ANALISIS KAPASITAS TRAFIK REVERSE LINK MENGGUNAKAN KONTROL DAYA PADA SISTEM CDMA

1 ANALISIS KAPASITAS TRAFIK REVERSE LINK MENGGUNAKAN KONTROL DAYA PADA SISTEM CDMA Nia Asianti, L2F099624 Jurusan Teknik Elektr, Fakultas Teknik, Universitas Dipnegr, Semarang Astrak - Dengan semakin meningkatnya pengguna kmunikasi ergerak pada sistem CDMA (Cde Divisin Multiple Access) yang menggunakan spektrum frekuensi yang sama, dapat menyeakan interferensi antar pengguna cukup tinggi. Beragai macam cara, seperti sektrisasi, keaktifan suara, dan kendali daya (pwer cntrl) digunakan dalam sistem CDMA dengan tujuan untuk mengurangi interferensi antar pengguna. Salah satu cara untuk mengurangi interferensi adalah dengan kendali daya (pwer cntrl), yang menggunakan standar deviasi (errr pwer cntrl) untuk memperkirakan nilai faktr reduksi errr pwer cntrl (F(,)) dan CDMA. Dimana secara teri dengan erkurangnya nilai standar deviasi (errr pwer cntrl), akan meningkatkan faktr reduksi (F(B,)), sehingga CDMA akan meningkat pula. Dalam tugas akhir ini diuat simulasi tentang analisis kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA, dengan penguahan eerapa parameter yang mempengaruhinya. Dari hasil simulasi diperleh hasil untuk jari-jari sel 30 km, jarak antara MS dengan BS0 5 km, sudut yang dientuk MS 0 derajat, ekspnen path lss 0,1, jumlah sektr antena 1, sudut verlap antena 0 derajat, daya pancar MS 2 dbm, rata-rata kedatangan call 50 call/jam/sel, rata-rata hlding time 100 detik, keaktifan suara 0,1, energi it per interferensi 5 db, standar deviasi (errr pwer cntrl) 0 db, dan prailitas lcking 0,001, menghasilkan kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA seesar 240,8557 Erlang. Kata kunci : kntrl daya (pwer cntrl), faktr reduksi errr pwer cntrl (F(,)), standar deviasi (errr pwer cntrl), CDMA 1. PENDAHULUAN Pada sistem CDMA (Cde Divisin Multiple Access) semua pengguna memakai spektrum frekuensi yang sama. Dengan demikian interferensi antar pengguna cukup tinggi. Salah satu cara untuk mengurangi interferensi adalah dengan kntrl daya (pwer cntrl), yang menggunakan standar deviasi (errr pwer cntrl) untuk memperkirakan nilai faktr reduksi errr pwer cntrl (F(,)) dan kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA. Faktr reduksi errr pwer cntrl adalah faktr yang mereduksi kesalahan yang terjadi pada kntrl daya (ditentukan dengan standar deviasi). Sedangkan kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA adalah jumlah ean trafik rata-rata yang ditinjau dari jumlah ratarata pemakai yang meminta pelayanan kmunikasi erdasarkan prailitas lckingnya. 1.1. Tujuan Tugas akhir ini ertujuan untuk menganalisis kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA. 2. Sistem Kmunikasi Bergerak CDMA Sistem selular dewasa ini erkemang cukup pesat. Bila dilihat dari metde akses yang digunakan, pada dasarnya ada tiga sistem selular, yaitu sistem selular yang menggunakan metde akses FDMA (Frequency Divisin Multiple Access), metde akses TDMA (Time Divisin Multiple Access), dan metde akses CDMA (Cde Divisin Multiple Access). CDMA (Cde Divisin Multiple Access) adalah teknik mdulasi dan multiple access erdasarkan teknik spread spectrum direct sequence dimana pengiriman sinyal menduduki lear pita frekuensi meleihi spektrum minimal yang diutuhkan. 2.1. Kntrl Daya Pwer Cntrl atau kntrl daya meliputi kntrl daya uplink dan kntrl daya dwnlink. Kntrl daya dwnlink digunakan untuk memperesar kapasitas sistem, sedangkan uplink digunakan untuk mengntrl huungan dan atas threshld penerimaan MS. Pada kanal uplink kntrl daya yang digunakan kminasi kntrl daya lp tertutup dan lp teruka mendeteksi daya sinyal yang diterima dari MS. Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,

