Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading Komunikasi Bergerak

Transkripsi

1 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading Revisi Juli 003 Modul 5 EE 471 Sistem Komuniasi Bergera Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading Komuniasi Bergera Oleh : Nachwan Mufti A, ST 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 1 Organisasi Modul 5 Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading Komuniasi Bergera A. Pendahuluan page 3 B. Large Scale Fading page 19 C. Small Scale Fading page 7 D. Mengatasi Fading page 48 E. Coverage Availability page 64 Referensi page 70

2 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 4 Pada umumnya, sinyal yang diterima pada titi penerima adalah jumlah dari sinyal langsung dan sejumlah sinyal terpantul dari berbagai obye. Pada omuniasi mobile, reflesi aan disebaban oleh : Permuaan tanah Bangunan-bangunan Obye bergera berupa endaraan Gelombang pantul aan berubah magnitude dan fasanya, tergantung dari oefisien reflesi, lintasannya, dan juga tergantung pada sudut datangnya. Jadi, antara sinyal langsung dan sinyal pantulan an berbeda dalam hal : Amplitudo, tergantung dari magnitude oefisien reflesi Phasa, yang tergantung pada perubahan fasa reflesi serta pada perbedaan jara tempuh antara gelombang langsung dan gelombang pantul Kondisi terburu terjadi saat gelombang langsung dan gelombang pantul memilii magnituda yang sama serta berbeda fasa 180o. Pada ondisi yang demiian, terjadi saling menghilangan antara gelombang langsung dan pantulnya (complete cancellation ) 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 3 A. Pendahuluan Perbedaan fasa sebesar 180 o terjadi jia terdapat perbedaan jara tempuh gelombang seperti beriut : (n 1) d = λ Sedangan ondisi terbai dicapai jia gelombang langsung dan gelombang pantul memilii fasa yang sama atau elipatan dari 360 o ( In Phase Combination ). Perbedaan jara tempuh gelombang langsung dan pantul pada ondisi ini dinyataan : d = nλ dimana : n λ = 1,, 3, dst = panjang gelombang Variasi dari amplituda gelombang dan fasa aan berubah dan tergantung dari berbagai eadaan dan disebaban berbagai fator, menjadi penyebab FADING yang aan ita disusian dalam modul ini.

3 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 6 Distorsi Sinyal multipath juga aan menyebaban distorsi sinyal / cacat sinyal. Problem ini secara husus beraitan dengan bandwidth sinyal yang digunaan dalam omuniasi mobile, dan juga arena respon pulsa yang berbeda dari sinyal multipath Channel Frequency Response Narrowband Channel Wideband Channel Rx Level t Direct Wave t Channel Pulse Response Reflected Wave Resultant t Equal level main & reflected path Lower level reflected path Frequency t 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 5 A. Pendahuluan Kenapa penting untu mengerti arateristi-arateristi dari anal wireles? Untu menentuan desain sinyal yang paling tepat (source dan channel coding, serta modulasi) Untu mengembangan tenologi-tenologi baru dalam pentransmisian dan penerimaan sinyal Dalam omuniasi multiuser, sema ases anal harus dilauan dengan seefisien mungin. Pada sistem seluler, caupan sinyal diinginan dihitung dengan seaurat mungin! arena daya berlebih aan menghasilan interferensi yang juga berlebihan. Di dalam sistem seluler juga, level terendah yang diijinan harus ditentuan untu menjaga onesi omuniasi dari sel e sel.

4 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 8 Ideal (AWGN) Channel Ideal Channel Transmitted bit Ideal channel detection AWGN Kanal Ideal melolosan semua spetrum sinyal tanpa distorsi (diataan BW anal terberhingga, respon freuensi flat untu semua freuensi) Pelemahan dan error hanya disebaban oleh AWGN (Additive White Gaussian Noise). Sinyal terima adalah besaran deterministi dengan menggunaan statisti-statisti dari AWGN (terdistribusi Gaussian) 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 7 A. Pendahuluan Kanal Real Kanal Real (Physical Channel) : Transmitted bit Physical Channel detection AWGN Kanal fisi selalu memilii bandwidth yang terbatas Hanya omponen yang signifian dari spetrum sinyal yang dilolosan melewati anal! terjadi Distorsi Bandwidth sinyal harus lebih ecil atau sama dengan bandwidth anal agar relatif tida terjadi distorsi! Pertanyaannya searang : Bagaimana membuat BW sinyal lebih ecil dari BW anal??

