x.code division.doc
Post on 09-Dec-2014
115 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
X. Code Divison Multiple Access CDMA
10.1. Tujuan Bab
Konsep seluler CDMA meliputi bentuk sel, model spread spectrum, C/I dan Eb/No dan
sel breathing. Sehingga dengan mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan mampu
menjelaskan proses spread spectrum dan power control pada CDMA
10.2. Pendahuluan
Kapasitas reverse link pada cell tunggal pada jaringan CDMA tergantung pada
interfrensi antar user didalam cell itu sendiri (intracell interference) sebagai mana
terjadinya interfrensi antar user pada cell yang bersebelahan (intercell interference).
Jumlah user yang dapat dilayani dalam satu cell secara simultan sangat tergantung pada
jumlah user yang menggunakan secara bersamaan pula didalam satu jaringan.
Pembatasan interfrensi membuat disain penempatan cell pada jaringanCDMA lebih sulit.
Permasalahan penempatan cell pada daerah yang sesuai dengan profile user
membutuhkan perhitungan intercell interference yang sangat tergantung pada geometri
cell, level daya tranmsit dari para pengguna serta jumlah pengguna pada sel-sel yang
berdampingan.
Berkaiatan dengan daya transmit, pada jaringan CDMA problem near far
membutuhkan power control dimana daya transmit dari MS diatur agar proporsional
terhadap jarak dari BTS yang dipengaruhi oleh komponen pathloss. Tipikal skema Power
Control (PC) digunakan pada jaringan CDMA didasarkan pada level day . PC akan
mengekualisasi daya yang diterima BTS dari mobile saat cell besar bersebelahan dengan
cell kecil. Pelanggan yang berada pada daerah perbatasan cell besar akan menginteferensi
pelanggan yang berada dalam cell kecil yang berdampingan. Hal ini menyebabkan
kapasitas dari sel kecil tereduksi.
10.3. Konsep CDMA
178
CDMA menggunakan kode spreading (pelebaran) untuk melebarkan data
baseband sebelum transmisi. Sinyal ditransmisikan pada kanal dibawah level noise.
Beberapa kanal informasi yang telah dikodekan akan digabung dalam satu bandwidth
tertentu dan dikirim pada waktu serta frekuensi yang sama. Proses penggabung dapat
dilihat pada gambar 10.1. Pada penerima harus digunakan korelator untuk men-
dispread- kan kembali menjadi sinyal yang diiinginkan, dimana sinyal akan dilewatkan
pada BPF dengan band yang sempit. Sinyal yang tidak diinginkan tidak akan di-despread
dan tidak akan dilewatkan pada filter.
Gambar 10.1. Proses spreading pada CDMA
Kode CDMA tidak membutuhkan keamanan, karena bila ingin dapat
mengidentifikasi panggilan harus dibuat kode unik yang sesuai dengan kode chipnya.
Kode dapat saja tidak ada korelasi dengan kode sebelumnya yang mengalami
pergeseran, Spreading codes mirip dengan noise yang pseudo-random codes. Kode
kanal didisain untuk memisahkan satu sama lain secara maksimum dan cell
mengidentifikasi dengan seimbang tanpa korelasi dengan kode lainnya.
Peningkatan kapasitas penguatan CDMA salah satunya adalah efisiensi frekuensi
reuse. Dalam rangka mengeliminasi interfrensi dari sel yang bersebelahan, system FM
narrowband secara fisik harus memisahkan cell dengan menggunakan frekuensi yang
sama. Pada system GSM dalam satu cluster yang berisi 7 RF, maka untuk membuat
frekuensi tersebut dapat digunakan kembali perlu pengaturan frekuensi untuk mencegah
179
interfrensi dari frekuensi yang sama dan dari frekuensi yang bersebelahan. Sedang pada
CDMA pengaturan frekuensi lebih mudah karena setiap sel diberikan frekuensi yang
sama, sepertyi ditunjukan oleh gambar 10.2. Hal ini memungkinkan karena bila ada
interferensi pada CDMA sinyal tersebut akan diangggap sebagai background noise.
Gambar 10.2. Perbedaan RF plan antar GSM dengan CDMA
Konsep komunikasi pada CDMA ditunjukan oleh gambar 10.3. Sinyal informasi
yang berupa data baseband dengan BW sebesar 10 KHz atau dengan data rate 9,6
KBps dirubah menjadi data digital pada bagian encoding dan interleaving menjadi.
Kapasitas meningkat menjadi 19.2 KBps. Data digital akan dikalikan dengan kode
biner yang sifatnya unik menggunakan operasi ExOr dengan kapasitas meningkat
menjadi 1228.8 KBps. Sinyal dikirim melalui gelombang elektromagnetik dibawah
background noise. Selama penjalaran sinyal tersebut akan mengalami interfrensi.
Dibagian penerima sinyal akan didemodulasi untuk mendapatkan kembali informasi
yang sama dengan yang dikirim.
180
Gambar 10. 3. Konsep dasar komunikasi CDMA
10.3. Kapasitas sistem CDMA
Pada spread spectrum, bandwidth transmisi yang digunakan cukup besar yaitu
1.23 MHz atau 1.5 MHz. Sedang bandwidth informasi dalam hal ini data rate relative
lebih kecil dari pada bandwidth transmisi, sehingga kapasitas kanal dalam bandwidth
transmisi menjadi besar dengan hitungan menggunakan persamaan 10.1.
