Objective PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

Transkripsi

1 Objective Setelah mengikuti dan mempelajari modul ini siswa diharapkan memahami ; faktor-faktor yang dapat menentukan kapasitas jaringan CDMA, mekanisme pengaturan daya up-link dan mekanisme pengalihan layanan antar sektor/cell (handoff).

2 Prinsip CDMA adalah sejumlah user menggunakan resource band RF yang sama, namun setiap user dibedakan dengan menggunakan kode-kode orthogonal. Standar IS-95, laju data pada akhir spreading adalah 1,2288Mcps dan ini membutuhkan bandwidth lebih kurang 1,25 MHz. Kinerja sistem CDMA dibatasi oleh interferensi, artinya kapasitas dan kualitas dibatasi oleh daya interferensi yang terjadi pada band RF yang dipakai. Kapasitas didifinisikan sebagai jumlah user secara simultan yang dapat didukung oleh sistem. Kualitas adalah BER yang dipersyaratkan dalam melayani user PT3163-HANDOUT-SISK

3 Dalam komunikasi digital untuk menunjukkan kualitas sering digunakan istilah Eb/N0, Eb menyatakan energi bit, N0 menyatakan kerapatan daya noise. User M User 4 User 3 User 2 User 1 W/R M = Eb/N0 Cell tunggal

4 INTERFERENCE FACTOR Cell A mendapat beban interferensi dari cell B & C a2 b1 a1 a3 A a4 a5 a7 a6 b2 B c1 c2 C PT3163-HANDOUT-SISK Cell jamak

5 power a7 Dengan interference factor rumus menjadi a6 a5 M = W/R Eb/N0 (1+ ) a4 a3 a2 a1 = interference factor ±0,55 interference factor menyebabkan kapasitas menurun c2 c1 b2 interferer b1 frekuensi PT3163-HANDOUT-SISK

6 EFFEK SEKTORISASI Efek interference dapat direduksi dengan cara mengganti antena omni dengan antena sektor, sehingga user di luar pattern akan ditolak. Sekarang rumus menjadi : M = W/R Eb/N0 (1+ ) = gain sektor 2,5 untuk dan 5 untuk 60 0

7 EFFEK VOICE ACTIVITY Seperti kita ketahui CDMA IS-95 menggunakan vocoder dengan output variable, artinya aktivitas voice bukan 100% tetapi 40-50%. Dengan demikian pada saat tidak aktif daya yang dipancarkan sangat kecil, hal ini dapat mengurangi interferensi dan kapasitas dapat meningkat, rumus menjadi M = W/R Eb/N0 (1+ ) v V = activity factor EFFEK POWER CONTROL Dalam praktek pengontrolan daya untuk arah up-link biasanya tidak bisa sempurna 100 %, faktor akurasi power control berkisar 85 %, sehingga rumus menjadi M = W/R Eb/N0 (1+ ) v.

8 EFFEK LOADING FACTOR M = W/R Eb/N0 (1+ ) v Transmission loss (db) ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

9 KESIMPULAN Kapasitas proporsional dengan processing gain. Untuk mendapat acceptable BER diperlukan nilai Eb/N0 tertentu, dan kapasitas berbanding terbalik denga Eb/N0. Kapasitas dapat ditingkatkan jika interf. factor dari cell tetangga dapat dikurangi Sektorisasi adalah solusi mereduksi interference Disamping itu kesempurnaan power kontrol sangat berpengaruh terhadap kapasitas Loading factor 100 % hanya bersifat teoritis dan tidak pernah dicapai.

10 Menjadi sangat fital karena sharing resource yang sama, setiap user berprilaku sebagai random noise terhadap yang lain. Pt P r1 P r1 Pt user 1 user 2

11 power Distribusi power di penerima User 1 S/N = 1/10 User 2 S/N = 10 frekuensi Kualitas voice user 2 >> user 1, fenomena ini disebut problem near-far. Dari dua user tadi kalau ditambahkan user ketiga akan menurunkan kualitas baik user 3 maupun dua user yang sudah ada.