5 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 10 Fundamental lasifiasi propagasi 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 9 A. Pendahuluan Pemodelan Kanal Propagasi

6 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 1 Fator utama yang mempengaruhi pemodelan anal 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 11 A. Pendahuluan Wireless propagation Problem utama ada pada air interface

7 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 14 Wireless Propagation Free Space Loss Diasumsian terdapat satu sinyal langsung (line of sight path)! sangat mudah mempredisi dengan free space formula Reflection Terdapat sinyal ta langsung datang e receiver setelah mengalami pantulan terhadap object. Mungin terdapat banya pantulan yang berontribusi terhadap besarnya delay. Diffraction Propagasi melewati object yang cuup besar! seolah-olah menghasilan sumber seunder, seperti punca buit dsb. Scattering Propagasi melewati object yang ecil dan/atau asar yang menyebaban banya pantulan untu arah-arah yang berbeda. 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 13 A. Pendahuluan Problems of Wireless Channel Jia sejumlah bagian besar spetrum sinyal tida bisa lolos melewati anal! Sinyal aan mengalami distorsi disebaban terbatasnya BW anal. Receiver harus didesain untu mampu mendetesi sinyal yang terdistorsi (yang disebaban anal wireless + AWGN) Distorsi yang terjadi aan semain parah (disebaban anal wireless) beraitan dengan terjadinya propagasi lintasan jama (multipath)! ISI Tanpa tenologi-tenologi yang canggih, detetor tida aan mampu mendetesi sinyal yang diterima berhubung sinyal yang diterima dari anal wireless sangat jele!

8 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 16 Efe propagasi multipath pada anal wireless mobile adalah: " Large scale fading! Large scale path loss " Small scale propagation Large scale path loss " Large attenuation dalam rata-rata " Daya sinyal terima menurun berbanding terbali dengan pangat-γ terhadap jara, dimana umumnya < γ < 5 (untu omuniasi bergera).! γ disebut Mean Pathloss Exponent " Sebagai dasar untu metoda predisi pathloss Small scale " Flustuasi sinyal yang cepat diseitar nilai rata-rata (large scale) - nya " Doppler spread berhubungan dengan ecepatan fading (fading rate) " Penyebaran watu berhubungan dengan perbedaan delay watu edatangan masing-masing sinyal multipath. 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 15 A. Pendahuluan Definisi Fading didefinisian sebagai flutuasi daya di penerima Fading Large Scale Fading " Terdistribusi Lognormal Small Scale Fading " Terdistribusi Rayleigh / Rician Karena perilau sinyal pada anal multipath adalah aca, maa analisis fading menggunaan analisis probabilitas stoasti Fading terjadi arena interferensi atau superposisi gelombang multipath yang memilii amplitudo dan fasa yang berbeda-beda

9 A. Pendahuluan 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 18 Penggunaan Analisis Propagasi: Predisi Propagasi Large Scale : Estimasi caupan jaringan Hand-off antar sel Lin budget ( dan alulasi interferensi) Small scale (multipath fading) Desain sinyal! desain signal processing Meningatan detesi sinyal (smart receiver), eualisasi, receive diversity, beamforming Desain subsystem radio 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 17 A. Pendahuluan

10 B. Large Scale Fading / Shadowing 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 0 Definisi : local mean ( time averaged ) dari variasi sinyal Kuat sinyal (db) Jara Large Scale Fading disebaban arena aibat eberadaan obye-obye pemantul serta penghalang pada anal propagasi serta pengaruh ontur bumi, menghasilan perubahan sinyal dalam hal energi, fasa, serta delay watu yang bersifat random. Sesuai namanya, large scale fading memberian representasi rata-rata daya sinyal terima dalam suatu daerah yang luas. Statisti dari large scale fading memberian cara perhitungan untu estimasi pathloss sebagai fungsi jara. 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 19 B. Large Scale Fading / Shadowing Probability Distribution Function (PDF) dari suatu variabel random yang terdistribusi lognormal dinyataan sbb : p(m) = σ m 1 π e (m m) σm Dengan, m = normal random variabel uat sinyal (dbm) m = rata-rata (mean) uat sinyal (dbm) σ m = standar deviasi

