link budget - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · link budget yang mempengaruhi perhitungan link...

23
LINK BUDGET Ref : Freeman 1 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Upload: lyxuyen

Post on 21-Mar-2019

293 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

LINK BUDGETRef : Freeman

1FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 2: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

LINK BUDGET

Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget adalah …

• Frekuensi operasi (operating frequency)

• Spektrum yang dialokasikan

• Keandalan (link reliability)

• Komponen-komponen fisik sistem

• Fading

• Perbedaan antara uplink dan downlink

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 3: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

LINK BUDGET Konsep Link

Budget“Link Budget adalahestimasi anggaran daya yang perlu diperhitungkan untuk memastikan bahwa level penerimaan >= level daya threshold.”

“Level daya threshold: level daya minimum yang diperlukan oleh sistem penerima agar bekerja baik sesuai dengan kualitas yang dipersyaratkan”

Gambar Fluktuasi Daya Pada Tx dan Rx

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 4: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

DASAR LINK BUDGETUntuk mencapai obyektif perencanaan di atas, dapat diikuti

langkah-langkah berikut :

• Untuk memperoleh kualitas sinyal informasi yang telahdipilih (misal sinyal informasi : suara, BER 10-6), dandengan memperhatikan sistem modulasi yang telah dipilihsebelumnya, maka dihitung mundur dengan urutansebagai berikut :

BER Eb/No C/N RSLmin_utk_BER (System Gain) PTX

• Untuk menjamin path availability terhadap pengaruhFading, maka diterapkan cadangan daya (Fading Margin), sehingga

RSLFM= RSLBER+Fading Margin

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 5: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

LINK BUDGET

System Gain FM + Lfs + Latmosfer+LTx+LRx–GTx–GRX

FM adalah Fading Margin sesuai dengan reliability/ availability objective system

Lfs adalah free space lossLatmosfer adalah rugi-rugi hujan

+ gas + awan/kabut(optional)LTx , LRx adalah rugi-rugi di

Tx dan Rx, meliputiwaveguide feeder loss/ trans. Line & branching loss

GTx, GRX adalah Gain antenna di TX dan RX

Hubungan BER Eb/No dipengaruhi oleh sistemModulasi-nya

Grafik hubungan Eb/No terhadap SER

pada Modulator M-PSK

SERM

BER .log

1

2

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 6: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

DASAR LINK BUDGET

PRx dBm = PTx dBm+ GTx, Rx dB - (LTx dB+ LRx dB) - (LPROP dB+FMdB)

Untuk kondisi multi-hop, maka BER yang harus dicapai sistem

yang sedang dirancang adalah :

BERTOTAL = BERHOP

Untuk multi media : 10-11 BERHOP 10-9

GSystem dB = LTx dB + LRx dB – GTx, Rx dB + LPR dB + MdB

Teoritis

(Eb/No)dB = PRx dBm+ 174dBm- NFdB+GTot dB–10 log BWIF+Imd dB)

PRx dBm = PTx dBm - GSystem dB

perangkat Tx-Rx jenis propagasi

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 7: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Contoh Kasus

PT

EIRP

GTLft

PR

GRLft

Fading Margin

Threshold

Noise Figure

Effective Noise Spectral Density

Noise Spectral Density

Loss Propagasi ( LP )

Hitung dari Pers. C-6

Hitung (C/N)min, C = Th (Pers. C-5), N dari Pers. C-6 dan C-7)

Hitung FM (Tabel C-4 atau Pers. C-4)

Hitung Loss feeder (Pers C-1)

Hitung Loss propagasi (Pers C-3)

Hitung Gain antena(Pers C-2)

Loss saltran (Pers C-1)

Hitung dari Pers. C-7

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 8: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Saluran Transmisi

Atau Feeder, atau disingkat Sal-tran

• Saluran transmisi ideal tidak meredam• Umumnya saltran meredam , satuan konstanta redaman dalam (dB/m)

Definisi: didefinisikan sebagai alat untuk menyalurkan energi

elektromagnet dari suatu titik ke titik lain. Saluran transmisi dapat berupa kabel koaxial, kabel sejajar/twinlead, bumbung gelombang, optik, dan sebagainya

Sifat:

Pers. C.1LL f = konstanta redaman (dB/m)L = panjang saltran (m)

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 9: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

• BPSK : Rb/BW = 1/(1 + ρ) (bps/hz) ; ρ = roll of factor filter

• QPSK : Rb/BW = 2/(1+ρ) (bps/hz)

• M-PSK : Rb/BW = 2log M/(1+ρ) (bps/hz)

• PERFORMANSI BPSK :

• PERFORMANSI QPSK :

00

2

2

1

N

EQ

N

EerfcBERP bb

e

00

2

2

1

N

EQ

N

EerfcBER bb

00

22

N

EQ

N

EerfcSERP bb

e

Modulasi Digital

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 10: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Loss Propagasi

Lambang LP, satuan dalam dB

Definisi: rugi-rugi energi yang dialami gelombang EM ketika melewati udara (kanal propagasi)

Line of Sight Communication:

