ADSL dan Discrete Multitone

          ADSL

ADSL  adalah  salah  satu  bagian  dari  xDSL. ADSL   memungkinkan   transmisi   data   kecepatan tinggi  dengan  bandwdith  asimetris  menuju  rumah dan kantor bisnis malalui jaringan kabel local loop dari telepon yang telah ada. ADSL mentransmisikan sekitar 6 Mbps kepada subscriber (downlink) dan kurang lebih 640 kbps untuk tranmisi arah yang berlawanan (uplink). Penambahan kecepatan ini berkisar sekitar 50 kali tanpa penginstalan jaringan kabel baru.

2.1.         Metode Implementasi Modem ADSL

Secara  umum  alokasi  frekuensi  kerja  ADSL

dibagi menjadi bagian upstream dan downstream. Pembagian alokasi kerja modem ADSL dapat diimplementasikanndalam  2 cara, yaitu                     echo cancellation              (EC)  dan frequency division multiplexing   (FDM)[3].   Pada   metode   EC,   pita frekuensi upstream dan downstream saling overlap dan  dipisahkan  dengan  suatu  echocanceller  lokal. Pada metode FDM, kedua arah transmisi, yaitu upstream dan b downstream    masing-masing dialokasikan pada pita frekuensi yang berbeda.

2.2.         Modulasi Kanal ADSL

Kecepatan transfer sistem ADSL yang sangat tinggi dimungkinkan oleh digunakannya teknik modulasi digital yang digabung dengan teknik pemrosesan sinyal digital untuk memanfaatkan sisa bandwidth  di  atas  spektrum  POTS.  Secara  garis

besar  terdapat  2  macam  teknik  modulasi  ADSL[11],                                                       Q

yaitu :

a)   Teknik modulasi berpembawa tunggal atau single

carrier modulation (SCM).                                                                                             2           0

b)   Teknik       modulasi       berpembawa      jamak      atau                                                                          I

multicarrier modulation (MCM).                                                                                  3           1

Teknik single carrier modulation hanya menggunakan

1 buah frekuensi pembawa sebagai sinyal yang akan

dimodulasi oleh sinyal informasi. Implementasi SCM pada ADSL, yaitu Carrierless Amplitude Phase (CAP)[i0].

Teknik modulasi multicarrier atau multicarrier modulation (MCM) adalah teknik transmisi data yang membagi lebar spektrum bandwidth transmisi menjadi beberapa subchannel dan masing-masing dimodulasi dengan sinyal pembawa yang merepresentasikan blok data  bit  yang  memiliki  bit  rate  lebih rendah  secara paralel. Tujuan pembagian lebar pita menjadi beberapa subkanal  adalah  untuk  meningkatkan  efisiensi  lebar pita  dan  menjadikan  sistem  lebih  adaptif  terhadap kondisi saluran yang dipengaruhi berbagai gangguan. Penerapan MCM pada ADSL dengan menggunakan Discrete           Multitone               (DMT)     dengan    operator transformasinya yang sudah terkenal, yaitu fast fourier transform (FFT). Modulasi DMT membagi lebar pita telephone      menjadi    sub-subkanal                                           dengan   interval

4,3125 kHz[11]  :

ü  Kanal       upstream        dengan       32       subkanal menggunakan             alokasi    lebar                        pita                         11,25-

144,9375        kHz       dengan        metode       echo cancellation.

ü  Kanal   downstream   dengan   256   subkanal

menggunakan bandwidth 64,6875-1164,4 kHz dengan metode echo cancellation juga.

Modulasi  DMT  secara  sederhana  dapat  dilihat  pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Diagram Blok Sederhana Teknik Modulasi Multicarrier

2.3.      Simbol QAM

Diagram konstelasi QAM merupakan titik koordinat simbol pada bidang rectangular I/Q dengan sumbu horisontal inphase (I) dan sumbu vertikal quadrature (Q). Jumlah titik  konstelasi pada metode QAM  bervariasi   tergantung   dari  jumlah  bit   yang diwakili  oleh  setiap  simbol.  Untuk  setiap  blok  bit

diwakili  oleh  sejumlah  M  =  2b      alphabet  simbol.

Diagram konstelasi QAM (b = 2) dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Konstelasi Simbol 4QAM

Angka 0, 1, 2, 3 adalah letak simbol yang merupakan representasi  desimal  dari  nilai  blok  2  bit,  yaitu masing-masing 00, 01, 10, 11. Sedangkan untuk nilai b   lainnya,   diagram   konstelasi   dapat   dihasilkan dengan   cara   mensubstitusikan   blok   2x2   pada Gambar 2.2 dengan Gambar 2.3.