2 2.2. Kapasitas Seluler CDMA 2.2.1. Kapasitas Sel Tunggal CDMA Kapasitas sel tunggal CDMA dapat dianalisa dengan tanpa memperhatikan interferensi dari sel-sel lain. Dengan mengasumsikan kntrl daya ideal, seluruh sinyal yang diterima MS erada pada level yang sama. Untuk n uah MS yang aktif, BS akan menerima sinyal yang diinginkan dengan daya S dan seanyak (n-1) sinyal nise dengan daya seesar S pula. Sehingga kapasitas sel tunggal CDMA dierikan leh persamaan: W / R n E / N I / S 1 Dengan: n = Kapasitas sel X = Vice activatr W = Bandwidth R = Bit rate E /N = Energi it per nise S = Level sinyal penerimaan = Backgrund thermal nise (2.1) 2.2.2. Kapasitas Multisel CDMA Untuk menghitung kapasitas multisel CDMA, interferensi dari sel lain (I) serta interferensi dari sel sendiri harus diperhitungkan yang dapat dinyatakan dengan: n W / R E / N / S I / S 1 (2.2) dengan I adalah interferensi eksternal dari selsel sekitarnya. 2.3. Kapasitas Reverse Link Pada Sistem CDMA 2.3.1. Prailitas lcking pada sistem CDMA Prailitas lcking (P Blcking ) adalah prailitas dari pengguna aru yang tidak mendapatkan pelayanan karena kanal sedang siuk yang iasanya ditandai dengan nada siuk. Pada eerapa sistem kmunikasi multiuser, yang menjadi tujuan dalam kmunikasi ukanlah anyaknya sejumlah user yang dapat dilayani pada waktu ersamaan, melainkan agaimana mendapatkan kualitas yang aik dari kmunikasi terseut, sedangkan pelayanannya sangat teratas dikarenakan prailitas lckingnya. Pada semua sistem multiuser, lcking dapat terjadi ketika semua slt frekuensi atau slt waktu telah dipakai untuk kmunikasi. Pada CDMA lcking ditentukan kerapatan spektral dari ttal interferensi daya yang diakiatkan leh aktifnya MS secara serentak aik di dalam BS0 maupun di luar BS0 (I ). Interferensi daya yang diakiatkan aktifnya MS secara serentak terseut jauh leih esar dari pada kerapatan spektral ackgrund nise (N). Interferensi ini akan meningkat seiring ertamahnya user dengan pesat, hal ini menyeakan ptensi dari sistem terseut tidak stail. Sehingga lcking pada CDMA terus meningkat. 2.3.2. Kapasitas Trafik Reverse Link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA Kapasitas trafik adalah jumlah ean trafik rata-rata yang ditinjau dari jumlah ratarata pemakai yang meminta pelayanan kmunikasi erdasarkan prailitas lckingnya. Pada huungan reverse link sistem CDMA, kapasitas diatasi leh pemlckingan, dikarenakan sejumlah user yang erada pada selnya sendiri maupun sel lain mempunyai kerapatan spektral dari ttal interferensi daya (I ) jauh leih esar dari pada kerapatan spektral ackgrund nise (N). Kntrl daya adalah teknik yang mengatur daya transmisi pada BS dan MS dengan level minimum yang diperlukan untuk perfrmansi yang sesuai. Pada reverse link, kntrl daya digunakan untuk mengatur daya pancar MS. Kntrl daya pada sistem seluler CDMA ergantung pada algritma kntrl daya, kecepatan sistem adaptif kntrl daya, jarak transmitter (BS) dengan receiver (MS), ruang distriusi user, dan kndisi prpagasi. Oleh karena anyak dipengaruhi leh faktrfaktr terseut eserta efeknya, esarnya daya sinyal dapat ditentukan dengan distriusi lg nrmal erdasarkan nilai standar deviasinya. Berikut adalah kntrl daya erdasarkan nilai standar deviasinya: [10] Kntrl Daya Sempurna (Perfect Pwer Cntrl) Kntrl daya dimana MS dikntrl dengan kntrl daya sempurna sehingga setiap BS menerima daya dari setiap MS dengan level daya yang sama, dengan standar deviasi 0 db. Kntrl Daya Tidak Sempurna (Imperfect Pwer Cntrl) Kntrl daya dimana MS dikntrl dengan mengntrl nilai E /I yang diinginkan, yaitu sesuai dengan distriusi lg-nrmal dengan standar Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,

