TUGAS AKHIR
STUDI PERANCANGAN CAKUPAN SINYAL SISTEM WCDMA
DI DALAM RUANGAN
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan
sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
ESRON TARIGAN 020402088
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Industri wireless saat ini mengalami perkembangan sangat pesat. Teknologi ini mampu memberikan peluang serta tantangan yang baru setiap waktunya. IMT 2000 sebagai standard telekomunikasi di dunia menetapkan sebuah standard yang disebut dengan 3G. WCDMA (UMTS) adalah teknologi 3G yang telah ditetapkan oleh ITU dalam standard IMT 2000 diatas. Dengan berkembangnya jumlah pelanggan seluler WCDMA dipastikan membutuhkan cakupan jaringan tidak terlepas di dalam ruangan. Hal yang jarang menjadi perhatian, yakni cakupan sinyal di dalam sebuah ruangan. Apakah perangkat komunikasi kita masih dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Apabila ruangan sudah terisolasi dengan sinyal di luar, sebaiknya dirancang sebuah sistem jaringan agar sinyal bagi perangkat komunikasi kita masih dapat diakses dengan baik. Pembahasan berupa studi kasus mengenai perancangan cakupan sinyal sistem WCDMA di dalam ruangan. Pembahasan tidak mencakup optimasi sistem yang telah dirancang, namun berupa perhitungan serta analisa sistem sebagai tahap awal implementasi perancangan sistem coverage WCDMA yang sesungguhnya. Melalui studi perancangan ini, diharapkan memberikan gambaran awal bagaimana merancang sebuah sistem cakupan sinyal di dalam sebuah ruangan. Performansi sistem yang akan dirancang akan dianalisa sesuai dengan rumusan teori, sehingga tingkat kehandalan sistem dapat diprediksi yakni sebuah sistem cakupan sinyal di dalam ruangan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan atas kasih karunia yang dilimpahkan oleh
Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul
“StudiPerancangan Cakupan Sinyal Sistem WCDMA Di Dalam Ruangan”. Adapun
Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tuaku tercinta, yang telah banyak memberikan dukungan moril,
doa dan materil serta limpahan kasih sayang yang tiada terkira dan tiada
mungkin terbalaskan.
2. Bapak Ir. Sihar P.Panjaitan, MT selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
segala bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Bangsa Sitepu, selaku dosen wali penulis atas bimbingan dan
arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.
5. Kedua kakakku, kak Erta dan kak Frida atas bantuan dan motivasi yang telah
diberikan selama ini kepada penulis.
6. Rekanan satu angkatan, stambuk 2002 Yos Tarigan “ma sehat senina”
yang tidak dapat penulis tampilkan, yang selama ini telah menjadi teman
diskusi dan bekerjasama dalam kegiatan kampus.
7. Adekku Elen ectty yang telah banyak mendukung dan memberikan motivasi
selama ini, juga tidak lupa Juli ya, terima kasih.
8. Seluruh staf pengajar dan Civitas Akademika Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Berbagai usaha telah penulis lakukan demi terselesaikannya Tugas Akhir ini
dengan baik, namun penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna,
karena masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunannya. Saran dan
kritik dari pembaca sangat diharapkan dengan tujuan menyempurnakan dan
mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat
bermanfaat.
Medan, September 2007
Penulis,
DAFTAR ISI
ABSTRAK . . . i
KATA PENGANTAR . . . ii
DAFTAR ISI . . . iv
DAFTAR TABEL . . . vii
DAFTAR GAMBAR . . . viii
BAB I PENDAHULUAN . . . 1
1.1Latar Belakang . . . 1
1.2Rumusan Masalah . . . 2
1.3Tujuan Penulisan . . . 3
1.4Batasan Masalah . . . 3
1.5Metodologi Penulisan . . . 4
1.6Sistematika Penulisan . . . 4
BAB II TEORI DASAR WCDMA . . . 6
2.1 Umum . . . 6
2.2 Karakteristik Sistem WCDMA . . . 10
2.2.1 Alokasi Frekuensi . . . 10
2.2.2 Spreading, Scrambling, dan Modulasi . . . 11
2.2.3 Power Control . . . .14
2.2.4 Rake Receiver . . . 15
2.3 Handover . . . . . . 16
2.3.1 Proses Handover . . . 18
2.3.2.1 Intra-System Handover . . . 22
2.3.2.2 Inter-Sistem Handover . . . 22
2.3.2.3 Hard Handover . . . 22
2.3.2.4 Soft Handover dan Softer Handover . . . 22
2.4 Arsitektur Jaringan UMTS . . . 24
2.4.1 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 1999 . . . 24
2.4.2 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 4 . . . 27
2.4.3 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 5 All-IP Multimedia. . . 30
BAB III PERANCANGAN SISTEM COVERAGE DALAM RUANGAN . . . 32
3.1 Umum . . . 32
3.2 Perancangan Sistem Radio . . . 33
3.3 Perancangan Sistem Antena . . . 35
3.4 Model Propagasi Dalam Ruangan (Indoor) . . . 37
3.4.1 Model Inverse Eksponensial . . . 38
3.4.2 Model Free Space Loss . . . 38
3.4.3 Model Motley Keenan . . . .. . . 38
3.5 Rancangan Indoor WCDMA . . . 39
BAB IV ANALISA PERANCANGAN SISTEM . . . 43
4.1 Analisa Link Budget . . . 43
4.1.1 Grafik Analisa Link Budget . . . 47
4.2 Analisa Performansi WCDMA . . . . . . 49
4.2.1 Grafik Analisa Performansi . . . 53
4.2.1.2 Grafik Jumlah User N vs Noise Rise . . . 54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN . . . 56
5.1 Kesimpulan . . . . . . 56
5.2 Saran . . . .. . . 57
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi WCDMA . . . . . . 23
Tabel 3.1 WCDMA Indoor Link Budget . . . 36
Tabel 3.2 Peralatan Perancangan Indoor WCDMA . . . . . . 42
Tabel 4.1 Downlink WCDMA Link budget . . . .. . . 43
Tabel 4.2 WCDMA Indoor Link Budget . . . 45
Tabel 4.3 Analisa Link Budget . . . .. . . 47
Tabel 4.4 Asumsi perhitungan data . . . .. . . 49
Tabel 4.5 Analisa Performansi 12,2 kbps Speech Service . . . 51
Tabel 4.6 Analisa Performansi 64 kbps CS Data Service . . . 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jalur migrasi antar generasi . . . . .. . . 7
Gambar 2.2 Jalur upgrade pada 3G . . . 8
Gambar 2.3 Layanan pada IMT 2000 . . . 9
Gambar 2.4 Alokasi Frekuensi WCDMA . . . 11
Gambar 2.5 Konsep Dasar Spreading dan Scrambling . . . 12
Gambar 2.6 Struktur Kanal WCDMA . . . 13
Gambar 2.7 Modulasi QPSK pada WCDMA . . . 13
Gambar 2.8 Efek “Jauh-Dekat” . . . 14
Gambar 2.9 Skema Open Loop Power Control . . . 14
Gambar 2.10 Efek Multipath . . . 15
Gambar 2.11 Prinsip Rake Receiver . . . 16
Gambar 2.12 Komponen Propagasi . . . 17
Gambar 2.13 Proses Handover . . . 19
Gambar 2.14 Model-model Handover pada Sistem WCDMA/UMTS . . . 21
Gambar 2.15 Soft Handover dan Softer Handover . . . . . . . 23
Gambar 2.16 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 1999 . . . 25
Gambar 2.17 Arsitektur Jaringan GSM . . . 27
Gambar 2.18 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 4 . . . 28
Gambar 2.19 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 5 All-IP Multimedia . . . 30
Gambar 3.1 Ilustrasi sistem radio dan sistem antena di dalam ruangan . . . 32
Gambar 3.3 Berbagai tipe koneksi repeater . . . . . . 34
Gambar 3.4 Diagram alur rancangan . . . 40
Gambar 3.5 Instalasi peralatan dalam ruangan . . . 41
Gambar 4.1 Grafik Analisa Link Budget . . . 48
Gambar 4.2 Grafik Throughput vs Noise Rise . . . 54
Gambar 4.3 Grafik Jumlah User N vs Noise Rise . . . 55
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi telekomunikasi akan terus berkembang dengan pesat. Hal serupa
juga terjadi dalam bidang komunikasi wireless. Akar dari perkembangan digital
wireless dan seluler dimulai sejak 1940 saat teknologi telepon bergerak
dikomersialkan. Revolusi perkembangan wireless semakin bertambah pesat saat
dapat ditekannya harga mikroprosesor dan ketersediaan digital switching.