4n+1	4n+3
4n	4n+2

Gambar 2.3 Diagram Dasar Konstelasi QAM

Penentuan letak titik konstelasi dengan nilai b ganjil sedikit berbeda. Sebagai diagram dasar ditentukan terlebih  dahulu  konstelasi  paling  sederhana,  yaitu untuk b = 3 dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Q

5

4    2    0

I

3     1    7

6

`

Gambar 2.4 Diagram Konstelasi 3 Bit

Jika   b   ganjil   dan   lebih   dari   3,   dengan   tetap berpedoman   pada   tabel   2x2   pada   Gambar   2.6 dilakukan substitusi pada tabel yang akan diekspansi dengan perlakuan khusus terhadap 2 MSB dari I dan Q. 2 MSB yang tersisa digeser menuju sisi kuadran yang      berhadapan,      sehingga       bentuk       diagram konstelasi menjadi simetris.

2.4.  Transformasi Fourier Diskrit[13]

Transformasi fourier diskrit digunakan untuk

mengubah sejumlah N data real dalam domain waktu menjadi sejumlah N  data  kompleks  dalam domain frekuensi. Transformasi fourier diskrit dinyatakan dengan:

N -1

- jkWnt

X (k ) = FD [x(nT )] = å x(nT )l           , k = 0,1, ..., N - 1   ,

n = 0

sebaliknya  untuk  mengubah  sejumlah  data  N

kompleks    menadi     sejumlah    N     data    real

digunakan  invers  DFT  yang  dinyatakan  dengan

- j 2pnk / N

N -1

peralatan  penentu  yang  mengubah  simbol  QAM

menjadi  blok  data  digital  dengan  panjang  tertentu

x(n) =  1

N

å X

k = 0

k l              , n = 0,1, ..., N - 1

data  digital  dengan  
.          sesuai  dengan  konstelasi  QAM  yang  bersesuaian.

Untuk  lebih jelasnya  proses  simulasi  dapat  dilihat pada diagram alir gambar 3.2.

2.5.       Cyclic Prefix[3]

Prinsip  dari  cyclic  prefix  adalah  penyalinan

beberapa bagian akhir dari urutan data simbol paling akhir ke urutan data simbol paling depan. Misal pada transmisi upstream DMT dengan panjang subchannel

32 dan panjang cyclic prefix adalah 5 (menurut standar ANSI) maka prinsip penambahan cyclic prefix adalah sebanyak 5 panjang simbol urutan terakhir di salin ke urutan paling depan. Tujuan dari penambahan cyclic prefix   ini   adalah   sebagai   guard   band   atau   band pemisah antar simbol, sehingga dapat menghindari interferensi inter simbol yang disebabkan pengaruh channel (channel impulse response). Karena transmisi sinyal   ADSL   pada   frekuensi   yang   sangat   tinggi sehingga kemungkinan terjadinya interferensi inter simbol  (ISI)  sangat  tinggi  sehingga  dengan  cyclic prefix  ISI  dapat  dicegah.  Selama  panjang  channel impulse response masih di bawah panjang cyclix pefix maka sinyal tidak akan mengalamai distorsi atau gangguan. Prinsip dari cyclic prefix dapat dilihat lebih jelas seperti ditunjukkan pada gambar 3.9.

mulai

Menentukan Jumlah sub channel (N)

ya

Bentuk alokasi bit

(bit_channel)

bentuk data biner sepanjang satu periode (data)

Inisialisasi lagi?

tidak

1

1

Pengkodean data menjadi si mbol

IFFT (x_mod)

Penambahan cyclic prefix

(v)

Penambahan channel respon

Remove

Cyclic prefix

FFT

x_recd

Rekonstruksi symbol

Modifikasi simbol (data_recd)

Simula        ya       1

si

tidak selesai

gambar 2.5.  prinsip penambahan cyclic prefix

III.          PERANCANGAN SIMULASI

Perancangan simulasi dapat dijabarkan sesuai dengan gambar 3.1.

pemancar

Gambar 3.2. Diagram alir simulasi

IV.          HASIL SIMULASI DAN ANALISA

Proses simulasi tugas akhir ini meliputi tiga tahap,  yaitu  inisialisasi,  simulasi  dan  penampilan hasil simulasi.

4.1. Alokasi Bit

Input

QAM                       IFFT Encoder

penerima

Paralel to

serial

+

(cyclic

Prefix)

Serai to

Paralel

Output

Input

Jumlah  bit  yang  dialokasikan  untuk  setiap

subkanal bervariasi antara 1 dan 15 bit. Pada salah satu   hasil   simulasi   sebagaimana   terlihat   pada Gambar 4.1, jumlah distribusi bit untuk 31 subkanal adalah 244 bit. Jumlah 244 bit ini dihasilkan secara random deterministic, alokasi bit untuk subkanal dengan             frekuensi         pembawa          yang        rendah

mendapatkan alokasi yang lebih banyak dikarenakan

Output

QAM Decoder

FFT

(remove cyclic prefix)

frekuensi  pembawa  dengan  frekuensi  yang  tinggi lebih   rentan    terhadap      derau.      Sehingga                 setiap penekanan tombol inisialisasi akan menghasilkan jumlah dan alokasi bit yang acak pula.

