengguna mengirimkan sejumlah data berupa deretan biner

b1(t), b2(t),...,bn(t). Data biner yang dibangkitkan tersebut kemudian dimodulasi. Dalam

sistem ini proses modulasi dianggap ideal dengan pemodelan mapping BPSK.

Pada sebuah sistem komunikasi CDMA seluruh pengguna menggunakan spektrum

frekuensi yang sama namun dibedakan pada code uniknya. Sinyal informasi termodulasi

selanjutnya akan dispreading, dengan cara mengalikan suatu sinyal informasi tersebut dengan

sebuah deretan pseudo random noise (gold code).

Sinyal yang sudah dispreading dikodekan menggunakan enkoder OSTBC

(Orthogonal Space Time Block Code), dan deretan bit yang akan dipancarkan diatur proses

pengirimannya menggunakan skema transmisi OSTBC, yang menggunakan 4 buah antena

pengirim dengan rate 1/2. Sehingga proses aturan pengirimannya mengikuti matrik transmisi

seperti berikut (gambar 11),

Gambar 11

Perancangan Sistem

Mempunyai rate ½ karena mengirimkan 4 simbol dalam 8 interval waktu. Dari matriks G4,

menyatakan jumlah antena pemancar, sedangkan baris menyatakan slot-slot waktu

pengiriman deretan sinyal CDMA.

Gambar 12

Sinyal yang dikirim berupa simbol, setiap antenna mengirimkan simbol yang berbeda.

Proses pengiriman simbol-simbol tersebut dilakukan dalam 8 slot waktu. Pada matrik tersebut

baris menyatakan slot waktu pengiriman deretan simbol dan kolom menyatakan jumlah

antena pengirim. Sinyal informasi yang telah dikodekan dengan STBC akan ditransmisikan

melalui kanal Rayleigh fading. Pada penelitian digunakan model kanal flat fading yang gain

kanalnya konstant sepanjang satu frame. Sinyal yang melewati kanal Rayleigh akan

mengalami pelemahan.

Noise yang dibangkitkan pada sisi penerima adalah noise AWGN yaitu noise yang

terdapat pada semua spektum frekuensi. Noise AWGN merupakan gangguan yang bersifat

additive atau ditambahkan terhadap sinyal transmisi. Pada waktu t, sinyal yang diterima oleh

antenna penerima j merupakan gabungan dari banyak pengguna, sehingga dapat dinyatakan

seperti persamaan 2 (gambar 13),

Gambar 13

Pada sisi penerima, OSTBC decoder mengkodekan kembali deretan sinyal CDMA.

dengan, R adalah korelasi matriks, A adalah amplitude sinyal yang diterima, b adalah data bit

dan n adalah noise. Untuk mengurangi pengaruh MAI maka digunakan detector decorrelating

melalui perkalian sinyal hasil despreading dengan suatu matrik korelasi silang PN code dari

masing-masing pengguna yang merupakan invers dari matrik korelasi R-1.

Gambar 14

Prinsip kerja detektor decorreating, meminimalisasi MAI melalui perkalian sinyal hasil

despreading y dengan sebuah invers matrik korelasi, R-1 untuk menghasilkan sinyal estimasi,

Gambar 15

Kinerja OSBC pada sistem MUD CDMA dengan detektor decorrelating untuk jumlah antena

penerima 1, 2, 3 dan 4 dan 4 buah antena pemancar ditunjukkan pada (gambar 16).

Gambar 16

Ditunjukkan bahwa kinerja sistem menjadi membaik bila antena penerima lebih

banyak. Untuk kondisi nilai BER = 10-6, kinerja 4 antena penerima lebih baik 1 dB

dibanding dari 3 buah antena penerima, sekitar 3 dB dari 2 buah antena penerima, dan lebih

baik sekitar 6,2 dB dari 1 buah antena penerima. Kinerja OSBC pada sistem MUD-CDMA

detektor decorrelating dengan perbandingan jumlah pengguna ditunjukkan pada (gambar 17).

Hasil simulasi ditunjukkan untuk skema 4 antena pemancar dan 4 antena penerima.

Gambar 17

Dari (gambar 17), jumlah pengguna mempengaruhi kinerja sistem. Untuk nilai

BER=10-6, kinerja siistem dengan 3 pengguna lebih baik sekitar 4 dB disbanding dengan 11

pengguna, dan lebih baik sekitar 5,5 dB dibandingkan dengan 21 pengguna. Kinerja OSBC

pada sistem MUD-CDMA detektor decorrelating dengan panjang PN code yang berbeda-

beda ditunjukkan seperti (gambar 18). Perhitungan secara simulasi diterapkan pada skema 4

buah antena pemancar dan 4 buah antena penerima. Dari gambar 5 dapat ditunjukkan bahwa

semakin panjang PN code (gold code) kinerja sistemnya makin baik. Pada kondisi BER=10-6

penggunaan PN code dengan panjang dari 31 ke 63 dan 127 bisa memperbaiki kinerja rata-

rata sampai 1 dB.

Gambar 18

Pada sistem OSTBC MUD-CDMA yang menggunakan teknik detector decorrelating dengan

4 buah antena pengirim dan jumlah antenna penerima yang bervariasi sampai 4 buah,

Maka dapat disimpulkan bahwa :

• Penambahan jumlah antena penerima makin memperbaiki kinerja sistem.

• Panjang PN code (jumlah chip) dapat pula menaikkan kinerja sistem. PN code dengan

panjang 127 lebih baik dibanding dengan pajang PN code 63, dan 31.

Referensi

Analisa Kinerja Space Time Block Coding pada Sistem Successive Interference Cancellation

Multiuser Detection CDMA dengan Modulasi QPSK Berbasis Perangkat Lunak Andhini

Dwitasari, Yoedy Moegiharto Jurusan Teknik Telekomunkasi - Politeknik Elektronika Negeri

Surabaya Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember

ANALISA KINERJA OFDM-OSTBC (Orthogonal Frequency Division Multiplex-Orthogonal

Space Time Block Code) berbasis perangkat lunak Yoedy Moegiharto1, Ridho Hendra Yoga

P.2 Jurusan Teknik Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya

http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?view=article&catid=21%3Aitp-informatika-teori-dan-

pemograman&id=815%3Astbc-space-time-block-

code&tmpl=component&print=1&page=&option=com_content

http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?option=com_content&view=...&limitstart=580

http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?

option=com_repo&Itemid=34&task=detail&nim=111070244