3 deviasi pada range 1-4 db, sehingga level daya yang diterima BS sesuai dengan level daya yang diinginkan. Tanpa Kntrl Daya (Withut Pwer Cntrl) Daya pada MS tidak dikntrl, sehingga setiap BS menerima daya dari setiap pengguna/ms dengan level daya yang jauh ereda, dengan standar deviasi leih dari 4 db. Kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE) adalah seagai erikut: [11][12] CE 1 W RF B, 1 f E I GA (2.3) Dengan: = Rati interferensi t nise W = Lear andwidth (12,5 MHz). R = Kecepatan data (9,76 k/s). F(B,) = Faktr reduksi = Keaktifan suara f = Faktr interferensi eksternal E /I = Energi it per interferensi (db) GA = Gain antena Gamar 3.2. Diagram alir perhitungan gain antena (GA) 3.3. Perhitungan Kapasitas Trafik Reverse Link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE) Diagram alir cara menghitung kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE) adalah seperti pada Gamar 3.3. 3. PERANCANGAN SISTEM ANALISIS KAPASITAS TRAFIK REVERSE LINK MENGGUNAKAN KONTROL DAYA PADA SISTEM CDMA 3.1. Perhitungan Faktr Interferensi (f) Diagram alir cara menghitung faktr interferensi adalah seperti pada Gamar 3.1. Gamar 3.3. Diagram alir perhitungan kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE) Gamar 3.1. Diagram alir perhitungan faktr interferensi (f) 3.2. Perhitungan Gain Antena (GA) Diagram alir cara menghitung gain antena adalah seperti pada Gamar 3.2. 4. ANALISIS DAN PERHITUNGAN Pengujian dilakukan dengan metde analisis terhadap hasil perhitungan kapasitas trafik reverse link CDMA. Parameterparameter masukan erupa jari-jari sel (Ri), jarak antara MSj dengan BSi (r), sudut yang dientuk MS (), ekspnen path lss (m), sudut verlap antena (v), jumlah sektr antena (D), daya pancar MS (PtM), rata-rata kedatangan call (), rata-rata hlding time (), keaktifan suara (), energi it per interferensi (E /I ), standar deviasi () dan prailitas lcking (P ) yang nilainya dapat diuah-uah sehingga dapat dihitung nilai kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA (CE). Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,

4 4.1. Perhitungan Faktr Interferensi Perhitungan faktr interferensi untuk CDMA yaitu dengan memilih data masukan jari-jari sel (Ri), jarak antara MSj dengan BSi (r), sudut yang dientuk MS (), dan ekspnen path lss (m). Dengan memasukkan parameter r=5 km, =0 derajat, dan m=0, dapat diuat grafik huungan hasil perhitungan faktr interferensi (f) terhadap jari-jari sel (Ri), seperti pada gamar erikut: Gamar 4.1. Grafik huungan antara faktr interferensi (f) terhadap jari-jari sel (Ri) untuk nilai r=5 km, =0 derajat, dan m=0,1 4.2. Perhitungan Gain Antena Perhitungan Gain antena untuk CDMA yaitu dengan memilih data masukkan jumlah sektr antena (D) dan sudut verlap antena (v). Nilai gain antena (GA) dihitung dengan rumus perhitungan: 1 GA 1 2v D 360 Dari rumus perhitungan di atas dapat diuat grafik gain antena (GA) terhadap sudut verlap antena (v), seperti pada