J. Richardson dan Rüdiger L Urbanke,
3. Checks stop criterion
2.7 Model Kanal Transmis
Model kanal yang digunakan pada analisa performansi yaitu pada kanal Additive
White Gaussian Noise (AWGN) dan pengaruh kanal Multipath Rayleigh Fading.
2.7.1 Kanal Additive White Gaussian Noise (AWGN)
Pada kanal transmisi selalu terdapat penambahan derau yang timbul sebagai akibat dari akumulasi derau termal dari perangkat Tx, kanal transmisi, dan Rx. Derau yang menyertai sinyal pada sisi penerima dapat didekati dengan model matematis statistik AWGN. Derau AWGN merupakan gangguan yang bersifat Additive terhadap sinyal transmisi, dimodelkan dalam pola distribusi acak Gaussian dengan rataan (mean) nol, standar deviasi 1, dan mempunyai rapat spektral daya yang tersebar merata pada lebar pita frekuensi tak berhingga. AWGN mempunyai distribusi dengan pdf sebagai berikut:
(2.21)
Dimana : = probabilitas kemunculan derau = standar deviasi
m = rataan (mean)
Additive White Gaussian Noise (AWGN) merupakan model kanal sederhana dan umum
digunakan dalam suatu sistem komunikasi. Model kanal ini dapat digambarkan sebagai berikut:
Kanal Sinyal yang dikirim
x(t)
Sinyal yang diterima y(t) = x(t) + n(t)
Derau n(t)
Gambar 2.12 Model Kanal AWGN
Jika sinyal yang dikirim x(t), pada kanal akan dipengaruhi oleh derau n(t) sehingga sinyal yang diterima menjadi y(t) = x(t) + n(t). (Amin, M., 2008)
2.7.2 Kanal Multipath Rayleigh Fading
Dalam sistem komunikasi wireless, kondisi lingkungan yang terdiri dari berbagai objek sangat mempengaruhi penjalaran sinyal dari Tx menuju Rx, yang mengakibatkan sinyal yang dipancarkan oleh suatu transmitter akan melewati berbagai lintasan dan mengalami peredaman, penguatan, scattering, difraksi, dan sebagainya.
Sehingga sinyal yang diterima pada Rx merupakan superposisi dari banyak komponen gelombang pantul yang masing-masing memiliki amplitudo dan fasa yang saling independen. Hal inilah yang disebut dengan multipath propagation atau multipath fading.
Kanal radio sangat mempengaruhi kinerja dari suatu sistem komunikasi khususnya sistem seluler. Secara umum model propagasi dalam sistem komunikasi bergerak dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Large scale propagation didefinisikan sebagai rata-rata daya yang hilang akibat transmisi
sinyal pada jarak yang jauh. Hal ini disebabkan oleh kondisi lingkungan yang ada antara
transmitter dan receiver yaitu hutan, gedung bertingkat, lembah, gunung, dan sebagainya.
Model ini digunakan untuk memprediksi rata-rata kekuatan sinyal dimana seolah-olah jarak antara Tx dan Rx terpisah cukup jauh, sehingga dapat mengestimasi area cakupan Tx.
2. Small scale atau fading model didasari perubahan variasi amplitudo dan fasa yang acak
yang tajam dari kekuatan sinyal pada jarak Tx dan Rx yang cukup dekat, dan digunakan untuk mengetahui kinerja dari suatu sistem komunikasi.
Multipath dalam kanal radio akan menimbulkan efek small scale fading, efek ini juga
mengakibatkan beberapa hal berikut :
1. Perubahan level daya terima yang cepat sepanjang interval waktu yang cukup pendek. 2. Terjadi pelebaran spektral akibat adanya Doppler shift yang bervariasi pada tiap sinyal
multipath .
3. Terjadi dispersi waktu, akibat adanya delay propagasi multipath.
Faktor- faktor yang mempengaruhi small scale fading yaitu: 1. Multipath propagation
Adanya objek pemantul dan scatter akan menyebabkan disipasi energi sinyal dalam amplitudo, fasa, dan waktu. Hal ini akan menyebabkan perbedaan sinyal kirim yang sampai pada antena penerima.
