## Aplikasi Metode Passive Time Reversal Mirror Untuk Mengurangi Pengaruh Multipath Pada Komunikasi Akustik Bawah Air
I Putu Andhi Indira Kusuma 1)
1) Jurusan Teknik Perkapalan, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya Email: indira7030@gmail.com

## Abstrak
Proses transmisi sinyal komunikasi akustik bawah air terkadang mengalami gangguan yang dikarenakan oleh karakteristik fisik kanal. Pada perairan dangkal keadaan fisik kanal yang paling berpengaruh adalah berupa pantulan sinyal dari permukaan air dan dasar perairan, dimana kejadian ini secara umum dinamakan sebagai multipath effect . Makalah ini menganalisa pengaruh multipath effect terhadap kualitas sinyal komunikasi akustik bawah air serta  mengaplikasikan  metode passive  time  reversal  mirror (PTRM)  sebagai  metode  pemrosesan  sinyal  untuk  meminimalisir  pengaruh multipath effect . Dalam pemodelan, tanki uji tarik kapal digunakan sebagai kanal atau media transmisi sinyal komunikasi akustik. Dimana, jarak antara sumber dan penerima sinyal pada pemodelan divariasikan kedalam tiga jarak komunikasi yaitu 2 m, 4 m , 6 m. Frekuensi sinyal akustik yang ditransmisikan adalah Binary Phase Shift Keying (BPSK) sinyal dengan frekuensi sebesar 10 kHz dan membawa 100 bits simbol transmisi. Sedangkan frekuensi sampel  yang  digunakan adalah  200 kHz  dengan  waktu  transmisi  selama 0.02  s.  Dari  hasil pemodelan didapatkan bahwa  karakteristik kanal dapat dideskripsikan  oleh  respon  impulse  kanal  pada  masing-masing  jarak  komunikasi.  Sedangkan  hasil  komunikasi  mengalami  gangguan  oleh  adanya fenomena multipath  effect sehingga  didapatkan bit  error yang  tinggi.  Dengan  mengapilkasikan  metode passive  time  reversal  mirror (PTRM), fenomena multipath effect dan bit error dapat diminimailisir bahkan dihilangkan sehingga kualitas komunikasi akustik bawah air dapat ditingkatkan. Kata Kunci : Komunikasi akustik bawah air, Multipath effect, Passive time reversal mirror

## Abstract
The process of transmitting undewater acoustic communications signals is sometimes impaired due to the physical characteristics of the channel. In shallow water, the most influential effect is the reflection of the signal from the water surface and the bottom, where it is commonly referred to as a multipath  effect.  This  paper  analyzes  the  effect  of  multipath  on  the  quality  of  underwater  acoustic  communication  signal  and  apply  passive  time reversal  mirror  (PTRM)  method  as  signal  processing  to  minimize  multipath  effect.  In  the  simulation,  mini  towing  tank  is  used  as  a  channel  for acoustic communication process. Where, the distance between the source and the signal receiver in the modeling is varied into three communication distances i.e 2 m, 4 m, 6 m. The frequency of the transmitted acoustic signal is a Binary Phase Shift Keying (BPSK) signal with a frequency of 10 kHz and carrying 100 bits of transmission symbol. While the sample frequency used is 200 kHz with transmission time for 0.02 s. From the modeling results  it  is  found  that  the  channel  characteristics  can  be  described  by  the  channel  impulse  response  at  each  communication  distance.  While  the communication result is disturbed by the phenomenon of multipath effect and provided high bit error. By applying the passive  time reversal mirror (PTRM)  method,  multipath  effect  phenomena  and  bit  error  can  be  minimized  and  eliminated  so  that  the  quality  of  underwater  acoustic communication can be improved.
Keywords :Underwater Acoustic Communication, Multipath Effect, Passive Time Reversal mirror

## 1. PENDAHULUAN
Komunikasi akustik bawah air merupakan suatu  bidang  penelitian  yang  sedang  naik  daun dalam  beberapa  tahun  belakangan  ini.  Hal  ini dikarenakan aplikasinya serta perkembangannya  yang sangat luas baik dalam bidang  ilmu  pengetahuan,  eksplorasi,  militer serta  pencegahan  bahaya  di  laut  [1].  Sinyal akustik  yang  digunakan  sebagai  media komunikasi  memiliki  kelebihan  dibandingkan dengan fiber optik  dalam hal jarak komunikasi yang  dilakukan,  dimana  fiber  optik  terbatas dengan panjangnya kabel yang harus digunakan untuk  melakukan  komunikasi  di  bawah  air. Dalam  proses  komunikasi,  sinyal  akustik ditransmisikan  oleh transducer (Hydrophone) melalui  kanal.  Dimana transmitter sebagai
pengirim/sumber  sinyal  serta receiver sebagai penerima sinyal.
