Radio Propagation. 2

(1)

Propagation Model

ALFIN HIKMATUROKHMAN., ST.,MT S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO

(2)

Radio Propagation

• The radio propagation theory is an important

lesson in the radio communication curriculum. This lesson answers the following questions:

• How are radio waves transmitted from one

antenna to the other antenna?

• What features does the radio wave have

during the propagation? Which factors affect the propagation distance?

(3)

Objectives

• After this class, you will：

• Know the spectrum of mobile communication

system, propagation paths of radio waves

• Know propagation features of radio wave

• Know the common propagation models

http://alfin.dosen.st3telkom. ac.id

(4)

Frequency and Wavelength:

Implications

(5)

Spectrum Allocation

(6)

G, C, U, W, L,TD Spectrum Allocation

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

Dominant Mechanisms of Mobile

Propagation

• Free Space Loss : Diasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path) sangat mudah memprediksi dengan free space formula

(12)

• Reflection : Terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelah mengalami pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyak pantulan yang berkontribusi terhadap besarnya delay.

(13)

• Diffraction

Propagasi melewati object yang cukup besar seolah-olah menghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb.

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id

(14)

• Scattering

Propagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yang menyebabkan banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda

(15)

Radio Propagation Mechanisms

(16)

(17)

MULTIPATH FADING

• Fenomena fluktuasi daya sinyal terima akibat adanya proses propagasi dari gelombang radio.

• Pengaruh fading terhadap level sinyal terima adalah dapat menguatkan ataupun melemahkan tergantung

phasa dari sinyal resultan masing-masing path.

•

(18)

(19)

Multipath Fading, atau

Short Term Fading

• Lingkungan kanal radio mobile ( indoor / outdoor)

seringkali tidak terdapat lintasan gelombang

langsung antara Tx dan Rx, sedemikian daya terima

adalah superposisi dari banyak komponen

gelombang pantul masing-masing memiliki

amplitudo dan fasa saling independen

(20)

Plain Earth Propagation Model

• As the basic theory of wave trajectory analysis in mobile communication

• Key words: there are multiple paths (multipath): 1 direct wave and a wave reflection.

• Analysis of the signal path in mobile communications is much different from the LOS microwave communications because signals have diffraction, much obstructed, and a lot of reflection.

• Empirical Model….

Derived from measurements and intensive research in an area Attenuation curves are plotted and the results made formulations Popular attenuation formula : Okumura-Hata, dan Walfish

Ikegami

Another path attenuation models developed by: Lee, Egli, Carey, Longley-Rice

(21)

Komunikasi Gelombang Mikro dan

Satelit

(22)

Efek propagasi multipath pada kanal

wireless mobile

– Large scale fading , Large scale path loss

– Small scale propagation

(23)

Fading

• Fading didefinisikan sebagai fluktuasi daya di

penerima

• Fading terjadi karena interferensi atau

superposisi gelombang multipath yang

memiliki amplitudo dan fasa yang berbeda-beda

(24)

Large Scale Fading

• Large Scale Fading disebabkan karena akibat keberadaan obyek-obyek pemantul serta penghalang pada kanal propagasi serta pengaruh kontur bumi, menghasilkan perubahan sinyal dalam hal energi, fasa, serta delay waktu yang bersifat random.

• _{Sesuai namanya,} _{large scale fading} _memberikan

representasi rata-rata daya sinyal terima dalam suatu daerah yang luas.

• _{Statistik dari} _{large scale fading} _{memberikan cara}

perhitungan untuk estimasi pathloss sebagai fungsi jarak.

(25)

25

Pada gambar di samping, diberikan pemetaan kuat sinyal berdasarkan hasil pengukuran di suatu kota besar. Sehingga tampak bahwa kerapatan bangunan mempengaruhi kuat sinyal.

Dari gambar di samping , tampak bahwa kuat sinyal di berbagai bagian kota berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena superposisi gelombang di berbagai tempat tadi bisa saling menjumlah maupun saling mengurangi.

Warna yang berbeda menunjukkan distribusi large scale fading pada masing-masing lokasi yang terkait dengan kontur bumi dan kerapatan bangunan. Jika MS bergerak, maka penerimaan akan bervariasi dengan cepat dan sangat terpengaruh dengan pergerakan MS tersebut, yang distribusi variasi-nya merupakan karakteristik dari small scale fading.

(26)

• Sinyal multipath juga akan menyebabkan distorsi sinyal / cacat sinyal. Problem ini secara khusus berkaitan dengan bandwidth sinyal yang digunakan dalam komunikasi mobile, dan juga karena respon pulsa yang berbeda dari sinyal multipath

(27)

Mengatasi

Large Scale Fading

• Large Scale Fading akan menyebabkan penurunan daya sinyal untuk jarak yang semakin jauh dari antena base station.

• Mengatasi Large Scale Fading, tentunya bertujuan untuk memperbaiki sinyal penerimaan , baik untuk arah Uplink maupun Downlink.