(10.1)
dimana
Chan BW : channel bandwidth
: factor aktivitas voice pada CDMA
Fr : adalah efisiensi frekuensi reuse,
S/N : signal to noise ratio
Factor aktivitas voice pada CDMA adalah 0.4, sedang Fr sebesar 0.67 atau dengan kata
lain efisiensi frekuensi reuse mendekati 70 %. Nilai efisiensi frekuensi reuse tidak sama
dengan 1 karena interferensi tambahan yang dihasilkan dari sekeliling sel yang
menyebabkan efisiensi berkurang. Signal to Noise ratio membutuhkan kualitas voice
181
yang bagus yang bervariasi terhadap kondisi propagasi . Rata-rata , kondisi transmisi
membutuhkan S/N sekitar 7 dB atau bila dalam perbadingan sinyal harus lima kali noise
untuk menghasilkan kualitas voice yang memadai. Jika sel pada CDMA menggunakan
antenna sektorisasi dengan 3 arah, Sg gain sektorisasi menjadi 2,6. Dengan menggunakan
bandwidth dari CDMA yaitu 1,23 MHz dan kecepatan data 9,6 KBps maka didapat
kapasitas dari bandwidth sebesar 1,5 MHz adalah 42 panggilan.
Bila dibandingkan dengan AMPS dengan besar bandwidth yang sama dan setiap
kanal bandwithnya 30 KHz, maka akan didapat 50 kanal frekuensi. Dengan
menggunakan frekuensi reuse dimana 1 cluster ada 7 frekuensi, maka jumlah user dari
pada setiap kanal tersebut akan menjadi 50:7 = 7 pelangan. Dari contoh ini terlihat bahwa
dengan menggunakan CDMA akan meningkatkan jumlah pelanggan.
Perbandingan kapasitas TDMA dan FDMA pada komunikasi bergerak seluler
dengan memperhitungkan C/I ditunjukan persamaan 10. 2.
(10.2)
dimana
N Jumlah channel/sel
Bt bandwidth total
Bc bandiwith kanal atau bandwidth kanal ekivalent.
M = adalah jumlah kanal total atau kanal ekivalen
C/I minimum carrier to interference per kanal atau per time slot
K jumlah sel per cluster
Kapasitas system CDMA dengan memperhitungkan C/I ditunjukan oleh
persamaan 10. 3 dan 10.4
(10.3)
(10.4)
182
Dimana
Eb energi bit,
Io= psd interference
Bt adalah bandwidth total
fb adalah bit rate
N : jumlah kanal/sell= dengan adalah faktor pertambahan interfrensi = 2/3
Dengan mengggunakan aktivitas voice dan sektorisasi antena jumlah kanal/sel
diperhitungkan dengan persamaan 9.5.
(10.5)
dimana Ns adalah jumlah sektor. Vac adalah faktor aktivitas voice
Teknik modulasi spread spectrum harus memenuhi dua criteria, yaitu bandwidth
transmisi harus lebih besar dari bandwidth informasi dan bandwidth frekuensi radio
diperhitungkan sebagai fungsi tidak lain informasi yang akan dikirim. Perbandingan
bandwidth yang ditransmisikan dengan bandwidth dari informasi pada spread spectrum
disebut dengan gain processing Gp, yang dituliskan seperti pada persamaan 10. 6
(10.6)
dimana Bt adalah bandwdith transmisi dan Bi adalah bandwidth informasi yang
menunjang sinyal informasi.
Penerima mengkorelasikan sinyal yang diterima dengan pembangkit a sinkron dalam
rangka mereplika kode spreading. Dengan demikian penerima harus tahu kode yang
digunakan untuk memodulsikan data. Karena coding dan bandwidth yang dihasilkan
besar maka dalam spread spektrum ada beberapa perbedaan dengan sinyal narrow band,
yaitu
a. Multiple access capability. Jika user beragam mentransmit sinyal spread
spectrum pada waktu yang bersaman, penerima masih mampu memisahkan antar
user dengan menyajikan bahswa setiap user mempunyai kode unik yang
korelasinya dengan kode lain sangat kecil
183
b. Proteksi terhadap interferensi multipath. Pada kanal radio tidak ada hanya satu
jakur antara Tx dan Rx. Dengan demikian yang akan diterima adalah sinyal
refraksi dan refleksi bahkan sinyal dari jalur lain yang berasal dari transmitter
yang sama, tetapi mungkin dengan phase dan amplitude yang berbeda.
Penjumlahan sinyal ini mungkin saja akan saling menguatkan tetapi dapat juga
saling melemahkan yan dengn domain waktu akan menghancurkn sinyal. Dengan
modulasi spread spectrum danteknik modulasi tertentu multipath interfernsi dapat
dihindari.
c. Privacy. Sinyal yang ditransmit hanya dapat di despread dan data dapat di-
recover jiks kode tersebut diketahui oleh receiver.
d. Merejeksi interferensi. Crosscorellation sinyal kode dengan sinyal narrowband
akan menyebarkan (spread) daya pada bandwidth informasi dengan demikian
akan mereduksi daya interfrensi pada bandwidth informasi. Pada penerima sinyal
spread spectrum dijumlahkan dengan interfrensi narrowband, untuk selanjutnya
mengalasi despread termasuk interferensi narrowband. Akibatnya sinyal
interfrensi akan menjadi background noise dibandingkan dinyal despread.
e. Kemampuan anti jamming, terutama jamming pada narrow band.
f. Low probability of interception (LPI). Karena kerapatan daya yang rendah,
sinyal spread spectrum sangat sulit dideteksi dan ditangkap oleh pendengar yang
tidak berhak,
Klasifikasi CDMA secara umum ditunjukan oleh gambar 10. 4,
Direct sequence spread spectrum (DSSS); sinyal informasi dikalikan
secara langsung dengan kode spreading kecepatan chip yang tinggi.