Kanal  komunikasi  akustik  bawah  air dapat  dibagai  menjadi  tiga  tipe  yaitu  kanal perairan  dalam (Deep  Sea) ,  perairan  sedang (Medium) serta  perairan  dangkal (Shallow Water). Dimana masing-masing kanal memiliki karakteristik  masing-masing  baik  itu  dari  hal kondisi boundary dalam hal ini pantulan sinyal dengan  dasar  dan  permukaan  perairan, keterbatasan bandwidth , salinitas, arus, gelombang  permukaan  air,  efek Doppler dll [2,3,4].  Sehingga  karakteristik  kanal  diatas secara  langsung  memberikan  beberapa  kendala serta  gangguan  yang  diakibatkan  oleh karakteristik  kanal  tersebut.  Gangguan  yang diakibatkan  oleh  pantulan  sinyal  dengan boundary (dasar  perairan  dan  permukaan  laut) lazim  dikatakan  sebagai  multipath  effect  dan
merupakan  penyumbang  gangguan  terbesar kepada  sinyal  komunikasi  akustik  bawah  laut untuk  tipe  kanal  perairan  dangkal.  Dimana sinyal  yang  ditransmisikan  oleh transmitter akan  memantul  ke  permukaan  serta  ke  dasar dari  perairan  sehingga  menimbulkan multipath delay pada receiver [5,6]. Sehingga menyebabkan kualitas komunikasi yang diterima kurang baik.
Banyak metode  yang dikembangkan oleh para  ilmuwan  untuk  menghadapi  masalah  ini seperti  metode passive  pased  conjugation (PPC) serta time reversal mirror (TRM), Cross correlation  (CC ), Ambiguity  Function dll.  [7- 12].  Metode  di  atas  sukses  mengeliminasi gangguan  yang    diakibatkan  oleh multipath effect ,  sehingga  dapat  meningkatkan  kualitas komunikasi  akustik  bawah  air.  Berdasarkan penjelasan  diatas  maka  pada  penelitian  akan membahas  mengenai  pengaruh multipath  effect terhadap  kualitas  sinyal  komunikasi  akustik bawah  air  pada  kanal  yang  dikategorikan sebagai  perairan  dangkal  serta  pengaplikasian metode passive  time  reversal  mirror (PTRM) sebagai  metode  pemrosesan  sinyal  untuk menghilangkan multipath effect serta meningkatkan  kualitas  sinyal  komunikasi akustik  bawah  air.  Pemodelan  komunikasi akustik bawah air dimodelkan secara matematis mengggunakan metode image dengan tipe kanal yang  digunakan  dalam  pemodelan  adalah  mini towing  tank (Tangki  Uji  Tarik  Kapal)  yang terdapat  di  Jurusan  Teknik  Perkapalan-ITATS. Dimana tank ini memiliki  karakter  yang sesuai dengan keadaan pantulan dari perairan dangkal.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Sistem Akustik Bawah Air
Underwater  acoustic atau  akustik  bawah air  merupakan  suatu  bidang  ilmu  yang mempelajari mengenai pemanfaatan gelombang akustik  sebagai  media  propagasi  di  bawah  air. Pemanfaatan  teknologi  ini  meliputi  aplikasi penggunaan  sonar  di  kapal  selam  sebagai  alat untuk  mendeteksi  obyek  di  bawah  laut, eksplorasi  ataupun  sebagai  alat  pertahanan  di bidang militer dan alat pendeteksi bahaya ( early
warning  system ).  Pada  sistem  akustik  bawah air,  umumnya  terdapat  transducer  yang berfungsi  sebagai  transmitter  atau  pemancar sinyal  akustik  serta receiver atau  penerima sinyal  akustik.  Sistem  komunikasi  akustik bawah  air  merupakan  media  komunikasi  yang sangat  kompleks.  Hal  ini  dikarenakan  media bawah  air  memiliki  atenuasi,  pantulan  sinyal dari dasar serta dari permukaan air ( multipath ), absorpsi dengan segala masalah yang ditimbulkan  oleh  kondisi  fisik  dari  kanal. Propagasi  akustik  bawah  air  dapat  bekerja dengan baik pada frekuensi rendah  yaitu 10-15 KHz  dengan  kecepatan  suara  di  air  sebesar 1500  m/s.  