Perkembangan teknologi komunikasi bergerak ternyata berkembang dengan
pesatnya. Evolusi sistem komunikasi kini telah mencapai generasi ke-3 (3G) dimana
generasi ini telah merambah pada layanan internet secara wireless. Teknologi ini
telah mampu mengakses web secara permanen, video interaktif, dengan kualitas
suara yang sangat baik sekualitas CD audio player hingga ke teknologi kamera video
yang di integrasikan dalam telepon seluler.
Sistem komunikasi generasi ke-3 pertama kali dirancang pada tahun 1992
ketika ITU (International Telecomunications Union) menyadari bahwa komunikasi
mobile akan berperan sangat penting dan semakin dominan dalam perkembangan
teknologi komunikasi. IMT-2000 yang dikeluarkan oleh ITU sebagai standard 3-G
didalamnya mencakup teknologi UMTS (Universal Mobile Telecomunications
Service). UMTS memakai teknologi WCDMA sebagai teknik komuikasi digital
Perancangan sistem WCDMA secara makro baik itu meliputi konfigurasi
MSC (Mobile Service Center), Base Station maupun Mobile Station telah diatur
dengan sistematis. Namun bagaimana dengan skema jaringan didalam sebuah
ruangan gedung yang secara otomatis terisolasi dari dunia luar. Dapat dikatakan
sinyal pemancar dari BTS tidak mampu menjangkau perangkat komunikasi pemakai
yang berada dalam gedung. Namun tidaklah mudah untuk membangun jaringan baik
itu didalam ruangan dengan skala kecil atau mikrosel ditinjau dari segi ekonomisnya.
Namun akibat adanya kebutuhan layanan didalam ruangan, maka perlu
dirancang sebuah sistem yang dapat diterapkan didalam ruangan. Sebuah solusi yang
diterapkan dapat menyediakan layanan komunikasi yang baik namun secara
ekonomis masih layak untuk diterapkan.
Pada Tugas Akhir ini akan diulas rancangan bagaimana cakupan sinyal di
dalam sebuah ruangan dengan teknologi komunikasi WCDMA secara teoritis, berupa
rancangan lokasi antena, loss tiap antena, Maximum Allowable Path Loss (MAPL),
serta luas daerah cakupan sinyal antena di dalam ruangan.
1.2Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara
lain :
1. Bagaimana konsep dan sistem WCDMA sebagai teknologi 3-G ?
2. Bagaimana merancang cakupan sinyal sistem WCDMA agar dapat menjangkau
User Equipment (UE) ?
1.3Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk menjelaskan karakteristik teknologi Wideband-CDMA (WCDMA).
2. Untuk merancang sebuah sistem jaringan komunikasi dengan acuan pada ruangan
gedung, dengan teknologi WCDMA sebagai teknik komunikasi digital seluler.
1.4Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang lebih meluas dan agar pembahasan ini
lebih terarah, maka penulis perlu membatasi pembahasan tugas akhir ini dengan
hal-hal sebagai berikut :
1. Membahas teknik WCDMA secara umum.
2. Menitik-beratkan pembahasan dalam bidang rancangan sistem cakupan sinyal
didalam ruangan.
3. Rancangan sistem hanya dibahas menurut bagian sistem radio dan sistem antena
yang dipakai.
4. Tidak membahas perangkat komunikasi secara mendetail.
5. Pembahasan hanya sebatas rumusan teori dalam menganalisa link budget sistem
WCDMA.
6. Untuk memudahkan perhitungan dipakai software dengan menggunakan Bahasa
1.5 Metodologi Penulisan
Metode Penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Studi literature, berupa penelaahan terhadap buku-buku dan jurnal-jurnal
referensi yang berhubungan dengan teknik WCDMA.
2. Studi kasus, berupa studi perancangan secara teoritis sistem jaringan komunikasi
WCDMA di dalam ruangan.
1.6Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini menjelaskan tentang Latar Belakang Masalah, Tujuan
Penulisan, Rumusan Masalah, Metode Penulisan, dan Sistematika Penulisan
sebagai gambaran umum dari pembahasan secara keseluruhan.
BAB II : TEORI DASAR WCDMA
Berisikan teori-teori yang mendukung dan melandasi penulisan Tugas
Akhir ini yang memberikan gambaran tentang WCDMA sebagai salah satu
teknologi komunikasi 3-G.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM COVERAGE DALAM RUANGAN
Bab ini membahas tentang perancangan sistem yang dimulai dengan
BAB IV : ANALISA PERANCANGAN SISTEM
Bab ini berisi analisa mengenai perancangan sistem WCDMA di dalam
ruangan, perhitungan total loss maksimum serta jangkauan sinyal antena di
dalam ruangan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari hasil analisa yang telah
BAB II
TEORI DASAR WCDMA
2.1 Umum
Dunia telekomunikasi sekarang ini dibangun berdasarkan standard teknis dan
defenisi dari dunia telekomunikasi yang dikembangkan dan ditetapkan menjadi
pedoman agar tiap bagian peralatan tersambung dengan baik antara satu dengan yang
lainnya. Dengan kata lain, agar tiap peralatan dan subsistem dapat bekerjasama
timbal balik dengan baik, yang disebut sebagai interoperability.
Awal tahun 2006 merupakan suatu babak baru dalam industri telekomunikasi
Indonesia dimulai dengan adanya layanan telepon bergerak seluler generasi ketiga
(3G) secara komersial. Teknologi komunikasi itu sendiri memiliki perkembangan
yang signifikan. Pada awalnya generasi pertama (1G) ditandai dengan penggunaan
telepon nirkabel. Aplikasi yang digunakan pada platform 1G baru berupa suara
sebagaimana telepon umumnya. Awal tahun 1980-an 1G merupakan layanan mobile
phone komersial pertama di dunia, yang memakai teknologi seperti AMPS (Advance
Mobile Phone System) di Amerika Serikat, TACS (Total Access Communication
Services) di Inggris, atau NMT (Nordic Mobile Telephone) di negara negara
Skandinavia.
Generasi kedua (2G) hadir untuk mengatasi berbagai kelemahan mendasar
pada teknologi generasi pertama (1G). Dimana pada generasi pertama memiliki
kapasitas user yang terbatas, tidak memiliki perlindungan terhadap penyadapan
percakapan, dan memiliki keterbatasan dalam layanan-layanan yang beragam.
Teknologi generasi kedua (2G) dirancang untuk memperbaiki berbagai semua
masalah diatas, dan ternyata sangat sukses dalam aplikasinya.
Generasi ketiga (3G) menawarkan peningkatan aplikasi yang ada sekarang
ini. Transfer data yang dapat dilayani pada jaringan 3G mencapai kecepatan 2 Mbps
sehingga jaringan dapat digunakan untuk streaming secara realtime nyaris tanpa
jeda. Aplikasi dengan kecepatan demikian mampu memberikan layanan streaming
TV, layanan internet secara wireless, video interaktif dengan kualitas suara sangat
baik, hingga teknologi kamera video yang diintegrasikan dalam telepon seluler.
Adapun perkembangan teknologi komunikasi dari 1G sampai 3G dapat dilihat seperti
pada Gambar 2.1.
ITU sebagai lembaga standardisasi bidang telekomunikasi di dunia,
menetapkan sebuah sistem IMT-2000 dalam mengelola layanan komunikasi generasi
ketiga (3G). Adapun alur evolusi pada generasi ketiga (3G) terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Jalur Upgrade pada 3G*
*) Keterangan Gambar
IMT-2000 mengembangkan layanan-layanan yang dapat diakses melalui
sistem 3G, yaitu :
1. Suara, merupakan layanan standard dengan kualitas yang lebih baik dari jaringan
telepon biasa.
