ANALISA PENGARUH INTERFERENSI PADA KAPASITAS MAKRO/MIKROSELULAR CDMA DENGAN PENGATURAN PERBANDINGAN DAYA

ANALISA PENGARUH INTERFERENSI PADA KAPASITAS MAKRO/MIKROSELULAR CDMA DENGAN PENGATURAN PERBANDINGAN DAYA TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 (S1) Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Disusun Oleh : Sholichin NIM. 4140411-084 PEMINATAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI JAKARTA 008 i

LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGARUH INTERFERENSI PADA KAPASITAS MAKRO/MIKROSELULAR CDMA DENGAN PENGATURAN PERBANDINGAN DAYA TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 (S1) Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Disusun Oleh : Sholichin NIM. 4140411-084 Disetujui Oleh : Pembimbing Koordinator Tugas Akhir (Ir. Bambang Hutomo, Bc.TT.) (Yudhi Gunardi, ST, MT.) Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana (Ir. Budi Yanto H, MSc) ii

ABSTRAK Dalam sistem CDMA di kenal makrosel dan mikrosel sebagai base station yang dibedakan berdasarkan coverage area dan level daya. Untuk memenuhi level daya terima yang dibutuhkan base station makrosel, maka user makrosel yang menggunakan frekuensi yang sama dengan frekuensi user mikrosel, menaikkan level daya pancarnya sehingga akan menghasilkan interferensi bagi base station mikrosel. Dengan kenaikan level daya user makrosel tersebut maka akan mempengaruhi kapasitas mikrosel. Begitu juga sebaliknya untuk memenuhi level daya terima yang dibutuhkan base station mikrosel, maka user mikrosel yang menggunakan frekuensi yang sama dengan frekuensi user makrosel, menaikkan level daya pancarnya sehingga akan menghasilkan interferensi bagi base station makrosel. Dengan kenaikan level daya user mikrosel tersebut maka akan mempengaruhi kapasitas makrosel. Untuk meningkatkan kapasitas makrosel maupun mikrosel maka perbandingan level daya terima makrosel dan mikrosel seharusnya diatur sedemikian hingga untuk meredam pengaruh interferensi terhadap kapasitas makrosel maupun mikrosel. Dengan menganalisa pengaruh interferensi pada kapasitas makro/mikroselular CDMA dengan pengaturan perbandingan daya ini maka kapasitas makrosel dan mikrosel dapat prediksi. iii

KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul ANALISA PENGARUH INTERFERENSI PADA KAPASITAS MAKRO/MIKROSELULAR CDMA DENGAN PENGATURAN PERBANDINGAN DAYA dibuat sebagai salah syarat Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 (S1) Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Sebagai perwujudan rasa syukur dan penghormatan atas selesainya tugas akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala bantuan dan dukungan yang telah diberikan kepada : 1. Bapak Ir. Bambang Hutomo, Bc.TT. sebagai pembimbing yang telah meluangkan waktu, perhatian dan kesabarannya dalam membimbing penulis.. Bapak Yudhi Gunardi, ST,MT. Selaku Koordinator Tugas Akhir dan Bapak Ir. Budi Yanto H, MSc. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 3. Kedua orang tua, kakak dan adik saya tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan. 4. Teman-teman eks alumni poltek ITB-BLIP, teman-teman satu kampus UMB, Amidin, Eko, Agus, Karel, dan Ivo yang memberikan semangat dan motivasi. 5. Seluruh karyawan dan Staff PT. Andini Sarana Jakarta Semoga Allah SWT senantiasa memberikan balasan atas budi baik semua pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam memyelesaikan tugas akhir ini. Jakarta, Februari 008 Penulis iv

DAFTAR ISI Halaman JUDUL... i LEMBARAN PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1. Rumusan Masalah... 1.3 Tujuan Tugas Akhir... 1.4 Pembatasan Masalah... 1.5 Metodologi... 1.6 Sistematika Pembahasan... 3 BAB II DASAR TEORI.1 Konsep Dasar Sistem Komunikasi Seluler... 4.1.1 Konsep Pembentukan Sel... 5.1. Konsep Pengulangan Frekuensi... 7. Konsep Sel Mikro... 9..1 Arsitektur Sel Mikro... 9.. Prinsip Perencanaan Sel Mikro... 11.3 Model Propagasi... 1.4 Geometri Sel Mikro diatas Sel Makro Analog... 14.5 Teknologi Spread Spectrum... 15.5.1 Frequency Hopping Spread Spectrum... 16 v

.5. Direct Squence Spread Spectrum... 17.6 Interferensi... 18.6.1 Co-channel Interference... 19.6. Adjacent Channel Interference... 19.6.3 Near end to Far end Interference... 0.6.4 Intersimbol Interference... 0.6.5 Interference Intermodulasi... 1.7 Kontrol Daya... 1.7.1 Prinsip Kontrol Daya....7.1.1 Kontrol Daya Loop Terbuka... 3.7.1. Kontrol Daya Loop Tertutup... 4 BAB III SISTEM MAKROSEL/MIKROSEL 3.1 Interferensi pada Makrosel/Mikrosel... 6 3.1.1 Kapasitas Makrosel/Mikrosel... 8 3.1. Rasio Daya Makrosel/Mikrosel... 3 3. Kalkulasi Interferensi... 33 3..1 Interferensi mikrosel ke makrosel... 34 3.. Interferensi makrosel ke mikrosel... 36 3...1 Daerah 1... 37 3... Daerah... 38 3...3 Daerah 3... 39 3...4 Interferensi total makrosel ke mikrosel... 40 BAB IV ANALISA HASIL PERHITUNGAN 4.1 E b /I 0 Mikrosel dan Makrosel... 4 4.1.1 E b /I 0 Makrosel terhadap rasio daya... 43 4.1. E b /I 0 Mikrosel terhadap rasio daya... 44 4. Kapasitas Makrosel dan Mikrosel... 45 4..1 Kapasitas Makrosel terhadap rasio daya... 45 4.. Kapasitas Mikrosel terhadap rasio daya... 46 4..3 Kapasitas Makrosel dan Mikrosel terhadap jarak kedua vi

