1.2 Evaluasi menggunakan Simulasi Komputer-1

Performansi dari beberapa sistem komunikasi wireless dapat dievaluasi menggunakan simulasi computer tanpa harus mengembangkan prototype serta melakukan percobaan lapangan. Buku ini memfokuskan diri pada evaluasi sistem komunikasi wireless digital. Model umum sebuah sistem komunikasi wireless digital dikategorikan ke dalam tiga jenis yakni: (1) komunikasi point-to-point, (2) komunikasi point-to-multipoint, dan (3) komunikasi multipoint-to-multipoint. Bab 1.2.1-1.2.3 menjelaskan detil ketiga model ini. 1.2.1 Komunikasi point-to-point Konsep komunikasi point-to-point ditunjukkan pada Gambar 1.8 [35]. Pada komunikasi point-to-point, data informasi mula-mula dimasukkan pada sebuah enkoder sumber. Pada encoder ini, data informasi digititalisasi jika merupakan data analog. Jika volume data terdigitalisasi cukup besar, maka data akan dikompresi menggunakan beberapa metode pengenkodean. Motion Pictures Expert Group (MPEG) dan adaptive differential code modulation (ADPCM) merupakan contoh dari metode pengenkodean yang digunakan untuk data citra bergerak dan informasi suara. Kemudian, data digital yang dienkode- sumbernya dimasukkan pada sebuah encoder kanal untuk mengurangi kemunculan bit-error karena gangguan kanal komunikasi radio. Misalnya, teknik pengenkodean yang menggunakan error-correcting code (ECC), seperti kode konvolusional, kode Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH), atau kode Reed-Solomon; teknik penyisipan data pilot; dan pembentukan frame untuk mengestimasi karakteristik propagasi radio yang kesemuanya merupakan contoh-contoh yang representatif. Selanjutnya, data digital yang dienkode kanalnya dimasukkan pada sebuah modulator digital dan diubah menjadi sinyal radio. Pengertian “modulasi” ialah pemvariasian komponen-komponen istimewa yang termasuk dalam gelombang sinyal carrier. Sinyal carrier secara umum dituliskan sebagai : Di mana A(t), fc, dan q(t) masing-masing adalah amplitude yang bergantung waktu, frekuensi carrier radio, dan fase yang bergantung waktu dari sinyal gelombang carrier. Pada (1.1), kita memiliki tiga komponen istimewa yang mana nilainya dapat diubah-ubah oleh user. Yakni amplitude, frekuensi, dan fase. Jika kita mengubah amplitude dari (1.1), menurut data informasi digital, kita sebut skema modulasinya sebagai amplitude modulation (AM). Jika kita mengubah frekuensi dari (1.1), dengan data informasi , maka kita sebut skema modulasinya sebagai frequency modulation (FM). Terakhir, jika kita mengubah fase dari (1.1), menurut data informasi digital, kita sebut skemanya sebagai phase modulation (PM). Sinyal yang termodulasi ditunjukkan pada Gambar 1.9. Proses modulasi dilakukan pada pita frekuensi yang lebih rendah sebagaimana pada pita frekuensi radio (RF) carrier. Pada beberapa kasus, kita gunakan pita frekuensi yang lebih rendah lagi di mana pemrosesan sinyal digital dapat dilakukan. Pita frekuensi tersebut disebut “baseband”. Jika digunakan pada baseband, kita memerlukan suatu upconversion pada pita RF carrier untuk membuat sebuah sinyal termodulasi. Jika pengubahan langsung cukup sulit, kita ubah sinyal mula-mula melalui suatu pita intermediate frequency (IF). Kemudian, sinyal digital yang termodulasi dikirimkan ke penerima melalui sebuah kanal radio. Di penerima, sinyal yang diterima dimasukkan ke sebuah demodulator digital dan di-downconvert ke data digital baseband. Untuk pengkonversian, metode pengubahan sinyal yang diterima pada pita frekuensi carrier ke pita IF, dan kemudian diubah lagi ke baseband adalah yang paling populer. Kemudian, di baseband, level amplitude, frekuensi, atau fase dideteksi bagi masing-masing skema AM, FM, dan PM, dan akhirnya data yang dikirimkan diperbaiki kembali. Selanjutnya, data digital yang terdeteksi dimasukkan ke dalam dekoder kanal, beragam amplitude dan fase yang disebabkan oleh kanal radio dikompensasi, dan ECC yang digunakan di pengirim juga didekodekan. Akhirnya, data yang didekodekan kanal dimasukkan ke dekoder sumber, serta data informasi yang terkirim diperbaiki kembali. Buku ini mempertimbangkan model yang ditunjukkan pada Gambar 1.8. Bagian detil dari bagian yang diarsir pada Gambar 1.8 ditunjukkan pada Gambar 1.10, di mana elemen-elemen berikut ini dievaluasi: Bit error rate (BER); Frame-error rate (FER) -- jika pembentukan frame digunakan; Packet-error rate (PER); -- jika pembentukan paket digunakan. Nilai-nilai ini dievaluasi dengan mengubah parameter-parameter berikut: Level gangguan di penerima; Level sinyal yang diterima; Lingkungan fading (seperti, level frekuensi Doppler); Level sinyal interferensi. Dengan sistem komunikasi digital wireless yang disimulasikan pada Gambar 1.10, pada beberapa kasus kiranya akan sulit mensimulasikan suatu skema modulasi dan demodulasi pada pita RF. Hal ini disebabkan oleh banyaknya data sampling yang dibutuhkan guna mengekspresikan sebuah sinyal termodulasi di pita RF. Sinyal termodulasi dipisahkan antara bagian frekuensi baseband dan bagian pita RF sebagai berikut: Kita dapat meghapus bagian pita RF dari seluruh blok dan mendeskripsikan semua blok komponen pada Gambar 1.10 dengan sebuah notasi pada pita baseband dan melakukan evaluasi dengan simulasi computer. Jenis simulasi ini disebut simulasi pada sebuah sistem ekivalen lowpass. Hubungan antara sistem pita RF dan sistem ekivalen lowpass juga ditunjukkan pada Gambar 1.10. Dengan menggunakan simulasi komputer pada sistem ekivalen lowpass, kita dengan mudah dapat mengevaluasi beberapa performansi pengiriman data pada komunikasi point-to-point. Akhirnya, sebuah diagram alir representatif untuk mendapatkan beberapa topik yang dievaluasi, seperti BER, FER, dan PER, ditunjukkan pada Gambar 1.10. Secara berurutan, mula-mula data informasi digital acak dibangkitkan pada generator data masukan. Kemudian, data ini diformat sebagai sebuah paket atau frame jika diperlukan di encoder kanal. Selanjutnya, data terformat dimodulasi pada modulator baseband digital. Kemudian, sinyal baseband termodulasi dimasukkan ke blok kanal-radio yang diperikan oleh model ekivalen lowpass. Pada blok penerima, sinyal yang dikirimkan yang diekspresikan oleh sistem ekivalen lowpass didemodulasi di demodulator baseband digital dan data, frame, atau paket digital yang dikirimkan diperbaiki kembali pada blok dekoder kanal. Akhirnya, data, frame, atau paket yang didemodulasi dibandingkan dengan yang dikirimkan serta didapatkan BER, FER, ataupun PER.