Perencanaan Transmisi Pengajar Muhammad Febrianto
Agenda : PATH LOSS (attenuation & propagation model) FADING NOISE & INTERFERENCE
G Tx REDAMAN PROPAGASI (komunikasi point to point) SKEMA DASAR PENGARUH REDAMAN DALAM POWER LINK BUDGET EIRP G Rx L prop L Tx L Rx HPA P Tx Tx P = P L + Rx Tx tot G tot Rx P Rx LNA dbw atau dbm L = L + L + tot prop Tx FS Rx L prop L = L + L + hujan L db gas db G = G + tot Tx G Rx dbi atau dbd
REDAMAN PROPAGASI ctd Redaman Propagasi didefinisikan sebagai penurunan level daya sinyal ketika berpropagasi pada media atmosfer Redaman Redaman Ruang Bebas Redaman Hujan Redaman Gas-gas Paling Dominan!! Diperhitungkan jika frekuensi kerja diatas 10 GHz
REDAMAN PROPAGASI ctd Redaman Ruang Bebas didefinisikan sebagai rugi-rugi propagasi diruang bebas antara 2 antena isotropis akibat enersi yang tersebar. Antena isotropis adalah antena hipotetikal yang memancarkan energi elektromagnetik ke segala arah, sehingga gainnya adalah 0 db. Pada kenyataannya antena ini tidak dapat direlisasikan tetapi dapat menjadi acuan untuk gain antena dan EIRP. Tx Rx Rumusannya : L = + FS 32.5 + 20log f 20log D ( MHz ) ( Km ) L fs = Loss Free Space (db) f = frekuensi kerja (MHz) (db) D = jarak Tx dan Rx (Km)
REDAMAN PROPAGASI ctd Contoh grafik redaman ruang bebas : Frek (GHz)
REDAMAN PROPAGASI ctd Contoh grafik redaman ruang bebas : distances
REDAMAN PROPAGASI ctd Redaman Hujan dan Redaman Gas adalah redaman yang disebabkan oleh tingkat curah hujan dan kelembaban udara Biasanya redaman ini diperhitungkan untuk komunikasi diatas 10 Ghz ataupun juga komunikasi dibawah 1 GHz tetapi jarak tempuh cukup jauh (>50 Km) Harga-harga redaman ini dapat dilihat pada grafik-grafik rekomendasi ITU-R Besarnya redaman hujan dinyaytakan dalam db/km, dan merupakan fungsi dari intensitas curah hujan tiap daerah (mm/jam) dan frekuensi yang digunakan. Besarnya redaman gas yang paling berpengaruh adalah oksigen (O2) dan uap air (H2O) yang besarnya tergantung dari frekuensi kerja sistem.
REDAMAN PROPAGASI ctd Pembagian tipe wilayah berdasarkan besarnya curah hujan (menurut rekomendasi ITU-R)
REDAMAN PROPAGASI ctd Besarnya curah hujan (mm/jam) untuk tipe wilayah berdasarkan persentase waktu kejadian (menurut rekomendasi ITU-R)
REDAMAN PROPAGASI ctd Grafik redaman hujan berdasarkan frekuensi untuk mesing-masing curah hujan (menurut rekomendasi CCIR)
REDAMAN PROPAGASI ctd Nomogram untuk penentuan redaman hujan untuk berbagai curah hujan, frekuensi, dan jenis polarisasi gelombang (V=vertikal & H=horisontal) menurut rekomendasi CCIR.
REDAMAN PROPAGASI ctd Grafik praktis dalam penentuan redaman akibat hujan dan gas :
PROPAGATION MODEL (untuk siskomsel) A: direct path B: reflection C: diffraction D: scattering C A D Transmitter B Receiver Model Okumura-Hatta: L (db) = 69,55 + 26,16 log(fc) 13,82 log(hte) a(hre) + [44,9 6,55 log(hte)] log(d) (daerah urban) Loss propagasi pada daerah urban sebagai formula standar dan memberikan faktor koreksi untuk aplikasi pada situasi yang lain (sub urban dan rural).
Model Okumura-Hatta ctd path loss untuk daerah suburban: L sub-urban (db) = L urban 2[log(f c /28)] 2 5,4 path loss untuk daerah rural/open area: L rural (db) = L urban 4,78 (log(f c )) 2 + 18,33 log(f c ) 40,94 Rural / Open Area: daerah terbuka, tidak ada pohon dan bangunan yang tinggi, jarak pandang 300 m 400 m bebas, seperti daerah peternakan, pesawahan atau daerah terbuka lainnya. Suburban Area: daerah pedesaan atau jalan besar dengan pohon-pohon dan rumah-rumah, beberapa penghalang pada mobile station tetapi tidak terlalu padat. Urban Area: Kota-kota yang sedang berkembang dan kota-kota besar dengan bangunan yang besar dan tinggi. Serta rumah-rumah yang berdekatan atau padat.