2. Pesan, tidak seperti pada sistem 2G di mana layanan pesan hanya berupa teks,
akan tetapi pada sistem 3G telah menyertakan attachment e-mail. Mudah untuk di-upgrade.
Upgrade membutuhkan modulasi baru.
2. Switched Data, layanan ini meliputi fax dan akses dial-up ke jaringan Intranet
atau Internet.
4. Medium Multimedia, layanan ini populer di teknologi 3G dengan kecepatan
downstream yang sangat ideal untuk web surfing.
5. High Multimedia, layanan ini digunakan untuk akses high-speed internet dengan
kualitas multimedia yang sangat baik.
6. Interaktif High Multimedia, layanan ini menghasilkan kualitas multimedia yang
sangat baik sehingga mampu melakukan video converencing atau videophone,
dan telepresence.
Secara garis besar, layanan teknologi 3G pada IMT-2000 diilustrasikan seperti pada
Gambar 2.3.
2.2 Karakteristik Sistem WCDMA
Sistem WCDMA adalah teknologi multiple akses dengan menggunakan
teknik direct sequence-spread spectrum (DS-SS). Teknologi ini berbeda dengan
teknik akses radio konvensional yang menggunakan teknik pembagian bandwidth
frekuensi yang tersedia di kanal sempit ke dalam time slot tertentu. Teknologi
WCDMA dalam mengakses data dilakukan secara terus menerus selebar bandwidth
tertentu (5-15 MHz). Untuk masing-masing UE yang memakai servis seperti telepon,
facsimile data atau multimedia maka digunakan kode-kode tertentu yang saling
berkorelasi untuk masing-masing servis dan dipenerima akan digunakan kode-kode
yang sama yang saling berkorelasi sama seperti sebelumnya. Selanjutnya
pembahasan teknik WCDMA akan dilihat dari karakteristiknya, mulai dari alokasi
frekuensi, pengkodean, scrambling dan spreading serta jenis modulasi yang dipakai.
2.2.1 Alokasi Frekuensi
WCDMA dan CDMA2000 telah dirancang sebagai standart 3G oleh ITU
(International Telecommunications Union) yang dikenal dengan IMT-2000
(International Mobile Telecommunications 2000). WCDMA diatur dengan standart
yang disebut dengan 3GPP (3G-Partnership Project) sedangkan CDMA2000 diatur
oleh standart 3GPP2 (3G- Partnership Project 2).
Dalam 3GPP, WCDMA mengalokasikan frekuensi dengan susunan seperti
Gambar 2.4. Frekuensi uplink ( dari User Equipment ke Base Station ) 1920 MHz –
MHz – 2170 MHz. Dengan bandwidth sebesar 5 MHz dan chip rate sebesar 3,84
Mcps[5].
Gambar 2.4 Alokasi Frekuensi WCDMA
Akibat Indonesia mengakomodasi dua jalur dalam akses teknologi 3G, maka
dari gambar terlihat adanya interferensi antara uplink WCDMA dengan downlink
CDMA2000. Maka diperlukan guardband minimal 5 MHz antara uplink WCDMA
dan downlink CDMA 2000.
2.2.2 Spreading, Scrambling dan Modulasi
Keseluruhan teknologi CDMA memakai teknik spreading (tersebar) untuk
memisahkan seorang pelanggan dengan pelanggan lainnya. Faktanya, akan ada laju
data dari banyak pelanggan yang akan dilayani oleh sebuah base station (Node B).
Oleh karena itu tidak cukup hanya memisahkan satu pelanggan dengan pelanggan
lainnya saja, namun perlu dipisahkan satu pelanggan diantara banyaknya pelanggan
yang dilayani dengan laju data masing-masing. Dengan kata lain seorang pelanggan
A mengirimkan data dan kontrol informasi (information control), base station
pelanggan lainnya. Lalu kemudian memisahkan kontrol informasi tadi dari data
pelanggan yang dikirimkannya.
Untuk memenuhi kriteria diatas, WCDMA menerapkan dua langkah di dalam
transmisi data pelanggan, seperti yang terlihat dalam Gambar 2.5. Pertama kali, laju
data masing-masing pelanggan akan disebar dengan chip rate sebesar 3,84 Mcps.
Sinyal yang tersebar akan tergabung di dalam saluran (channel) kemudian akan di
acak dengan kode pengacak yang memiliki satuan dalam chip juga. Walaupun kode
pengacak ini juga dalam satuan chip, namun tidak akan meningkatkan besaran laju
data (bandwidth). Penyaluran (channelization) laju data pelanggan yang telah disebar
akan meningkatkan bandwidth. Pada bagian penerima, sinyal yang telah tergabung
tadi akan diacak ulang dengan aplikasi kode acak yang bersesuaian. Kemudian laju
data masing-masing pelanggan diperoleh dengan membentuk penyaluran
(channelization) yang sesuai pula. Jelas, sangat penting bila pelanggan yang satu
memiliki kode pengacak yang berbeda dengan pelanggan yang lain.
Chip rate sebesar 3,84 Mcps diperoleh dari struktur kanal yang terpakai di
dalam WCDMA seperti pada Gambar 2.6 [1]:
Gambar 2.6 Struktul Kanal WCDMA
3,84Mcps
10
chips/slot 2560
slot 15 rate
Chip = × −2 =
Modulasi di dalam WCDMA itu sendiri memakai teknik Quadrature Phase
Shift Keying (QPSK). Teknik modulasi ini dapat dilihat pada Gambar 2.7. Sinyal
yang telah disebar dan diacak seperti diatas memiliki nilai chip yang kompleks.
Bagian nyata dan khayal akan dipisahkan, dimana chip yang nyata berada pada
cabang in-phase (I) dan bagian khayal pada cabang quadrature phase (Q).
2.2.3 Power Control
Tantangan terbesar di dalam sistem komunikasi spread spectrum seperti
CDMA2000 dan WCDMA yakni berkenaan dengan efek “jauh-dekat” yang
ditunjukkan oleh Gambar 2.8. Ini adalah fenomena yang disebabkan oleh banyaknya
user pada berbagai posisi terhadap base station yang ingin berkomunikasi secara
bersamaan. Karena daya pancaran sinyal radio sangat tergantung dari fungsi jarak,
biasanya user dengan posisi yang jauh memiliki sinyal lemah dan sinyal yang lebih
kuat pada user dengan jarak yang lebih dekat dengan base station.
Gambar 2.8 Efek “Jauh-Dekat”
Sistem WCDMA mengatasi efek “jauh-dekat” ini dengan cara meminimalkan
daya pancar mobile equipment (ME) yang terdekat melalui teknik “power control”
pada Gambar 2.9. Dengan metode ini daya pancar pada ME dapat diatur melalui
teknik open loop, dengan metode ini base station dapat mengatur daya pancar
berdasarkan daya total yang diterima pada perangkat komunikasi.
Dengan menerapkan metode ini akan menyelesaikan masalah efek jauh dekat dengan
membiarkan ME hanya memancarkan daya yang cukup saja agar komunikasi masih
dapat berlangsung yang memberikan efek manfaat sebagai berikut :
a) Meminimalkan interferensi ke user lain.
b) Memperpanjang umur baterai handset.
2.2.4 Rake Receiver
Pada sistem seluler, peralatan komunikasi menerima berbagai sinyal yang
sama dari satu user dengan daya sinyal yang berbeda-beda akibat adanya pantulan
sinyal di berbagai tempat serperti pada Gambar 2.10. Sinyal ini sering sekali tiba di
penerima dengan beda phasa 1800 dan akan menimbulkan interferensi yang merusak.
Gambar 2.10 Efek Multipath
Rake receiver juga mampu mendukung “soft handover” antara base station
karena dua atau lebih sinyal yang sama dipancarkan base station, akan diterima dan
diproses terus menerus melalui teknik rake receiver yang ditunjukkan pada Gambar
Gambar 2.11 Prinsip Rake Receiver
Dengan teknik yang disebut rake receiver, WCDMA maupun CDMA2000
sebenarnya diuntungkan dari multipath ini. Rake receiver dirancang untuk menerima
sinyal yang tiba padanya pada waktu yang berbeda (akibat delay pantulan),
menghubungkannya, lalu menjumlahkannya menjadi sebuah sinyal koheren tunggal
dengan daya yang telah diperkuat. Dengan kemampuannya ini tidak hanya kebal
akan efek multipath fading namun diperoleh peningkatan kualitas suara dan cakupan
sinyal yang lebih baik.