11 B. Large Scale Fading / Shadowing 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading Pada gambar di samping, diberian pemetaan uat sinyal berdasaran hasil penguuran di suatu ota besar. Sehingga tampa bahwa erapatan bangunan mempengaruhi uat sinyal. Dari gambar di samping, tampa bahwa uat sinyal di berbagai bagian ota berbeda-beda. Hal tersebut disebaban arena superposisi gelombang di berbagi tempat tadi bisa saling menjumlah maupun saling mengurangi. Pada gambar di samping, warna yang berbeda menunjuan distribusi large scale fading pada masing-masing loasi yang terait dengan ontur bumi dan erapatan bangunan. Jia MS bergera, maa penerimaan aan bervariasi dengan cepat dan sangat terpengaruh dengan pergeraan MS tersebut, yang distribusi variasi-nya merupaan arateristi dari small scale fading. 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 1 B. Large Scale Fading / Shadowing Metoda Penguuran dgn Regresi Pilih beberapa loasi berjara d 1 dan lauan penguuran path loss d 1 d d3 Ulangi unttu d and d 3, dst Cell site (Tx) Plot nilai mean pathloss sebagai fungsi jara See next page

12 B. Large Scale Fading / Shadowing 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 4 Penguuran Pathloss Hasil penguuran sinyal dapat sebagai beriut : wavelength Range jara penguuran optimal umumnya pada seitar λ arena jia jaranya terlalu deat! mungin tida memberian harga rata-rata (mean value), sedangan jia range jara penguuran terlalu jauh! mungin aan eluar dari nilai large scale realnya ( nilai γ mungin sudah berubah) Jumlah sample penguuran adalah > 36 sample untu mendapatan interval tingat eyainan 90% 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 3 B. Large Scale Fading / Shadowing Mendapatan Mean dan Standar Deviasi Penguuran biasa dilauan untu beberapa tipe daerah: Urban, suburban, dan open area Catat bahwa penguuran pada radius onstan dari BTS dapat menghasilan pathloss yang berbeda Dengan regresi linear ita bisa mendapatan trend mean pathloss dan standar deviasi diseitar nilai rata-rata Contoh untu urban : path loss! Slope = 33. db/decade and! Std dev. = 7 db Path loss [db] x x x x o o o urban x x x o o x x o o x x o o suburban x x o o # # x x o # # o o # open # # x o o o Distance d [m]

13 B. Large Scale Fading / Shadowing 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 6 Apliasi dalam predisi caupan Contoh misalan untu jara d = 4 m (lihat halaman sebelumnya untu daerah urban) Misal path loss pada 4 m adalah 79 db. Pathloss ini didesain untu suatu nilai rata-rata dengan tingat eyainan 50 % Dengan STDev untu urban adalah 7 db, Maa, untu mendapatan tingat eyainan (confidence level) 84 % (1σ) membutuhan margin 7 db, dan untu tingat eyainan 97.7 % (σ) membutuhan margin 14 db Cell site (Tx) d 1 d d3 Aan dijelasan lebih lanjut bagian predisi caupan!! 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 5 B. Large Scale Fading / Shadowing Contoh : Hasil penguuran pathloss pada ota-ota di Jerman. Dari data disamping didapatan : mean pathloss esponen =,7 dan σ = 11,8