Frequency hoping spread spectrum (FHSS); frekuensi carrier yang bermuatan
sinyal informasi dikirim akan mengalami perubahan dengan cepat sebagaimana
dengan kode spreadingnya
Time hopping spread spectrum (THSS).; sinyal informasi tidak dikirim secara
kontinyu. Sinyal ditarnsmisikan dalam bentuk burst-burst kecil dimana waktu dari
burst ditentukan oleh kode spreading
Hybrid Modulation (HM); dua atau lebih model modulasi Spread Spectrum diatas
dapat dikombinasi penggunaaanya sehingga akan saling menguatkan.
184
Gambar 10. 4. Klasifikasi CDMA
10. 4. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
Keuntungan komunikasi seluler dengan menggunakan teknik modulasi CDMA antara
lain immun dari bermacam noise dan distorsi multipath termasuk jamming. Dapat
menyembunyikan atau mengenkripsi signals karena hanya receiver saja yang tahu kode
spreading yang dapat menerima sinyal, serta beberapa user dapat menggunakan
bandwidth yang besar dengan interfrensi yang relative kecil
(a)(b)
Gambar 10.5. Blok diagram Tranmitter dan receiver DSSS
Model dari Spread Spectrum System diperlihatkan dengan gambar. Pada
transmitter, data input yang telah dirubah menjadi data biner dimasukan kedalam
185
modulator BPSK (Binary Phase Shift Keying) seperti ditunjukan pada gambar 9.5 a.
Keluaran dari BPSK adalah gelombang analog yang berubah phasenya setiap kali terjadi
perubahan bit data. Generator bit psedonoise akan menghasilkan bit-bit PN yang akan
diumpankan ke mixer untuk digabung dengan sinyal keluaran BPSK sehingga
keluarannya berupa gabungan data input dengan kode spreading dalam bentuk sinyal
analog seperti gambar 10.6
Pada receiver sinyal input berupa spread spectrum akan digabung dengan bit-bit
yang berasal dari generator psedonoise (gambar10.5 b) . Kode bit yang dihasilkan harus
sama dengan yang dikirim. Keluarannya dari despreasing masih berupa sinyal analog
yang akan diumpan kedalam demodulator BPSK. Sinyal keluaran dari demodulator
merupakan sinyal digital yang sesuai dengan input yang dikirim.
Gambar 10. 6 spreading sinyal dengan menggunakan BPSK
Teknik dasar dari transmisi spread spectrum, Sinyal dipecah menjadi potongan-
potongan dan menyebar across multiple channels. Pada proses ini ada redundancy
sehingga sinyal dapat didapatkan kembali saat sebagian hilang. Ekualisasi dan reduksi
sinyal interferensi sehingga satu kanal dapat digunakan banyak user. Dengan teknik ini
keamanan sinyal tercapai.
186
Ada dua tipe transmisi , yaitu Frequency hopping -dimana frekuensi dilompatkan
dengan pembagian kala frekuensi yang kecil – dan Direct coding setiap bagian yang
sudah dikodekan (CDMA) dimasukan dalam satu band .
Contoh pengkodean pada CDMA, misalkan ada n kanal input diterima oleh BTS dengan
data yang mungkin saja sama dan dengan kode kanal berbeda. Output dari BTS adalah
penjumlahan sinyal seperti pada gambar 10.7. Setiap kanal mempunyai sederetan kode
Chip yang sifatnya unik. Setiap data input dari kanal akan digabung dengan kode chip
menggunakan operasi exclusive or, sehingga akan dihasilkan sederetan nilai. Bila input
data 3 bit, kode chip 4 bit maka hasil exor berjumlah 12 bit.
Gambar 10. 7. Spreading 3 kanal input
Proses decoding dari sinyal yang diterima adalah dengan mengalikannya dengan
kode chip masing-masing seperti pada gambar 10.8. Hasilnya merupakan penjumlahan
dari hasil perkalian kode chip dengan data input adalah nilai korelatif, dimana korelatif
yang sempurna merupakan nilai + dan – dari setiap chip yang sama dengan data yang
dikirim. Interferensi akan mempengaruhi hasil menjadi menjadi lebih tinggi atau lebih
rendah., dan yang dpat diterima hanya yang interferensinya < N.
Gambar 10.8 Despreading sinyal menjadi 3 kanal keluaran
187
10.5. Power control PC
Idealnya gelombang elektromagnetik yang diterima oleh masing-masing MS dengan
jarak d yang sama terhadap BTS akan menghasilkan C/I=1. Permasalahannya adalah
kesulitan utama pada transmisi DS Direct Sequence adalah efek Near-Far. Jika lebih dari
satu user yang aktif, daya interference yang datang ditekan dengan korelasi perkalian
(cross correlation ) antara kode user sebagai referensi dengan kode dari yang
menginterferen . Pada keadaan dimana inteferer sangat dekat dengan BTS misalkan
dengan jarak d/2 seperti gambar4, sementara user refrensi jauh dari BTS dengan jarak d.