Gambar 3.1. Blok diagram pemancar dan penerima DMT

Proses      demodulasi      pada     bagian      penerima bekerja   secara   berkebalikan   dari   proses   modulasi dengan menggunakan fast fourier transform (FFT). Selanjutnya sebuah QAM decoder  berfungsi sebagai

Gambar 4.1 Alokasi Bit Setiap Subkanal

4.2. Data Bit Dikirim

Data   yang  akan  ditransmisikan  adalah  data biner yang dibangkitkan secara acak. Pada salah satu hasil simulasi, data berupa deretan bit sepanjang 244 yang  masing-masing  bernilai  0  atau  1.  Plot  seluruh data yang dibangkitkan dapat dilihat pada Gambar 5.4. Bit-bit   ini   selanjutnya          akan    diumpankan    ke-31 subkanal   dengan   alokasi   masing-masing   subkanal seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Data 244 Bit Dikirim

4.3       Simbol QAM

Simbol QAM  yang  dihasilkan dalam simulasi

adalah simbol dengan nilai konstelasi antara 2 sampai

3278. Pada salah satu hasil simulasi yang dilakukan pada  subkanal  31  dengan  alokasi  2  bit  dan  data masukan  11,   masukan  inphase  bit  –1  (amplitudo dibalik),   masukan   quadrature   bit   –1   (amplitudo dibalik)  menghasilkan simbol -0,7071 – 0,7071i yang dapat  dituliskan  1 Ð2250 ,  ini  berarti  simbol  yang dihasilkan   terletak   pada   kuadran   ketiga           bidang inphase-quadrature.                     Hasil       simulasi       keseluruhan simbol diperlihatkan oleh Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Simbol kompleks yang dihasilkan

4.4        Transformasi IFFT

Hasil transformasi IFFT yang diinginkan adalah nilai waktu real (real time value), dan dari simulasi yang dilakukan terlihat bahwa nilai bagian imajiner   sangat   kecil   sekali   jika   dibandingkan dengan nilai bagian real nya atau nilai imajinernya sangat   mendekati   nol   sehingga   bisa   dianggap bernilai nol seperti diperlihatkan pada gambar 4.4. Nilai real berkisar antara -1 sampai 1 sedangkan nilai

imajiner berkisar antara 1. 10-16 sampai –1. 1016.

Gambar 4.4 Hasil transformasi IFFT

4.5        Transformasi FFT

Pada   sisi   penerima   sinyal   sample   yang diterima  adalah  nilai  waktu  real  (real  time  value) hasil  dari transformasi  IFFT  yang  sudah  melewati saluran  transmisi.  Untuk  channel  ideal  h  =  [1] saluran transmisi tidak mempengaruhi sinyal sample yang  dikirimkan  sedangkan  untuk  channel  tidak ideal   maka   saluran   akan   mempengaruhi   sinyal sample   yang   dikirimkan.   Disamping   itu   sinyal sample  yang        dikirimkan    sudah      mendapatkan tambahan cyclic prefix yang berfungsi sebagai guard band untuk menghindari interferensi intersimbol. Komponen   sinyal               yang   diterima   untuk   katiga channel atau saluran yang berbeda dapat dilihat pada gambar 4.5.a.,4.5.b., dan 4.5.c. Terlihat bahwa untuk

channel ideal pada gambar 4.5.a. sinyal yang diterima adalah sample complex yang besarnya bagian imajiner sangat  kecil  sehingga  bisa  dianggap  nol  (nilai  real time). Panjang sinyal sample adalah 69 yaitu 64 hasil transformasi   IFFT   sebanyak   2N   (2   x   32)   dan penambahan           cyclic      prefix           sebanyal              5               sample. Sedangkan  pada  gambar  4.5.b.  dan  4.5.c  besarnya sample  lebih  besar  dari  69  karena  pengaruh  dari response channel yang diberikan.

Sample yang diterima tersebut mula-mula direnovasi cyclic    prefixnya.             Kemudian                              hasilnya                 menjadi masukan    bagi      transformasi      FFT.       Hasil      dari transformasi FFT ini adalah 64 sample yang terdiri dari rekonstruksi simbol kompleks dan konjugatnya. Oleh karena itu untuk mendapatkan rekonstruksi kompleks                               simbol                     maka                 bagian       konjugatnya dihilangkan terlebih dahulu. Rekonstruksi simbol kompleks yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar

4.6.a.,  4.6.b.,  dan  4.6.c.  Untuk  channel  ideal  dan

response channel h = v terlihat rekonstruksi simbol kompleks dapat dihasilkan kembali simbol kompleks yang          sama       dengan               simbol    kompleks pada transmitter,   yaitu  pada   subchannel   ke   31   yaitu besarnya   –0,7071   –  0,7071i   yang   dapat   ditulis

1 Ð2250

yang terletak pada kuadran ketiga bidang