Kata Kunci : Multipath, LOS, N-LOS, Network Analyzer, IFFT, PDP. 1. Pendahuluan

Transkripsi

1 Statisti Respon Kanal Radio Dalam Ruang Pada Freuensi,6 GHz Christophorus Triaji I, Gamantyo Hendrantoro, Puji Handayani Institut Tenologi Sepuluh opember, Faultas Tenologi Industri, Jurusan Teni Eletro Kampus ITS Suolilo, Surabaya 60, Indonesia. ndaroe@ymail.com Abstra Dalam sistem transmisi radio dalam ruang, eberadaan benda-benda dalam ruang sangat mempengaruhi ecepatan transmisi sinyal radio antara pemancar dan penerima. Semain banya benda dalam ruangan, maa delay transmisi dan efe lintasan jama (multipath) juga aan bertambah. Fenomena multipath pada omuniasi radio dalam ruang menyebaban sinyal informasi yang diirim dari transmitter (Tx) e receiver (Rx) aan diterima secara berurutan dengan level daya yang berbeda, serta memilii delay watu yang berbeda pula. Dengan mengetahui respon impuls dari setiap sinyal yang datang secara aca pada receiver, maa respon impuls dapat diolah untu menentuan arateristi anal radio dalam ruang tersebut. Pada tugas ahir ini dilauan penguuran untu mendapatan parameter respon anal H(ƒ) dalam domain freuensi menggunaan etwor Analyzer pada freuensi tengah,6 GHz. Respon anal H(ƒ) dalam domain freuensi aan diubah menjadi domain watu h(τ) menggunaan metode IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). Dalam domain watu, aan dilauan beberapa proses filtering sinyal untu menentuan respon impuls yang aan diolah. Statisti delay aan ditentuan dengan pengolahan PDP (Power Delay Profile) pada ondisi ruang LOS(Line of Sight) dan -LOS(on-Line of Sight). Melalui data Power Delay Profile, maa dapat ditentuan parameter delay didalam ruang yaitu maximum excess delay, mean excess delay dan rmas delay spread. Menggunaan data statisti delay tersebut dapat dietahui arateristi anal dan pengaruhnya terhadapi efe multipath. Kata Kunci : Multipath, LOS, -LOS, etwor Analyzer, IFFT, PDP. Pendahuluan Karateristi anal radio dalam ruang sangat diperluan untu mendesain sistem transmisi yang bai. Pada ondisi LOS dan -LOS, eduanya mempunyai arateristi anal yang berbeda. Oleh arena perbedaan tersebut, perlu dibuat suatu pemodelan anal radio dalam ruang. Pemodelan anal radio didapatan dari data statisti delay antara pemancar dan penerima. Kualitas transmisi yang bagus mempunyai delay transmisi yang ecil dan efe lintasan jama yang sediit []. Pada tugas ahir ini pengambilan data dilauan menggunaan networ analyzer dengan dua buah antena sebagai Tx dan Rx. Antena yang digunaan adalah antena biconical dengan freuensi penguuran sebesar,6 GHz. Teori Penunjang Untu menyelesaian permasalahan yang diangat pada tugas ahir ini, dibutuhan teori penunjang antara lain tanggapan impuls, power delay profile (PDP), parameter statisti delay, dan fungsi orelasi... Tanggapan Impuls Dalam suatu penguuran biasanya didapat suatu persamaan hasil yang dinamaan dengan fungsi transfer anal dalam domain freuensi H(f), yang emudian diolah dengan IFFT (inverse fast fourier transform) untu mendapatan respon impulse yang merupaan fungsi transfer anal dalam domain watu h(τ). Pada umumnya penguuran dilauan pada sistem tetap (fixed), maa respon impulse dimodelan sebagai Response Impulse Time Invariant. Jadi observasi hanya dilauan terhadap delay (τ) saja []. j h( ) a e ( ).. Power Delay Profile (PDP) () Fator utama yang dapat digunaan untu menentuan statisti delay adalah power delay profile dari tanggapan impuls sinyal hasil pengolahan data penguuran. PDP (Power Delay Profile) adalah daya terima per satuan watu dengan excess delay rata-rata dari tanggapan impuls sejumlah sample spatial. Dari persamaan () dapat digunaan untu mencari nilai power delay profile yang secara matematis dapat ditulis : PDP = h( ) () Dengan, ss = jumlah sampel spatial ss.3. Parameter Statisti Dari power delay profile di atas, bisa didapatan beberapa parameter delay statisti yang berupa Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS

2 maximum excess delay, mean excess delay dan root mean square (RMS) delay spread.3.. Maximum excess delay Maximum excess delay adalah rentang watu antara munculnya impuls pertama sampai impuls terahir pada power delay profile. Secara rumus matematis dapat ditulisan sebagai beriut : maximum excess delay= τ (max) τ () (3).3.. Mean excess delay Mean excess delay (τ) adalah momen pertama dari PDP yang dinormalisasi dengan daya sinyal ratarata[3], secara matematis diberian rumus seperti di bawah ini : mean excess delay = = P( ) P( ) (4) dengan τ delay watu relatif (dalam s) terhadap τ=0 (watu pertama munculnya PDP), P adalah level daya absolut dan adalah jumlah titi pengamatan PDP Root Mean Square (RMS) delay spread Momen edua dari mean excess delay disebut sebagai Root Mean Square delay spread (στ) dan dapat dihitung berdasaran persamaan di bawah ini [3] R x (τ) = h ( ) h( t ) d (7) 3. Proses Penguuran Pada tugas ahir ini dilauan penguuran menggunaan etwor Analyzer untu mendapatan data berupa magnitudo dan fasa. Penguuran dilauan pada dua ondisi transmisi yaitu LOS dan -LOS 3.. Loasi Penguuran Pada tugas ahir ini dilauan penguuran respon anal radio didalam ruang (indoor). Loasi penguuran dilauan di laboratorium Antena dan Propagasi B.306 dan B.305 jurusan Teni Eletro Institut Tenologi Sepuluh opember. Penjelasan tentang ondisi ruang dapat dilihat pada tabel dan gambar. ama Ruang Tabel. Pembagian Loasi Penguuran Kode Dimensi Kondisi Transmisi Tx-Rx B.306 A 0,5m 5,8m LOS dan LOS Pengajar B 8m 3,6m LOS S C 4,8m 3m LOS B.305 D 7,5m 4,8m LOS = Dengan, (5) = P( ) P( ).4. Fungsi Korelasi (6) Data hasil penguuran merupaan variabel aca yang sifatnya aca (random) arena pengaruh lintasan jama. Oleh arena itu, untu menentuan orelasinya, diperluan suatu proses aca. Jia respon impuls hasil satu penguuran diasumsian mempunyai fungsi matematis seperti persamaan (), maa orelasi sinyal antar elemen yang berbeda pada path yang sama dapat dinyataan sebagai fungsi otoorelasinya dan dapat ditulisan dengan persamaan beriut : Gambar. Denah loasi penguuran Pada penelitian ini menggunaan 3 posisi antena pemancar (Tx) dan 4 posisi antena penerima (Rx). 3.. Set-up Penguuran Pada tugas ahir ini penguuran dilauan menggunaan networ analyzer pada freuensi tengah,6 GHz dan bandwith penguuran sebesar 00 MHz. Jumlah titi yang digunaan sebanya Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS

3 0 titi. Set-up penguuran ditunjuan pada gambar. Gambar. Set-up penguuran Proses penguuran ditunjuan pada diagram alir dibawah ini Gambar 4. Diagram alir analisa data 4.. Tanggapan Impuls Dari data hasil penguuran berupa magnitudo dan fasa, maa aan didapatan transfer function domain freuensi H(f) seperti ditunjuan pada gambar 6. Gambar 3. Diagram alir proses penguuran 3.3. Data Penguuran Data yang diperoleh dari hasil penguuran adalah fungsi transfer anal pada domain freuensi H(f). Data berupa besaran vector dan dapat ditulis seperti persamaan (8) H ch ( f ) = H( f ). e jθ (8) dengan, H( f ) adalah magnitudo (db) dan θ adalah fasa (derajat). 4. Analisa dan Pengolahan Data Penguuran Pada tugas ahir ini analisa pengolahan data penguuran mengiuti diagram alur dibawah ini Gambar 6. H(f) Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS 3