Komponen interfrensi tidak cukup diatenuasi dengan proses dispreading. Akibatnya C/I
akan turun menjadi 1/16, yang artinya interfrensi terlalu besar. Dengan kondisi seperti itu
maka pada system seluler CDMA dibutuhkan power control agar sinyal yang diterima
dekat maupun jauh dari BTS tidak akan membuat C/I turun terlalu besar, seperti
ditunjakan gambar 10.9.
Gambar 10.9. Ideal Vs Near Far dari sistem CDMA
188
Power control PC adalah suatu strategi yang dibutuhkan dalam rangka mengatur,
memperbaiki dan mengelola daya dari BTS/MS dalam dua arah yaitu uplink dan
downlink dengan tujuan adalah efisiensi. Keuntungan dari PC antara lain
Memelihara kualitas suara yang memuaskan untuk semua user
Meningkatkan kapasitas system secara keseluruhan sehingga memenuhi QoS
yang ditetapkan
Mereduksi daya transmit rata-rata dari mobile atau dari sel dan sector-sektor
Memelihara performasi seperti BER, FER estimasi kapasitas, droppedcall rate
dan kapasitas cakupan seluruhnya.
Strategi untuk PC dilakukan pada dengan tiga cara, yaitu uplink dan downlink
UPLINK (Reverse Link) PC : mengontrol daya transmit dari mobile dengan dua
cara . Open-Loop PC, mobile mengukur daya yang diterima dan menyesuaikan dengan
daya transmitnya Closed-Loop PC; BS mengukur daya yang diterima dari semua mobile
dan secara simultan memerintahkan masing-masing mobile untuk menaikan atau
menurunkan daya transmit uplink sehingga BS menerima sinyal SNR dari MS sama
besar, seperti ditunjukan oleh gambar 9.10
Gambar 10.10. Uplink Power Control
DOWNLINK (Forward Link) PC. Base station secara periodic yaitu ±0.5 dB
setiap 15-20 ms mereduksi daya transmit ke mobile hingga mobile menaikan error
ratenya dengan Dynamic range sebesar ±6 dB disekitar daya tranmit nominal
189
Intracell Interference. Sinyal CDMA yang tidak diinginkan hadir sebagai noise
pada output penerima. Dengan PC besarnya Eb/No pada penerima CDMA dapat dihitung
dengan persamaan 10.6
(10.7)
Dari persamaan tersebut terlihat bila jumlah kanal makin besar akan menurunkan Eb/No
dari sistem.
Pada system CDMA link komunikasi Eb/No atau Energy per bit per noise power density
untuk mengungkapkan kebutuhan radio link. Besarnya
(10.8)
Dimana
Eb : energi per bit
No : Kerapatan daya noise
S : daya input sinyal modulasi rata-rata
N : daya noise total
W : bandwidth transmitter
R : Bit rate (base band)
Alasan PC
Satu bagian penting dalam CDMA adalah kemampuan MS dan BTS mengontrol
keluaran daya pancar. Pada kenyataannya, tanpa kemampuan ini, system tidak akan
bekerja secara efektif dan pencapaian kapasitas penuh. Problem utamanya adalah far near
pada system seluler. Jika ada dua MS yang satu dekat lebih dekat dengan BTS, jika kedua
MS tersebut mengirimkan level daya yang sama besar, lebar , maka sinyal yang diterima
BTS akan lebih besar dari MS yang dekat dengan BTS dibandingkan yang jauh.
190
Gambar 10.11. Sinyal dengan adanya Fading T1 T2 dan T3
Perintah Pengaturan daya transmit dapat juga meniadakan efek dari pemudaran
(fade). Sebagai contoh sinyal fading pada gambar 10.11, sinyal yang berada diatas rata-
rata T1 T2 dan T3, tetapi ada juga yang berada dibawah rata-rata dalam ordo waktu. BTS
dapat memindahkan variasi ini dan sinyal diterima dengan level yang konstan dengan
mengirimkan kembali perintah PC menuju ke MS agar level T1 T2 dan T3 diturunkan
dan yang dibawahnya dinaikan
Keuntungan dengan adanya PC ini MS dapat beroperasi dengan level daya yang
optimum. Dengan demikian handset CDMA disainnya lebih komplek dan umur batere
lebih panjang. Juga meningkatkan kualitas percakapan khususnya pada daerah urban dan
urban yang padat.
10.6. Power Control Reverse Link
Model komunikasi CDMA adalah satu cell dengan satu BTS dan jumlah mobile M
seperti pada gambar 10.12. Setiap user menurunkan performa user yang lain dengan
adanya interfrensi. Power Control (PC) kearah bawah (downlink) dilakukan
tersentralisasi dari BTS menuju pelanggan. Sedang PC uplink dari pelanggan menuju
BTS dilakukan sendiri oleh MS. Tujuan dari PC adalah meminimalkan interferensi intra
cell, interfrensi dari intercell dapat diminimalkan dengan soft handoff dan pemilihan
yang terbaik dari BTS yang dilibatkan dalam proses handoff.
191
Gambar 10.12. Sistem CDMA
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa power control untuk reverse link ada dua macam
yaitu open loop dan closed loop.
10.6.1. Power control Reverse link open loop
Saat mobile bergerak mengelilingi cell, path loss antara mobile dan base station secara
kontinyu akan berubah sehingga daya yang diterima oleh mobile juga akan berubah. Pada
power control open loop, mobile akan memonitor daya yang diterima secara kontinyu
dan mengatur daya yang ditransmit agar sesuai. PC Openloop sepenuhnya dilakukan oleh
MS dan tidak melibatkan BTS.