2. Kecepatan penerima
Gerak relatif antara pengirim dengan penerima menghasilkan modulasi frekuensi random berkaitan dengan pergeseran frekuensi Doppler yang berbeda untuk tiap lintasan
multipath. Doppler shift akan positif atau negatif tergantung dari pergerakan penerima,
apakah mendekat atau menjauh dari pengirim. 3. Kecepatan objek pemantul
Jika objek-objek bergerak dalam suatu kanal radio, maka akan menghasilkan pergesaran
Doppler yang berubah terhadap waktu (time varying Doppler shift) yang berbeda untuk
setiap komponen multipath. 4. Bandwidth sinyal transmisi
Jika bandwidth sinyal yang ditransmisikan relatif lebih lebar dibandingkan bandwidth kanal multipath, akan mengalami frequency selective fading. Sehingga sinyal yang diterima akan mengalami distorsi, dimana hal ini berhubungan dengan bandwidth koheren kanal.
Berikut ini adalah beberapa parameter penting dalam menganalisa karakteristik kanal
Tonny Juliandy : Simulasi Teknik Pengkodean Regular Low Density Parity Check Code Pada Sistem MC-CDMA, 2009. USU Repository © 2009
1. Doppler shift
Doppler shift disebabkan oleh pergerakan relatif antara pemancar dan penerima dan akibat
dari pergerakan objek-objek pemantul pada kanal. Hal ini mengakibatkan adanya pelebaran spektral sinyal yang diterima oleh penerima.
Hal ini ditunjukkan oleh gambar 2.12. (Amin, M., 2008)
v
∆
d
Gambar 2.13 Ilustrasi dari efek Doppler
Jika adalah Doppler shift, maka dinyatakan, sebagai berikut:
(2.22)
(2.23)
2. Delay Spread dan Coherence Bandwidth
Delay spread merupakan suatu interval ukuran delay masing-masing lintasan yang
dilewati sinyal dengan nilai penguatan atau peredaman tertentu. Masing-masing lintasan akan memberikan excess delay tertentu.
Delay spread adalah parameter yang menggambarkan karakteristik respon impuls kanal
pada domain waktu, sedangkan untuk menggambarkan karakteristik respon impuls kanal pada domain frekuensi digunakan parameter coherence bandwidth.
Coherence bandwidth ( ) adalah ukuran statistik kanal yang menggambarkan pada interval frekuensi tertentu, kanal dapat dianggap “flat”. Sebagai pendekatan, coherence
bandwidth ( ) dapat dihitung dengan persamaan(2.24)
Coherence bandwidth dapat mendefinisikan sifat fading sebagai frequency selective atau
sebagai flat fading. Jika ditransmisikan sinyal dengan bandwidth lebih besar dari
coherence bandwidth, maka sinyal tersebut akan terkena frequency selective fading.
Tetapi jika ditransmisikan sinyal dengan bandwidth lebih kecil dari coherence bandwidth, maka sinyal tersebut akan terkena flat fading.
3. Doppler Spread dan Coherence Time
Doppler Spread merupakan ukuran pelebaran spectral yang disebabkan oleh pergerakan kanal dan didefinisikan sebagai interval frekuensi pada spektrum Doppler yang nilainya tidak nol.
Coherence Time merupakan ilustrasi efek Doppler pada domain waktu dan digunakan untuk mengkarakterisasi variasi waktu dari tingkat dispersi frekuensi dari kanal dalam domain waktu. Sebagai pendekatan, coherence time ( ) dapat dihitung dengan persamaan (2.25).
(2.25)
Coherence Time dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sifat kanal berdasarkan variasi
waktu, yaitu slow fading atau fast fading. Jika ditransmisikan sinyal dengan durasi simbol lebih kecil dari , maka sinyal tersebut akan mengalami slow fading, sebaliknya jika ditransmisikan sinyal dengan durasi simbol yang lebih besar dari , maka sinyal tersebut akan terkena fast fading.
BAB III