Kanal  akustik  bawah  air  terbagai kedalam  tiga  bagian  yaitu  laut  dalam  ( Deep Water ), kedalaman sedang (Medium) serta laut dangkal ( Shallow Water ). Masing-masing kanal memiliki karakteristik yang berbeda sehingga permasalahan  yang  ditimbulkan  akan  berbeda pula.  Pada  komunikasi  akustik  bawah  air, transducer digunakan  sebagai  alat  pemancar sinyal  dan  penerima  sinyal  yang  biasanya menggunakan  kabel  agar  dapat  memposisikan transducer ke kedalaman tertentu sesuai dengan target operasional saat pengukuran. Penempatan transducer dapat dilakukan dengan media kapal dipermukaan, diikat di bouy ataupun di jangkar pada  dasar  lautan. Multipath  effect merupakan suatu  fenomena  pantulan  sinyal  akustik terhadap boundary dari kanal dimana dalam hal ini  pantulan  dari  permukaan  air  dengan  dasar perairan  kanal.  Efek  dari  fenomena  ini  akan menimbulkan  delay  dari  sinyal  akustik  yang ditransmisikan  di  kanal  atau  secara  umum disebut dengan multipath delay . Gambar 2.2 di bawah  ini  merupakan  penggambaran  secara umum dari multipath effect .
Gambar 1 . Penggambaran multipath effect pada kondisi kanal stationer.
2.2 Teori Image Image  method merupakan  suatu  teori matematis
yang digunakan untuk menggambarkan  interaksi  sinyal  dengan  kanal yang berdasarkan  asas pantulan cermin. Dalam hal  ini  teori  ini  dapat  digunakan  apabila boundary  atas  dalam  kategori  lembut  dan boundary  bawah  dengan  kondisi  keras. Sehingga,  permukaan  dan  dasar  kanal dipertimbangkan  sebagai  dua  cermin.  Ketika elemen  ray  dari  sinyal  menyentuh  permukaan dan  dasar  kanal,  kemudian  secara  tidak langsung  akan    membentuk  bayangan  pantulan yang  berlawanan  dengan  sinyal  awal.  Dengan logika  ini  keseluruhan    pantulan  atau  metode bayangan  dari  sinyal  dapat  dibuat  dan  dengan metode  ini  pula  dapat  menghasilkan  teori matematis  dari multipath  effect dengan  sangat mudah. [13,14].
Berikut  ini  gambaran  dari  image  method. Gambar  2  dibawah  menunjukkan  representasi skema  dari  kontribusi physical  source pada kedalaman source zs dan pantulan pertama dari tiga image source , sehingga dapat diekspresikan secara matematis seperti rumus berikut
03 jkL 03 2 02 jkL 02 1 01 jkL L e ) ω , φ ( Rˆ L e ) ω , φ ( Rˆ L e ) ω ( A ) ω , z , r ( P 03 02 01         
     04 jkL 04 2 04 1 L e ) ω , φ ( Rˆ ) ω , φ ( Rˆ 04 (1)
Dimana A(ω) adalah  amplitudo  sinyal  dan  i  =
1,2. Sehingga i Rˆ adalah
) ω , θ ( Rˆ ω , φ 2 π Rˆ ) ω , φ ( Rˆ i i i          (2)
Gambar 2. Interaksi lengan rays metode image menggambarkan keadaan multipath
Panjang  dari  empat  lengan rays dapat dideskripsikan sebagai berikut
` ) z z ( r L 2 s 2 01    (3) 2 s 2 02 ) z z ( r L    (4) 2 s 2 03 ) z z D 2 ( r L     (5) 2 s 2 04 ) z z D 2 ( r L     (6)