• Perbaikan sinyal penerimaan, umumnya ditinjau untuk kasus terburuk, yaitu pada boundary cell Diharapkan sinyal yang terukur mencapai prosentase tertentu (disebut Cell Edge Reliability)

(28)

(29)

Fading Margin

• Fading margin secara definitif adalah kenaikan daya pancar yang harus dilakukan agar Level daya terima ≥ level daya terima minimum (thershold) yang diijinkan.

• Contoh Web Fading Calculator

http://www.invictusnetworks.com/faq/RF%20Technical%20Info%20and %20FCC%20Regs/Fade%20Margin%20Calculator%20-%20Basic.htm

(30)

Diversitas

• Diversitas adalah teknik untuk mengatasi multipath fading dengan menggunakan dua atau lebih sinyal yang secara statistik independen (dalam waktu, frekuensi, spasial, atau polarisasi) antara satu dengan lainnya.

(31)

• Frequency diversity : Doppler spread tergantung pada frekuensi carrier  Frekuensi berbeda akan menghasilkan efek Doppler yang berbeda  Sehingga, frekuensi yang

berbeda dapat menghasilkan proses fading yang

independen, yang dapat secara koheren digabung.

• Time diversity : Multipath fading adalah time variant , Sehingga fading pada waktu yang berbeda adalah independen, sehingga dapat secara koheren juga digabung.

• Space diversity : Multipath fading adalah independen pada lokasi yang berbeda , Sehingga dapat secara koheren digabung.

(32)

MIMO

(

Multiple Input Multiple Output

)

• _{MIMO menggunakan prinsip diversitas spasial, yaitu dengan}

menggunakan banyak antena di sisi Tx maupun Rx :

• _{Mengantisipasi akibat adanya multipath fading} • Meningkatkan data rate

• _Meningkatkan _{link reliability}

• Mendapatkan diversitas spasial secara maksimal pada kanal MIMO melalui teknik Space Block time coding .

(33)

Antena Sektoral dan Smart Antenna

• 1. Antena Sectoral dapat mengurangi Co-channel

interference Co-channel interference merupakan interferensi tak terduga yang sulit diidentifikasi dan diatasi.

• 2. ”Smart antennas” (adaptive phased arrays) dapat mengatasi persoalan ini lebih baik (tetapi high cost)

(34)

• Small scale fading mengakibatkan beberapa tipe fading seperti yang diperlihatkan pada diagram berikut

(35)

Mengatasi

Small Scale Fading

(36)

Propagation Model

(37)

Propagasi Outdoor

• Propagasi outdoor adalah perambatan sinyal radio dari pemancar kelingkungan luar disekitarnya:

– Daerah disekitar pemancar yang terliput oleh propagasi sinyal radio tersebut dinamakan sebagai sel.

•Coverage area didefinisikan sebagai area dimana harga pathloss lebih kecil atau sama dengan harga yang ditentukan oleh desainer coverage.

–Bentuk sel secara geometrik dimodelkan sebagai segienam(hexagonal),yang pada kondisi aktual akan berbentuk tak beraturan.

– Dengan melakukan pengaturan antena(sudut tilting dan ketinggian), ukuran sel dapat diatur sesuai keinginan.

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

Contoh Soal 1

• Berapa Loss Urban, apabila paramater2 yang

digunakan adalah sbb : a. Frek = 1800 Mhz b. Hbts = 80 m c. Hms = 2m d. CM = 0 http://alfin.dosen.st3telkom. ac.id 47

(48)

Alfin Hikmaturokhman 48 Contoh Soal 2: Frekuensi =1.9 GHz Tinggi BTS = 30 meter Tinggi MS =1.5 meter Loss =147.8 dB Jawab :

Rugi-rugi lintasan propagasi COST-231 Hata, PL COST-231 :

PLCOST-231=

46.3+33.9×log(f) –13.82×log(hBTS)–((1.1×log(f)–0.7)×hMS–(1.56×log (f) - 0.8 ))

– 2×( log (f/28))2 – _{5.4 + (44.9} –6.55×log(_h _BT_S_))×log _d_.

PLCOST-231=

46.3+33.9×log(1.9×103_{)-13.82×log(}₃₀_{)-((1.1×log(}_1.9×103_{)- 0.7)×1.5}

–(1.56×log(1.9×103)-0.8))–2×(log(_1.9×103_/28))2–5.4+(44.9–.55×log(₃₀_)×log _d_.

PL = 124.8813 + (44.9 – 6.55×log(30))×log d.

(49)

49

a. Hitunglah jarak antara pemancar dan penerima pada daerah urban,sub urban

dikota kecil - menengah untuk sistem komunikasi bergerak dibawah ini : Hbts : 50 m

Hms : 1.5 m L : 120 dB

F : (1800+NIM) Mhz

CM : 0

b. Analisalah jarak yang terjadi pada 2 daerah tersebut dan gambarkan dalam bentuk grafik sederhana!

c. Apabil daerah yang dilayani mempunyai luas 300km2, berapa jumlah BTS yang harus disediakan agar semua daerah dapat ter cakupi (asumsi luas sel adalah hexagonal)

d. Analisalah perubahan jarak apabila frekuensi dirubah menjadi 1900 Mhz pada daerah sub urban saja dan gambarkan dalam bentuk grafik sederhana!

(50)

POWER POINT SYNDROME

50

(51)