base station... 47 4..4 Rasio daya dari Makrosel ke Mikrosel... 48 4.3 Interferensi pada Makrosel/Mikrosel... 50 4.3.1 Interferensi mikrosel ke makrosel... 50 4.3. Interferensi makrosel ke mikrosel... 51 4.3..1 Daerah 1... 51 4.3.. Daerah... 5 4.3..3 Daerah 3... 53 4.3..4 Interferensi total makrosel ke mikrosel... 54 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 56 5. Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 58 LAMPIRAN-LAMPIRAN..... 59 vii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar.1 Model Sistem Komunikasi Bergerak Seluler... 4 Gambar. Jarak Antar Sel... 6 Gambar.3 Sel-Sel Dalam Satu Cluster Dengan Ukuran Cluster,... 7 Gambar.4 Ilustrasi Pengulangan Kanal Dalam Cluster... 8 Gambar.5 Jaringan sel mikro PSTN-selular... 10 Gambar.6 Jaringan sel mikro sistem baru yang ditumpangkan diatas sel makro analog... 10 Gambar.7 Model propagasi lintasan... 1 Gambar.8 Geometri penumpangan sel mikro... 15 Gambar.9 Spektrum sistem FH-SS... 17 Gambar.10 Spektrum sistem DS-SS... 17 Gambar.11 Modulasi sistem DS-SS... 17 Gambar.1 Demodulasi sistem DS-SS... 18 Gambar.13 Sistem star dengan satu base station dan N user... Gambar.14 Blok diagram operasi open-loop power control... 4 Gambar.15 Blok diagram operasi close-loop power control... 4 Gambar 3.1 Model interferensi makrosel ke makrosel... 6 Gambar 3. Model interferensi mikrosel ke mikrosel... 7 Gambar 3.3 Model interferensi makrosel ke makrosel... 7 Gambar 3.4 Model interferensi mikrosel ke makrosel... 8 Gambar 3.5 Sistem Model Makro/Mikrosel CDMA... 8 Gambar 3.6 Kurva daya pancar user mikrosel dan makrosel... 33 Gambar 3.7 Makrosel dan mikrosel yang saling interferensi... 34 Gambar 3.8 Geometri kalkulasi pada mikrosel... 34 Gambar 3.9 Geometri kalkulasi faktor interferensi mikrosel ke makrosel... 35 Gambar 3.10 Konfigurasi geometris untuk menghitung faktor interferensi makrosel ke mikrosel... 37 Gambar 3.11 Konfigurasi geometris untuk daerah 1... 38 Gambar 3.1 Konfigurasi geometris untuk daerah... 39 viii

Gambar 3.13 Konfigurasi geometris untuk daerah 3... 40 Gambar 4.1 E b /I 0 makrosel terhadap rasio daya... 43 Gambar 4. E b /I 0 mikrosel terhadap rasio daya... 44 Gambar 4.3 Kapasitas makrosel terhadap rasio daya... 46 Gambar 4.4 Kapasitas mikrosel terhadap rasio daya... 47 Gambar 4.5 Kapasitas makrosel vs mikrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 48 Gambar 4.6 Kapasitas makrosel vs mikrosel terhadap rasio daya... 49 Gambar 4.7 Faktor interferensi mikrosel ke makrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 51 Gambar 4.8 Faktor interferensi makrosel ke mikrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 5 Gambar 4.9 Faktor interferensi makrosel ke mikrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 53 Gambar 4.10 Faktor interferensi makrosel ke mikrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 54 Gambar 4.11 Faktor interferensi total makrosel ke mikrosel terhadap jarak kedua base station ternormalisasi... 55 ix

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Parameter input komputasi... 4 x

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Daya tarik yang besar dari teknologi CDMA adalah penambahan kapasitas dibanding teknologi multiple access yang lain. Perbaikan kapasitas bisa lebih dari 0 kali dibanding standard selular yang ada, seperti AMPS, NMT, dan TACS. Pada sistem CDMA setiap user ditandai dengan deretan kode tertentu dari deretan kode yang dihasilkan PRG (Pseudo Random Generator) yang berbeda satu sama lainnya. Kode-kode tersebut harus mempunyai auto-korelasi dan korelasi silang yang baik agar interferensi antar user dalam kanal yang sama menjadi minimum. Kapasitas CDMA dibatasi oleh interferensi, artinya bila interferensi makin besar maka kapasitas akan berkurang. Hal ini berarti untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar, kualitas akan menurun oleh adanya penambahan interferensi. Masalah pada penerapan CDMA adalah interferensi, baik co-channel, adjacent channel interference maupun near-far, namun masalah yang paling utama adalah masalah near-far. Masalah ini terjadi karena semua sinyal dipancarkan pada pita frekuensi yang sama dalam waktu yang bersamaan, sehingga daya dari stasiun pelanggan yang lebih kuat menutupi daya dari stasiun yang lemah. Daya yang diterima oleh user yang dekat ke base station jauh lebih besar dari yang lokasinya lebih jauh. Bila seorang user secara kontinyu mengirimkan sinyal pada seluruh bandwidth, user yang dekat dengan base station akan secara konstan menghasilkan banyak interferensi untuk user-user yang jauh dari base station. Efek near-far ini dapat dipecahkan dengan menggunakan algoritma kontrol daya sehingga seluruh user diterima oleh base station dengan daya rata-rata yang sama. Apabila semua sinyal tiba dengan level daya yang sama maka akan diperoleh kapasitas sistem maksimum untuk perbandingan sinyal terhadap interferensi tertentu. Dalam sistem CDMA ada di kenal makrosel dan mikrosel sebagai base station yang dibedakan berdasarkan coverage area. Mikrosel dan makrosel dioperasikan pada daya yang berbeda. Karena level daya yang diterima pada 1

mikrosel lebih tinggi dari pada makrosel, maka menyebabkan user makrosel meningkatkan daya pancarnya. Daya pancar yang besar dapat menyebabkan terjadinya interferensi yang dapat menurunkan kapasitas sistem, sehingga diperlukan adanya pengaturan daya oleh sistem base station baik dari makrosel maupun mikrosel dengan tujuan akan meminimalisasi terjadinya interferensi sehingga kualitas sinyal tetap bagus dengan demikian kapasitas sistem dapat ditingkatkan. Pengaruh interferensi dan penempatan satu mikrosel pada makrosel terhadap kapasitas sistem makro/mikroselular dengan pengendalian rasio daya menjadi fokus pada Tugas Akhir ini. 1.. Perumusan masalah Masalah yang akan timbul kemudian adalah bagaimana pengaruh perubahan rasio daya terhadap kapasitas user makrosel maupun mikrosel dan bagaimana pengaruh interferensi dari makrosel ke mikrosel terhadap kapasitas mikrosel dan interferensi dari mikrosel ke makrosel terhadap kapasitas makrosel. 1.3. Tujuan Tugas akhir Tujuan dari tugas akhir ini adalah menganalisa meminimalisasi pengaruh interferensi near-far yang diakibatkan oleh pengaturan daya pancar pada makrosel dan mikrosel CDMA yang berguna untuk meningkatkan kapasitasnya. 1.4. Pembatasan Masalah Pada sistem model yang diusulkan, makrosel dan mikrosel bekerja pada frekuensi yang sama dan diasumsikan pengendalian daya sempurna sehingga daya transmit semua user diterima dengan besar yang sama pada base station dan untuk menganalisa interferensi sel diasumsikan hanya terdiri dari sebuah makrosel yang didalamnya terdapat sebuah mikrosel. 1.5. Metodologi Metodologi yang dilakukan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Mempelajari literatur-literatur mengenai makrosel dan mikrosel CDMA terutama mengenai kapasitasnya.