14 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 8 Atau Multipath Fading, atau Short Term Fading Lingungan anal radio mobile ( indoor / outdoor ) seringali tida terdapat lintasan gelombang langsung antara Tx dan Rx, sedemiian daya terima adalah superposisi dari banya omponen gelombang pantul masing-masing memilii amplitudo dan fasa saling independen Multipath dalam anal radio menyebaban : Perubahan yang cepat dari amplituda uat sinyal Modulasi freuensi random beraitan dengan efe Doppler pada sinyal multipath yang berbeda-beda Dispersi watu (echo) yang disebaban oleh delay propagasi multipath 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 7 C. Small Scale Fading Fator-Fator Yang Mempengaruhi Small Scale Fading Kecepatan MS Gera relatif antara Base Station dengan MS menghasilan modulasi freuensi random beraitan dengan pergeseran freuensi Doppler yang berbeda untu tiap lintasan multipath. Doppler shift bisa positif dan negatif tergantung dari posisi pergeraan MS terhadap RBS Kecepatan Obye Pemantul Jia obye-obye bergera dalam suatu anal radio, maa aan menghasilan pergeseran Doppler yang berubah terhadap watu, yang berbeda untu tiap omponen multipath. Jia pergeraan benda lebih besar dibandingan geraan MS sendiri, maa aan mendominasi small scale fading Lebar pita transmisi sinyal Pita freuensi yang relatif lebih lebar dibandingan bandwidth anal multipath, aan mengalami frequency selective fading.

15 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 30 Model Respon Impulse Kanal Multipath RBS d x(t) v h(t) Variasi sinyal sesaat (small scale variation) sinyal omuniasi bergera secara langsung berhubungan dengan respon impulse dari anal radionya. Respon impulse ini merupaan arateristi anal yang memuat informasi sifat-sifat anal radio. Karateristi anal perlu dietahui untu mengetahui unju erja sistem omuniasi dalam anal radio Kanal radio mobile memilii sifat Linear Time Varying Channel y(t) 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 9 C. Small Scale Fading - model respon impulse anal multipath Sinyal yang diterima, merupaan fungsi jara (d) dan watu (t) x(t) h(d,t) y(d,t) y(d, t) Karena d = v.t, sistem ausal h(d,t) = 0 untu t < 0 y(v.t, t) = t x( τ)h(v.t, t τ)dτ + = x(t) h(d, t) = x( τ)h(d, t τ) dτ Asumsi v onstan, maa d hanya merupaan fungsi ecepatan (v) dan watu (t) y(t) = x(t) h(v.t, t) = t x( τ)h(v.t, t τ)dτ

16 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 3 Analisis Sinyal Multipath Asumsi : Kendaraan ta bergera e r = 1 N () t = a cos( πf t + φ ) Recall : cos 0 Sinyal terima dapat dinyataan sbb : e = 1 N () t = a cos( πf t + φ ) 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 31 r dimana, f 0 = freuensi carrier N = jumlah lintasan multipath a, φ = amplitudo dan fasa dari omponen multipath e- ( πf t + φ ) = cos( πf t) cos( φ ) sin( πf t) ( φ ) sin 0 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath e r = 0 = N N ( t) = cos( πf t) a cos( φ ) sin( πf t) a sin( φ ) Y r ( t) = X cos( πf t) Ysin( πf t) er 0 0 X Maa : Dengan asumsi : N besar (banya lintasan)! Secara teori ta terbatas, secara pratis > 6 φ terdistribusi uniform pada (0 sd π) a masing-masing dapat dibandingan (tida ada yang cuup dominan) X dan Y terdistribusi secara Identi Gaussian tetapi saling Independen Identically Independently Distributed (IID) Sinyal Envelope + = r = X Y Terdistribusi RAYLEIGH!!

17 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 34 DISTRIBUSI RAYLEIGH memilii probability density function (pdf), sbb: r r exp () p r = σ σ 0 ( 0 r ) ( r < 0) Probability Density Threshold Dimana, σ = nilai rms dari sinyal terima sebelum detesi envelope σ menyataan daya rata-rata watu detesi envelope Amplitude Kemudian, probabilitas envelope sinyal tida melebihi suatu nilai R yang ditentuan, dapat diturunan sbb: P(R) = P r R ( r R) = p( r) 0 dr = 1 exp R σ Ini adalah CDF (Cumulative Distribution Function)! 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 33 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath Nilai mean r mean dari distribusi Rayleigh diberian oleh : r mean π [] = r p() r dr = σ = σ = E r 0 Sedangan variansi dari distribusi Rayleigh, σ r, menyataan daya ac envelope sinyal, σ r = E r = σ [ ] E [] r = r p() r 0 π = 0.49 σ Nilai median dapat diselesaian, 1 r median = p 0 σ π dr () r dr = 1.177σ r median = σ π

