BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Power control pada sistem CDMA adalah mekanisme yang dilakukan untuk mengatur daya pancar mobile station (MS) pada kanal uplink, maupun daya pancar base station (BS) pada kanal downlink untuk mencapai suatu target kinerja tertentu. Power control juga dimaksudkan untuk mengoptimalkan kapasitas layanan agar dapat melayani sebanyak mungkin pelanggan, dengan tetap memenuhi quality of service (QoS) yang dipersyaratkan untuk layanan tersebut. Hal ini tidak lain muncul karena terus bertambahnya tuntutan akan layanan telekomunikasi nirkabel yang makin handal dengan kapasitas yang makin besar, yang berbenturan dengan terbatasnya alokasi spektrum frekuensi. Tidak seperti teknologi multiple access nirkabel lainnya seperti GSM dimana setiap user yang sedang aktif mendapatkan alokasi frekuensi dan time slot yang berbeda, pada CDMA tiap user menggunakan slot frekuensi yang sama. User yang satu dengan yang lainnya dibedakan dengan menggunakan kode tertentu yang unik. Karena penggunaan frekuensi yang sama ini, interferensi antar pengguna akhirnya menjadi faktor pembatas yang signifikan pada CDMA. Pada komunikasi nirkabel seperti CDMA, terdapat rugi-rugi propagasi (propagation loss) sebagai fungsi jarak antara BS dengan mobile station MS. Karena adanya propagation loss ini, pada BS sinyal dari MS yang jaraknya lebih dekat dengan BS akan lebih mendominasi daripada sinyal yang berasal dari MS yang berjarak lebih jauh, jika tidak ada pengendalian daya pancar. Oleh karena itu, manajemen daya pancar BS dan MS dengan power control yang efisien pun mutlak dibutuhkan, karena tanpa itu kapasitas sistem dapat menjadi sangat rendah. Pada kanal 1
downlink power control didesain untuk mencegah terjadinya interferensi antar sel, sedangkan pada kanal uplink power control dimaksudkan untuk mengatasi interferensi antar user dalam satu sel. Selain itu, tidak idealnya kanal komunikasi nirkabel dapat menimbulkan masalah. Sinyal dari pengirim yang melalui kanal komunikasi nirkabel dalam perambatannya akan mengalami beberapa proses, antara lain difraksi, refleksi dan hamburan (scattering). Akibat berbagai proses ini, hasil akhir yang tiba di sisi penerima adalah sinyal yang mengalami multipath fading. Sinyal fading ini ditandai dengan amplitudo dan waktu kedatangan dari masing-masing lintasan (path) yang berbeda-beda, sehingga saat bersuperposisi di penerima akan dihasilkan sinyal total yang berfluktuasi. Degradasi kualitas sinyal yang berakibat pada penurunan rasio sinyal terhadap interferensi akibat pengaruh multipath fading ini dapat diperbaiki dengan menggunakan power control. 1.2 Rumusan Masalah Closed loop power control diperlukan pada sistem CDMA untuk memitigasi fluktuasi pada sinyal yang dikirim oleh MS melalui kanal nirkabel, sebagai akibat dari multipath fading. Kinerja dari closed-loop power control ini akan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu feedback delay, step size, power control command (PCC) error dan perbandingan kecepatan fading terhadap kecepatan update power control [1]. Selain faktor-faktor di atas, pada power control berbasis signal-to-interference ratio (SIR), keakuratan estimasi parameter SIR juga sangat menentukan kinerja power control. Estimasi SIR dihadapkan pada tantangan menemukan cara untuk memisahkan komponen sinyal dari penginterferensinya secara efisien dalam periode yang singkat karena akan digunakan pada algoritma power control yang sangat cepat [2]. Pengukuran SIR tidaklah mudah, tapi ketepatan estimasi SIR dapat meningkatkan kualitas power control [3]. 2