. Mengetahui prinsip-prinsip yang diperlukan dalam perencanaan kapasitas makrosel dan mikrosel kemudian dilakukan perumusan beberapa hal antara lain: Menghitung besarnya nilai E b /I 0 baik yang diterima makrosel maupun mikrosel akibat rasio daya. Menghitung kapasitas makrosel dan mikrosel. Menghitung faktor interferensi antara makrosel dengan mikrosel maupun sebaliknya antara mikrosel ke makrosel. 3. Dari perumusan yang diperoleh akan dilakukan analisa data hasil perhitungan kemudian dipresentasikan kedalam bentuk grafik dengan menggunakan software Matlab. 1.6. Sistematika Pembahasan Agar pembahasan tugas akhir ini lebih sistematik dan terarah, maka penulisannya dibagi dalam lima bab, dengan sistematika sebagai berikut: Bab I pendahuluan berisikan latar belakang, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi, dan sistematika dari tugas akhir yang akan disusun. Bab II teori penunjang berisikan konsep dasar sistem komunikasi seluler, teknologi spread spectrum dan pengaruh interferensi. Bab III sistem makro/mikrosel CDMA berisikan perumusan kapasitas makrosel dan mikrosel, perhitungan faktor interferensi antara makrosel dengan mikrosel maupun sebaliknya antara mikrosel ke makrosel. Bab IV berisi analisa nilai Eb/I0 baik yang diterima makrosel maupun mikrosel, kapasitas makrosel dan mikrosel, pengaruh interferensi terhadap kapasitas makrosel dan mikrosel akibat pengaturan perbandingan daya makro/mikrosel CDMA. Analisa ini dapat dilakukan setelah hasil perumusan diatas dipresentasikan dalam bentuk grafik yang menggunakan software MATLAB. Bab V kesimpulan dan saran berisi kesimpulan dari hasil analisa bab sebelumnya dan juga saran yang nantinya dapat ditindaklanjuti untuk penyempurnaan penelitian ini 3

BAB II DASAR TEORI.1 Konsep Dasar Sistem Komunikasi Seluler Dalam sistem seluler (multi zone), daerah-daerah pelayanan dibagi menjadi daerah daerah kecil yang disebut dengan sel yang dilayani oleh satu base station. Satu base station dengan base station lainnya saling berhubungan dan dikendalikan oleh suatu pusat penyambungan (Mobile Switching Center atau MSC). Arsitektur sistem seluler terdiri dari pemancar yang memiliki daya pancar yang rendah dan luas cakupan yang kecil, menggunakan konsep pengulangan frekuensi dan pembelahan sel pada sel yang memiliki jumlah pengguna yang sangat banyak. Adapun ilustrasi bentuk sel-sel pada sistem komunikasi seluler dapat ditunjukkan pada gambar.1 dibawah ini. 1 6 7 5 3 5 3 4 1 6 1 6 7 7 5 3 4 1 MSC PSTN ISDN PDN Other PLMN Gambar.1. Model Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 1) MSC Mobile Switching Centre PSTN Public Switching Telephone Network ISDN Integrated Services Digital Network PDN Public Data Network PLMN Public Land Mobile Network Dalam sistem komunikasi bergerak seluler, daerah penerimaan atau daerah layanan keseluruhan dibagi menjadi beberapa sel. Setiap sel memiliki jangkauan frekuensi yang spesifik yang dapat diketahui oleh MSC misalnya sel 1, memiliki 1) Satelindo Techical Training Section. Training GSM untuk Departemen Perhubungan, hal. 4 4

frekuensi f 1 sampai f 7, sel memiliki frekuensi f 8 sampai f 15 dan seterusnya. Jika suatu terminal bergerak dengan frekuensi f pada sel 1 bergerak menuju sel, MSC secara otomatis akan menyiapkan frekuensi baru misalnya f 9 untuk digunakan oleh terminal bergerak tersebut, tanpa mengalami pemutusan hubungan. Secara teoritis cakupan dan kapasitas sistem seluler menjadi tidak terbatas. Jika jumlah pengguna meningkat, maka sel-sel tambahan dapat memenuhi peningkatan tersebut..1.1 Konsep Pembentukan Sel Pembentukan sel dilakukan untuk membagi bagi suatu daerah yang luas menjadi daerah-daerah yang kecil. Untuk memudahkan analisis perencanaan dan pengembangan, dipilihlah bentuk sel yang teratur berdasarkan pola geometri tertentu seperti segitiga sama sisi, bujur sangkar atau segi enam beraturan. Jika antena omnidirectional (antena yang radiasinya ke segala arah) yang digunakan, bentuk sel berupa lingkaranlah yang paling sesuai diterapkan. Namun demikian, sel yang berbentuk lingkaran akan menimbulkan adanya daerah daerah tertentu yang tidak tercakup (blank spot) oleh base station dan adanya daerah-daerah tertentu yang dicakup sampai beberapa kali. Bentuk segienam beraturan adalah bentuk yang paling sering digunakan karena paling mendekati bentuk lingkaran sedangkan model dengan bentuk lingkaran tidak digunakan dalam analisis sistem seluler. Untuk semua bentuk sel, kondisi buruk terjadi pada titik yang terjauh dari pemancar atau di dekat perbatasan sel, karena akan menerima sinyal dengan level yang sangat kecil. Keadaan ini membuat bentuk segitiga dan bujur sangkar jarang digunakan. Penentuan ukuran sel pada sistem seluler sangat dipengaruhi oleh kepadatan trafik pelayanan dan daya pancar masing-masing base station. Kapasitas kanal pembicaraan per satuan luas dalam sebuah sel dapat ditentukan sebagai berikut : dimana : Jumlah kanal/km = K...(.1) A 5

K = jumlah kanal yang tersedia dalam sel (buah) A = luas sel (Km ) Dari persamaan.1 di atas dapat diketahui bahwa semakin kecil luas sel, maka semakin banyak jumlah pengguna per Km yang dapat dilayani. ). Jarak terdekat antara titik tengah pada dua sel yang berbatasan satu dengan yang lain dapat ditunjukkan pada gambar. dibawah ini. Gambar. Jarak Antar Sel r r ' = r.cos 30 = 3 r r 3 = cos 60. R 3 = 1. R R = r 3.......(.) dimana: R = jarak terdekat antara dua sel heksagonal r = panjang sisi heksagonal r = jarak antara titik pusat sel dengan titik tengah sisi hesagonal m 1 dan m = titik pusat sel Ukuran cluster atau jumlah sel dalam satu cluster dapat dihitung dengan menggunakan persamaan.3. ) Afik Bonafide Arif. 003. Pengaruh Penetrasi Gelombang Radio Ke Dalam Gedung Terhadap Kapasitas Sistem Komunikasi Seluler Outdoor, hal 6 6

N = i +j +ij.......... (.3) 3) dimana : i = arah pergerakan awal j = arah awal diputar 60 o N = ukuran cluster Dari persamaan di atas terlihat bahwa jumlah sel per cluster mempunyai harga-harga tertentu saja. Gambar.3 dibawah ini adalah contoh cara penentuan cluster dengan sel-sel yang menjadi co-channelnya untuk ukuran cluster 7, pada gambar tersebut arah pergerakan awal (i) adalah sedangkan arah awal diputar 60º (j) adalah 1. Gambar.3 Sel-sel dalam satu cluster dengan ukuran cluster N=7.1. Konsep Pengulangan Frekuensi Salah satu upaya untuk mengatasi penurunan kualitas coverage sebuah area pada sel adalah dengan menerapkan konsep pengulangan frekuensi. Jarak pengulangan (reuse distance) dan jari-jari terjauh sel heksagonal dapat diilustrasikan pada gambar.4. 3) Theodore S. Rappaport. 1996. Wireless Communications Principles end Practice. Prentice-Hall, Inc, New Jersey, hal 8 7