12 Mengatasi problem near-far sehingga Pr(i) di BTS (up-link) akan sama. Jika syarat S/N tiap user = 1/10, maka kapasitas akan menjadi 11 user (meningkat signifikan). Pt P r1 P r3 P r2 P rm Pt user 1 user 2 user 3 user M

13 power User 1, S/N = 1/10 User 2, S/N = 1/10 User 3, S/N = 1/10 User 4, S/N = 1/10 User 5, S/N = 1/10 User 6, S/N = 1/10 User 7, S/N = 1/10 User 8, S/N = 1/10 User 9, S/N = 1/10 User 10, S/N = 1/10 User 11, S/N = 1/10 frekuensi Dengan power kontrol kapasitas dimaksimalkan

14 MS mengirim Pt maksimum ; pasti akan bisa diterima oleh BTS, namun interferensi akan meningkat MS mengirim Pt minimum ; ada kemungkinan tidak diterima oleh BTS tetapi interferensi sangat kecil IS-95 memberi solusi dengan : Open loop mekanisme initial transmit power tanpa bantuan BTS close loop mekanisme pengendalian transmit power dengan bantuan BTS

15 Untuk mengatasi log-normal shadowing Dengan access probe Pt MS diestimasi dengan Pr MS P t (1) = -Pr NOM_PWR +INIT_PWR IS-95 1 P t n P r Access probe

16 PATH LOSS Signal Level (dbm) LOGNORMAL FADING (fading lambat) RAYLEIGH FADING (fading cepat) Distance (km)

17 MS trans. power Koreksi access probe kedua initial Koreksi access probe pertama random random Waktu

18 Untuk mengatasi fluktuasi receive power karena Rayleigh fading (fading cepat). BTS memeriksa kualitas up-link secara kontinyu. Jika kualitas jelek, BTS akan mengirim command(pcb)via down-link untuk menaikan Pt MS. Jika kualitas terlalu bagus akan dilakukan hal sebaliknya. Eb/N0 digunakan sebagai indikator kualitas link. PCB = +1dB jika Pt MS harus dinaikan dan -1dB jika sebaliknya Karena digunakan untuk mengatasi fading cepat, maka proses pengendalian harus berlangsung cepat sehingga PCB disisipkan pada kanal traffik arah down-link PT3163-HANDOUT-SISK

19 Power control (PCB) 800 bps 0 atau 1 tanpa proteksi VOCODER KONVOLUSI MUX SPREADING 9,6 kbps 19,2 kbps 19,2 kbps 1,2288 Mcps Power control bit position

20 20ms PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG7 PCG12 PCG13 PCG14 PCG15 1,25 ms Probabilitas meletakan PCB PCB = 0 MS harus naik 1 db PCB = 1 MS harus turun 1 db (11) 10 CONTROL POSITION

21 Eb/N0 diukur di BTS UL PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8 Selama menerima PCG8 BTS memutuskan kirim 1 atau 0 DL PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8 PCG9 BTS MENGIRIM PCB

22 FTC TRANSMITTER KE MS PCB DARI MS ESTIMASI Eb/N0 RX DECISION EST >Th PCB = 1 EST < Th PCB = 0 DEM ESTIMASI FER Th. Eb/N0 BASE STATION

23 TRANSMITTER RTC Pt yang harus dipakai selama 1,25 ms +1 db atau -1 db DECISION PCB = 0, +1dB PCB = 1, -1dB DEM RX INIT_PWR (db) NOM_PWR (db) K= -73 (db) TCH -Pr (-1) Pr ESTIMASI RX TOTAL MOBILE STATION

24 HAND-OFF Handoff adalah merupakan fasilitas di dalam sistem cellular untuk menjamin adanya kontinyuitas komunikasi apabila pelanggan bergerak dari satu cell ke cell yang lain. Handover diperlukan pada saat : Kualitas signal yang diterima MS < threshold Kualitas dikonversi dengan Ec/I 0

25 Ilustrasi kontinyuitas layanan MSC BSC BSC C A 1 C A 2 C A 3 C B 1 C B 2 C B 3 HO HO HO HO HO

26 Soft handoff : Selama proses handoff MS terhubung ke dua atau tiga BTS MSC Down-link BSC Daerah soft handoff BTS MS Menggunakan Rake receiver BTS