2.3Handover
Kondisi komunikasi selalu sulit untuk diprediksi, karena kondisinya yang
bergerak dari satu sel ke sel yang lain. Terdapat tiga komponen propagasi seperti
yang diilustrasikan seperti Gambar 2.12 yang digunakan untuk menggambarkan
kondisi seluler yaitu path loss, shadowing (slow fading) dan multipath fading (fast
fading). Path loss adalah fenomena menurunnya daya yang diterima terhadap jarak
gedung-gedung, pohon dan lain sebagainya. Multipath fading disebabkan refleksi multipath
dari suatu gelombang transmisi oleh objek seperti rumah-rumah, gedung-gedung dan
sebagainya. Perbedaan panjang saluran propagasi dari sinyal multipath memberikan
peningkatan untuk waktu delay propagasi yang berbeda.
Gambar 2.12 Komponen Propagasi
Handover merupakan proses pengalihan kanal trafik secara otomatis pada
Mobile Station (MS) yang sedang digunakan untuk berkomunikasi tanpa terjadinya
pemutusan hubungan. Hal ini menjelaskan bahwa handover pada dasarnya adalah
sebuah “call” koneksi yang bergerak dari satu sel ke sel lainnya. Secara umum
handover dapat didefenisikan sebagai prosedur, dimana ada perubahan layanan pada
MS dari satu Base Station (BS) ke BS yang lain. Proses ini memerlukan alat
pendeteksi untuk mengubah status dedicated node (persiapan handover) dan alat
untuk menswitch komunikasi yang sedang berlangsung dari suatu kanal pada sel
tertentu ke kanal lain pada sel yang lain. Keputusan untuk sebuah handover dibuat
oleh Base Station Centre (BSC), yaitu dengan mengevaluasi secara permanen
pengukuran yang diambil oleh BTS dan MS. Pengukuran rata-rata (Px) oleh BSC
threshold maka dimulai proses handover dengan mencari sebuah sel target yang
cocok. Sehingga, handover diperlukan saat :
1. Kualitas signal yang diterima MS lebih kecil dibandingkan dengan threshold.
2. Kualitas dikonversi terhadap Eb/Io.
Eb/Io merupakan perbandingan antara tiap energi tiap bit sinyal informasi
terhadap sinyal interferensi atau sinyal derau (noise) yang menyertainya. Pada
intinya adalah perbandingan antara kuat sinyal yang dikehendaki terhadap kuat
sinyal yang tidak dikehendaki.Makin besar nilai Eb/Io akan semakin memberikan
performansi yang lebih baik.
2.3.1 Proses Handover
Proses handover dimulai ketika MS mendeteksi sinyal pilot yang secara
signifikan lebih kuat dibandingkan kanal trafik forward lainnya yang ditujukan
kepadanya. MS tersebut akan mengirimkan pesan pilot measurement ke BS tujuan
dengan sinyal terkuat tadi sekaligus menginstruksikan untuk memulai proses
handover. Cell site tersebut akan mengrimkan pesan handover direction ke MS,
mengarahkannya untuk melakukan handover. Setelah mengeksekusi pesan handover
direction tersebut, MS akan mengirim pesan handover completion pada kanal trafik
reverse yang baru. Handover dapat terjadi karena faktor propagasi radio, distribusi
trafik, aktifitas WCDMA, kegagalan peralatan. Pembagian ini juga bisa dilakukan
berdasarkan bagian yang mengkontrol handover, eksternal dan internal handover.
Eksternal handover dikontrol oleh MS asal (inter –BSS & inter-MSC handover).
oleh BSS. Internal handover diinisialisasi dan dilakukan dalam BSS tanpa referensi
ke MSC asal (controlling MSC). Disini MSC hanya diinformasikan bahwa sebuah
proses handover internal otomatis telah selesai dilakukan. Internal handover hanya
terjadi antar sel pada BSS yang sama dengan multisel/multi BTS. Proses Handover
dapat ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Proses Handover
Adapun prosedur handover dijelaskan pada keterangan berikut ini :
(1)MS hanya dilayani oleh sel A dan active set hanya terdiri dari pilot A. MS
mengukur pilot B (Eb/Io), diperoleh kecenderungan > T_ADD. MS mengirim
pesan hasil ukur pilot B dan memindahkan status pilot B dari neighbour ke
candidate set.
(2)MS menerima pesan dari sel A berisi PN offset sel B dan alokasi Walsh code
untuk TCH dan MS start komunikasi menggunakan TCH tersebut.
(4)MS mendeteksi pilot A jatuh <T_DROP, MS start mengaktifkan timer.
(5)Timer mencatat T_TDROP, MS mengirim PSMM (Pilot Strength Measurement
Message).
(6)MS menerima handoff direction message, pesan ini berisi hanya PN offset sel B
(tanpa offset sel A).
(7)MS memindahkan status pilot A dari active set ke neighbour set.
Pada saat Mobile Station (MS) bergerak menjauhi suatu sel maka daya yang
diterima oleh MS akan berkurang. Jika MS bergerak semakin menjauhi Base Station
(Cell) maka daya pancar akan semakin berkurang. Menjauhnya MS pada sel asal
menjadikan MS mendekati sel lainnya. Sel lainnya dikatakan sebagai sel kandidat
yaitu sel yang akan menerima pelimpahan MS dari sel sebelumnya.
MSC melalui sel kandidat akan memonitor pergerakan MS dan menangkap
daya pancar MS. Diantara sel kandidat yang menerima daya pancar MS terbesar
maka pelimpahan MS akan berada pada sel tersebut. Sel kandidat yang menerima
pelimpahan MS akan melakukan monitoring. Proses monitoring dilakukan oleh MSC
dan menginstruksikan pada sel kandidat tersebut. Pada saat handover, MSC akan
melakukan prioritas pendudukan kanal pada MS yang mengalami handover.
Untuk kelangsungan komunikasi seluler, handover sangat diperlukan agar
percakapan yang terjadi antar pelanggan tetap berlangsung tanpa terputus, meskipun
pelanggan berpindah sel/wilayah. Apabila terjadi kegagalan handover akan berakibat
Faktor-faktor penyebab gagalnya handover antara lain :
1. Interferensi yang tinggi
2. Setting parameter yang tidak baik
3. Kerusakan Hardware
4. Area cakupan radio yang jelek
5. Masalah antena receiver atau hardware BTS
2.3.2 Jenis-Jenis Handover pada WCDMA
Handover merupakan suatu aspek penting dalam sistem radio seluler yang
perlu ditangani dan dikaji dengan teliti untuk memastikan sambungan kepada jalur
yang benar dan panggilan tidak akan digugurkan.
Secara umum handover digolongkan ke dalam dua kategori yaitu, soft
handover (handover lembut) dan hard handover (handover keras). Pada jaringan
bergerak Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) terdapat empat model
handover yang berbeda yaitu Intra-System Handover, Inter-System Handover, Hard
Handover, Soft Handover dan Softer Handover seperti pada gambar 2.14.
2.3.2.1Intra-System Handover
Intra-System Handover terjadi pada satu sistem, yang dibagi menjadi
intra-frequency handover dan inter-frequency handover.
2.3.2.2Inter-System Handover
Inter-System Handover terjadi diantara sel-sel yang berhubungan dengan dua
Radio Access Mode yang berbeda, misalnya diantara WCDMA dan GSM/EDGE.
2.3.2.3Hard Handover
Hard Handover merupakan kategori dari handover dimana radio link
sebelumnya dari suatu pergerakan dibebaskan atau diputuskan sebelum radio link
yang baru dibentuk. Hard handover memungkinkan MS untuk berpindah dari
WCDMA ke sistem lainnya, dan termasuk tipe koneksi “break-before make”. Hard
handover juga bisa terjadi antara dua sel WCDMA yang beroperasi pada frekuensi
yang berbeda.