Gambar.4 Ilustrasi pengulangan kanal dalam cluster 7 4) Dalam konsep ini, kanal frekuensi yang dialokasikan pada sebuah sel dapat digunakan kembali pada sel lain yang berkanal sama (co-channel cell) yang terpisah sejauh D, dengan mempertimbangkan faktor interferensi yang diperbolehkan. Dengan cara ini maka pelanggan yang berada di sel lain dapat berkomunikasi secara simultan dengan menggunakan frekuensi yang sama dengan frekuensi yang digunakan pada sel tertentu. Untuk menentukan jarak pengulangan frekuensi atau sel-sel dalam satu cluster ditentukan sebagai berikut : D R 3N =.......... (.4) 5) dimana : D = jarak pengulangan (reuse distance) R = jari-jari terjauh sel heksagonal (jarak terjauh dari pusat sel ke ujung sel) N = ukuran cluster Pengulangan frekuensi sebuah sel pada sel lain yang jaraknya relatif pendek dapat menyebabkan terjadinya interferensi yang dikenal dengan interferensi co-channel. Dengan kata lain, komunikasi yang sedang berlangsung antara sebuah terminal dengan base stationnya pada kanal frekuensi dalam sebuah sel akan berinterferensi dengan komunikasi terminal dengan base station pada sel lain yang juga sedang berlangsung pada frekuensi yang sama. 4) Ramjee Prasad. 000. Universal Wireless Personal Communication. Artech House 5) Theodore S. Rappaport. Op. cit, hal 8 8

. Konsep Sel Mikro Teknologi sel mikro mempunyai sasaran utama pada pelanggan dengan mobilitas rendah ataupun fixed aplications. Sel mikro ini biasanya mempunyai radius kurang dari 500 meter, sehingga hanya dibutuhkan daya transmisi yang rendah (sekitar 100mW). Pembangunan sel mikro dengan penumpangan diatas sel makro mempunyai dua pengertian yaitu pembangunan sel mikro sebagai usaha penambahan kapasitas oleh suatu operator seluler, dimana base station mempunyai jenis akses radio yang sama, dan yang kedua adalah pembangunan sel mikro di atas jaringan sel makro yang telah ada dan mempunyai jenis akses radio yang berbeda, misalnya sel mikro CDMA diatas sel makro GSM...1 Arsitektur Sel Mikro Seperti telah dijelaskan di atas, bahwa pembangunan sel mikro mempunyai dua pengertian. Sel mikro juga dapat dikonfigurasikan baik sel mikro untuk PSTN maupun sel mikro untuk jaringan seluler dengan pensinyalan yang sesuai. Dari sini dapat digambarkan arsitektur sel mikro sebagai usaha peningkatan kapasitas kanal baik untuk jaringan sel mikro selular dan PSTN yang biasanya cell site dari sel mikro dihubungkan ke cell site sel makro (gambar.5) maupun jaringan sel mikro yang berdiri sebagai sistem baru diatas sel makro analog (gambar.6). Untuk efektifitas biaya, jaringan sel mikro juga dikonfigurasikan kedalam arsitektur tersebar dan terpusat. Tersebar mempunyai pengertian sistem dimana peralatan RF ditempatkan bersama dengan antena sel mikro, sedangkan terpusat berarti peralatan RF dikonsentrasikan pada base station pusat. 9

Gambar.5 Jaringan sel mikro PSTN -Seluler Dalam hal metoda akses pada konsep penumpangan sel terjadi bermacam strategi pembagian bagi sel mikro dan sel makro untuk menerapkan sistem CDMA dengan sistem selular pita sempit TDMA atau FDMA. Pembagian tersebut mempunyai susunan sebagai berikut: Sel makro CDMA dan sel mikro TDMA Sel makro TDMA dan sel mikro CDMA Sel makro dan sel mikro menggunakan akses jamak CDMA Gambar.6 Jaringan sel mikro sistem baru yang ditumpangkan di atas sel makro analog 10

.. Prinsip Perencanaan Sel Mikro Keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan sel mikro secara umum adalah sebagai berikut: Peningkatan kapasitas yang sangat berarti. Dengan sasaran pemakai mobilitas rendah akan memudahkan pemroseskan sinyal (Rayleigh fading yang muncul di ganti dengan showding terdistribusi lognormal). Dengan daya pancar yang rendah memungkinkan miniaturisasi dan perencanaan radio yang efektif dari segi biaya. Fleksibilitas dalam perencanaan RF dan area layanan teletrafik. Dengan perencanaan sistem yang sesuai, nilai tambah diatas bisa diperoleh untuk peningkatan kapasitas dan unjuk kerja yang baik. Peningkatan kapasitas yang cukup besar dalam hubungannya batasan lebar pita dapat ditangani dengan mudah. Kemampuan lebar pita ditambah keperluan transmisi yang lebih kecil memungkinkan penyediaan layanan data dan suara yang berkualitas dengan pemakaian daya sel mikro yang rendah. Hal-hal yang harus dipenuhi dalam pemakaian sel mikro adalah: Struktur biaya sistem penumpangan harus lebih rendah dibandingkan sistem seluler berdaya besar konvensioanl. Karena potensial untuk jumlah sel mikro yang besar dan kebutuhan untuk penggunaan biaya yang rendah maka harus dimungkinkan rekayasa instalasi dan perencanaan RF. Kapasitas sistem harus lebih paling tidak diatas sistem saat ini untuk memenuhi peningkatan permintaan kebutuhan selular. Banyak hal yang dikaitkan dengan teknologi dan sistem yang harus diperhatikan untuk implementasikan efektifitas biaya, unjuk kerja tinggi sistem sel mikro antara lain propagasi daya rendah, perencanaan base-radio, manajemen sumber RF, sistem transport, serta integrasi penyambungan dan jaringan. 11

.3 Model Propagasi Untuk mendapatkan hubungan rugi propagasi (propagation loss) dengan jarak base station makrosel ke base station mikrosel digunakan model propagasi dua lintasan. Dengan mengacu gambar.11, model dua lintasan yang terdiri atas lintasan langsung (direct path) dan lintasan terpantul (reflected path). Intensitas medan ruang bebas dari lintasan langsung adalah: 30 gp E = ( V / m )...(.5) d 1 Lintasan langsung d 1 h m d d 3 Lintasan terpantul h b D Gambar.7 Model propagasi lintasan dimana: g = gain P = daya pancar h m = tinggi base station mikrosel h b = tinggi base station makrosel d 1 = lintasan langsung sinyal d dan d 3 = lintasan terpantul sinyal D = jarak base station makrosel ke mikrosel Medan listrik yang diterima pada antena penerima adalah jumlah dari gelombang pada lintasan langsung dan lintasan terpantul, E r : d 1 jδ E = + Φ r E 1 R( ) e...(.6) d + d 3 dimana: R(Φ) = Koefisien pantulan Φ = Sudut jatuh 1

13 Δ = Beda fasa antara dua gelombang Misalkan: Φ + Φ Φ Φ = Φ cos sin cos sin ) ( ε ε ε R......(.7) untuk polarisasi vertikal, dimana ε adalah konstanta dielektrik dan: + + + Δ = 1 1 1 1 D h h D h h m b m b λ π.....(.8) diasumsikan h b + h m << D, D h h m b λ 4π = Δ.........(.9) Apabila diasumsikan harga g=1, d 1 d +d 3 D, R(Φ) = -1 untuk jarak yang cukup jauh, maka dengan mengunakan persamaan (.5) dan (.6), daya yang diterima adalah: 1 4 10 Δ = = j R r e D P E P π λ π λ sin Δ = D P P r π λ.........(.10) Jarak D terjauh untuk harga daya terima maksimum terjadi saat: π = Δ...(.11) Jarak ini dinotasikan dengan R b dan harga pendekatannya dinyatakan dengan λ m h b h R 4 =...(.1) dengan menggunakan persamaan (.10) dan (.11) memberi nilai Δ sin =1, rugi propagasi pada jarak R b dapat ditunjukkan sebagai:

L b = 10 log 8 πhb h m λ...(.13) R b merupakan jarak break point batas. Dari hasil pengukuran propagasi secara ekstensif yang dilakukan di houston dan New York untuk sistem DS- CDMA dengan ketinggian antena base station CDMA dan mobile station masingmasing 7,6-9m dan 1,5m pada frekuensi 1800 Mhz diperoleh hasil tipikal hubungan rugi propagasi dan jarak pemancar ke penerima yang dapat dimodelkan persamaannya sebagai berikut: L u = L b 0 log + 40 log 10 10 D R b D R b, D, D > R R b b...(.14) L l = 0 + L b + 5 40 log log D R b b, D, D 10 b...(.15) 10 D R > R R b dimana: L U = rugi-rugi propagasi batas atas L l = rugi-rugi propagasi batas bawah Dari hasil pemodelan tersebut didapat sifat bahwa rugi-rugi propagasi akan sebanding dengan D sebelum jarak pemancar ke penerima melebihi jarak break point dan sebanding D 4 setelahnya..4 Geometri Sel Mikro CDMA diatas Sel Makro Analog Sel makro tempat dimana sel mikro akan ditumpangkan diasumsikan berbentuk heksagonal dan dibagi dalam tiga sektor yang sama dengan radius R. Sebuah sel mikro yang akan dianalisa diasumsikan berbentuk lingkaran dengan radius r dan ditempatkan pada jarak D dari base station sel station seperti diperhatikan pada gambar.8. 14

R h b h m r Base Station Sel Mikro D Base Station Sel Makro Gambar.8 Geometri Penumpangan Sel Mikro Sel mikro ditempatkan cukup berjauhan dengan sel mikro lainnya, sehingga interferensi antar sel mikro tidak terlalu mempengaruhi kapasitas tiaptiap sel mikro tersebut dalam keadaan ini disebut sebagai analisa sel tunggal. Pendekatan ini dapat dilakukan jika jarak antar sel mikro paling tidak r. Metode analisa dapat dikembangkan kearah mikrosel jamak dalam tiap sel makro dimana antar sel mikro saling memberi interferensi. Pengaruh dari sel mikro bersebelahan tentunya akan mengurangi kapasitas sel mikro lainnya. Ketinggian antena base station sel makro adalah h b, yang tentunya akan lebih tinggi dari antena base station sel mikro, h m. Dengan menggunakan model propagasi dua lintasan yang diuraikan sebelumnya, akan membawa rugi-rugi propagasi yang sebanding dengan D sebelum mencapai jarak sejauh 4h l h r /λ dan sebanding dengan D 4 seteleh melebihi jarak itu, dimana h l dan h r masing-masing ketinggian antena pemancar dan penerima. Oleh karena itu untuk alasan kemudahan (bukan untuk perancangan yang optimal) akan dipilih radius sel mikro r = 4h m h b /λ, dimana h m merupakan ketinggian antena mobile. Untuk mempermudah analisa rugi efek bayangan (shadow loss effect) yang dihubungkan dengan fading yang terdistribusi lognormal diabaikan..5 Teknologi Spread Spectrum Teknik modulasi spread spectrum didefinisikan sebagai teknik dimana bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan jauh lebih besar dari pada sinyal informasinya dan bandwidth yang ditransmisikan ditentukan oleh informasi yang 15

ditransmisikan dan sinyal tambahan yang dikenal dengan nama spread code 6). 7 Teknik spread spectrum memiliki keunggulan dibandingkan dengan teknik lain yaitu kerapatan daya yang rendah dan redundancy. Kerapatan daya yang rendah berhubungan dengan energi yang ditransmisikan disebar pada suatu lebar band tertentu sehingga menjadi sangat kecil. Pengaruh daya yang rendah ini mengakibatkan sinyal tidak akan menggangu aktifitas sistem lain pada daerah yang sama dan juga sinyal tersebut tidak akan dideteksi sehingga sistem lebih aman. Sedangkan redundancy berhubungan dengan informasi yang berada pada frekuensi yang berbeda dari frekuensi yang seharusnya berada saat terjadi error. Pengaruh redundancy adalah bahwa sistem spread spectrum tahan terhadap noise dan interferensi dan mampu melakukan recovery meskipun berada dilingkungan dengan tingkat noise dan interferensi yang tinggi. Pada dasarnya terdapat dua jenis teknik modulasi spread spectrum yang banyak digunakan yaitu Frequensi Hopping Spread Spectrum (FH-SS) dan Direct Squence Spread Spectrum (DS- SS)..5.1 Frequency Hopping Spread Spectrum Dalam sistem Frekuensi Hopping Spread Spectrum, frekuensi carrier dari sinyal informasi yang termodulasi tidak konstan tetapi berubah secara periodik. Selama interval waktu T frekuensi carrier tetap sama tetapi setelah setiap interval waktu, frekuensi carrier tersebut melompat ke frekuensi lain yang pola hoppingnya ditentukan oleh sinyal kodenya. Kumpulan dari frekuensi-frekuensi yang digunakan sebagai frekuensi carrier dinamakan hop-set. Frequency Hopping diperoleh dengan mengatur frekuensi carrier berdasarkan waktu dengan pola yang mendekati acak (pseudo random). Sedangkan DS-SS diperoleh denganmemodulasi sinyal informasi dengan spreading sequence yang dikenal sebagai pseudo noise (PN). Bentuk spektrum dari Frequensi Hopping Spread Spectrum dapat di ilustrasikan seperti pada gambar.9. 6) G.W.Robert, Telecommunication Transmission Sistem, McGraw-Hill,Inc., Singapore,1993,hal.16,bab3 16

Gambar.9 Spektrum sistem FH-SS Pemakaian frekuensi dari suatu sistem FH-SS berbeda dari sistem DS-SS. Suatu sistem DS-SS menempati seluruh band frekuensi bila sedang transmit, sedangkan sistem FH-SS hanya menggunakan sebagian kecil dari bandwidth pada saat transmit tetapi lokasinya berubah menurut waktu..5. Direct Squence Spread Spectrum Suatu sistem DS-SS menempati seluruh band frekuensi bila sedang transmit seperti ditunjukkan pada gambar.10 dibawah ini. Gambar.10 Spektrum sistem DS-SS Dalam sistem DS-SS, sinyal data secara langsung dimodulasi oleh suatu sinyal kode digital seperti ditunjukkan pada gambar.11. Gambar.11 Modulasi sistem DS-SS Sinyal data biner memodulasi suatu carrier RF kemudian carrier RF yang telah termodulasi tersebut dimodulasi lagi oleh sinyal kode. Sinyal kode ini terdiri 17