4 Sebelum tanggapan impuls domain freuensi diubah edalam domain watu menggunaan proses IFFT (Inverse Fast Fourier Transform), maa H(f) harus dialian dahulu dengan window menurut persamaan (9). H estimasi (f) = H ch ( ). W(f) (9) Window yang digunaan pada analisa adalah window Blacmnn Harris. Hasil peralian dengan window ditunjuan pada gambar Proses IFFT Setelah peralian fungsi transfer H(f) dengan window, maa proses selanjutnya adalah mengubah domain freuensi menjadi domain watu menggunaan metode IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). Hasil proses IFFT untu salah satu sampel penguuran ondisi LOS ditunjuan pada gambar 8. diterima oleh receiver arena ondisi transmisinya LOS (Line of Sight) 4.3. Proses filter sinyal pada ondisi LOS dan -LOS Proses filter merupaan salah satu metode yang digunaan untu mendapatan Power Delay Profile (PDP) dari hasil IFFT. Proses filter memilii dua tahapan yaitu filter onsistensi dan filter sinyal tetangga [4]. Filter onsistensi sinyal adalah menghilangan sinyal yang tida onsisten muncul dalam satu sampel (0 data penguuran). Satu periode sinyal dibandingan dengan satu periode sinyal lainnya. Filter sinyal tetangga adalah menghilangan impuls sinyal yang tida memilii tetangga di sebelah anan dan sebalah iri sinyal. Sebagai contoh apabila sebuah impuls sinyal berada diantara dua sinyal bernilai nol maa aan dihilangan Filter Kondisi LOS Contoh transmisi yang digunaan adalah transmisi LOS antara antena pemancar (Tx) dan antena penerima (Rx). Sebelum proses pergeseran, hasil proses IFFT diubah dalam sala logaritma. Setelah diubah dalam sala logaritma (db), sinyal di threshold sebesar -30 db. Batas penentuan threshold adalah lebih besar dari pada level lobe utama window. Proses beriutnya adalah pergeseran amplitudo tertinggi e posisi t=0. Setelah melauan proses threshold dan menggeser sinyal pada t=0, proses beriutnya adalah filter onsistensi sinyal untu ondisi transmisi LOS. Hasil filter onsistensi sinyal ditunjuan dalam sala linier pada gambar 9. Gambar 7. Hasil peralian H(f) dengan window Filter Kondisi -LOS Filter onsistensi pada transmisi LOS menggunaan contoh data penguuran antara Tx3 dengan Rx9. Pada penguuran ini, transmisi terhalang oleh dinding tembo. Proses menentuan filter onsistensi sinyal pada transmisi -LOS, tida dilauan proses pergeseran amplitudo tertinggi e t =0, arena tida ada sinyal yang langsung diterima oleh receiver. Hasil threshold - 30 db dan filter onsistensi sinyal ondisi -LOS ditunjuan pada gambar 0. Gambar 8. Hasil IFFT Pada gambar 8 menunjuan bahwa sinyal dengan amplitudo tertinggi adalah sinyal yang pertama ali Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS 4

5 Gambar 9. Hasil filter onsistensi sinyal linier (LOS) Gambar. Hasil filter sinyal tetangga (- LOS) 4.4. Bandwidth dari Korelasi sinyal Tujuan dari proses orelasi sinyal dalam satu sampel adalah mendapatan bandwidth yang terbesar dimana sinyal lintasan jama sudah tida berorelasi. Gambar 0. Hasil filter onsistensi sinyal linier (-LOS) Proses beriutnya, hasil dari filter onsistensi sinyal aan diolah dengan filter tetangga. Hasil filter tetangga ini adalah tanggapan impuls domain watu yang aan diolah untu mendapatan power delay profile (PDP). Hasil filter tetangga untu ondisi LOS dan -LOS ditunjuan pada gambar dan gambar. Gambar 3. Hasil Korelasi sinyal 4.5. Rata-rata Kuadrat Sinyal dan Power Delay Profile (PDP) Rata-rata uadrat sinyal merupaan proses terahir dalam menentuan power delay profile (PDP). Prosesnya adalah 0 data yang telah difilter diuadratan masing-masing emudian diambil rata-rata dari semuanya sesuai dengan persamaan (). Gambar hasil power delay profile (PDP) ditunjuan pada gambar 4. Gambar. Hasil filter sinyal tetangga (LOS) Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS 5

