Analisis Teknik OFDM Untuk Sistem Komunikasi Bawah Air Pada ROV/AUV

Fajarwati, Laily (2025) Analisis Teknik OFDM Untuk Sistem Komunikasi Bawah Air Pada ROV/AUV. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6022231039-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Komunikasi akustik bawah air menghadapi tantangan signifikan akibat keterbatasan bandwidth, khususnya pada aplikasi Remotely Operated Vehicle (ROV) maupun Autonomous Underwater Vehicles (AUV) dengan lebar pita sekitar 5 kHz. Untuk mengoptimalkan pemanfaatan bandwidth yang terbatas dan mempertahankan keandalan komunikasi, maka teknik Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) diterapkan pada sistem komunikasi bawah air. Kanal bawah air memiliki karakteristik multipath dan Doppler spread akibat pantulan dan pergerakan pengirim serta penerima, yang menyebabkan interferensi antar subcarrier (ICI) serta atenuasi sinyal sehingga berdampak negatif pada performa transmisi.
Penelitian ini berfokus pada pemberian rekomendasi penggunaan parameter OFDM, khususnya panjang cyclic prefix (CP) dan jumlah subcarrier untuk memperoleh performa sistem yang optimal. Sistem ini dirancang untuk diterapkan pada ROV/AUV yang bergerak dengan kecepatan relatif rendah. Dalam penelitian ini, pengukuran digunakan sebagai validator untuk membandingkan hasil simulasi dengan menggunakan model kanal akustik bawah air yang telah ada. Pengukuran dilakukan di Laboratorium Hidrodinamika Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) untuk memvalidasi desain sistem OFDM dalam kondisi kanal bawah air yang terkontrol. Dengan membandingkan hasil simulasi dan pengukuran dapat diperoleh pemahaman yang lebih akurat terhadap karakteristik kanal dan kinerja sistem komunikasi OFDM di lingkungan bawah air.
Hasil menunjukkan bahwa penerapan CP sebesar 30% mampu meminimalkan efek multipath dan meningkatkan kualitas sistem hingga 44.4%. Pada penelitian ini, kecepatan penerima rata-rata sebesar 0.5 m/s sehingga menghasilkan frekuensi Doppler sekitar 1 Hz. Penelitian ini menunjukkan bahwa penerapan 512 subcarrier dalam sistem OFDM masih dapat dilakukan karena frekuensi Doppler hanya sebesar 10⁻¹ dari lebar antar subcarrier (Δf), yang masih berada dalam batas toleransi untuk menghindari interferensi antar subcarrier dan menjaga kinerja komunikasi tetap optimal.
====================================================================================================================================
Underwater acoustic communication is subject to significant challenges due to bandwidth limitations, particularly in applications involving Remotely Operated Vehicles (ROVs) or Autonomous Underwater Vehicles (AUVs), where the available bandwidth is typically around 5 kHz. To optimize the use of this limited bandwidth while maintaining communication reliability, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has been adopted in underwater communication systems. The underwater channel is characterized by multipath propagation and Doppler spread, caused by signal reflections and the relative movement of the transmitter and receiver. These effects lead to inter-carrier interference (ICI) and signal attenuation, negatively impacting transmission performance.
This study focuses on recommending suitable OFDM parameters, specifically the cyclic prefix (CP) length and the number of subcarriers to achieve optimal system performance. The system is designed for ROVs/AUVs operating at relatively low speeds. Simulations using established underwater acoustic channel models are validated through experimental measurements. These measurements were conducted in a controlled underwater environment at the Hydrodynamics Laboratory of the National Research and Innovation Agency (BRIN) to evaluate the performance of the OFDM system. Comparative analysis of simulation and measurement data enables a more precise comprehension of underwater channel behavior and the performance of OFDM systems.
The results indicate that applying a CP of 30% effectively mitigates multipath effects and enhances system quality by up to 44.4%. In this study, the receiver moved at an average speed of 0.5 m/s, resulting in a Doppler frequency shift of approximately 1 Hz. The results indicate that the use of 512 subcarriers in the OFDM system is still feasible since the Doppler frequency is only 10⁻¹ of the subcarrier spacing (Δf), which remains within the tolerance limit to avoid inter-carrier interference and ensure optimal communication performance.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	ROV/AUV, Delay spread, Doppler spread, OFDM, sistem komunikasi bawah air, ROVs/AUVs, Delay spread, Doppler spread, OFDM, underwater communication system
Subjects:	H Social Sciences > HD Industries. Land use. Labor > HD30.335 Communication systems
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Laily Fajarwati
Date Deposited:	21 Jul 2025 02:24
Last Modified:	21 Jul 2025 03:28
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/120177

Actions (login required)

View Item