2.3.2.4Soft Handover dan Softer Handover
Soft handover melibatkan inter-cell handover dan termasuk tipe “make before
–break” connection. Koneksi antara MS dan cell site dilakukan oleh beberapa cell
site selama proses handover. Soft handover hanya terjadi jika sel asal dan sel tujuan
beroperasi pada kanal frekuensi yang sama. Softer handover adalah
intracell-handover yang terjadi antar sektor dalam suatu cell site, dan termasuk dalam tipe
koneksi “make before-break”. Perbedaan Soft Handover dan Softer Handover
Gambar 2.15Soft handover dan softer handover
Proses Soft handover berbeda dari Hard handover. Pada hard handover suatu
keputusan dibuat untuk handover atau tidak, maka MS yang bergerak hanya
berkomunikasi dengan satu BS pada saat itu. Sedangkan pada soft handover, suatu
keputusan handover tergantung pada perubahan dari kekuatan sinyal pilot dari dua
atau lebih BS yang terlibat, sehingga pada akhirnya keputusan harus dibuat untuk
komunikasi dengan satu BS, hal ini biasanya terjadi jika sinyal yang datang dari BS
lebih kuat dibandingkan dari BS yang lain.
Selama soft handover, MS yang bergerak akan berkomunikasi secara
bersamaan dengan semua BS yang aktif. Hard handover terjadi pada saat yang
tertentu sedangkan soft handover terjadi pada suatu periode waktu. Berbagai
karakteristik singkat WCDMA dapat dilihat dalam Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Spesifikasi WCDMA
No Spesifikasi Keterangan
1 Bandwidth 5 MHz
2 Frekuensi 1920 MHz-1980 MHz (UL) dan 2110 MHz-2170 MHz (DL)
3 Chip rate 3,84 Mcps
Tabel 2.1 Spesifikasi WCDMA (Lanjutan)
No Spesifikasi Keterangan
5 Jumlah Slot/Frame 15 slot
6 Jumlah chips/slot 2560 chips
7 Modulation Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
8 Pulse Shaping Root raised cosine, roll-off= 0,22
9 Tipe Data Packet dan circuit switch
10 Handover Soft, Softer, Hard Handover
11 Receiver Rake Type
2.4 Arsitektur Jaringan UMTS
Arsitektur sebuah jaringan komunikasi harus mampu beradaptasi dengan
interface sebuah jaringan akses radio yang baru, namun tidak memerlukan perubahan
total pada jaringan. Adapun UMTS itu sendiri memiliki perkembangan di dalam
arsitektur jaringannya berikut dengan interface baru, dimulai dari arsitektur 3GPP
Release 1999, 3GPP Release 4, 3GPP Release 5 All-IP Multimedia.
2.4.1 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 1999
Arsitektur jaringan 3GPP Release 1999 merupakan spesifikasi awal dari
UMTS seperti pada Gambar 2.16. Dari gambar terlihat berbagai perlengkapan yang
digunakan oleh pelanggan yang disebut dengan User Equipment (UE). Pada
umumnya UE terdiri dari Mobile Equipment (ME) dan UMTS Subscriber Identity
ditambah dengan sebuah kunci keamanan. USIM identik dengan SIM pada jaringan
GSM.
Interface antara UE dan jaringan disebut dengan Uu interface. Dengan kata
lain Uu berada diantara UE dan Base Transceiver Station (BTS). Sebuah base station
di dalam 3GPP dikenal dengan istilah Node B. Sebuah Node B terhubung dengan
sebuah Radio Network Controller (RNC). RNC berfungsi mengatur berbagai akses
radio dari Node B yang terhubung dengannya. RNC serupa dengan BSC pada GSM.
Gabungan antara RNC dan Node B disebut dengan Radio Network Subsystem (RNS).
Interface antara Node B dan RNC disebut dengan Iub interface. Iub interface
memberikan keleluasaan berupa Node B dan RNC dapat terhubung walau berasal
dari perusahaan/vendor yang berbeda.
Internet Internet
PSTN PSTN
SS7 SS7
Beda halnya dengan GSM yakni BSC tidak terhubung dengan BSC lainnya,
pada UMTS Terestrial Access Network (UTRAN) berbagai RNC terhubung dengan
melalui sebuah interface. Fungsi interface ini untuk mendukung pergerakan antar
RNC dan soft handover antara Node B yang terhubung dengan RNC yang berbeda.
UTRAN terhubung dengan jaringan inti melalui Iu interface. Iu interface memiliki
dua komponen yang berbeda. Koneksi UTRAN dengan bagian circuit-switched pada
jaringan inti melalui Iu-CS interface, yang menghubungkan RNC dengan sebuah
Mobile Switching Center (MSC)/Visitor Location Register (VLR). Koneksi UTRAN
dengan bagian packet switched pada jaringan inti melalui Iu-PS interface, yang
menghubungkan RNC dengan SGSN.
Pada arsitektur jaringan 3GPP release 1999 semua interface UTRAN pada
3GPP Release 1999 berlandaskan Asynchronous Transfer Mode (ATM). ATM
dipilih karena kemampuannya mendukung ragam layanan yang berbeda (seperti
pemakaian variabel bit rate untuk layanan packet switched dan bit rate yang konstan
untuk layanan circuit switched).
Jaringan inti seperti pada Gambar 2.16 menggunakan arsitektur yang sama
dengan GSM/GPRS seperti pada Gambar 2.17. Hal ini bertujuan agar teknologi
akses yang baru nantinya dapat didukung. Hal inilah yang menyebabkan MSC dapat
terhubung baik pada UTRAN RNC dan GSM BSC. Faktanya, UMTS
menspesifikasikan sebuah layanan hard handover dari UMTS ke GSM dan
sebaliknya. Ini adalah persyaratan penting, sebab dalam pengerjaannya UMTS
jaringan GSM yang sudah merata. Oleh sebab itu sebuah MSC/VLR memiliki fungsi
yang sama seperti pada UMTS maupun GSM.
Internet Internet PSTN PSTN
SS7 SS7
Gambar 2.17 Arsitektur Jaringan GSM
Dalam aplikasinya, perusahaan telekomunikasi meningkatkan layanan
perangkat komunikasinya demi mendukung GSM/GPRS dan UMTS. Perangkat
tersebut berupa MSC/VLR, Home Location Register (HLR), SGSN dan GGSN.
Beberapa perusahaan, memakai sebuah base station yang mampu melayani GSM
maupun UMTS secara berlanjut. Ini adalah pertimbangan penting bagi operator
komunikasi yang ingin mengembangkan jaringan UMTS sejalan dengan jaringan
GSM yang telah ada. Namun pemakaian interface yang berbeda memaksa
penggunaan RNC pada UMTS dan BSC pada GSM secara terpisah.
2.4.2 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 4
switched yang tradisional pada arsitektur jaringan sebelumnya, arsitektur dengan
metode distributed-switched diperkenalkan.
Pada dasarnya, MSC dibagi menjadi MSC server dan sebuah media gateway
(MGW). MSC server memiliki fungsi pengaturan mobilitas dan kontrol logika
pembicaraan seperti pada MSC standard. Sedangkan MGW berisikan switching
matriks yang diatur melalui MSC server. Media Gateway akan mengambil-alih
pembicaraan dari RNC dan merutekan pembicaraan itu dengan tujuannya melalui
sebuah packet backbone. Pada umumnya, packet backbone memakai Real Time
Transport Protocol (RTP) melalui Internet Protocol (IP). Seperti yang terlihat pada
Gambar 2.18 laju paket data dari RNC diteruskan ke SGSN dan dari SGSN menuju
GGSN melalui IP backbone. Oleh karenanya data dan suara, keduanya dapat
memakai IP transport sehingga dimungkinkannya sebuah backbone tunggal untuk
melayani kedua jenis layanan.
Internet Internet PSTN PSTN
SS7 SS7
Pada bagian ujung, dimana panggilan akan diteruskan ke jaringan yang
berbeda seperti PSTN maka Media Gateway (MGW) akan diatur oleh Gateway MSC
Server (GMSC server). MGW akan mengubah paket-paket suara ke dalam bentuk
standard PCM untuk dilanjutkan ke PSTN. Pada saat inilah sebuah pengkodean
dibutuhkan. Protokol antara MSC server atau GMSC server dengan MGW disebut
dengan ITU H.248 protocol (MEGACO). ITU H.248 secara sederhana sebagai
berikut, contoh kasus RNC berada pada kota A dan dikontrol oleh MSC di kota B.