## 2.3 Teori
Passive Time Reversal Mirror Metode time  reversal atau  dalam  domain frekuensi  disebut passive  phase  conjugation (PPC) merupakan  suatu  metode  pengolahan sinyal  yang  digunakan  untuk  memfokuskan energi pada batasan  yang diinginkan  yang juga dapat  digunakan  sebagai  mitigasi  dari  dispersi multipath  dan  gangguan  antar  symbol (Inter symbol  interference-ISI). Metode  ini  dapat diklasifikasikan  menjadi  dua  jenis  yaitu active time reversal serta passive time reversa l [15]. Sedangkan active  time  reversal harus mengimplementasikan prosesnya secara langsung  pada  kondisi  lingkungan  yang  nyata. Sedangkan passive  time  reversal dalam prosedur transmisi sinyal ke kanal diimplementasikan  melaui  simulasi  komputer. Sebut  saja  sumber  sinyal    pada  domain  waktu s(t), sinyal  yang  diterima  pada  domain  waktu p(t) , h(t) merupakan impulse  respon dari  kanal (CIR)  antara  sumber  sinyal  dan  penerima sinyal. Kemudian p(t) pada domain waktu dapat diekspresikan melalui rumus berikut :
) t ( s ) t ( h ) t ( p   (7)
Dimana
 merupakan  suatu  proses integrasi convolution .  Berdasarkan  proses time reversal ,  maka  representasi  sinyal  setelah melalui proses time reversal akan
dideskripsikan menjadi
) t ( p ) t ( h ) t ( z    (8) ) t ( s ) t ( h ) t ( h ) t ( z ) t ( TRM       (9)
Dimana  keluaran  sinyal  setelah  melalui  proses time reversal adalah akan menjadi sama dengan sumber sinyal yang asli.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## 3.1 Pemodelan Kanal Komunikasi
Interaksi  antara  sinyal  dengan  kanal dimodelkan  secara  matematis  mengggunakan teori  image  method  dengan  tipe  kanal  yang digunakan dalam pemodelan adalah mini towing tank (Tangki  Uji  Tarik  Kapal).  Penggunaan kanal  ini  didasarkan  atas  karakter boundary yang  dimilikinya,  dimana  terdapat  empat dinding  solid,  satu  dinding  dasar  dan  satu permukaan  air  yang  diharapkan  mampu menimbulkan  efek  pantulan  sinyal  dan memberikan pengaruh efek multipath . Gambaran  kanal  ini  secara  keseluruhan  dapat dilihat  pada  gambar  3.  Pada  gambar  tersebut dapat diterangkan bahwa kanal yang digunakan diharapkan  dapat  menyerupai  keadaan  kanal perairan dangkal.
Untuk  mendukung  pemodelan  interaksi antara  sinyal  dengan  kanal,  maka  pada  analisa image method dipertimbangkan menggunakan 6 (enam) elemen ray yaitu Direct path (DP) untuk sinyal  yang  menuju  langsung  ke  penerima (receiver), Surface path (SP) untuk sinyal yang memantul ke permukaan air, Bottom path (BTP) untuk  sinyal  yang  memantul  ke  dasar  kanal, Front Path (FP) untuk sinyal yang memantul ke bagian  depan  dinding, Back  Path  (BP) untuk sinyal  yang  memantul  kebagian  belakang dinding, dan yang terakhir adalah Left path (LP) untuk  sinyal  yang  memantul  kebagian  sebelah kiri  dinding.  Sedangkan  pantulan  sinyal  ke bagian sebelah kanan dinding tidak dipertimbangkan  karena  asumsi  sinyal  telah melewati receiver sehingga kedatangan sinyalnya tidak diperhitungkan.
Gambar 3. Skema simulasi akustik bawah air pada mini towing tank Pemodelan  interaksi  antara  sinyal  dengan kanal  ini  bertujuan  untuk mengetahui  Channel Impulse  Response  (CIR) atau respon  impulse dari  kanal.  Dimana  dari  CIR  ini  kita  dapat melihat  karakteristik  fisik  dari  kanal  yaitu berupa Delay  Spread yang  mengakibatkan multipath atau Doppler Spread yang mengakibatkan  adanya  gangguan  frekuensi yang  berasal  dari  efek Doppler .  Pengetahuan informasi  mengenai  karakteristik  kanal  ini memiliki  fungsi  yang  sangat  vital  terhadap komunikasi  akustik  bawah  air,  sehingga  dapat memastikan sinyal akustik yang dikirim melalui sumber (Source) dapat  diterima  dengan  baik oleh penerima (Receiver).