Bila daya transmit pada kanal uplink diatur dengan mengukur parameter yang
berbeda yang didapat dari indikasi secara langsung dari daya transmit. Misalkan MS
mengukur sinyal yang diterima dari BTS , lalu memperkirakan pathloss untuk kanal
forward dan menysuaikannya dengan daya transmit pada kanal reverse. Dengan
demikian penyesuaian hanya jika perbedaan path loss forward dengan reverse
berkorelasi, seperti ditunjukan gambar 10.13.
192
Gambar 10.13. Blok diagram power control uplink open loop dengan system TDD
TDD dan FDD
Adalah teknik duplexing yang digunakan dalam system komunikasi dua arah seperti
ditunjakn pada gambar 10.14. FDD Frequency Divison Duplex, yaitu komunikasi dua
arah dengan menggunakan frekuensi transmitter dan frekuensi receiver berbeda. System
ini digunakan pada GSM. TDD Time division Duplex, komunikasi dua arah dengan
menggunakan frekuensi yang sama tetapi dibedakan waktu transmit dengan waktu
receive. Sistem ini menggunakan sepernuhnya teknik digital.
Gambar 10.14. FDD dan TDD
10.6.2. Power control reverse link closed loop
PC yang efektif adalah memenuhi kebutuhan standard dari sistem CDMA,
kapasitas system yaitu berupa jumlah masksimum MS yang dapat dilayani oleh system
CDMA adalah saat daya transmit dari setiap MS diatur SIR diterima dari setiap Mobile
193
untuk menjaga kualitas yang diinginkan. PC diterapkan pada kanal uplink (reverse)
dimana BTS menerima SIR yang memuaskan dari setiap MS. BTS akan mengukur kuat
sinyal yang diterima, jika diluar batas limit yang diperbolehkan MS harus mengatur
kembali daya yang dikirimkan, seperti ditunjakn oleh gambar 10.15.
Pada CDMA 2000, PC reverse link , BTS secara kontinyu memonitor reverse
link dan mengukur kualitas link tersebut. Jika kualitas link mulai memburuk, selanjutnya
BTS akan memerintahkan mpbile melalui forward link untuk menaikan daya. Jika
kualitas link terlalu bagus yang menandakan daya yang berlebihan pada reverse link,
maka selanjutnya BTS akan memerintahkan mobile untuk menurunkan daya.
Gambar 10.15. Blok Diagram sistem PC Closed loop
10.7. Inner loop dan outer loop Power control reverse link
Standar IS 2000 BTS memastikan kualitas sinyal yang diterima dari sinyal MS dan BTS
akan mentransmit PCB berdasarkan kualitas sinyal yang diterima. Salah satu
implementasinya adalah dengan mengukur Eb/No dari kanal trafik yang diterima untuk
memastikan kualitas link yang diterima. Sebagai contoh
BTS secara kontinyu memonitor Eb/No dari kanal trafik yang diterima
194
Jika Eb/No terlalu tinggi (sebagai contoh melebihi ambang batas) maka BTS
memerintahkan MS untuk menurunkan daya transmit
Jika Eb/No terlalu rendah ( misalkan turun dibawah ambang batas), BTS akan
memerintahkan MS untuk menaikan daya transmit
BTS memerintahkan MS untuk menaikan dan menurunkan daya dengan
menggunakan PCB (power control bit) yang dimultiplek kea rah forward link. Kanal
phisik forward yang membawa PCB tergantung kanal phisik reverse yang menjadai
PC. Dengan mengabaikan kanal phisik forward yang membawa PCB, karena PCB
bukanlah proteksi error sehingga memungkinkan mobile dapat dengan cepat
memperbaiki PCB dan mengatur daya transmit yang sesuai.
Penjelasan diatas memperlihatkan PC Cl reverse link inner loop. Anggap inner
loop telah ada pada saat penentuan awal ambang batas Eb/No dengan keputusan yang
dibuat adalah menaikan dan menurunkan . Fungsi dari loop outer selanjutnya adalah
mengatur ambang batas Eb/No (setpoint Eb/No) untuk menjaga pada FER yang
diperbolehkan.
Gambar 10.16 dan 10.17 memperlihatkan ilustrasi dari konsep PC CL reverse
link. Gambar 10.16 menggambarkan fungsi ini dibawa dari BTS. BTS menerapkan
keseluruhan open loop dan menerapkan sebagian inner loop. BTS menerima kanal
trafik reverse dari MS. BTS pertama kali akan medemodulasi sinyal dan
memperkirakan FER(frame error rate). Informasi ini pada kualistas link reverse
diumpankan pada bagian outer loop. Outer loop dengan menggunakan arus FER dan
perkiraaan Eb/No, dengan dinamis menghitung setpoit Eb/No yang baru sesuai
dengan kebutuhan untuk mempertahankan FER. Set point Eb/No dan perkiraan arus
Eb/No dibandingkan . jika perkiraan lebih besar dari set point, link Eb/No lebih besar
dari yang dibutuhkan untuk mempertahankan FER., maka PCB(Power Control Bit)
mengirimkan bit 1 untuk memerintahkan daya diturunkan. Jika perkiraaan lebih kecil
dari setpoint, Eb/No lebih rendah dari yang diperkirakan, maka PCB mengirumkanbit
0 untuk memerintahkan menaikan level daya. PCB dikirimkan ke mobile maksimum
dalam satu detik sebanyak 800 kali.