Asumsi pelanggan di kota A melakukan panggilan lokal. Sementara itu secara
arsitektur panggilan akan berjalan dari kota A ke kota B (MSC berada), dan
dikembalikan ke PSTN lokal di kota A. Dengan sistem arsitektur terdistribusi
(distributed network), panggilan dapat dikontrol oleh MSC server di kota B, namun
jalur panggilan masih berada di kota A, yang mengakibatkan berkurangnya jalur
transmisi serta biaya operasi sebuah panggilan.
HLR dikenal juga dengan istilah HSS (Home Subscriber Server). HLR dan
HSS memiliki fungsi yang sama. Perbedaannya yakni HSS memakai packet based
transport seperti IP, sementara itu HLR memakai standard SS7 (Signalling System
7) sebagai interfacenya. Jaringan dapat terhubung dengan jaringan standard SS7
menggunakan SS7 gateway (SS7 GW). Pemakaian SS7 GW mengakibatkan HLR
dapat terhubung ke jaringan baik melalui jalur SS7 standard maupun melalui
2.4.3 Arsitektur Jaringan 3GPP Release 5 All-IP Multimedia
Evolusi UMTS bergerak kearah pengenalan IP untuk semua layanan
multimedia. Hal ini mengakibatkan perubahan di dalam model secara
keseluruhannya. Baik suara maupun data sebagian besar ditangani dengan cara yang
sama dari perangkat pemakai ke tujuan akhirnya. Dari Gambar 2.19 dapat dilihat
perangkat jaringan baru, Call State Control Function (CSCF), Multimedia Resource
Function (MRF), Media Gateway Control Function (MGCF), Transport Signalling
Gateway (T-SGW), dan Roaming Signalling Gateway (R-SGW).
Dengan arsitektur baru ini UE dikembangkan secara luar biasa. UE harus
mendukung Session Initiation Protocol (SIP), yang merupakan sebuah protokol yang
dipakai juga pada teknologi Voice-over-IP (VOIP). Dengan mengakomodasi
protokol ini UE memiliki kontrol kepada layanan yang lebih luas dari sebelumnya.
Internet Internet PSTN PSTN
SS7 SS7
SS7 SS7
CSCF mengelola pembentukan hubungan, pemeliharaan, dan membentuk
multimedia session dari dan ke User. CSCF berlaku seperti proxy server di dalam
arsitektur SIP seperti pada teknologi VoIP. SGSN dan GGSN merupakan perbaikan
dari versi sebelumnya pada GPRS maupun UMTS Release 1999 dan Release 4.
Perbedaannya, servis data (packet switched) yang ada kini juga melayani suara yang
sebelumnya hanya dilayani melalui circuit switched.
Multimedia Resource Function (MRF) mendukung layanan seperti panggilan
multi-party dan layanan met-me conference. Transport Signalling Gateway (T-SGW)
merupakan gateway SS7 yang menyediakan hubungan ke jaringan standard seperti
PSTN. Roaming Signalling Gateway (R-SGW) menyediakan layanan pensinyalan
kepada jaringan mobile yang memakai standard SS7 dalam pensinyalannya.
Media Gateway (MGW) melakukan koneksi dengan jaringan luar, sama
fungsinya seperti pada arsitektur jaringan 3GPP Release 4. Media Gateway diatur
oleh sebuah Media Gateway Control Function (MGCF). Perlu dicatat bahwa
arsitektur jaringan 3GPP Release 5 All-IP Multimedia merupakan pengembangan
dari arsitektur jaringan 3GPP Release 1999 ataupun 3GPP Release 4. Pengembangan
berupa penambahan domain baru pada jaringan inti yakni domain IP-Multimedia.
Domain inilah yang mengijinkan baik itu suara maupun data dihantarkan melalui IP,
dimana semua trafik pada IM akan dipaketkan dan dihantarkan melalui PS domain
seperti SGSN dan GGSN. Oleh karena itu, UMTS Terrestrial Radio Access Network
(UTRAN) dapat terhubung dengan tiga jenis domain jaringan inti-Circuit Switched
BAB III
PERANCANGAN SISTEM COVERAGE DALAM RUANGAN
3.1 Umum
Secara umum cakupan sinyal seluler di dalam sebuah ruangan diperoleh dari
sinyal yang berasal dari ruang bebas yang masih mampu dijangkau UE di dalam
ruangan. Seiring dengan mobilitas pelanggan yang meningkat, dibutuhkan sebuah
sistem yang dirancang untuk memenuhi ketersediaan sinyal komuniksai di dalam
ruangan. Perancangan sebuah sistem komunikasi dapat diprediksi melalui sebuah
linkbudget sebagai referensi awal. Melalui link budget kita akan dapat menentukan
nilai Maximum Allowable Path Loss (MAPL) yang dapat diterapkan antara pemancar
dan penerima. Nilai MAPL juga menjadi faktor penentu luas cakupan sebuah sistem
yang didapatkan melalui suatu sistem model propagasi.
Sistem jaringan di dalam ruangan dapat dibagi menjadi dua bagian yakni
sistem radio dan sistem antena seperti yang terlihat dalam Gambar 3.1.
Sistem radio dipakai untuk menyediakan sarana komunikasi radio melalui sistem
repeater. Sistem antena sendiri dipakai untuk meradiasikan sinyal radio ke arah
ruangan di dalam gedung. Sistem antena sendiri terbagi dalam dua bagian yakni
bagian pasif dan bagian aktif. Antena pasif dimaksudkan hanya komponen pasif yang
digunakan sementara itu antena aktif memiliki peralatan amplifier sehingga mampu
menjangkau wilayah lebih luas dibandingkan dengan antena pasif.
3.2 Perancangan Sistem Radio
Untuk membangkitkan kembali sinyal radio dari dunia luar maka digunakan
repeater sebagai sumber radio di dalam ruangan. Ada banyak jenis tipe dan ukuran
sebuah repeater, namun skema dasar dari repeater dapat dilihat dari Gambar 3.2.
Pada gambar, duplexer digunakan untuk memisahkan sinyal uplink dan downlink
untuk seterusnya ke rangkaian penguat. Besarnya penguatan UL dan DL pada
repeater berdaya rendah diatur dengan fungsi Automatic Gain Control, yang
mengatur secara otomatis besaran penguatan agar sistem pada keadaan optimal.
Berbagai jenis tipe koneksi repeater dengan Node B dibedakan menjadi tiga
jenis:
a. Koneksi lintas udara, yakni koneksi antara repeater dan Node B memakai
gelombang yang dipancarkan dan diterima oleh sepasang antena di kedua sisi
perangkat yang ditunjukkan pada Gambar 3.3.a.
b. Koneksi kabel, yakni koneksi antara repeater dan Node B baik itu koaxial
ataupun serat optik yang dillihat dari Gambar 3.3.b.
c. Koneksi campuran, baik menggunakan kabel maupun lintas udara seperti
Gambar 3.3.c.
Gambar 3.3 Berbagai Tipe Koneksi Repeater
a. Koneksi lintas udara.
b. Koneksi kabel.
Ketika repeater terhubung dengan Node B melalui koneksi lintas udara, maka
diperlukan dua antena seperti antena internal dan antena eksternal. Antena eksternal
atau antena donor, biasanya ditempatkan di atas atap gedung yang akan dirancang,
yang akan menerima sinyal downlink dari sel base station. Bersamaan itu pula antena
donor memancarkan sinyal uplink ke base station. Repeater menerima sinyal
downlink, menguatkannya, lalu memancarkan kembali melalui antena cakupan yang
berada di dalam ruangan. Begitu juga dengan sinyal uplink dari UE akan diteruskan
oleh antena cakupan ke arah base station.
Noise figure dan daya puncak adalah faktor penting sebuah repeater. Agar
cakupan sinyal memadai, unit repeater harus mampu memberikan daya output
downlink untuk mengoperasikan antena cakupan. Pada umumnya sebuah repeater
indoor memiliki daya output berkisar antara 10 mW sampai 10 W [2].