Jarak  antara  sumber  dan  penerima  sinyal pada  simulasi  divariasikan  kedalam  tiga  jarak komunikasi  yaitu  2  m,  4  m  ,  6  m.  Sedangkan ketinggian  sumber  dari  dasar  kanal  adalah  0,5 m  dan  penerima  0,2  m.  Frekuensi  sinyal  yang ditransmisikan  didalam  kanal  adalah Binary Phase  Shift  Keying  (BPSK) sinyal  dengan frekuensi  sebesar  10  kHz  dan  membawa  100 bits  simbol  transmisi.  Sedangkan  sampel frekuensi  yang  digunakan  adalah  200  kHz dengan  waktu  transmisi  selama  0.02  s. Kecepatan  suara  didalam  kanal  diasumsikan sebesar  1500  m/s.  Untuk  mendapatkan gambaran  mengenai  skema  dan  parameter simulasi  akustik  pada  kanal  mini towing  tank dapat dilihat pada gambar 3 diatas.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Respon  Impulse Dari  Kanal
Komunikasi Setelah menginput parameter dari simulasi, maka  tahapan  selanjutnya  adalah  menganalisa respon  impuls  kanal  komunikasi  dari  masing- masing  jarak  komunikasi  yang  telah  diberikan yaitu  2  m,  4  m,  6  m.  Pengujian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  interaksi  antara  sinyal komunikasi  dengan boundary yaitu  lapisan dinding  dari  kanal.  Dimana  interaksi  sinyal dengan boundary pada  domain  waktu  akan mengakibatkan  terjadinya time  delay ,  atau keterlambatan  datangnya  sinyal  berdasarkan
fungsi  waktu.  Jika  masing  -masing ray elemen mengalami  kejadian  ini  maka  kondisi  kanal dikategorikan  kedalam  tipe Delay  Spreading yang  didalamnya  terdapat  fenomena  efek multipath .    Dengan  menggunakan  teori image method serta  mempertimbangkan  6  (enam) elemen ray maka  interaksi  sinyal  komunikasi dengan boundary dari  masing-masing  jarak komunikasi  dapat  ditunjukkan  pada  gambar berikut :
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10 -3 -0.5 0 0.5 1 Time (sec) F re q u e n cy (H z) Channel Impulse Response SP DP BTP FP LP BP (a) 2 2.5 3 3.5 4 x 10 -3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 Time (sec) F re q u e n cy (H z) Channel Impulse Response DP BTP FP SP LP BP (b) 2 2.5 3 3.5 4 x 10 -3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 Time (sec) F re q u e n cy (H z) Channel Impulse Response DP BTP FP SP LP BP (c)
Gambar  4. (a,b,c) Respon  Impulse  dari  kanal komunikasi dengan jarak komunikasi 2 m, 4 m dan 6 m Gambar  4  (a),(b),  (c)  merupakan  hasil simulasi impulse respon  kanal  dari  masing- masing  jarak  komunikasi  2  m,  4  m  ,  6  m. Dimana  melalui  grafik  tersebut  dapat  kita  lihat bahwa  6  (enam)  elemen ray yang  berinteraksi dengan  lapisan  dinding  dari  kanal  memiliki frekuensi  dan  waktu  kedatangan  yang  berbeda sesuai  dengan  karakteristik  dari  kanal  dan pemodelan  matematis  menggunakan metode image .  Secara  keseluruhan  kedatangan  sinyal setelah  berinteraksi  dengan  dinding  kanal adalah  dimulai  dengan  kedatangan  elemen ray dari direct path (DP), bottom path (BTP), front path (FP), surface path (SP), left path (LP) dan back  path (BP).  Dalam  hal  ini  hasil  dari pemodelan  sesuai  dengan  teori  dari  metode image  dimana surface  path (SP)  termasuk kedalam boundary atas dengan kategori lembut ( soft ), sedangkan  bottom  path (BTP)  termasuk kedalam boundary bawah dengan kategori keras ( hard ) .
Selain itu kesimpulan yang dapat diambil dari  hasil  pengujian  diatas  adalah  kedatangan sinyal direct path (DP) dan bottom path (BTP) adalah lebih awal dibandingkan dengan elemen ray  yang  lainnya,  hal  ini  dikarenakan konfigurasi  dari  pengaturan  simulasi  yang menempatkan  jarak transducer sumber  ke transducer penerima  sangat  dekat  serta ketinggiannya  dari  dasar  kanal  juga  sangat rendah. Jika diruntut dengan waktu kedatangan maka  pada  masing-masing  jarak  komunikasi sejauh 2 m, 4 m, 6 m maka kedatangan elemen ray  secara  berurutan  adalah  dapat  dilihat  pada tabel 1 beikut.