18 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 36 Bagaimana DISTRIBUSI RICIAN? line of sight reflections TX RX Model persamaan sinyal : Distribusi Rician terjadi alau ada omponen sinyal yang dominan! Pada model di atas, omponen sinyal yang dominan adalah omponen sinyal LOS (line of sight) e r N () t = Ccos πf t + a cos( πf t + φ ) 0 = 1 0 Dimana, C = amplitudo omponen sinyal LOS a, φ = amplitudo dan fasa sinyal multipath e- 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 35 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath Distribusi RICIAN diberian oleh persamaan beriut: () r r = σ exp 0 ( r + C ) Cr. I ( A 0, r ) σ σ p 0 ( r < 0) I 0 ( ) adalah fungsi Bessel termodifiasi bentu pertama orde nol Distribusi Rician sering didesripsian dalam Parameter K ( K factor ), dimana: K = C σ atau, dalam db K( db) = 10log σ C

19 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 38 NILAI-NILAI K K = (6 to 30 db)! Untu sistem micro-cellular K ta berhingga (K! ), artinya :! Komponen dominan sangat uat dibanding omponen lainnya! PDF Rician berbentu menuju PDF Gaussian dengan σ ecil Severe Fading (K = 0): Fading terjadi dengan hebat dan sangat gala! Itulah Rayleigh Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 37 C. Small Scale Fading analisis sinyal multipath Asumsi : Kendaraan bergera! terpengaruh efe Doppler v Sinyal terima MS diam sudah dinyataan : e r = 1 N () t = a cos( πf t + φ ) 0 e r Untu MS bergera, f 0! f, arena freuensi yang diterima untu masing-masing lintasan berbeda-beda = 1 N () t = a cos( πf t + φ ) dimana, f = v cosθ λ Rumit tapi menari!

20 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 40 sudut γ f f = = v cosθ λ v cos λ ( γ α ) cosβ Untu penurunan lengap Doppler spectrum, lihat pada: Parson, David, The Mobile Radio Propagation Channel, Pentech Press, Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 39 C. Small Scale Fading

21 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 4 Karaterisasi Kanal Multipath Delay Spread Model dan Time Varying Model Fous pada multipath fading, disebaban hal: Time spreading sinyal! Aibat sinyal datang dengan delay yang berbeda-beda, dianalisis dengan Delay Spread Model Time varying of channel! aibat pergeraan, dianalisis dengan Time Varying Model Evaluasi/analisis biasa dilauan dalam Domain watu, dan Domain freuensi 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 41 C. Small Scale Fading Amplitudo Amplitudo sinyal terima tergantung dari loasi dan freuensi Jia antena bergera, maa loasi x aan berubah linear terhadap watu t (x = v t) Freuensi Watu Parameters: probability of fades duration of fades bandwidth of fades

22 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 44 Delay Spread Model Untu mengetahui arateristi delay anal, biasanya dilauan Channel sounding (dengan respon impulse) Multipath channel Maximum excess delay τ didisritan menjadi N elompo path, tiap path dipisahan oleh selang watu τ. Model digunaan untu menganalisa sinyal dengan BW < 1/( τ). Total daya terima adalah jumlah semua omponen multipath, jia omponenomponen itu dapat dipecahan / diatasi. Jia BW sinyal << BW anal! multipath dapat diatasi Jia BW sinyal >> BW anal! multipath tida dapat diatasi. SIRCIM (Simulation of Indoor Radio Channel IMpulse response) SMRCIM (Simulation of Mobile Radio Channel IMpulse response.) 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 43 C. Small Scale Fading Hasil dari suatu channel sounding dapat dilihat dari gambar beriut : Power delay profile Dari gambar di samping tampa bahwa sinyal pulsa pertamaali datang dengan level daya tertinggi. Beriutnya emudian datang sinyal-sinyal lain dengan level daya yang lebih rendah