dari sejumlah bit-bit kode atau chip. Untuk memperoleh sinyal spreading yang diinginkan, kecepatan chip dari sinyal kode harus jauh lebih besar dibanding kecepatan chip dari sinyal informasi. Setiap user pada DS-SS menggunakan waktu dan frekuensi secara bersamaan. Untuk membedakan setiap user maka digunakan kode yang unik yang juga digunakan untuk melebarkan sinyal. Kode ini disebut Pseudo Random Noise (PN Code) yang merupakan deretan data berkecepatan tinggi yang berharga polar (-1 dan +1) atau non polar (0 dan 1). Untuk modulasi kode, beberapa teknik modulasi dapat digunakan tetapi biasanya beberapa bentuk dari PSK seperti BPSK, differential-bpsk, QPSK, atau Minimum shift keying (MSK). Sistem receiver menggunakan demodulasi koheren untuk mendapatkan kembali sinyal DS-SS, menggunakan urutan kode yang dihasilkan secara lokal seperti ditunjukkan pda gambar.1 dibawah ini. Gambar.1 Demodulasi sistem DS-SS Untuk dapat melakukan operasi de-spreading, receiver tidak hanya bisa mendeteksi urutan kode yang digunakan untuk penebarkan sinyal, tetapi kodekode dari sinyal yang diterima dan kode yang dihasilkan secara lokal harus disinkronkan. Sinkronisasi ini harus dilakukan pada awal penerimaan dan dijaga sampai seluruh sinyal telah diterima..6 Interferensi Dalam suatu sistem komunikasi wireless, interferensi co-channel menyebabkan penurunan kualitas transmisi, karena itu penerapan konsep pengulangan frekuensi pada sistem komunikasi seluler harus diperhatikan agar interferensi yang terjadi masih berada dalam batas yang diperbolehkan. Sehubungan dengan hal tersebut, perlu adanya suatu metode dalam menentukan 18

sel yang akan menjadi co-channel sehingga sel-sel yang berdekatan akan menggunakan grup kanal frekuensi yang berbeda..6.1 Co-channel Interference Interferensi co-channel terjadi ketika dua atau lebih kanal komunikasi menggunakan frekuensi yang sama. Penggunaan frekuensi yang sama ini bertujuan meningkatkan utilitas frekuensi. Interferensi co-channel merupakan fungsi dari parameter q yang didefinisikan sebagai: 8 D q =.......... (.16) 7) R dimana: q = co-channel reduction factor D = jarak antar sel yang menggunakan frekuensi yang sama R = radius sel Nilai q disebut faktor pengurangan interferensi co-channel (co-channel reduction factor) dapat ditentukan untuk setiap level dari perbandingan sinyal terhadap interferensi yang diinginkan. Bila q membesar artinya interferensi cochannel akan membesar. Untuk mengurangi pengaruh interferensi co-channel dapat dilakukan berbagai cara diantaranya perencanaan sistem antena berarah (directional antenna), memakai antena pola payung, merendahkan antena, memakai sistem diversitas pada penerima atau dengan dynamic channel assignment..6. Adjacent Channel Interference Interferensi kanal berdekatan terjadi akibat dua sel yang bersebelahan menggunakan dua spectrum frekuensi yang berdekatan, sehingga bila filter yang dipakai mempunyai respon yang terlalu lebar akan menimbulkan interferensi. Sinyal yang tidak diinginkan yang berasal dari kanal pada pita frekuensi dari sel 7) William C.Y.Lee, Mobile Cellular Telecommunication second edition,1995, McGraw Hill, hal 66 19

yang disebelahnya (next-channel interference) masuk dan diproses pada sistem penerima sehingga bisa menyebabkan terjadinya error pada saat mendemodulasikan sinyal informasi. Interferensi kanal berdekatan lebih mudah dikontrol dibandingkan interferensi co-channel yaitu dengan pemakaian filter yang mempunyai respon yang curam..6.3 Near end to Far end Interference Interferensi near far terjadi karena dalam satu sel yang sama menggunakan kanal radio yang sama dan hanya dibedakan menurut kode yang bersifat unik, maka untuk tiap user akan menerima sebanyak N-1 interferensi dari sesama user lain yang disebut interferensi ujung dekat (near end interferensi) dimana N adalah jumlah user yang menggunakan frekuensi yang sama dalam satu sel. Untuk mengurangi interferensi near-far ini dengan cara kedua sinyal harus ditransmisikan dalam dua frekuensi yang cukup jauh terpisah, atau dengan cara lain yaitu dengan pengontrolan daya pancar, sehingga pelanggan yang lebih dekat ke base station akan memancarkan daya yang lebih rendah. Interferensi far end terjadi karena sel-sel yang berdekatan menggunakan frekuensi yang sama untuk kanal radionya, yang akan memberikan kontribusi interferensi terhadap satu objek baik base station maupun mobile station tergantung pada konfigurasi sel yang diterapkan. Interferensi yang berasal dari sel-sel yang berdekatan ini dikenal sebagai interferensi ujung jauh (Far end Interference). Interferensi ujung jauh dapat berkurang apabila diterapkan pengaturan frekuensi yang tidak sama untuk sel tertentu bergantung faktor reduksi kanal bersama..6.4 Intersimbol Interference Intersimbol Interference (ISI) terjadi akibat adanya delay spread yang besar dalam multipath atau disebabkan pula oleh kecepatan bit transmisi (R t ) yang tinggi. Dalam keadaan terdapat delay spread, maka bit rate transmisi (R t ) maksimum yang diperkenankan adalah sebagai berikut: 0

R t 1.........(.17) 8) Δ dimana: R t = bit rate Δ = delay spread (detik) 8 Untuk daerah urban, suburban, dan daerah terbuka, delay spread berturutturut adalah 3, 0.5, dan kurang dari 0. μs. Maka R t maksimum untuk daerah urban, suburban, dan daerah terbuka berturut-turut adalah 333 Kbps, 000 Kbps, dan kurang 5000 Kbps. Bila dalam lingkungan rayleigh fading, maka kecepatan transmisi bit yang diperkenankan akan lebih kecil lagi, yaitu: R t 1....... (.18) ΔΠ Besarnya nilai R t yang diinginkan dapat ditingkatkan dengan adaptive equalizer..6.5 Interference Intermodulasi Interferensi intermodulasi terjadi karena terdapat proses non-linear, misalnya masukan sinyal terdiri dari beberapa sinyal dengan frekuensi berbeda dan melewati penguat yang mempunyai proses non-linear..7 Kontrol Daya Untuk mengatasi masalah near far ini, maka digunakan power control pada perangkat pemancar yang mengatur daya pancar sedemikian rupa sehingga daya yang diterima penerima base station dari setiap user adalah sama. Pada sistem IS-95, pengendalian daya pancar ini dilakukan setiap 1.5 ms dengan perubahan daya per satu db. Untuk menghitung kapasitas sistem CDMA satu sel, diasumsikan sistem yang digunakan adalah star dimana base station berkomunikasi dengan semua user dan setiap user akan menempati seluruh alokasi spektrum frekuensi yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar.13. 8) Unit Pelatihan Telkom Jakarta, 7 Sept 003 1