27 Lanjutan soft-handoff BSC MSC Up-link BTS BTS Daerah soft handoff

28 Softer handoff : pengalihan layanan dari satu sektor ke sektor lain dalam satu cell. Arah down-link sama dengan soft handoff sedang arah up-link proses seleksi terjadi di BTS. Sektor B BSC BTS Sektor A Sektor C

29 Hard handoff CDMA to CDMA handoff melibatkan dua carrier ( bisa berbeda operator ) sering disebut D to D handoff. CDMA to Analog handoff, juga disebut D to A handoff. F1 F1+n

30 Basis handoff Didasari atas hasil diteksi PILOT_PN oleh MS yaitu Ec/I 0 Setiap Cell atau sektor mempunyai PILOT_PN yang berbeda Ingat short PN code ada 512 nomor Pilot tersebut akan dideteksi nilai Ec/I 0 Pilot ch (all 0) I PILOT_PN Paging ch Synch ch Traffic ch MOD QPSK Traffic ch Q PILOT_PN

31 Contoh pengaturan PILOT_PN a a a a 21 a 5 13 a a 7 a 36 a a a a

32 Status maintenance set Active set : berisi pilot-pilot dari beberapa cell atau sector yang secara aktif berkomunikasi dengan MS pada kanal trafik. Jika active set hanya berisi 1 pilot saja maka MS bukan pada kondisi soft handoff. Candidate set : berisi pilot-pilot dengan Ec/I 0 yang memadai sebagai calon untuk melakukan handoff, artinya pilot yang mempunyai Ec/I 0 > pilot detection threshold T_ADD akan dimasukan sebagai candidate. Satu pilot akan dipindahkan ke posisi neighbor set jika kuat sinyalnya jatuh dibawah pilot drop threshold T_DROP untuk durasi lebih besar dari T_TDROP Neighbor set : berisi pilot-pilot tetangga dari cell yang sedang aktif melayani MS tetapi di luar active & candidate set Remaining set : pilot-pilot di luar yang disebut di atas.

33 Proses handoff Ec/I 0 Active set 1 pilot A Cell-A MS Active set 2 pilot A & B Cell-B Active set 1 pilot B Start T_TDROP T_ADD T_DROP (1)(2) (3) (4) (5) (6)(7) Jarak

34 Langkah-langkah (1) MS hanya dilayani oleh cell A dan active set hanya terdiri dari pilot A. MS mengukur pilot B (Ec/Io), diperoleh kecen drungan > T_ADD. MS mengirim pesan hasil ukur pilot B dan memindahkan status pilot B dari neighbor ke candidate set. (2) MS menerima pesan dari cell A berisi PN offset cell B dan alokasi Walsh code untuk TCH dan MS start komunikasi menggunakan TCH tsb. (3) MS memindahkan status pilot B dari candidate set ke active set, MS mengirim pesan handoff complited. Sekarang ada 2 pilot yang aktif. (4) MS menditeksi pilot A jatuh < T_DROP, MS start mengaktif kan timer.

35 lanjutan (5) Timer mencapat T_TDROP, MS mengirim PSMM (pilot strength measurement message) (6) MS menerima handoff direction message, pesan ini berisi hanya PN offset cell B ( tanpa PN offset cell A ). (7) MS memindahkan status pilot A dari active set ke neighbor set

36 Inter-BSC soft handoff MSC GCIN TSB CCP CCP TSB SOURCE BSC LCIN LCIN TARGET BSC 1 GCIN tersambung ke beberapa LCIN BTS MS BTS PT3163-HANDOUT-SISK

37 Power control berfungsi untuk menjaga agar kapasitas cell menjadi maksimal. Initial transmit power dari MS ditentukan recive power di MS, konstatan K, NOM_PWR dan INIT_PWR, dua terakhir diten tukan oleh operator Ada dua macam power control ; open loop untuk mengatasi fading lambat, close loop digunakan untuk mengatasi fading cepat. PCB diintegrasikan di kanal traffik dengan l;aju 800bps. Handoff menjamin kotinyuitas komunikasi. Macam-macam handoff : soft, softer dan hard handoff Handoff dilakukan atas dasar kualitas Ec/Io pilot PN. Status maintenance set : active, candidate, neighbor dan remaining set PT3163-HANDOUT-SISK