195
PCB dalam pengirimannya akan dimultiplek ke F-CPCCH, F-DCCH atau F-FCH
tergantung kanal phisik reverse yang akan dijadikan PC.
Gambar 1016. Power control reverse link closed loop pada MS,
CF : correction factor ; GF : gain factor
Gambar 10.17 memperlihatkan pelaksanaan PC RL CL yang dilakukan oleh
Mobile. Pada keadaan ini mobile istirahat dari iner loop. Mobile menerima sinyal F-
CPCCH, F-DCCH dan F-FCH dan mengambil kembali PCB. Berdasarkan PCB,
mobile akan membuat keputusan menaikan atau menurunkan daya.
196
Gambar10.17 . Power loop reverse link Closed loop pada BTS
REACH: Enhanced access channel , untuk komunikasi awal dengan BS, yaitu akses awal atau menjawab messages khusus dari MS
FDCCH : Forward Dedicated Control Channel, untuk signaling tranmiter dan data user selama panggilan aktif
FFCH : Forward Fundamental Channel , untuk memancarkan user dan data signaling selama panggilan aktif menggunakan code conventional
FCPCCH : Forward Common Power Control Channel . untuk memancarkan subchannel PC bersama (satu bit per subchannel) digunkan PC menjamakan R-CCCHs dan R-EACHs
197
10.7. Handoff pada CDMA
Soft handoff
Handoff multi-cells, dimana MS menjaga hubungan dengan BTS sebelumnya. Soft
handoff meningkatkan kualitas suara dan mengurangi kemungkinan dari call dropping
Softer handoff
Seperti soft handoff, softer handoff berlangsung diantara multi sektor dalam base
station yang sama.
Hard handoffMS akan di-disconnect dari base station sebelumnya sebelum
terhubung dengan base station setelahnyaProses handoff•Ketika suatu sel CDMA
sedang padat dan interferensi yang muncul cukup untuk menurunkan Eb/No di
bawah nilai threshold, Base Station mulai menurunkan daya.•User yang terletak
pada daerah overlapping antar sel akan melakukan handoff menuju sel dengan
sinyal pilot yang lebih tinggi.•Sinyal pilot tidak boleh turun hingga tak terbatas
untuk tetap menjaga daerah overlapping antar sel yang berguna saat terjadinya
handoff.•Daya sinyal pilot akan naik secara perlahan-lahan kembali jika nilai
Eb/No telah berada di atas nilai threshold
Gambar 10.18. Proses Handff CDMA dan GSM10.8. Teknik Frekuensi
Hopping Frekuensi hopping diperkenalkan pertama kali di dalam sistem
transmisi militer untuk memastikan kerahasiaan dari komunikasi. Frekuensi
hoping digunakan secara luas dalam lingkungan komunikasi radio mobile oleh
198
Cooper dan Nettleton dan Goldman. Filosofi sesederhana dari frekuensi hopping
yaitu mengubah frekuensi yang digunakan didalam transmisi pada interval waktu
yang tertentu, yang dikenal dengan kecepatan hoping. Efeknya sinyal akan
mengalami ”hoping” disekitar perbedaan frekuensi yang ada didalam range
frekuensi yang spesifik, misalkan pada cakupan GSM atau cakupan CDMA.
Teknik digunakan dalam rangka memperkecil interferensi yang secara alamiah
terjadi yang akan mempengaruhi mutu transmisi, yaitu:Multipath Fading :
fading akan meningkat pada frekuensi yang digunakan dengan interval waktu
yang panjang. Untuk menguranginya digunakan frekuensi yang berbeda beda
dengan interval waktu yang pendek diharapkan fading akan berkurang, sehingga
mutu transmisi linknya menjadi meningkat. Karakteristik ini adalah secara umum
dikenal dengan frekuensi diversity.
Interference: situasi dari interferensi permanent yang berasal dari sel tetangga
memancarkan frekeunsi yang sama atau frekuensi yang berdekatan dapat
dihindari dengan menggunakan frekuensi hopping sebab panggilan akan
menggunakan waktu untuk bergerak dari frekuensi satu ke frekeusni lainnya yang
sama sekali tidak terpengaruh oleh interferensi. Efek ini dikenal dengan
interference averaging.
10.8.1. Jenis Frekuensi Hopping
Ada dua jenis yaitu Base band dan Syntesiser Frekuensi Hopping.. Base Band Frekuensi
Hopping (BBH) mempunyai karakteristik utama adalah selalu memancarkan frekuensi
yang tetap dimana frekuensi hopping-nya dilakukan dengan meloncatkan informasi pada
time slot-time slot yang tersedia pada TRx lain dalam satu kali burst. Suatu panggilan
akan menggunakan satu time slot pada salah satu TRx kemudian akan pindah ke time slot
pada TRx lainnya untuk berganti frekuensi dalam waktu burst atau 577 mikro detik. Pada
setiap TRx (yang frekuensinya berbeda-beada), mengubah frekuensi berarti mengubah
TRx (panggilan meloncat antara TRx). Walaupun dalam suatu panggilan TRxnya
berubah-ubah tetapi seluruh proses data (coding, interleaving, dll) selama panggilan
berlangsung tetap pada time slot TRx dimana pertama kali panggilan tersebut masuk.
199
Pada proses uplink, dari MS ke BTS, panggilan tersebut selalu diterima pada time slot
TRx dimana panggilan tersebut masuk pertama kalinya.