Tabel  1. Waktu  kedatangan  elemen  ray  pada  respon impulse kanal dari masing-masing jarak komunikasi
Waktu Kedatangan Elemen Ray (s) Jarak Komunikasi 2 m 4 m 6 m Direct Path (DP) 0.6 x 10 -3 2 x 10-3 2.1 x 10 -3 Bottom Path (BTP) 0.7 x 10 -3 2.1 x 10-3  2.2 x 10 -3
Front Path (FP) 1.5 x 10 -3 2.4 x 10 -3 2.5 x 10 -3
Surface Path (SP)
1.6 x 10 -3 2.5 x 10 -3 2.6 x 10 -3
Left Path (LP)
2 x 10 -3 2.8 x 10 -3 2.9 x 10 -3 Back Path (BP) 2.2 x 10 -3 3.4 x 10 -3 3.5 x 10 -3
Berdasarkan  tabel  1  diatas  dapat disimpulkan  bahwa  semakin  dekat  jarak komunikasi  maka  semakin  cepat  kedatangan sinyal.  Demikian  juga  sebaliknya  jika  semakin jauh  jarak    komunikasi  maka  semakin  lambat kedatangan sinyal.

## 4.2 Analisa Komunikasi Akustik
Setelah mengetahui karakteristik kanal pada masing-masing jarak komunikasi maka langkah selanjutnya
adalah melakukan analisa komunikasi  akustik.  Dalam  analisa  ini  akan dilihat  seberapa  besar  error  dari  simbol  sinyal yang ditransmisikan oleh transducer sumber ke transducer  penerima  pada  masing-masing  jarak komunikasi  kedalam  kanal.  Seperti  yang dijabarkan  diatas bit  error disebabkan  oleh interaksi  antara  simbol  yang  terdapat  didalam sinyal  akustik  yang  ditransmisikan  dengan boundary dari  kanal  sehingga  mengakibatkan fenomena  efek multipath .  Setelah  itu  teori passive  time  reversal  mirror digunakan  untuk menghilangkan  efek multipath atau bit  error yang  dihasilkan,  sehingga  kualitas  sinyal komunikasi akustik bawah air dapat ditingkatkan.
Pada  gambar  gambar  5  (a,b)  menunjukkan diagram konstelasi  Binary  Phase  Shift  Keying (BPSK) tanpa  dan  dengan  menggunakan  teori passive  time  reversal  mirror pada  jarak komunikasi 2 m. Dimana pada diagram tersebut pada  jarak  komunikasi  2  m  jika  tidak menggunakan teori passive time reversal mirror maka terdapat bit error sebesar 37 (terlihat dari simbol  yang  saling  tumpang  tindih  pada diagram konstelasi),
sedangkan jika
menggunakan teori passive time reversal mirror maka bit  error dapat  diminimalisir  sehingga
menjadi  0  (simbol  yang  terpisah  dengan  baik pada nilai -1 dan 1).
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (a) -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (b)
Gambar  5. (a)  Diagram  konstelasi Binary  Phase  Shift Keying (BPSK)  tanpa  menggunakan  teori passive  time reversal mirror pada jarak komunikasi 2 m memiliki bit error  sebesar  37,  (b)  Diagram  konstelasi Binary  Phase Shift Keying (BPSK) dengan menggunakan teori passive time reversal mirror pada jarak komunikasi 2 m memiliki bit error sebesar 0
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (a)
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (b)
Gambar  6. (a)  Diagram  konstelasi Binary  Phase  Shift Keying (BPSK)  tanpa  menggunakan  teori passive  time reversal mirror pada jarak komunikasi 4 m memiliki bit error sebesar  52,  (b)  Diagram  konstelasi Binary  Phase Shift Keying (BPSK) dengan menggunakan teori passive time reversal mirror pada jarak komunikasi 4 m memiliki bit error sebesar 2
Untuk  jarak  komunikasi  4  m,  hasil komunikasi dapat dilihat pada gambar gambar 6 (a,b). Dimana pada diagram tersebut pada jarak komunikasi  4  m  jika  tidak  menggunakan  teori passive  time  reversal  mirror maka  terdapat bit error sebesar 52, sedangkan jika menggunakan teori passive  time  reversal  mirror maka bit error dapat  diminimalisir  sehingga  menjadi  2. Sedangkan  hasil  komunikasi  pada  jarak  6  m yang  ditunjukkan  oleh  gambar  6  (a,b) mendeskripsikan bahwa jika tidak menggunakan teori passive time reversal mirror maka  terdapat bit  error sebesar  54,  sedangkan jika  menggunakan  teori passive  time  reversal mirror maka bit  error dapat  diminimalisir sehingga menjadi 0.