Model Okumura-Hatta ctd Dimana: f c = frekuensi carrier (MHz) dari 150 MHz 1500 MHz. h te = tinggi antena efektif base-station (m) dari 30m 200m. h re = tinggi antena efektif mobile-station (m) dari 1 m 10 m. d = jarak antara transmitter dan receiver (Km). a(h re )= faktor koreksi untuk tinggi antena efektif mobile-station Untuk kota kecil dan pertengahan, faktor koreksi antena mobilestation dinyatakan dengan: a(h re ) = [1,1 log(f c ) 0,7]h re [1,56 log(f c ) 0,8] db untuk kota besar, adalah: a(h re ) = 8,29[log(1,54h re )] 2 1,1 db a(h re ) = 3,2[log(11,75h re )] 2 4,97 db f c 300 MHz f c 300 MHz
Model COST-231 European Cooperative for Scientific and Technical Research (EURO-COST) membentuk komite COST-231 untuk mengembangkan versi perluasan dari model Hatta. L urban (db) = 46,3 + 33,9 log(f c ) 13,82 log(h te ) a(h re ) + [44,9 6,55 log(h te )] log(d) + CM Dimana: a(h re ) dihitung seperti pd model Okumura-Hatta. CM = 0 db untuk kota ukuran menengah dan suburban CM = 3 db untuk area metropolitan. Frekuensi (f c ) : 1500 MHz 2000 MHz. Tinggi antena base-station (h te ) : 30 m 200 m Tinggi antena mobile-station (h re ) : 1 m 10 m Jarak Tx Rx (d) : 1 Km 20 Km
FADING Definisi FADING : Fenomena fluktuasi daya sinyal terima akibat adanya proses propagasi dari gelombang radio. Fading terjadi karena adanya efek shadowing, pembiasan, difraksi, hamburan, redaman, serta multipath. Pengaruh fading terhadap level sinyal terima adalah dapat menguatkan ataupun melemahkan tergantung phasa dari sinyal resultan masingmasing path. W R W R_thres 0 t
FADING ctd Mekanisme terjadinya multipath fading : Ground environment phenomena atmosphere environment phenomena C A D Transmitter B Receiver A: direct path B: reflection C: diffraction D: scattering Penentuan seberapa besar fading yang ditimbulkan pada suatu sistem radio ditentukan dengan pendekatan statistikal
FADING ctd Jenis Fading dalam hubungannya dengan frekuensi : Flat fading Frequency Selective Fading Mempunyai pengaruh sama untuk semua frekuensi Mempunyai pengaruh berbeda untuk semua frekuensi Jenis Fading dalam hubungannya dengan rate perubahan fluktuasi : Fast Fading / Small Scale Fading Slow Fading / Large Scale Fading Fading cepat Fading lambat Slow Fading adalah harga rata-rata dari Fast Fading
FADING ctd W R W R_thres Untuk mengatasi fading, maka diperlukan cadangan daya yang digunakan agar dapat mempertahankan level sinyal terima diatas level thresholdnya. Cadangan daya tersebut biasanya disebut dengan Fading Margin Cadangan daya dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu : menaikkan daya transmitter, menaikkan gain antena, diversity, dll. Hubungan antara Fading, Fading Margin dan Availability : Fading margin t 1 t 2 t 3 t 4 0 T Availability = T t Untuk komunikasi LOS Fading Margin Availability 10 db 20 db 30 db 40 db ( t + t + t + t ) 1 2 3 4 T 90% 99% 99,9% 99,99% 100%
NOISE Noise atau gangguan adalah sinyal yang diterima oleh receiver tetapi tidak diinginkan. Dengan kata lain sinyal ini akan mengganggu (menginterferensi) kualitas dari sinyal yang ingin diterima. Intra-system Thermal Noise Imperfections Echo Adjacent channel Sumber-sumber Interferensi Inter-channel Inter-hop Extra-system Co channel cross-polarizations Transmitter & Receiver Spurious Emission Front to Back Ratio Overreach Sattelite system Radar Sistem radio lain
NOISE ctd Mekanisme terjadinya interferensi dapat digambarkan sebagai berikut : 1. Cochannel atau adjacent channel interference dari hop yang berbeda 2. Front-to-back opposite hop interference 3. Cochannel atau adjacent channel interference dari hop yang sama 4. Cross polarization (hop yang sama) 5. Front-to-back radiation 6. Overreach 7. Refleksi terrain
Penurunan kualitas (komdig) BER 10-2 BER akan membesar akibat: Loss membesar dan atau Noise/interferensi meningkat 10-3 Modulasi X 7 9 db E b N 0