)km()MHz(fs dlog20flog205,32)dB(L

)km()GHz(fs dlog20flog2045,92)dB(L

)mi()MHz(fs dlog20flog205,36)dB(L

• Path loss akan berubah dari harga free space pathloss jika clearance factor 0,6

• Clearance Factor = 0,6 sangat disukai dalam desain , karena Lp = Lfs untuk jenis medium pemantul apapun

Fungsi dari jarak dan frekuensi

Pers. C.3

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 11: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Loss Propagasi

0 0.5 1.0 1.5- 0.5- 1

- 40

- 30

- 20

- 10

0

+ 10

Line Of Sight

Flat Earth

R = -1

R = 0 Knife Edge D

iffractio

n

R =

0.3

R =

1.0

S

mooth

Sphe

re D

iffra

ctio

n

Obstruction zoneInterference zone

Fresnell zone numbers1 2 3 4 5 6

R = Koefisien Refleksi

Clearance Factor

2.0 2.5

Fro

m F

ree

Sp

ac

e (

dB

)

Perubahan harga pathloss

Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System Design For Telecommunications (1-100 GHz) ”, John Willey & Sons, 1987

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 12: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Fading Margin Lambang FM, satuan dalam dB

Definisi: margin yang diberikan,

sedemikian daya terima selalu diatas level threshold. Fading itu sendiri berarti: fluktuasi daya di penerima

Fading margin

t1 t3t2 t4

WR

WRmin

t0 T

Fading margin berbanding lurus

terhadap reliability link. Semakin

besar FM, link semakin reliable

%100

T

ttttTliabilityRe 4321

Loss Propagasi

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 13: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

...

Fading Margin Reliability

10 dB20 dB30 dB

40 dB

90%99%

99,9%99,99%

• Probabilitas Outage,

Poutage = 1 - Reliability

Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System Design For Telecommunications (1-100 GHz) ”, John Willey & Sons, 1987

Salah satu contoh FM untuk komunikasi Line Of Sight

Tabel C-4

Contoh Kaitan antara Fading Margin dan Reliability

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 14: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Contoh Lain Prediksi FM

Rumus Barnett-Vignant untuk menghitung fading margin

microwave link stasioner (LOS terrestrial) …

Pers. C.4

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 15: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Threshold Lambang Th, satuan dalam dBm / dBw

Definisi: Level daya minimum yang diperlukan agar sistempenerima dapat bekerja dengan baik sesuai dengan QoS yangdipersyaratkan

eb Tratebit

N

EThreshold log106,228log10

min0

Catatan:

0N

Eb= energi per-bit per-hertz noise thermal

Te = temperatur noise efektif dari sistem penerima

(dBw)

Pers. C.5

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 16: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

16

0N

Eb

Adalah parameter kualitas transmisi sistem komunikasi digital, semakin besar Eb/No maka kualitas transmisi semakin baik

BER

0N

Eb

10-3

Quality of Service , QoS, untuk layanan yang diberikan , contoh : layanan suara , BERminimum = 10-3

Modulasi A

Modulasi B

Skema modulasi yang berbeda menghasilkan syarat (Eb/No)minimum yang berbeda untuk mendapatkan BER yg sama

7 dB

9 dB

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 17: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Daya Noise Receiver

)()()()( log10204 HzdBdBWdBW BWNFN

Konversi dari dBm ke dBW…

(dBm) = (dBW) + 30

Sumber: Freeman, Roger,”Telecommunication Transmission Handbook”, John Willey & Sons, 1991

dstGGG

F

GG

F

G

FFNF ...

111

321

4

21

3

1

21

Pers. C.6

Pers. C.7

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 18: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Sensitivitas lebih baik !!

Receiver

Receiver

Perangkat dgn noise figure terendah dipasang paling dekat dgn antena

Daya Noise Receiver

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 19: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Perhitungan Kebutuhan Dayadengan Repeater Pasif

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 20: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

• GAIN ANTENA PADA REPEATER PASIFPenerapan repeater pasif akan berpengaruh pada perhitungan path loss, dimana repeater dapat terletak dalam near field atau far field.Didefinisikan sebagai near field jika jarak jarak antenna ke suatu titik r :

dimana

• :diameter dari circular reflector atau panjang sisi

dari square reflector.

• :panjang gelombang dalam satuan yang sama

• dengan

Perhitungan Kebutuhan Dayadengan Repeater Pasif

2_.2 antenaDimensir

antenaDimensi _

antenaDimensi _

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 21: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

• dB

• dB

dimana :

Perhitungan Kebutuhan Dayadengan Repeater Pasif

2

2102_

4log10

AG parabolicreflector

2101_

4log10

AG planereflector

2cos

geoAA

antenaefektifluasA __: efisiensi:

gelombangpanjang _: antenageometriluasAgeo __

barpanjangxleplaneuntuk :_

4

.:_

2Diameterparabolicuntuk

angledeflection_:

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 22: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Perhitungan Kebutuhan Dayadengan Repeater Pasif

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

Page 23: LINK BUDGET - sugito.staff.telkomuniversity.ac.id · LINK BUDGET Yang mempengaruhi perhitungan Link Budget ... Perubahan harga pathloss Sumber : Freeman, Roger L, “ Radio System

Perhitungan Kebutuhan Dayadengan Repeater Pasif

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO