TEKNIK PASSIVE TIME-REVERSAL UNTUK KOMUNIKASI AKUSTIK BAWAH AIR

Widiarti, Yuning (2020) TEKNIK PASSIVE TIME-REVERSAL UNTUK KOMUNIKASI AKUSTIK BAWAH AIR. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Preview

Text 07111560010008-Dissertation.pdf Download (3MB) | Preview

Abstract

Perkembangan riset di bidang akustik bawah air (ABA) yang terjadi dalam tahun terakhir telah mengalami peningkatan kinerja dan tingkat kehandalan dibandingkan dengan sistem yang telah terbangun sebelumnya. Sebagai contoh nyata implementasi teknologi adalah dibangunnya jaringan sensor nirkabel akustik bawah air (JSNABA). Sensor-sensor bawah air (UW-sensor) membentuk suatu kluster, dimana node sink berperan sebagai sebuah gateway dalam jaringan. Node sink mengkomunikasikan data yang terkumpul ke pusat pemrosesan data yang terletak dibawah permukaan laut, sebagai contoh: kapal selam, kapal permukaan atau pusat perintah yang dapat mengirimkan perintah ke UW-sensor melalui node sink. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem komunikasi yang handal untuk dapat menunjang berlangsungnya proses pengiriman dan penerimaan informasi secara akurat. Namun, proses transmisi data didalam air sangat dipengaruhi oleh rugi-rugi transmisi, derau, gema dan perubahan kanal ABA, baik secara temporal maupun spasial. Rugi-rugi transmisi dan derau lingkungan merupakan variabel yang berpengaruh pada signal-to-noise ratio (SNR) dan lintasan jamak (multipath) yang bervariasi terhadap waktu merupakan faktor utama yang berpengaruh pada pemrosesan sinyal dan membatasi performansi sistem. Lintasan jamak dapat mengakibatkan intersymbol interference (ISI) yang merupakan interferensi antar simbol kerena kedatangan jamak dari masing-masing simbol yang ditransmisikan, sehingga dapat menurunkan performansi sistem. Efek lintasan jamak lebih sering terjadi pada lingkungan perairan dangkal karena interaksi antara permukaan dan dasar laut lebih besar.
Pada penelitian ini, teknik Time-Reversal (TR) pasif dipertimbangkan sebagai teknik yang digunakan untuk mengatasi permasalahan ISI efek dari lintasan jamak. Teknik TR memiliki kemampuan mengkompresi lintasan jamak secara temporal maupun spasial (temporal-spatial focusing). Pemfokusan temporal dapat mereduksi efek ISI dan meningkatkan SNR, sedangkan pemfokusan spasialnya dapat mengatasi efek channel fading. Meskipun demikian, reduksi lintasan jamak yang dilakukan dengan TR terbatas oleh lingkungan kanal ABA yang berubah-ubah dan hal ini berpengaruh pada estimasi kanal yang tidak sempurna. Pada lingkungan dengan lintasan jamak yang buruk, seringkali proses TR menghasilkan ISI residual. Untuk mengatasinya, dalam penelitian ini teknik TR dikombinasi dengan teknik equalisasi adaptif decision feedback equalizer (DFE). Dalam proses equalisasi DFE, ISI residual dapat dihilangkan dengan adanya filter umpan balik yang meminimalkan mean-square-error (MSE). Kombinasi kedua teknik ini (TR-DFE) diharapkan dapat mengatasi ISI residual sekaligus meningkatkan kinerja sistem.
Sistem nirkabel di masa depan diharapkan dapat memberikan layanan data rate yang tinggi kepada pengguna. Oleh sebab itu, diperlukan bandwidth yang lebih besar. Namun keterbatasan bandwidth yang ada pada kanal ABA, maka penerapan sistem OFDM sebagai alternatif dari single carrier dianggap sebagai solusi yang tepat. Dalam penelitian ini, teknik TR diaplikasikan pada sistem multicarrier (OFDM) dan diharapkan mampu menghasilkan performansi yang lebih unggul. Selain itu, skema TR-OFDM ini dapat diaplikasikan pada lingkungan dengan sifat dispersif yang tinggi. Channel fading merupakan fenomena yang sering muncul pada kanal ABA dan keberadaannya dapat menurunkan performansi sistem komunikasi. Metode efektif yang dipertimbangkan untuk mengatasi efek channel fading adalah teknik kombinasi diversitas spasial, dimana konsep dari teknik diversitas spasial adalah penggunaan banyak salinan sinyal transmisi yang independen secara statistik sehingga dapat mencegah hilangnya sinyal akibat channel fading. Teknik kombinasi diversitas spasial yang digunakan pada penelitian ini adalah Maximum Ratio Combining (MRC) dan Equally Gain Combining (EGC). Pada penelitian ini juga diusulkan kombinasi TR-precoding dengan teknik spatial diversity combininguntuk meningkatkan reliabilitas dan performansi sistem.
Sebagai representasi lingkungan perairan dangkal, maka dilakukan pengukuran respon impuls kanal dan parameter lingkungan pada sebuah towing tank milik Laboratorium Hidrodinamika Indonesia (LHI) yang berdimensi 200 m x 12 m x 6 m. Performansi sistem yang diusulkan dapat diketahui dari simulasi Monte Carlo yang dilakukan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kombinasi TR-DFE adaptif memiliki performansi BER yang lebih unggul jika dibandingkan dengan skema DFE konvensional dan equalisasi linier. Keunggulan TR-DFE terhadap DFE konvensional mencapai 7 dB pada nilai BER 0,08 dengan jarak sumber dan penerima sejauh 40 m dan kedalaman 1,5 m dari permukaan. Dari hasil simulasi ini, equalisasi linier memiliki performansi BER yang paling rendah. Sedangkan pada hasil simulasi Monte Carlo untuk sistem gabungan TR-MRC precoding memiliki performansi BER paling unggul jika dibandingkan dengan skema TR precoding dan TR-EGC precoding. Terdapat selisih hingga 6 dB antara TR-MRC dan TR-EGC untuk mencapai nilai BER 0,07. TR precoding memiliki performansi BER paling rendah jika dibandingkan dengan skema TR kombinasi. Selain itu, ekspresi closed form dari BER gabungan TR precoding dan teknik diversitas spasial pada skema SIMO telah dihasilkan pada penelitian ini untuk mengetahui pengaruh SNR transmisi terhadap nilai BER yang dihasilkan.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	underwater acoustic communication, shallow-water, intersymbol interference (ISI), passive Time-Reversal, DFE, precoding, spatial diversity combining, TR-MRC, TR-EGC, BER, komunikasi akustik bawah air, perairan dangkal, intersymbol interference (ISI), Time-Reversal Pasif, DFE, precoding, spatial diversity combining, TR-MRC, TR-EGC, BER.
Subjects:	H Social Sciences > HD Industries. Land use. Labor > HD30.335 Communication systems
Divisions:	Faculty of Electrical Technology > Electrical Engineering > 20001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Yuning Widiarti
Date Deposited:	18 Aug 2020 07:31
Last Modified:	11 May 2023 08:47
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/78963

Actions (login required)

View Item