Perbandingan sinyal dan derau user pada penerima di base station diperlihatkan oleh persamaan (.19) S N = N j = S Sj + η dimana: S = daya yang diterima base station N= jumlah user η = white noise gaussian..... (.19) Gambar.13 Sistem star dengan satu base station dan N user Dengan asumsi bahwa power control yang digunakan sempurna maka dapat diasumsikan bahwa daya setiap user yang diterima base station adalah sama, S=S 1 =S =...=S N, maka persamaan (.19) diatas dapat ditulis menjadi: S N = S ( N 1) S + η.......(.0) Bila S dibagi dengan kecepatan informasi, R b, dan derau dengan lebar pita frekuensi transmisi spread bandwidth, BW, maka persamaan diatas dapat menjadi: E N b 0 = BW R ( N 1 ) b + η S........(.1) 9) Pada sebuah sistem yang mempunyai banyak user, maka derau akan didominasi oleh user lainnya dan derau white noise gaussian dapat diabaikan..7.1 Prinsip Kontrol Daya Dari studi teoritis menyatakan bahwa untuk memperoleh kapasitas yang besar sistem CDMA harus mendapatkan range yang sempit dari level daya sinyal-

sinyal yang diterima oleh base station. Jika ada perbedaan dari level penerimaannya, sinyal yang lebih kuat akan menginterferensi sinyal yang lemah sehingga akan membatasi jumlah transmisi simultan yang berkaitan dengan kualitas sinyal. Untuk mendapat level daya penerimaan dalam range yang sempit itu, sistem IS95 menerapkan kombinasi antara operasi kontrol daya untuk open loop dan close loop pada sisi terminal bergeraknya. Dua jenis operasi kontrol daya pada sistem CDMA tersebut secara singkat dapat diuraikan sebagai berikut:.7.1.1 Daya Loop Terbuka Untuk melaksanakan operasi kontrol daya loop terbuka atau loop tertutup power control, sebuah terminal bergerak harus menghitung level sinyal pilot. Level penerimaan yang kuat mengindikasikan bahwa jarak antara unit bergerak dengan base station haruslah dekat, sehingga menyebabkan terminal bergerak tersebut memancarkan sinyal dengan daya rendah. Begitu pula sebaliknya, level penerimaan yang lemah menunjukkan bahwa keduanya dipisahkan oleh jarak yang relatif jauh, sehingga unit bergerak tersebut harus memancarkan sinyal dengan daya yang relatif besar. Secara khusus, komponen open loop dari daya pancar di berikan oleh: P ( dbm) = P ( dbm) Parg ( db)...(.) open receive + t et P receive adalah daya sinyal terima pada terminal dan P target merupakan perbedaan level daya pancar pada base station dengan level daya terima yang diinginkan pada base station. Terminal menghitung P target dengan berdasarkan informasi yang diterima dari base station dalam pesan parameter akses: P = 73dB P ( db)...(.3) t arget + control dimana P control diturunkan dari pesan parameter akses. Jika berharga nol, daya yang diterima pada base station adalah 73 db lebih rendah dari daya yang dipancarkan pada base station. 3

Operasi kontrol daya loop terbuka yang dilakukan oleh base station dan mobile station ditunjukkan pada gambar.14 Terminal Receiver Signal Base Station Transmit Signal Measure P receive Radio Signal Calculate P open Amplifier P open + P closed Receiver Signal Gambar.14 Blok diagram operasi open loop power control.7.1. Kontrol Daya Loop Tertutup Menggunakan informasi yang berasal dari base station, terminal menggabungkan kontrol daya terbuka ini dengan kontrol daya tertutup. Kontrol loop tertutup menghasilkan daya penyesuaian P closed (db). Daya pancar pada penerima dinyatakan dengan: P ( dbm) = P ( dbm) P ( db)...(.4) transmit open + closed Blok diagram operasi kontrol daya loop tertutup ini ditunjukkan pada gambar.15. Terminal Base Station Receiver Signal Transmit Signal Other Signal Demultiplex Multiplex Other Signal 0 atau 1 0 atau 1 Calculate Evaluate P closed Radio Signal Amplifier Receiver Signal Other Signal P open + P closed Gambar.15 Blok diagram operasi close-loop power control 4

Untuk mengendalikan daya pancar penyesuai, base station menetapkan tiap 1.5 ms, apakah level daya yang diterima dari terminal terlalu rendah atau terlalu tinggi. Dengan memancarkan 1 bit kontrol daya power control subchannel. Bit 0 mengindikasikan bahwa daya yang diterima terlalu rendah dan sebaliknya bit 1 mengindikasikan daya yang diterima terlalu tinggi. Pada penerimaan sinyal, terminal selalu merubah nilai P closed dengan menambahkan 1 db jika diterima bit 0 dan diturunkan 1 db jika diterima bit 1. 5

BAB III SISTEM MAKROSEL/MIKROSEL CDMA 3.1 Interferensi pada Makrosel/Mikrosel Pada makrosel/mikrosel sistem CDMA ada 4 jenis interferensi sel yaitu interferensi makrosel ke makrosel, interferensi mikrosel ke mikrosel, interferensi makrosel ke mikrosel dan interferensi mikrosel ke makrosel. Interferensi antar makrosel disebabkan oleh beberapa hal antara lain penggunaaan frekuensi pancar yang sama dan daya pancar yang terlalu besar sehingga dapat mengganggu proses penerimaan sinyal oleh base station makrosel yang lain. Gambar 3.1 dibawah ini menunjukkan interferensi antar makrosel. Base station makrosel Base station makrosel Base station makrosel Gambar 3. 1 Model interferensi makrosel ke makrosel Interferensi antar mikrosel juga disebabkan oleh penggunaaan frekuensi pancar yang sama dan daya pancar mikrosel yang terlalu besar sehingga menginterferensi mikrosel yang ada didekatnya. Gambar 3. dibawah ini menunjukkan interferensi antar mikrosel. 6

Base station mikrosel Base station makrosel Base station mikrosel Base station makrosel Gambar 3. Model interferensi mikrosel ke mikrosel Dalam sebuah sel yang memiliki makrosel dan sekaligus mikrosel di dalam sel tersebut maka ada kemungkinan makrosel dan mikrosel tersebut saling berinterferensi. Makrosel bisa menginterferensi mikrosel dan sebaliknya mikrosel juga dapat menginterferensi makrosel. Interferensi dari makrosel ke mikrosel disebabkan oleh penggunaaan frekuensi pancar yang sama antara mikrosel dan makrosel, daya pancar makrosel yang terlalu besar sehingga menginterferensi mikrosel yang ada didekatnya dan jarak antara makrosel dan mikrosel yang terlalu dekat. Gambar 3.3 dibawah ini menunjukkan makrosel menginterferensi mikrosel. hb hm Base station makrosel D Base station mikrosel Gambar 3. 3 Model interferensi makrosel ke mikrosel Dimana: D = jarak base station mikrosel ke base station makrosel acuan h b = tinggi base station makrosel h m = tinggi base station mikrosel Begitu juga sebaliknya mikrosel bisa menginterferensi makrosel. Interferensi dari mikrosel ke makrosel disebabkan oleh penggunaaan frekuensi 7

pancar yang sama antara makrosel dan mikrosel, daya pancar mikrosel yang terlalu besar sehingga menginterferensi makrosel yang ada didekatnya dan jarak antara mikrosel dan makrosel yang terlalu dekat. Gambar 3.4 dibawah ini menunjukkan mikrosel menginterferensi makrosel. hb hm Base station makrosel D Base station mikrosel Gambar 3. 4 Model interferensi mikrosel ke makrosel 3.1.1 Kapasitas Makrosel/Mikrosel Pada bagian ini diusulkan tiga buah makrosel dengan radius R dan didalam masing masing makrosel terdapat sebuah mikrosel dengan radius r seperti ditunjukkan pada gambar 3.5 dibawah ini. Masing masing dibebani dengan jumlah user sebanyak M buah untuk makrosel dan N buah untuk mikrosel. Gambar 3. 5 Sistem Model Makro/Mikrosel CDMA Dimana: L 1 dan L = jarak base station mikrosel ke base station makrosel tetangga. 8

