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