Tabel 10.1 menjelaskan performansi BBH. Dimisalkan suatu sel tersendiri dari 4
TCH 4 TRx dan 4 frekeunsi dari f1 sampai dengan f4 seperti pada gambar 10.19, Base
Band Hopping dalam mode cyclic dan panggilan masuk pada TRx 3 time slot 5 proses
frekuensi hoppingnya akan dijelaskan sebagai berikut.
Gambar 10.19. BBH dengan 4 TCH,TRX
Tabel 10.1 . Proses suatu panggilan dalam Base band Hopping Sistem
Transmission Reception
Burst Timeslot
Freq TRx Timeslot
Freq. TRx
1 5 f3 3 5 f3 32 5 f4 4 5 f4 33 5 f1 1 5 f1 34 5 f2 2 5 f2 35 5 f3 3 5 f3 36 5 f4 4 5 f4 37 5 f1 1 5 f1 3… … … … … … …
Konsentrasi pertama dari penggunaan Base Band Hopping (BBH) adalah perlu banyak
TRx yang dibutuhkan untuk menyediakan banyak frekuensi. Banyaknya frekuensi yang
tersedia yang akan digunakan sebagai frekuensi hopping bergantung pada jumlah TRx
yang digunakan. Tetapi karena tiap-tiap TRx tidak harus di set frekuensinya tiap burst,
200
frekuensi hopping jenis ini dapat digunakan dimana kombinasi sinyal transmisi ke
antenna dapat dilakukan melalui setting melalui jarak jauh.
Frekuensi BCCH harus selalu transmit pada daya maksimum, dan karena time slot
0 digunakan untuk BCCH maka time slot 0 tidak bisa diaplikasikan frekuensi hopping.
time slot 1 sampai dengan 7 diaplikasi sebagai frekuensi hopping). Pada BBH, BCCH
frekuensi dapat dimasukan dalam hopping sistem dan BCCH carrier juga dapat
membawa suatu panggilan dari tiem slot 1 – 7 dalam hopping sistem. Jika power control
downlink tidak bekerja maka time slot yang tidak menggunakan BCCH carrier saja yang
akan terganggu. Sedangkan dengan maksimum power yang digunakan BCCH carrier
maka panggilan yang menggunakan time slot yang menggunakan BCCH carrier tidak
akan terganggu. Hal ini merupakan salah satu kelebihan dari BBH.
Jadi pada base band Hopping (BBH) frekuensi telah ditentukan untuk tiap TRx
kemudian ketika mobile station melakukan panggilan maka mobile station akan
meregister pada time slot yang pertama kali digunakan dimana proses data berlangsung.
Setelah itu untuk burst berikutnya mobile station akan dipindahkan time slot pada TRx
lainnya sehingga frekuensi yang digunakan oleh mobile station tersebut akan berubah .
Pada BBH jumlah frekeunsi yang digunakan bergantung pada jumlah TRx yang
digunakan. Hal ini juga akan menentukan interferensi yang akan diterima oleh tiap
frekuensi.
Pada frekuensi hopping jenis Syntesiser Frekuensi Hopping (SFH) TRx akan
memancarkan nilai frekuensi yan berbeda-beda tiap burst dan suatu panggilan akan tetap
pada time slot pada TRx dimana panggilan tersebut meregister. TRx dapat berubah-ubah
frekeunsi tiap 1 burst atau 577 mikro detik dan karena frekuensi berubah sangat cepat
maka TRx harus dilengkapi dengan synthesizer FH. Synthesizer FH dibutuhkan pada
combiner wideband seperti hybrid combiner.
Kelebihan utama dari SFH adalah tidak ada batasan jumlah frekeunsi yang
digunakan tergantung dalam suatu sel. Banyaknya TRx yang digunakan tergantung dari
jumlah trafik yang akan dilayani, tetapi dengan SFH dapat melakukan hopping sampai
dengan 64 frekeunsi yang berbeda jika dapat digunakan bergantung pada perencanaan
201
sel. Dengan SFH jumlah frekuensi bisa lebih banyak dari jumlah carrier. SFH terdiri dari
dua jenis yaitu:
BCCH carrier bila diikuti dalam frekeunsi yang hopping tetapi time slot 1-7 tidak
bisa digunakan untuk traffic karena time slot tersebut akan digunakan untuk
BCCH frekuensi ketika dibutuhkan.
BCCH carrier tidak ikut hopping. BCCH carrier tidak akan membawa trafik tetapi
time slot 1-7 pada BCCH dapat digunakan untuk membawa trafik.
Karena tidak ikut di hoppingkan maka BCCH frekuensi tidak hopping tetapi non BCCH
time slot akan melakukan hopping.
Sebagai contoh dimisalkan ada 2 TRx dan 5 frekeunsi (fb untuk BCCH dan f1, f2,
f3 dan f4 untuk hopping), SFH berada pada kondisi cyclic mode pada TRx 2 dan
panggilan meregister pada TRXx2 time slot 5, seperti terlihat pada gambar 10.20.
Gambar 10.20. Dua TRx dan 5 Frekuensi hopping
Transmisi dan penerimaan selalu pada time slot yang sama dan pada carrier yang sama
(hal ini tidak terjadi pada BBH). Dalam kasus ini time slot 5 bergantung pada keterlibatan
dari BBCH frekuensi pada kondisi hopping atau tidak hopping, evolusi dari panggilan
akan berbeda. Tabel 10.2 memperlihatkan Proses pada Synthesis Frekuensi Hopping
Untuk operasi frekuensi hopping, ada beberapa parameter yaitu:
202
Mobile Allocation (MA): susunan frekuensi yang dapat digunakan untuk hopping.