Dari penjelasan
tersebut dapat disimpulkan  bahwa  jika  tidak  menggunakan teori passive  time  reversal  mirror maka  hasil komunikasi  akustik  bawah air akan mengalami gangguan  oleh  adanya  efek multipath yang diakibatkan  oleh  karakter  kanal  sehingga menyebabkan  adanya bit  error disetiap  hasil transmisi  sinyal.  Oleh  karena  itu  penggunaan teori passive  time  reversal  mirror mampu meminimalisir  terjadinya bit  error atau  efek multipath  pada  hasil  komunikasi,  sehingga kualitas  sinyal  akustik  yang  diterima  oleh penerima sinyal dapat ditingkatkan.
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (a) -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Inphase Component Q ua dr at ur e P ha se c om po ne nt BPSK Constellation at Receiver Hz 200000 (b)
Gambar  7. (a)  Diagram  konstelasi Binary  Phase Shift  Keying (BPSK)  tanpa  menggunakan  teori passive time reversal mirror pada jarak komunikasi 4 m memiliki bit error sebesar 54, (b) Diagram konstelasi Binary Phase Shift Keying (BPSK) dengan menggunakan teori passive time reversal mirror pada jarak komunikasi 4 m memiliki bit error sebesar 0

## 5. KESIMPULAN
Kualitas  hasil  komunikasi  akustik  bawah air  sangat  tergantung  dengan  karakteristik kanal.  Sehingga,  untuk  mendapatkan  hasil komunikasi  akustik  yang  baik  maka  harus melakukan  analisa  karaktersitik  kanal  terlebih dahulu.  Karakteristik  kanal  dapat  dianalisa dengan  mengetahui  respon impulse dari  kanal atau channels  impulse  response  (CIR) pada setiap  jarak  komunikasi  dilakukan.  Tentunya sebelum  mengaplikasikan  akustik  bawah  air secara  langsung  di  kanal,  maka  pemodelan secara  matematis  dapat  dilakukan  untuk mempelajari terlebih dahulu karakter dari kanal. Berdasarkan hal tersebut makalah ini
menyajikan  pemodelan  komunikasi  akustik bawah  air  dengan  menngaplikasikan  metode image untuk  mengetahui  respon impulse dari kanal  dan passive time reversal mirror sebagai metode pemrosesan sinyal untuk meminimalisir efek multipath pada hasil komunikasi.
Dari  hasil  pemodelan  metode image didapatkan  bahwa  karakteristik  kanal  yang dimodelkan  berdasarkan  skema  simulasi  yang telah  ditetapkan,  didapatkan  karakter  kanal yang  termasuk  kedalam  kategori Delay Spreading yaitu  adanya  fenomena  efek multipath yang diakibatkan oleh interaksi antara simbol  yang  terdapat  pada  sinyal  akustik dengan boundary dari  kanal.  Hal  ini  secara tidak langsung akan mengakibatkan terganggunya  transmisi  simbol  pada  sinyal akustik  yang  ditransmisikan  oleh transducer sumber  ke transducer penerima  sinyal.  Pada analisa  hasil  komunikasi  akustik  pada  masing- masing  jarak  komunikasi  diatas  dapat disimpulkan  bahwa  hasil  transmisi  sinyal mengalami  gangguan  oleh  adanya  fenomena efek multipath tersebut, sehingga didapatkan bit error yang  tinggi.  Dengan  mengapilkasikan metode passive time reversal mirror , fenomena efek multipath dan bit error dapat diminimailisir  bahkan  dihilangkan  sehingga kualitas  komunikasi  akustik  bawah  air  dapat ditingkatkan.