Jika jarak ke batas heksagonal sel adalah 1.035R maka jarak makrosel yang bersebelahan ke mikrosel acuan dapat dilihat pada persamaaan (3.1) di bawah ini. L 1 L = 3,14R + D 3, 105RD =.... (3.1) Daya yang diterima oleh base station makrosel adalah P r M dan P r adalah μ daya yang diterima oleh base station mikrosel. Persamaan E b /I 0 yang diterima oleh makrosel acuan adalah: E b I 0 M r GP = M r r α MP M (1 + f MM ) + αnp f μ μm......(3.) dimana: G = processing gain α = faktor aktifitas suara M = jumlah user pada makrosel N = jumlah user pada mikrosel f MM =faktor interferensi makrosel ke makrosel f μm = faktor interferensi mikrosel ke makrosel Faktor yang memberikan interferensi pada persamaan (3.1) adalah penjumlahan interferensi dari makrosel acuan dan makrosel tetangga atau sebaliknya yang dinotasikan dengan f MM. Pada bagian ini f MM yang menunjukkan faktor interferensi dari makrosel ke makrosel memiliki besar faktor interferensi sebesar 0,6. Selain interferensi dari makrosel ke makrosel tersebut, pengaruh interferensi pada persamaan (3.1) juga disebabkan oleh interferensi dari mikrosel ke makrosel. E b /I 0 yang diterima oleh mikrosel dinyatakan persamaan (3.3) dibawah ini. E b I 0 r GP μ = r r αnpμ + αmp μ M f Mμ.........(3.3) Dimana: f Mμ = faktor interferensi makrosel ke mikrosel. 9

Dari persamaan (3.3) faktor yang memberikan interferensi terhadap E b /I 0 mikrosel adalah penjumlahan interferensi dari makrosel ke mikrosel. Untuk menghitung kapasitas makrosel, maka terlebih dahulu dicari kapasitas makrosel yang tidak dipengaruh oleh interferensi dari mikrosel. Dengan menghilangkan interferensi dari mikrosel pada persamaan (3.) maka persamaan (3.) akan lebih sederhana seperti ditunjukkan pada persamaan (3.4) dibawah ini. E I b r = αm G 0 (1 + 0 M MM f )......(3.4) dimana: (E b /I 0 ) r M adalah E b /I 0 minimum yang diterima oleh makrosel untuk kualitas sinyal yang baik. Dari persamaan (3.4) diatas maka diperoleh kapasitas makrosel tanpa ada pengaruh interferensi dari mikrosel seperti ditunjukkan pada persamaan (3.5). M 0 = Eb α I 0 r M G ( 1 + f ) MM.(3.5) Untuk mencari kapasitas mikrosel maka cara yang digunakan sama dengan cara untuk mencari kapasitas makrosel. Untuk menghitung kapasitas mikrosel terlebih dahulu dicari kapasitas mikrosel yang tidak dipengaruh oleh interferensi dari makrosel. Dengan menghilangkan interferensi dari makrosel pada persamaan (3.3) maka persamaan (3.3) akan lebih sederhana seperti yang ditunjukkan pada persamaan (3.6) dibawah ini. r b..(3.6) E I G = α 0 N μ 0 dimana: (E b /I 0 ) r μ adalah E b/i 0 minimum yang diterima oleh mikrosel untuk kualitas sinyal yang baik. 30

Dari persamaan (3.6) diatas maka diperoleh kapasitas mikrosel tanpa ada pengaruh interferensi dari makrosel seperti ditunjukkan pada persamaan (3.7) dibawah ini. N 0 = G E r b α I 0 μ..(3.7) Dengan memanipulasi persamaan diatas maka akan didapatkan kapasitas makrosel dengan mengikutsertakan interferensi dari mikrosel dan kapasitas mikrosel dengan mengikutsertakan interferensi makrosel seperti ditunjukkan pada persamaan (3.8) dan (3.9) dibawah ini. N = N 0 Mf Mμ X............(3.8) M Nf M = M 0 X (1 + f MM ) μ....(3.9) Dimana: N 0 =kapasitas mikrosel tanpa memperhatikan interferensi makrosel. M 0 =kapasitas makrosel tanpa memperhatikan interferensi mikrosel. X =rasio daya terima makrosel terhadap mikrosel. Rasio daya terima makrosel ke mikrosel tersebut dapat dinyatakan pada persamaan (3.10) dibawah ini. X P =.(3.10) P r M r μ Dari kombinasi persamaan (3.8) dan (3.9) maka akan memberikan hubungan kapasitas makrosel dengan mikrosel seperti yang ditunjukkan pada persamaan (3.11) dibawah ini. M = 1 + M 0 Nf M μ f μm ( N N )( 1 + f ) 0 MM...(3.11) 31

Dari persamaan (3.11) diatas terlihat bahwa jika N=0, maka kapasitas makrosel akan maksimum. Jika kapasitas mikrosel menuju N 0, maka kapasitas makrosel akan mendekati nol, dan juga M tergantung pada faktor interferensi makrosel ke mikrosel (f Mμ ) dan faktor interferensi mikrosel ke makrosel (f μm ). Jika f Mμ dan f μm dinaikkan maka kapasitas makrosel menurun. 3.1. Rasio Daya Makrosel/Mikrosel Pada bagian sebelumnya, didefinisikan rasio dari daya terima yang dibutuhkan makrosel dan mikrosel adalah X. Dari persamaan (3.8) dan (3.9) dapat dilihat pengaruh rasio daya pada kapasitas makrosel dan mikrosel. Persamaan itu mempunyai bentuk pengurangan dari kapasitas maksimumnya, dimana besarnya pengurangan tersebut dipengaruhi oleh rasio daya dan interferensi dari sel tetangga. Untuk meningkatkan kapasitas makrosel maupun mikrosel maka rasio daya seharusnya diatur sedemikian hingga untuk meredam pengaruh interferensi terhadap kapasitas. Untuk mendapatkan kapasitas mikrosel yang besar pada maka rasio daya diatur menjadi kecil dan juga mengurangi kapasitas makrosel seperti ditunjukan pada persamaan (3.8), dan sebaliknya jika rasio daya diatur semakin besar maka kapasitas mikrosel akan menurun. Untuk menyeimbangkan jumlah user pada makrosel dan mikrosel maka rasio daya diatur sedemikian hingga seperti ditunjukkan pada persamaan (3.1) dibawah ini. Dengan menempatkan M pada persamaan (3.8) ke persamaan (3.9) maka rasio daya didapatkan sebagai fungsi dari N. X = N Nf 0 N μm + f Mμ M 0 M 0 MM ( 1 + f )..(3.1) Gambar 3.6 dibawah ini menunjukkan daya pancar user terhadap jarak base station makrosel dan mikrosel. 3