6 multipath yang terjadi. Selain itu, besarnya redaman obstacle pada transmisi LOS juga mempengaruhi banyanya multipath. Benda atau obstacle yang memilii redaman tinggi aan mempunyai oefisien pantul yang tinggi sehingga jumlah multipath aan bertambah. 6. Daftar Pustaa Gambar 4. Power Delay Profile 4.6. Statisti Parameter Delay Untu mendapatan desain dan mengembangan anal lintasan jama, maa harus mengetahui parameter-parameter yang mempengaruhinya. Parameter-parameter tersebut antara lain maximum excess delay, mean excess delay, dan RMS delay spread [5]. Data statisti parameter delay pada salah satu ruang yang diteliti ditunjuan pada tabel dibawah ini. Tabel. Parameter delay di Ruang A menggunaan pemancar (Tx) Rx max Lin Ke- (ns) (ns) (ns) 47,5 40,4 8,57 -LOS ,8 94,8 -LOS 3 53,5 78,4 00,7 -LOS , -LOS ,5 -LOS 6 497, LOS 7 497,5 77 3,5 LOS ,9 30, LOS 9 497,5 55,5 3,5 LOS 0 66,5 06, 37,7 LOS Data hasil pada tabel menunjuan nilai maximum excess delay yang tinggi. ilai tinggi ini diperoleh dari rentang watu sinyal terahir yang diterima di penerima diurangi watu sinyal awal. Besarnya maximum excess delay sebanding dengan jara dari multipath yang terjadi pada transmisi antara pemancar dan penerima [5]. 5. Kesimpulan Ruang yang memilii dimensi besar aan mempunyai nilai maximum excess delay yang besar pula. Hal ini terjadi arena semain besar ruangan maa jara omponen lintasan jama juga semain panjang, sehingga delay watu transmisi antara antena pemancar dan penerima juga semain tinggi. Jumlah multipath tergantung dari ondisi ruangan. Ruangan yang memilii banya benda didalamnya seperti meja,almari, dan peralatan lainnya aan menyebaban semain banyanya [] H. Gamantyo, Model Statisti Vetor Kanal Radio Untu Propagasi Lintasan Jama Dalam Ruang, IES Politeni Eletronia egeri Surabaya, 003. [] H. Hashemi, Impulse Respon Modeling of Indoor Radio Propagation Channels, IEEE Journal on Selected Areas in Communication, September 993. [3] H. Hashemi and David Tholl, Statistical Modeling and Simulation of the RMS Delay Spread of Indoor Radio Propagation Channels, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 43, no., Feb. 994 [4] E. Sousa, Delay Spread Meassurements for the Digital Cellular Channel in Toronto, IEEE Transaction on Vehicular Technology, ovember 994 [5] Siswandari ur Adi, Analisa Korelasi Spatial Propagasi Kanal Radio,7 GHz Dalam Ruang Menggunaan Antena Array Planar Sintetis, IES 003,EEPIS-ITS Surabaya, April Biodata Penulis multimedia. ndaroe@ymail.com Christophorus Triaji Irwandaru dilahiran di Malang, Jawa Timur pada tanggal 8 Mei 986. Setelah lulus dari pendidian diploma, penulis melanjutan pendidian sarjana di Jurusan Teni Eletro ITS dengan bidang studi teleomuniasi Proceeding Seminar Tugas Ahir Jurusan Teni Eletro FTI - ITS 6