Radio Sub-Frame Data Modulation
Voice Data Rate Receiver
Spreading Factors Max Data Rate pe
Synchronization Antenna Processing
2.3.2 STANDAR T
Sistem nirkabel men domain frekuensi yan
informasi. Gambar 2.1 TDD.
• Frekuensi Division
berbeda untuk di untuk downlink
e Length 5 ms
on QPSK or 8 P
e 8 Kbits
Joint Detect ors
1,2,4,8 dan 16 per User
2 Mbps Downlink and U
ssing Smart Antena with be
TD
-
SCDMA
enggunakan teknik dupleks baik dalam dom ang memungkinkan pengguna untuk mengirim
2.1 dibawah ini merupakan perbandingan a
Gambar 2.1 Perbandingan FDD dan TDD
sion Duplexing FDD : Menyediakan dua band uk digunakan dalam sistem, satu untuk uplink da
nk lihat Gambar 2.2 [3].
8 PSK s
ector n 16
2 Mbps nd Uplink
h beam forming
domain waktu atau rim dan menerima
n antara FDD dan
DD
band frekuensi yang dan yang lainnya
• Time Division Dupl
uplink dan downl telah ditentukan
Dengan demikian, m menggunakan Wide
kedua link
mengir menggunakan Wide band
akan mengirimkan pa
Sistem komunikasi ni frekuensi untuk upli
mengirim dan meneri sama. Karena sumbe
Gambar 2.2 Mode Operasi FDD
Duplexing TDD : Menggunakan pita frekuensi nlink, tetapi uplink dan downlink terjadi pada
n lihat Gambar 2.3 [3].
Gambar 2.3 Mode Operasi TDD
mengingat sistem dengan bandwidth yang le de 2 untuk uplink dan Wide 2 untuk dow
irimkan secara bersamaan.
Sebuah siste bandwidth yang sama untuk uplink dan downl
pada waktu yang sama [3].
nirkabel tidak hanya berbagi sumber daya se uplink dan downlink tetapi mengharuskan pe
erima informasi di kedua arah menggunakan sum ber daya bersama spektrum yang sangat t
ensi tunggal untuk a slot waktu yang
lebar, FDD akan downlink, sehingga
stem TDD
akan nlink, tetapi tidak
seperti waktu dan n pengguna untuk
n sumber daya yang terbatas, banyak
pengguna mungkin harus mengakses dan berbagi spektrum secara bersamaan. Berbagi sumber daya dicapai melalui teknik multiple access MA.
1. Frekuensi Division Multiple Access FDMA. Menempatkan setiap user pada kanal frekuensi yang berbeda. Kanal frekuensi ini disediakan berdasarkan
permintaan user yang menginginkan layanan. Pada periode panggilan, tidak ada user manapun yang bisa menggunakan kanal frekuensi yang sama [14].
Gambar. 2.4 Pembagian Kanal FDMA Berikut adalah karakteristik dari FDMA yaitu:
- Pembagian kanal berdasarkan pembagian frekuensi
- Pengiriman dan penerimaan informasi berlangsung dalam waktu yang
bersamaan. -
FDMA mempunyai bandwidth yang lebih sempit +- 30 kHz -
Lower transmission overhead. -
Proses handoff cukup kompleks. -
Tidak flexible terhadap layanan-layanan baru. -
Control channel terletak di Frekuensi 1 untuk menghandle pemutusan hubungan.
- Bersifat continous transmission.
Kapasitas FDMA Kapasitas kanal pada FDMA adalah sebagai berikut:
= 2
Keterangan: B
t
adalah total alokasi spektrum pada sistem FDMA B
guard
adalah guard band yang letaknya berada pada ujung spektrum frekuensi B
c
adalah bandwidth kanal. Berikut ini adalah gambar yang menunjukan sistem FDMA.
Gambar. 2.5 Sistem FDMA 2. Time Division Multiple Access TDMA. Sistem TDMA membagi kanalnya
menjadi beberapa time slot. Satu time slot digunakan oleh satu user untuk mengirimkan informasi maupun untuk menerima. Sistem TDMA
mengirimkan data dengan metode buffer and burst, sehingga proses transmisi dari tiap user tidak berlangsung secara kontinyu.