Dengan metode estimasi SIR yang berbeda akan diperoleh kinerja closed-loop power control yang berbeda pula [4]. Ini terjadi karena pengukuran masing-masing estimator mempunyai akurasi yang berbeda-beda, yang ditandai oleh error estimasi yaitu selisih nilai SIR estimasi dengan nilai SIR sebenarnya (SIR true). [3] dan [5] membahas dampak error estimasi ini, namun dikerjakan pada nilai signal to noise ratio (SNR) saja karena evaluasi dilakukan pada sistem dengan hanya satu user aktif sehingga dampak interferensi antar user (MAI) tidak diperhitungkan. [4] mengulas error estimasi dengan melakukan perbandingan performa antar estimator SIR yang berbeda. Dampak dari estimation error ini terhadap kinerja closed-loop power control akan diuji dengan menggunakan teknik simulasi komputer. Efek estimation error terhadap power control error terlebih dahulu diamati, sebelum performa power control dievaluasi dengan menggunakan nilai bit error rate (BER) sebagai fungsi dari SIR. Simulasi juga dilakukan untuk melihat efek berbagai parameter sistem di atas, yaitu step-size, feedback delay, dan fading rate dipadu dengan error estimasi, terhadap kinerja sistem. Power control akan disimulasikan dengan menggunakan sinyal yang melalui kanal multipath yang non-line of sight (non-los) yang dimodelkan sebagai kanal fading Rayleigh, dengan ditambah pengaruh dari noise termal yang dimodelkan dengan additive white Gaussian noise (AWGN). 1.3 Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengamati dampak error pada estimasi nilai SIR terhadap closed-loop power control dengan menggunakan parameter power control error (PCE) dan perintah power control yang keliru. 2. Mengevaluasi parameter-parameter yang berdampak pada kinerja closed-loop power control berbasis SIR. Evaluasi dilakukan dengan menggunakan nilai BER sebagai fungsi dari E b /I o untuk menunjukkan efek error pada estimasi SIR, fading rate, step size dan feedback delay. 3
1.4 Batasan Masalah Sistem yang disimulasikan hanya terdiri dari 10 user pada satu sel dengan satu BTS saja. Sistem diasumsikan bekerja pada kanal downlink yang dapat mentransmisikan bit PCC tanpa error. Kanal yang disimulasikan adalah kanal slow dan flat fading dengan fluktuasi sinyal terdistribusi Rayleigh. Dampak redaman propagasi akibat faktor jarak (near-far) tidak diperhitungkan karena dianggap telah teratasi oleh open-loop power control yang bekerja sempurna. Algoritma closed-loop power control yang digunakan berbasis SIR, dengan nilai SIR yang digunakan sebagai informasi feedback power control adalah penjumlahan dari nilai SIR true dengan nilai error estimasi SIR. 1.5 Metodologi Penelitian Penelusuran literatur (literature search) tentang power control pada CDMA dilakukan pertama sekali. Berdasarkan penelusuran tersebut, dilakukan penelaahan lebih lanjut (literature review) untuk merumuskan permasalahan. Penelitian dilakukan dengan teknik simulasi komputer menggunakan program Matlab versi 7. Simulasi yang dilakukan meliputi pembangkitan sinyal fading terdistribusi Rayleigh, pengujian model estimation error dan power control error, serta pengamatan kinerja dengan menggunakan parameter BER terhadap E b /I o. 1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini disusun dalam lima bab sebagai berikut: Bab I Pendahuluan 4
Menjelaskan latar belakang penelitian, rumusan masalah penelitian, tujuan dilakukannya penelitian, batasan masalah, serta metodologi yang digunakan dalam melakukan penelitian. Bab II Power Control CDMA pada Kanal Fading Rayleigh Bab ini menguraikan teori dasar yang berkaitan dengan masalah propagasi pada kanal multipath fading, karakteristik kanal fading Rayleigh, konsep CDMA dan power control. Bab III Model Sistem Closed-Loop Power Control pada CDMA Bab ini berisi model dari sistem yang disimulasikan, termasuk simulasi kanal fading Rayleigh, model sistem closed-loop power control, dan SIR estimatornya. Bab IV Simulasi Power Control dengan Error pada Estimasi SIR Pada bab ini akan diuraikan prosedur simulasi dan hasil simulasi closed-loop power control pada kanal slow dan frequency non-selective fading. Bab V Kesimpulan dan Riset Lanjutan Menyimpulkan hasil evaluasi simulasi untuk menjawab tujuan penelitian. Beberapa kemungkinan riset lanjutan dari riset yang telah dilakukan di tugas akhir ini juga diuraikan pada bab ini. 5