3.3 Perancangan Sistem Antena
Untuk perancangan didalam ruangan, biasanya dipakai dua jenis antena
seperti antena omnidirectional dan antena directional. Antena omnidirectional sendiri
ditempatkan di atap ruangan sedangkan antena directional untuk pemasangan di
dinding. Penempatan antena baik itu di atas atap maupun di dinding harus
memastikan cakupan yang baik disamping memastikan jarak aman antara user
dengan Electromagnetic Radiation (EMR) yang dipancarkan antena.
Sistem antena terdistribusi akan memberikan solusi yang baik dalam
menjangkau area. Dengan sistem ini tiap node antena mampu memancarkan dan
ke sebuah titik pusat yang terhubung ke sistem radio. Sementara sinyal downlink dari
sistem radio akan disebarkan ke tiap node antena untuk kemudian dipancarkan.
Sistem antena terdistribusi ini terbagi dalam dua bagian yakni antena distribusi aktif
dan pasif. Perbedaannya terletak pada kelebihannya didalam jangkauan, dimana
antena distribusi aktif memiliki peralatan aktif seperti bidirectional amplifier (BDA)
untuk menguatkan sinyal. Sementara itu antena distribusi pasif memiliki nilai
spesifikasi tertentu.
Antena yang dipakai didalam perancangan akan menentukan nilai-nilai
parameter link budget. Link budget merupakan awal rancangan sebuah sistem, yang
dipakai sebagai panduan dalam merancang sistem. Tabel 3.1 menunjukkan sebuah
link budget sistem indoor WCDMA [3].
Tabel 3.1 WCDMA Indoor Link Budget
Item WCDMA
Fraction of Total Repeater Power for Pilot
Tabel 3.1 WCDMA Indoor Link Budget (Lanjutan)
Total Effective Noise + Interference dBm -97,16 -97,16 -97,16
Processing Gain dB 24,98 17,78 10
Required Eb/N0 dB 5 1,5 1
Receiver Sensitivity dBm -117,1 -113,4 -106,2
UE Receiver Antenna Gain dBi 0 0 0
Repeater Cable, Connector & Combiner Losses
Maximum Allowable Path Loss (MAPL) dB 104,4 103,7 96,47
3.4 Model Propagasi Dalam Ruangan (Indoor)
Setelah kita menentukan nilai MAPL dari link budget, langkah berikutnya
yaitu menentukan wilayah cakupan antena. Di dalam menentukan wilayah tersebut
kita dibantu dengan berbagai model propagasi yang akan memprediksi rentang sinyal
antena.
Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas tiga jenis model propagasi yang dipakai
sebagai acuan dalam menentukan luas cakupan antena. Adapun ketiga model tersebut
yakni Model Inverse Eksponensial, Model Free Space Loss dan Model
3.4.1Model Inverse Eksponensial
Model propagasi ini memiliki rumusan sebagai berikut [2]:
log(R)
Po = daya pancar pada jarak 1 meter dari pemancar
n = free space value dengan nilai:
1≤ n ≥2 = pengukuran di dalam gedung
n = 3,9 untuk gedung dimana pemancar dan penerima berada pada lantai berbeda
R = jarak jangkauan antara pemancar dan penerima (meter)
3.4.2Model Free Space Loss
Model ini biasanya dipakai sebagai acuan bagi semua model propagasi loss.
Persamaan yang dipakai dalam menentukan loss dirumuskan sebagai [3]:
log(f)
R = jarak antara pemancar dan penerima (Km)
f = frekuensi kerja (MHz)
3.4.3 Model Motley-Keenan
Salah satu model propagasi yang dapat diterapkan dengan baik di dalam
ruangan yakni sebuah model yang disebut Motley-Keenan Model. Didalam
rumusannya memasukkan elemen penghalang lintasan sinyal yang mempengaruhi
nilai loss lintasan. Adapun nilai loss Lo dan Po dituliskan sebagai berikut [2]:
Dimana :
WAF = Wall Attenuation Factor
k = jumlah lantai antara pemancar dan penerima
FAF = Floor Attenuation Factor
Nilai WAF ditentukan dari struktur dinding, dimana WAF sebesar 3 dB untuk
gedung modern sementara gedung dengan dinding beton biasa sebesar 10 dB. FAF
sendiri bergantung dari konstruksi gedung, namun memiliki kisaran nilai sebesar 13
dB sampai 18 dB [2].
3.5 Rancangan Indoor WCDMA
Tahapan didalam merancang indoor WCDMA dapat ditunjukkan melalui
diagram alur dibawah. Nampak dari Gambar 3.4 rancangan berpatokan dari link
budget yang telah ditetapkan. Link budget berperan sebagai panduan awal dalam
merancang, dengan tujuan akhir memenuhi kriteria link budget seperti nilai
Maximum Allowable Path Loss yang akan menentukan luas daerah yang akan
Sebagai contoh, Gambar 3.5 akan menunjukkan instalasi dalam ruangan
meliputi antena donor, antena coverage, repeater, splitter maupun lokasi antena serta
jalur kabel yang dipakai.
Gambar 3.5 Instalasi Peralatan dalam Ruangan
Antena Yagi dipakai sebagai antena donor yang berperan menangkap sinyal
WCDMA dari Node B (BTS) terdekat. Repeater akan terhubung dengan antena Yagi
pada satu sisi dan terhubung dengan antena coverage pada ujung yang lainnya.
Antena coverage sendiri memakai tipe omnidirectional pada atap dan juga antena
directional yang dipasang pada dinding. Bila dipakai lebih dari satu antena
diperlukan splitter sebagai pembagi sinyal radio dari repeater.
Penambahan jumlah antena akan menambah luas cakupan namun akan
menambah nilai loss. Rugi-rugi tersebut dapat berasal dari rugi –rugi connector,
kabel yang dipakai. Total loss repeater, connector, kabel akan dimasukkan ke dalam
loss yang diberikan oleh penambahan connector dan kabel. Spesifikasi perangkat
yang digunakan dalam studi perancangan diperlihatkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Peralatan Perancangan Indoor WCDMA
No. Spesifikasi Perangkat Keterangan
1
Indoor Repeater
WCDMA Indoor Repeater dengan daya
pancar mulai dari 10 dBm, 15 dBm,20
Splitter dipakai sebagai pembagi sinyal
WCDMA dari Repeater ke Antena.
Tersedia dalam berbagai jenis seperti
splitter 2 way, splitter 3 way, splitter 4
way.
4
Omnidirectional Antena
Antena coverage dalam ruangan dipakai
antena omnidirectional pada atap.
5
Directional Antena
Indoor panel antena dipasang pada
BAB IV
ANALISA PERANCANGAN SISTEM
4.1 Analisa Link Budget
Link budget merupakan patokan dalam rancangan, baik itu dalam
menentukan MAPL maupun jarak jangkauan sinyal antena. Contoh link budget dapat
dilihat pada Tabel 4.1[3]:
Tabel 4.1Downlink WCDMA Link Budget
Item Bitrate(Rj)
=12,2 Kbps Rumusan
Max. Total Repeater Transmitted Power dBm 23 a
Fraction of Total Repeater Power for
Pilot =10log(CPICH_Ec/Ior) dB
UE Receiver Noise Density dB/H
z
-166 h=f+g
UE Receiver Noise Power dBm -102,2 i=h+10*log(3840000)
Interference Margin dB 3 j
Total Effective Noise + Interference dBm -97,16 k=i+j
Processing Gain dB 24,98 l=10*log(3840000/Rj)
Tabel 4.1Downlink WCDMA Link Budget (Lanjutan)
Item Bitrate(Rj)=
12,2 Kbps Rumusan
Receiver Sensitivity dBm -117,1 n=m-l+k
UE Receiver Antenna Gain dBi 0 o
Repeater Cable, Connector & Combiner
Losses dB
Maximum Allowable Path Loss (MAPL) dB 104,4 u=r-s+t
Setelah nilai MAPL diperoleh, jarak jangkauan sinyal antena dapat diperoleh
dengan mengubah nilai satuan dB ke satuan meter melalui model propagasi yang
sudah dijelaskan pada Bab 3.
c. Motley Keenan Model
diperoleh nilai R sebagai jarak cakupan sinyal antena dari masing-masing model
propagasi. Untuk memudahkan penghitungan link budget, dirancang sebuah program
Visual Basic untuk menganalisa nilai input link budget. Program telah berjalan
dengan baik dalam perhitungan berbagai model propagasi.