23 C. Small Scale Fading 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 46 Model channel SMRCIM/SIRCIM pada daerah urban, daerah mirocell, dan propagasi indoor diasumsian memilii max excess delay masing-masing 96 us, 5 us, dan 50 ns. Jumlah omponen multipath dibagi dalam 4 elompo path yg dapat dianggap sebagai sebuah path yg dapat diresolusian. Hitung BW max dari signal impulse yg masih bisa dianalisis atau representatip untu masing-masing model channel tsb. Jawab: Urban τ = 96/4=4 us! Signal BW <= 1/(*4 us)=0.15 MHz Mirocell τ = 5/4=!Signal BW <= Indoor τ = 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 45 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu Parameter dispersi watu adalah : Mean Excess Delay :! momen pertama dari power delay profile Mean Excess Delay RMS Delay Spread Maximum Excess Delay Spread τ = a a τ = P( τ P( τ ) τ ) RMS Delay Spread :! aar uadrat dari momen tengah edua dari power delay profile! RMS Delay Spread adalah standar deviasi excess delay! Merupaan rata-rata simpangan terhadap mean excess delay σ τ = τ = τ a (τ) a τ = P( τ P( τ ) τ )

24 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 48 Maximum Excess Delay Spread! delay watu selama energi multipath jatuh sebesar X db (biasanya 10 db) dibawah masimum 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 47 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu Coherence Bandwidth Adalah uuran statisti suatu range freuensi pada anal yang dapat dianggap flat atau bandwidth diantara freuensi yang memilii potensi uat dalam orelasi amplitudo. Semua ompunen spetrum dalam range bandwidth oheren dapat diperhatian (adapat dianggap) mendapatan gain dan fasa yang linier Bandwidth oheren sebainya diuur, tetapi bisa dideati dengan persamaan : atau

25 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 50 Contoh : Hitunglah mean excess delay, rms delay spread, dari suatu anal multipath yang profile multipath-nya diberian pada gambar beriut. Berian reomendasi apaah anal multipath tersebut coco untu AMPS dan GSM tanpa menggunaan equalizer? Jawab : Pr(τ) 0 db -10 db -0 db -30 db τ (ms) τ Mean excess delay, a τ P( τ ) τ τ = = a P( τ ) (1)(5) + (0.1)(1) + (0.1)() + (0.01)(0) τ = = 4.38 µ s ( ) Momen edua delay profile, (1)(5) = + (0.1)(1) + (0.1)() + (0.01)(0) ( ) = 1.07 µ s 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 49 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu RMS delay spread, σ τ = 1.07 (4.38) = 1.37 µ s Coherence bandwidth, 1 B C = 146 Hz 5σ τ Jadi, Untu AMPS ( BW anal RF = 30 Hz ), BW anal RF < BW oheren sehingga tida memerluan equalizer Untu GSM ( BW anal RF = 00 Hz ), BW anal RF > BW oheren, sehingga memerluan equalizer

26 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 5 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 51 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu Intersymbol Interference (ISI): Ketia multipath delay spread lebih besar dari 0% durasi simbol, ISI dapat menjadi problem. Untu mengatasi ISI Pertama, receiver dipasangi dengan adaptive equalizer Equalizer ini menguji efe delay multipath pada deretan training bit yang dietahui, selanjutnya menggunaan informasi hasil pengujian ini untu mengatasi efe delay multipath pada deretan bit-bit informasi sesungguhnya Kedua, menggunaan ode-ode protesi error (channel coding) untu mendetesi dan mengoresi error Catatan : ISI tida bisa diatasi dengan memperbesar uat sinyal!!

27 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath parameter dispersi watu 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 54 Typical Delay Spreads Macrocells T RMS < 8 µsec GSM (56 bit/s) uses an equalizer IS-54 (48 bit/s): no equalizer In mountanous regions delays of 8 µsec and more occur GSM has some problems in Switzerland Microcells T RMS < µsec Low antennas (below tops of buildings) Picocells T RMS < 50 nsec nsec Indoor: often 50 nsec is assumed DECT (1 Mbit/s) wors well up to 90 nsec Outdoors, DECT has problem if range > m 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 53 C. Small Scale Fading Time Varying Model Variasi anal (arena geraan)! Doppler spread Doppler spread f D! channel coherence time T C. Channel coherence time adalah suatu selang watu dimana anal diperhatian (dapat dianggap) tida berubah terhadap watu (time invariant). Dalam ata lain: Channel coherence time adalah watu dimana sinyal terima memilii orelasi amplitudo yang uat Jia periode simbol (reciprocal BW) lebih besar dari coherence time! artinya anal aan berubah selama periode simbol tersebut! terjadi fast fading.