Gambar. 2.6 Pembagian kanal TDMA
Karakteristik TDMA -
Alokasi kanal berdasarkan time slot -
TDMA menggunakan satu frekuensi carrier yang sama pada banyak user, tiap user dibedakan dari time slot.
- Jumlah time slot per frame tergantung banyak hal diantaranya teknik
modulasi, available bandwidth, dll. -
Data transmission bersifat burst transmission. -
Proses handoff menjadi lebih sederhana dibandingkan FDMA. -
Memerlukan bit-bit sinkronisasi. -
Alokasi slot bagi user bisa beragam tergantung pada kebutuhan traffic dari user.
Kanal dan struktur frame TDMA Jumlah kanal
=
Gambar.2.7 Struktur frame TDMA
3. Code Division Multiple Access CDMA. Merupakan teknologi komunikasi wireless dimana pengiriman data voice yang masuk kedalam salurankanal
dan akan dipecah-pecah menjadi potongan yang kecil-kecil dan masuk kedalam saluran frekuensi yang terpisah-pisah, kemudian paket data yang
kecil-kecil tersebut akan disebarkan dengan kode yang “unik” dan hanya dapat diterima pada penerima yang mempunyai kesesuaian data yang akan
diambil [3].
Gambar. 2.8 Pembagian kanal CDMA Karakteristik CDMA
- User pada sistem CDMA menggunakan frekuensi yang sama, sistem
duplexing dapat menggunakan TDD maupun FDD. -
Meningkatkan jumlah user pada CDMA akan menaikan tingkat noise secara linier.
- Performansi system akan berangsur-angsur menurun dengan bertambahnya
jumlah user, dan akan naik bila jumlah user dikurangi. -
Multipath fading akan terkurangi banyak, karena sinyal disebar pada spektrum yang lebih lebar. Jika bandwidth dari spread spektrum lebih besar
dari bandwidth koheren kanal, maka perbedaan frekuensi akan mengurangi efek small scale fading.
- Channel data rate yang besar. Konsekuensinya durasi symbol akan sangat
pendek dan biasanya akan lebih kecil dari waktu delay spread kanal. -
Selt jamming merupakan masalah pada CDMA. Selt jamming meningkat jika spreading sequence dari user yang berbeda tidak benar-benar orthogonal.
Table 2.3. Hubungan TD-SCDMA dengan standar 3G lainnya [3]. Standard
Acces Mode Chip Rate
WCDMA FDD
3,84 Mcps TDD-CDMA
TDD 3,84 Mcps
TD-SCDMA TDD
3,84 Mcps
Standar TD-SCDMA memiliki dukungan penuh dari pemerintah China, bersama dengan keuntungan yang membuat teknis TD-SCDMA menjadi pesaing tangguh
untuk komunikasi mobile tidak hanya di Cina, tetapi di bagian dunia lain. Fitur unik TD-SCDMA menawarkan keuntungan yang berbeda atas teknologi 2G yang
ada dan bahkan lebih dari standar 3G saat ini [3].
2.3.3 Keunggulan Dari TD-SCDMA
TD-SCDMA memiliki sejumlah keunggulan, yaitu sebagai berikut: a. Alokasi spektrum yang efisien. Untuk memberikan layanan data rate yang
tinggi, kita perlu alokasi bandwidth yang besar. Sistem TD-SCDMA hanya membutuhkan satu pita frekuensi untuk komunikasi antar base stations dan
mobile. b. Konsumsi daya yang rendah. TD-SCDMA menggunakan antena cerdas, base
station dapat mengarahkan kekuatan untuk ponsel aktif daripada mengirim keseluruh sel. Dalam sistem TD-SCDMA, pengguna aktif hanya pada slot yang
telah ditentukan dalam waktu.
c. Biaya rendah untuk RF karena sebagai sistem TDD, TD-SCDMA
menggunakan pita frekuensi tunggal untuk transmisi dan penerimaan, sehingga perlu hanya satu bagian RF, tidak seperti sistem FDD yang membutuhkan dua
bagian RF hampir identik untuk frekuensi uplink dan downlink [2].