Gamar erikut: keaktifan suara (), energi it per interferensi (E /I ), standar deviasi () dan prailitas lcking (P ). Dengan menentukan parameter yang ersifat knstan yaitu andwidth (W=12500000 Hz), kecepatan data (R=9,76 k/s), ackgrund thermal nise (N = -166 dbm) dan memilih masukan parameter utama CDMA (CE) yaitu jari-jari sel (Ri=30 km), jarak antara MSj dengan BSi (r=5 km), sudut yang dientuk MS (=0 derajat), ekspnen path lss (m=0,1), jumlah sektr antena (D=1), sudut verlap antena (v=0 derajat), daya pancar MS (PtM=2 dbm), rata-rata kedatangan call (=50 call/jam/sel), rata-rata hlding time (=100 detik), keaktifan suara (=0,1), energi it per interferensi (E /I =5 db), standar deviasi (=0 db) dan prailitas lcking (P =0,001) diperleh hasil dengan rumus perhitungan seagai erikut: Daya yang diterima MS P r M P t M 73 Perhitungan user tiap sel ku 3600 Perhitungan interferensi daya I ku 1 1 f P M N W r. Dengan rumus perhitungan terseut, untuk nilai daya yang dipancarkan MS (P t M) yang ereda didapatkan grafik huungan antara interferensi daya terhadap daya yang dipancarkan MS (P t M) seperti pada Gamar 4.3. Gamar 4.3. Grafik huungan antara interferensi daya (I) terhadap daya pancar MS (P tm) untuk nilai =100 call/jam/sel dan =100 detik Gamar 4.2. Grafik huungan antara gain antena (GA) terhadap sudut verlap antena (v) 4.3. Perhitungan Kapasitas Trafik Reverse Link pada sistem CDMA Perhitungan kapasitas trafik reverse link CDMA yaitu dengan memilih data masukan daya pancar MS (PtM), rata-rata kedatangan call (), rata-rata hlding time (), Perhitungan kerapatan interferensi daya yang diterima I I W Perhitungan rati interferensi t nise N I Perhitungan Jumlah kanal yang dipakai K W R1 E I Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,

5 Perhitungan Faktr Reduksi InvQquad 2erfinv1 2P B InvQquad lg10 10 2 a 2 e 2 3 B 2 e 1 4e K 2 2 c 3 / 2 F B, a1 1 c B Dengan rumus perhitungan terseut, dengan nilai =100 call/jam/sel, =100 detik, E /I =5 db, P t M=2 dbm, dan P =0,001 didapatkan grafik hasil perhitungan seperti pada Gamar 4.4. Gamar 4.5. Tampilan grafik kapasitas trafik reverse link CDMA (CE) terhadap standar deviasi (SD) untuk nilai parameter utama Ri=30 km, r=5 km, =0 derajat, m=0,1, D=1, v=0 derajat, PtM=2 dbm, =50 call/jam/sel, =100 detik, =0,1, E /I =5 db, dan P=0,001. Gamar 4.4. Grafik huungan antara faktr reduksi (F(B,)) terhadap standar deviasi () untuk nilai P tm=2 dbm, =100 call/jam/sel, =100 detik, E /I =5 db, dan P =0,001 Perhitungan kapasitas trafik reverse link CDMA F B, GA 1 f CE K Apaila dipilih parameter utama dengan nilai jari-jari sel (Ri=30 km), jarak antara MSj dengan BSi (r=5 km), sudut yang dientuk MS (=0 derajat), ekspnen path lss (m=0,1), jumlah sektr antena (D=1), sudut verlap antena (v=0 derajat), daya pancar MS (PtM=2 dbm), rata-rata kedatangan call (=50 call/jam/sel), rata-rata hlding time (=100 detik), keaktifan suara (=0,1), energi it per interferensi (E /I =5 db), standar deviasi (SD=0 db), dan prailitas lcking (P=0,001), maka tampilan grafik kapasitas trafik reverse link CDMA (CE) adalah seagai erikut:. Gamar 4.6. Tampilan grafik kapasitas trafik reverse link CDMA (CE) terhadap prailitas lcking untuk nilai parameter utama Ri=30 km, r=5 km, =0 derajat, m=0,1, D=1, v=0 derajat, PtM=2 dbm, =50 call/jam/sel, =100 detik, =0,1, E /I =5 db, dan =0 db dbm. Pada Gamar 4.5 kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA (CE) akan semakin kecil seiring dengan kenaikkan standar deviasi (errr pwer cntrl). Sedangkan pada Gamar 4.10 terlihat ahwa semakin esar nilai prailitas lcking (P ), semakin esar pula kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA (CE). Pada sistem CDMA lcking terjadi apaila tingkat interferensi daya (I) meningkat. Meningkatnya interferensi daya ini diseakan karena anyaknya jumlah call yang datang. 5. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis dari simulasi tentang kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE), diperleh kesimpulan seagai erikut: 1. Kapasitas trafik reverse link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA (CE) untuk daya pancar MS (PtM=2 dbm), energi it per interferensi (E /I =5 db), keaktifan suara (=0,1), standar deviasi / errr pwer cntrl Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,

6 (=0 db), dan prailitas lcking (P =0,001) menghasilkan kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA (CE) seesar 240,8557 Erlang. 2. Jika nilai standar deviasi (errr pwer cntrl) mengalami kenaikkan, maka CDMA (CE) akan mengalami penurunan. Hal ini ditunjukkan pada tael seagai erikut: Standar Deviasi (errr pwer cntrl) Kapasitas trafik reverse link pada sistem CDMA 0 db 240,8557 Erlang 1 db 236,5480 Erlang 2 db 229,8497 Erlang 3 db 219,5497 Erlang 4 db 203,9875 Erlang 5 db 181,1205 Erlang 6 db 148,9704 Erlang 5.2. Saran Penentuan faktr reduksi dan kapasitas trafik pada sistem CDMA pada Tugas Akhir ini dapat dikemangkan dengan menganalisis jenis kapasitas yang lain yaitu dengan kapasitas frward link sistem CDMA. Untuk dianalisis faktr reduksi pada kesalahan kntrl daya, sehingga menghasilkan kapasitas frward link menggunakan kntrl daya pada sistem CDMA. DAFTAR PUSTAKA 1. Bucher, N. J, The Cellular Radi Handk, Quantum Pulishing, Califrnia, 1990. 2. Gilhusen, K, I. Jacs, R. Pandvani, A. Viteri, L. Weaver dan C. Wheatley, On The Capacity f a Cellular CDMA System, IEEE Trans. n Vehicular Technlgy, Vl. 40, N. 2, Mei 1991, hal. 303 312. 3. Glisic, S. dan Vucetic, B., Spread Spectrum CDMA Systems fr Wireless Cmmunicatin, Artech Huse, Inc., Bstn. Lndn, 1997. 4. Hanselman, D dan B. Littlefield, Matla Bahasa Kmputasi Teknis, Penerit Andi, Ygyakarta, 2000. 5. Lee, W.C.Y, Mile Cellular Telecmmunicatin, Mc-Graw Hill, Singapura, 1995. 6. Lee, W.C.Y, Mile Cmmunicatins Design Fundamental, Jhn Willy- Interscience Pulicatin, Singapura, 1993. 7. Prasad, Ramje, CDMA fr Wireless Persnal Cmmunicatin, Artech Huse Bstn, Lndn, 1996. 8. Rappaprt, T. S, Wireless Cmmunicatin, Prentice Hall, Amerika, 1996. 9. The Student Editin f Matla High Perfrmance Numeric Cmputatin and Visualizatin Sftware, The Math Wrks, Inc, 1995. 10. T. Wai-Man dan Lau, F.C.M, Analysis f Pwer Cntrl and Its Imperfectins in CDMA Cellular Systems, IEEE Trans. n Vehicular Technlgy, Vl. 48, N. 5, Septemer 1999. 11. Viteri, A.M. dan A. J. Viteri, Erlang Capacity f a Pwer Cntrlled CDMA System, IEEE JSAC, Vl. 11, Agustus 1993, hal. 892 899. 12. Viteri, A.M, Principles f Spread Spectrum Multiple Access Cmmunicatin, Qualcmm, 1993. Pemiming I Nia Asianti (L2F0 99 624) Mahasiswi Jurusan Teknik Elektr, Fakultas Teknik, Universitas Dipnegr Semarang, dengan pilihan knsentrasi Elektrnika Telekmunikasi. Mengetahui/Mengesahkan : Pemiming II Wahyul Amien Syafei, ST. MT Imam Sants, ST. MT NIP.132 137 934 NIP.132 162 554 Seminar Tugas Akhir : Analisis Kapasitas Trafik Reverse Link Menggunakan Kntrl Daya Pada Sistem CDMA (Nia Asianti,