28 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath Efe doppler 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 56 Doppler Spread dan Coherence Time Latar belaang : Pergeseran Doppler ( Doppler Shift ) Doppler shift (pergeseran doppler) adalah pergeseran freuensi yang disebaban pergeraan penerima. Doppler shift meningatan bandwidth sinyal yang ditransmisian 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 55 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath Efe doppler Doppler spread, f m, adalah pergeseran doppler masimum masimum, cos θ = 1 Coherence Time, T C : Jia ecepatan simbol lebih besar dari 1/T C, maa sinyal tida mengalami distorsi anal yang disebaban pergeraan penerima

29 C. Small Scale Fading Parameter anal multipath Efe doppler 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 58 Example Sebuah vehicle melaju pada v = 36 m/jam menerima sinyal multipath pada freuensi 900 MHz menjauh dari pemancar. Hitung channel coherence time Hitung perioda sample untu mendapatan sample yang masih berorelasi tinggi Hitung jumlah sample serta berama lama penguuran sample dalam jara tempuh 5 m. Berapa Doppler spread dari channel tersebut 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 57 C. Small Scale Fading Klasifiasi Small Scale Fading SMALL SCALE FADING Berdasaran atas multipath Time Delay Spread Berdasaran atas Doppler Spread FLAT FADING # BW sinyal < BW oheren # Delay spread < periode simbol FREQUENCY SELECTIVE FADING # BW sinyal > BW oheren # Delay spread > periode simbol FAST FADING # Doppler spread >> # Coherence time < periode simbol # Variasi anal lebih cepat dari variasi sinyal baseband SLOW FADING # Doppler spread << # Coherence time > periode simbol # Variasi anal lebih lambat dari variasi sinyal baseband

30 Fading Simulator : Jae s Method 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 60 % % fading parameters % c_light = 3E8; % speed of light (m/s) v = 10; % vehicle's speed (ph) B = 40; % number of bit per slot R = 60; % bit rate (bps) T = 1/(R*1E3); % symbol duration (s) f = 1.8; % carrier frequency (GHz) fd = (v*1e3/3600)*f*1e9/c_light; % Doppler freq (Hz) % % variable in simulation % Tp = 1000; % number of data slot len = B*Tp; % number of symbol (B symbols/slot) % function y = fading(len, fd, T) % % parameter in Jaes Method % N = 34; N0 = (N/ - 1)/; alpha = pi/4; xc = zeros(len,1); xs = zeros(len,1); sc = sqrt()*cos(alpha); ss = sqrt()*sin(alpha); ts = 0:len-1; ts = ts'.*t + round(rand(1,1)*10000)*t; wd = *pi*fd; xc = sc.*cos(wd.*ts); xs = ss.*cos(wd.*ts); for lx =1:N0 wn = wd*cos(*pi*lx/n); xc = xc + (*cos(pi*lx/n0)).*cos(wn.*ts); xs = xs + (*sin(pi*lx/n0)).*cos(wn.*ts); end; y = (xc + i.*xs)./sqrt(n0+1); %plot fading signal figure(1); plot(ts*t,abs(y)); title('fading Signals') xlabel('time (sec)') ylabel('amplitude') 5. Propagasi Sinyal Pada Kanal Fading 59 Referensi-Referensi [1] Bogi W, Nachwan MA, Lecture Notes : Transmisi Komuniasi Bergera, Edisi Pertama, Mobilecomm.Labs-STTTelom, 1998 [] Nachwan MA, Lecture Notes : Transmisi Komuniasi Bergera, Edisi Kedua, Mobilecomm.Labs-STTTelom, [3] Rappaport, Theodore, Wireless Communication, [4] Parsons, David, The Mobile Radio Propagation Channel, Pentech Press Publishers-London, 199 [5] Kurniawan, Adit, Material Kuliah Pasca-Sarjana Sistem Komuniasi Seluler, ITB, 003 [6] Lee, William CY, Mobile Communication Engineering, McGraw- Hill, 198 [7] Linnartz, Jean-Paul MG, Wireless Communication CD! see on his web