Untuk mendapatkan hasil simulasi yang lebih valid, maka hal yang dapat dipertimbangkan sebagai penelitian kedepannya adalah  seberapa  besar Delay  Spreading yang terjadi pada kanal. Tentunya dengan mempertimbangkan  berbagai  faktor  dalam skema simulasi yaitu variasi besarnya frekuensi sinyal,  tipe  sinyal  akustik  yang  berbeda  serta variasi  jarak  antara transducer sumber  dan transducer penerima  serta  jaraknya  terhadap dinding  kanal.  Selain  itu,  pertimbangan  multi pantulan  pada  metode image mungkin  dapat memberikan  kondisi  kanal  yang  sesuai  dengan kondisi aslinya.

## 6. UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan  terselesainya  penelitian  ini  sebagai penulis saya mengucapkan banyak terima kasih kepada  semua  pihak  yang  telah  membantu penelitian  ini  terutama  Jurusan  Teknik Perkapalan  Institut  Teknologi  Adhi  Tama Surabaya  yang  telah  memberikan  dukungan baik materiil dan non materiil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Trujillo, R. P., ,(2010). Interference cancellation and network coding for underwater communication  systems,  Project  Report, Department  of  Telecomunication  Technology, West Aalborg University, Denmark.
[2]  Duke,  P.  S.,(2002).  Direct-sequence  spread- spectrum  modulation  for  utility  packet transmission in underwater acoustic communication networks, Master Thesis, Naval Post Gradute School, Monterey-California.
[3]  Stojanovic,  M.,  and  Preisig,  J.,  (2002). Underwater  acoustic  communication  channels: propagation models and statistical characterization, Proceeding of IEEE
Communication Magazine, pp. 84-89.
[4]  Aik,  T.  B.,  Sen,  Q.  S.,  and  Nan,  Z.,  (2007).
Characterization of Multipath Acoustic Channels  in  very  shallow  waters  for communications,  Proceeding  of  Oceans  2006- Asia Pasific, Singapore, pp. 1-8.
[5]  Eggen,  T.  H.,  (1997)  Underwater  acoustic communication  over  Doppler  spread  channels, Ph.D  Dissertation,  Department  of  electrical Engineering and Ocean Engineering, Massachusetts  Institute  of  Technology-Woods Hole Oceanographic Institution, Massachusetts –USA.
[6]  Citree,  M.,  (2007).  A  high  frequency  warm shallow  water  acoustic  communications channel  model  and  measurements,  Journal  of Acoustical  Society  of  America,  Vol.  122,  pp. 25-80.
[7]  Jackson,  D.  R  and  Dowling,  D.  R.,  (1991). Phase  conjugation  in  underwater  acoustic, Journal of Acoustical Society of America, Vol. 89, pp. 171-181.
[8]  Kim, J.  S,  Song,  H.C  and Kupperman,  W.  A., (1991).  Adaptive  Time  Reversal  Mirror, Journal of Acoustical Society of America, Vol. 109, pp. 1817-1825.
[9]  Song,  H.  C.,  Roux,  P.,  Hodgkiss,  W.  S., Kupperman, W. A, Akal, T, and Stevenson, M., (2006). Multiple-input-multiple output coherent time  reversal  communications  in  a  shallow water  acoustic  channel,  IEEE  Journal  of Oceanic Engineering, Vol. 31, pp. 170-178.
[10] Yang,  T.  C.,  (2002).  Temporal  Resolutions  of Time-reversed  and  Passive-phase  Conjugation for  Underwater  Acoustic  Communications-II: The  effect  of  source  motion,  Journal  of Acoustical  Society  of  America,  Vol.  112,  pp. 2363-2363.
[11] Yang,  T.  C.,  (2003).  Temporal  Resolutions  of Time-reversed  and  Passive-phase  Conjugation for  Underwater  Acoustic  Communications, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 28, pp. 229-245.
[12] Yang, T. C., (2003). Correlation based decision feedback  equalizer  for  underwater  acoustic communications,  IEEE  Journal  of  Oceanic Engineering, Vol. 30, pp. 865-880.
[13] Simulation  of  an  Underwater  Acoustic Communication  Channel,  Master  Thesis, University  of  Applied  Sciences,  Bremen- Germany.
[14] Frisk,  G.  V.,  ,  (1994).  Ocean  and  Seabed Acoustics:  A  theory  of  wave  propagation, Prentice Hall, New Jersey, USA.
[15] Wu, B. H., 2010. Research of microphone array signal processing to audio signal separation and sound  field  reconstruction,  Dept.  of.  System and  Naval  Mechatronic  Engineering,  National
Cheng Kung University.