Dengan bantuan program diatas kita lebih mudah memperoleh data analisa untuk
contoh link budget seperti Tabel 4.2.
Tabel 4.2 WCDMA Indoor Link Budget
Item WCDMA
Fraction of Total Repeater Power for Pilot
Tabel 4.2 WCDMA Indoor Link Budget (Lanjutan)
Item WCDMA
12,2 kbps
WCDMA 64 kbps
WCDMA 384 kbps
Interference Margin dB 3 3 3
Total Effective Noise + Interference dBm -97,16 -97,16 -97,16
Processing Gain dB 24,98 17,78 10
Required Eb/N0 dB 5 1,5 1
Receiver Sensitivity dBm -117,1 -113,4 -106,2
UE Receiver Antenna Gain dBi 0 0 0
Repeater Cable, Connector & Combiner
Losses dB
17 17 17
Fast Fading Margin dB 5 5 5
Max. Path Loss dB 110,1 109,4 102,2
Log-normal Fading Margin dB 7,7 7,7 7,7
Soft Handover Gain dB 2 2 2
Maximum Allowable Path Loss (MAPL) dB 104,4 103,7 96,47
Analisa link budget akan diperlihatkan pada Tabel 4.3. Dengan rentang daya repeater
dari 10 dBm sampai 30 dBm baik untuk model propagasi Free Space Loss (FSL),
model Inverse Eksponential Law (IEL) dan model Motley-Keenan (MKM) dari
Tabel 4.3 Analisa Link Budget
12,2 kbps speech service 64 kbps CS data service 384 kbps PS data service Repeater
4.1.1 Grafik Analisa Link Budget
Grafik hasil analisa link budget dari Tabel 4.3 dapat dilihat pada Gambar
4.1.(a), 4.1.(b) dan 4.1(c). Pada Gambar 4.1(a) dapat dilihat perubahan luas cakupan
antena R sesuai dengan kenaikan daya repeater untuk model propagasi Free Space
Loss. Pada Gambar 4.1(b) dapat dilihat perubahan luas cakupan antena R dengan
kenaikan daya repeater untuk model propagasi Inverse Exponential Law. Sedangkan
pada Gambar 4.1(c) dapat dilihat perubahan luas cakupan antena terhadap kenaikan
daya repeater untuk model propagasi Motley Keenan. Dari masing-masing Gambar
4.1(a), 4.1(b) dan 4.1(c) dapat dilihat kenaikan luas cakupan antena memiliki sifat
eksponensial baik untuk layanan 12,2 kbps Speech Service, 64 kbps CS Data Service
Free Space Loss Model
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
R [m eter]
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
R [m eter]
0 500 1000 1500 2000 2500
R [m eter]
Gambar 4.1 Grafik Analisa Link Budget
Keterangan :
Series 1 = 12,2 kbps Speech Service ; Series 2 = 64 kbps CS Data Service ;
4.2 Analisa Performansi WCDMA
Selanjutnya kita akan menentukan performansi WCDMA ditinjau dari
throughput kanal, N sebagai jumlah user, ηDL sebagai downlink load factor, serta
tingkat kenaikan Noise Rise sistem WCDMA.
Langkah-langkah analisa :
1. Asumsikan repeater berlaku sama terhadap BTS, sehingga rumusan pada BTS
berlaku juga terhadap repeater.
2. Asumsikan total throughput sistem dalam kbps.
3. Hitung nilai load faktor ηDL dari persamaan 4.7 dibawah [3].
6. Data perhitungan dilihat dari Tabel 4.4 [3].
Tabel 4.4 Asumsi Perhitungan Data
Speech Service Data Service
Parameter 12,2 kbps 64 kbps 384 kbps
Tabel 4.4 Asumsi Perhitungan Data (Lanjutan)
Contoh perhitungan untuk 12,2 kbps :
3. Noise Rise :
4. Untuk throughput selanjutnya dilakukan dengan cara yang sama.
5. Begitu juga dengan bitrate 64 kbps, 384 kbps dilakukan dengan cara yang sama
melihat data pada Tabel 4.4.
6. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.5, Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.
Tabel 4.5 Analisa Performansi 12,2 kbps Speech Service
Tabel 4.6 Analisa Performansi 64 kbps CS Data Service
Throughput (kbps) N
ή
DL Noise Rise (dB)100 1 9,58 % 0,43
200 3 28,75 % 1,47
300 5 47,92 % 2,83
400 6 57,5 % 3,71
500 8 76,67 % 6,32
600 10 95,83 % 13,79
650 - pole capacity -
Tabel 4.7 Analisa Performansi 384 kbps PS Data Service
Throughput (kbps) N
ή
DL Noise Rise (dB)100 0 0 0
500 1 11,5 % 0,53
1000 2 23 % 1,13
1500 4 46 % 2,67
2000 5 57,5 % 3,71
2500 7 80,5 % 7,09
3000 8 92 % 10,96
4.2.1 Grafik Analisa Performansi
Grafik analisa performansi WCDMA akan diberikan pada Gambar 4.2 dan
Gambar 4.3. Pada Gambar 4.2 akan dilihat pengaruh kenaikan throughput terhadap
kenaikan noise sedangkan pada Gambar 4.3 akan dilihat pengaruh kenaikan jumlah
user terhadap kenaikan noise.
4.2.1.1 Grafik Throughput vs Noise Rise
Grafik hasil analisa performansi dapat dilihat pada Gambar 4.2(a), 4.2(b) dan
4.2(c). Dimana untuk layanan 12,2 kbps Speech Service ditunjukkan pada Gambar
4.2(a), layanan 64 kbps CS Data Service pada Gambar 4.2(b) dan layanan 384 kbps
PS Data Service pada Gambar 4.2(c). Dapat dilihat kenaikan noise bertambah seiring
dengan kenaikan throughput sistem secara logaritma untuk masing-masing layanan
bitrate.
12,2 kbps Speech Service Noise Rise Capacity
0
64 kbps CS Data Service Noise Rise Capacity
384 kbps PS Data Service Noise Rise Capacity
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Throughput [kbps]
Grafik analisa performansi sebagai fungsi Jumlah User N vs Noise Rise dapat
dilihat pada Gambar 4.3(a), 4.3(b) dan 4.3(c). Dimana untuk layanan 12,2 kbps
Speech Service ditunjukkan pada Gambar 4.3(a), layanan 64 kbps CS Data Service
pada Gambar 4.3(b) dan layanan 384 kbps PS Data Service pada Gambar 4.3(c).
Dapat dilihat kenaikan noise bertambah seiring dengan meningkatnya jumlah user
secara logaritma untuk masing-masing layanan bitrate.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan analisa data pada bab sebelumnya, maka dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut :
1. Dengan daya repeater yang sama, jarak jangkauan untuk layanan 12,2 kbps lebih
luas dari 64 kbps dan 384 kbps memiliki jangkauan terkecil, baik itu dilihat dari
model propagasi Free Space Loss, Inverse Exponential Law maupun Motley
Keenan Model.
2. Dengan meningkatnya throughput sistem, akan diikuti oleh kenaikan noise yang
bertambah secara logaritma, dengan kenaikan noise terbesar pada layanan 12,2
kbps speech service. Bertambahnya jumlah user yang dilayani akan seiring
dengan meningkatnya noise sistem.
3. Setelah memperoleh karakteristik rancangan repeater seperti jarak jangkauan
antena, tingkat kenaikan noise, serta ramalan jumlah user yang akan terlayani,
kita dapat melakukan implementasi rancangan bila telah sesuai dengan kebutuhan
perancangan dalam ruangan.
4. Untuk menunjukkan performansi cakupan sinyal WCDMA yang akurat, perlu
5.2 Saran
Beberapa saran yang penulis dapat berikan adalah :
1. Sebagai perbandingan perlu dilakukan perhitungan MAPL dengan model
propagasi yang lebih spesifik selain tiga model yang telah dibahas.
2. Perlu analisa yang lebih mendalam untuk mendapatkan karakteristik sistem
repeater yang telah dirancang.