MA adalah frekuensi yang telah dialoasikan oleh operator untuk sel dan MA bisa
sama antar sel.
Hopping Sequence Number (HSN): menentukan hopping order yang digunakan
dalam sel. HSN memiliki 64 jenis yang berbeda dengan algoritma yang berbeda.
HSN = 0 menyediakan cyclic hopping dan HSN = 1 ,,,, 63 memiliki algoritma
yang berbeda-beda
Mobile Alocation Index Offest (MAIO) : menentukan nilai awal frekunesi pada
suatu TRx untuk transmit.
Frequency Hopping Indicator (FHI) : frekuensi yang telah ditentukan dari MA
dan telah ditentukan HSN nya untuk digunakan dalam sistem hopping.
Tabel. 10.2. Proses pada Synthesis Frekuensi Hopping
SFH through BCCHSFH (BCCH frequency not
included in the hopping sequence)
Burst # BCCH TRx
Frequency
TCH TRx
Frequnecy
BCCH TRx
Frequency
TCH TRx
Frequency
1 - fb (BCCH Pow)
fb f1
2 fb (DB) f1 fb f2
3 fb (DB) f2 fb f3
4 fb (DB) f3 fb f4
5 fb (DB) f4 fb f1
6 - fb (BCCH Pow)
fb f2
7 fb (DB) f1 fb f3
… … … … …
203
10.9. Ringkasan.
CDMA menggunakan model pengkodeaan didalam memodulasi informasi.
Keuntungan utama dari model modulasi ini adalah immun dari bermacam noise dan
distorsi multipath termasuk jamming DSSS yang umum digunakan pada proses awal
pengkodeaan. Bandwidth CDMA yang besarnya 1.23 Mhz dapat digunakan untuk 42
kanal user, dimana jumlah user berpengaruh terhadap besarnya Eb/No. Didalam
penjalaran perlu diatur daya dari BTS ke MS maupun dari MS ke BTS agar pemakaian
daya menjadi efektif terutama bila berada dekat dengan medan dekat dari BTS.
Power control PC adalah suatu strategi yang dibutuhkan dalam rangka mengatur,
memperbaiki dan mengelola daya dari BTS/MS dalam dua arah yaitu uplink dan
downlink dengan tujuan adalah efisiensi. Pada CDMA 2000, PC reverse link , BTS
secara kontinyu memonitor reverse link dan mengukur kualitas link tersebut. Jika kualitas
link mulai memburuk, selanjutnya BTS akan memerintahkan mpbile melalui forward link
untuk menaikan daya. Jika kualitas link terlalu bagus yang menandakan daya yang
berlebihan pada reverse link, maka selanjutnya BTS akan memerintahkan mobile untuk
menurunkan daya. Pola yang dilakukan dengan inner loop dan outer loop
Code Division Multiple Access CDMA adalah model modulasi informasi yang
dikodekan dengan kodeuser yang berbeda satu sama lain. Pada jaringan CDMA problem
near far membutuhkan power control dimana daya transmit dari MS diatur agar
proporsional terhadap jarak dari BTS yang dipengaruhi oleh komponen pathloss. Power
control PC adalah suatu strategi yang dibutuhkan dalam rangka mengatur, memperbaiki
dan mengelola daya dari BTS/MS dalam dua arah yaitu uplink dan downlink dengan
tujuan adalah efisiensi dengan strategi untuk PC dilakukan yaitu uplink dan downlink.
Uplink dilakukan langsung oleh MS ke arah BTS dan downlin dilakukan dari BTS
menuju ke MS.
Code Division Multiple Access CDMA adalah model modulasi informasi yang
dikodekan dengan kodeuser yang berbeda satu sama lain. Bandwidth yang digunakan
melebihi bandwith informasi dengan pengiriman berada dibawah daya noise sehingga
aman dalam pengiriman. DSSS merupakan teknik yang digunakan dalam pengkodeaan
dan perlu dipertimbangkan power kontrol dari BTS ke MS dan sebaliknya.
204
Latihan
1. Jelaskan proses spreading pada CDMA
2. RF plan CDMA dengan GSM berbeda, jelaskan perbedaan tersebut
3. Bila bandwidth total dari CDMA 1.5 MHz dan bandwidth kanal 30 KHz, C/I yang
digunakan adalah 18 dB. Hitung jumlah kanal per sel.
4. Jelaskan klasifikasi CDMA yang anda ketahui
5. Buat contoh proses spreading dan despreading pada CDMA dengan input berupa
5 kanal dimana setiap kanal mempunyai pseudonoise PN 8 bit yang berbeda satu
sama lain, input berupa data 5 bit.
6. Pada CDMA dikenal adanya power control, jelaskan apa perlunya PC didalam
sistem CDMA tersebut.
7. Jelaskan perbedaan anatara Power control reverse link open loop dengan closed
loop.
8. Proses handoff pada CDMA dan GSM berbeda, jelaskan perbedaan tersebut.
Daftar Pustaka
1. Karim MR., Principles of Wideband CDMA (W-CDMA). MR. Lucent Technology2. Yang. C. Samuel; 3G CDMA 2000 Wireless System Communication 2000
ARTECH HOUSE, INC. 2004 3. Esmailzadeh Riaz, Nakagawa Masao, TDD-CDMA for Wireless Communication ,
Artech House, Boston, 2003
205
top related