Efisiensi Energi Sistem Komunikasi Kooperatif Multi-relay Quantize and Forward Berdasarkan Pemilihan Relay

Abstract

Currently, the increasing energy consumption is a global issue. Information technology and telecommunication industry is one of the areas with the largest energy consumption. The growth of mobile data users is an issue and the biggest challenge for the future. The cooperative wireless communication system has been the focus of research as one of the information delivery strategy with more efficient energy consumption. Energy efficiency in the cooperative wireless communication system can be improved by using a relay between base station and user device, where the distance between base station and user can be shortened, thus, the energy transmission can be minimized. Relay mechanism can be built by utilizing the protocol in the cooperative communication system, such as amplify and forward (AF), decode and forward (DF), and quantize and forward (QF). Relay-selection is an important issue in a cooperative wireless communication system that can reduce energy consumption at the system level. This study analyzes energy efficiency of multi-relay QF cooperative communication for line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) environment based on relay selection strategies: reactive and proactive relay selection. A computer simulation is conducted based on a system model and mathematical analysis. Energy efficiency is calculated based on power consumption of signal transmission and observed in the distance between the source, relay, and destination. Simulation result shows that multi-relay QF networks with relay selection consume lower energy than without relay selection, hence, the energy usage in the relay selection networks is more efficient. Moreover, the strategy of proactive relay selection provides low energy consumption and high energy efficiency compared to the reactive relay selection strategy. Intisari-Saat ini, peningkatan konsumsi energi merupakan isu global. Industri teknologi informasi dan telekomunikasi merupakan salah satu bidang dengan konsumsi energi terbesar. Pertumbuhan pengguna data bergerak merupakan tantangan terbesar yang akan dihadapi pada masa mendatang. Sistem komunikasi kooperatif nirkabel telah menjadi fokus penelitian sebagai salah satu strategi pengiriman informasi dengan konsumsi energi yang lebih efisien. Efisiensi energi pada sistem komunikasi kooperatif nirkabel dapat ditingkatkan dengan menggunakan relay antara base station dengan perangkat pengguna, dengan jarak link dapat diperpendek, sehingga energi transmisi dapat diminimalkan. Mekanisme relay dilakukan dengan memanfaatkan protokol-protokol yang ada dalam sistem komunikasi kooperatif seperti amplify and forward (AF), decode and forward (DF), dan quantize and forward (QF). Pemilihan relay merupakan isu penting dalam sistem komunikasi kooperatif nirkabel yang dapat menurunkan tingkat konsumsi energi pada sistem. Oleh sebab itu, makalah ini menganalisis efisiensi energi sistem komunikasi kooperatif multi-relay QF untuk lingkungan line-of-sight (LOS) dan non-line-of-sight (NLOS) berdasarkan strategi pemilihan relay; reactive dan proactive relay selection. Metode yang digunakan adalah simulasi komputer dengan pemodelan sistem dan analisis matematis. Efisiensi energi merupakan parameter penting yang dihitung berdasarkan konsumsi daya yang dibutuhkan pada pengiriman sinyal informasi dan jarak antara sumber, relay, dan tujuan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa jaringan kooperatif multi-relay dengan strategi pemilihan relay mengonsumsi energi lebih rendah dibandingkan tanpa pemilihan relay, sehingga penggunaan energi pada jaringan dengan pemilihan relay lebih efisien. Selanjutnya, strategi proactive relay-selection menghasilkan tingkat konsumsi energi yang rendah dan efisiensi energi yang tinggi dibandingkan dengan strategi reactive relay-selection. Kata Kunci-Efisiensi energi, komunikasi kooperatif, multi-relay, quantize and forward (QF), strategi pemilihan relay.