2.3.4 Kekurangan TD-SCDMA
TD-SCDMA memiliki sejumlah kekurangan, yaitu sebagai berikut: a. Membutuhkan sinkronisasi akurat. Dalam uplink, sinkronisai dicapai sebagai
base station memonitor sinyal dari ponsel dan penyesuaian waktu yang dibuat dalam transmisi. Sinkronisasi antar base station dan mobile harus sangat
akurat. Semua BTS harus disinkronkan waktu untuk meminimalkan gangguan sel lain, terutama dalam situasi serah terima. Hal ini memerlukan prosedur
sinkronisai jaringan canggih, seperti penggunaan sistem penentuan posisi global GPS.
b. Mobilitas tinggi. Sistem TDD secara inheren terbatas dalam kemampuan untuk mendukung. Sementara keterbatasan ini dapat diatasi dengan antena cerdas.
Sistem TDD masih belum sebanding mencapai kinerja seperti sistem WCDMA.
c. Complex dan teknologi mahal. TD-SCDMA menuntut informasi posisi yang akurat pada pengguna ponsel. Antena cerdas dapat memenuhi tuntutan
tersebut, namun sistem ini bergantung pada teknologi yang kompleks dan mahal.
2.4 Penentuan Nilai Kapasitas Transfer Data 2.4.1 Persamaan Matematis Kapasitas Transfer Data
Parameter TD-CDMA dan TD-SCDMA terhadap sistem HAPS melibatkan bagian-bagian penting sebagai berikut yaitu bit data rate Rb, chip rate Rc,
gain G, durasi frame T
f
, guard time T
g
, jumlah bit per slot waktu n, dan bit header frame F [10][11]. Dapat dilihat pada persamaan berikut:
N
hd
= 2.1
Jumlah saluran channel : N = N
hd
2 = 2.2
Proses gain dalam sistem TD-CDMA dan TD-SCDMA adalah R
c
= GR
b
maka persamaan 4.2 menjadi:
N
TDMA
= 2.3
Persamaan diatas memberikan jumlah saluran yang masing-masing operator CDMA dapat mendukung secara bersamaan ketika waktu akses dibagi menjadi
slot. Maka jumlah saluran CDMA dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
N = 1 + 2.4
Karena kuasi-orthogonality antar kode CDMA, setiap operator CDMA tunggal menempati seluruh bandwidth transponder, B
T
oleh karena itu: G =
2.5 Dengan menggabungkan persamaan 4.4 dan 4.5, maka kita memperoleh nilai
maksimum saluran yang dapat didukung pada frekuensi yang sama:
N = 1 + 2.6
Jumlah saluran CDMA dalam satu spot beam pada sistem HAPS dapat diperoleh dengan persamaan berikut:
N
CDMA
= T + 2.7
Maka, jumlah saluran yang didukung spot beam tunggal dalam skema akses TD- CDMA adalah:
N
c
= N
CDMA
N
TDMA
= +
2.8 Maka untuk mencari jumlah saluran dalam sistem HAPS menggunakan Z spot
beams adalah: N
HAPS
= ZN
c
2.9 Maka metode perhitungan kapasitas sistem TD-CDMA pada HAPS telah
diperoleh. Sistem kapasitas jaringan komunikasi HAPS dibatasi oleh tidak hanya sumber
daya yang diberikan, tetapi juga daya transmisi terbatas. Kentungan dan kerugian yang disebabkan oleh keragaman besar faktor sepanjang jalur transmisi sinyal
menurunkan tingkat data yang tersedia dalam satu atau cara lain yang mengarah ke penyusunan sistem. Hampir sama dengan anggaran satelit, maka persamaan
link budget sebagai berikut: =
+ -
2.10 Atau
= +
- 2.11
EIRP merupakan Effective Isotropic Radiated Power, Gr adalah gain antena penerima, L adalah total kerugian Link, T
s
menunjukan suhu kebisingan sistem, dan margin dikenal sebagai anggaran tambahan kompensasi kerugian yang
disebabkan oleh multipath fading dan bayangan. Dengan asumsi P adalah daya transmisi dari kekuatan masing-masing operator
CDMA dalam skema TD-CDMA sel adalah: [8] P
CDMA
= 2.12
Substitusikan EIRP pada persamaan 2.11 dengan P
CDMA
2.12, dengan memperoleh:
= +
+ -
2.13 Atau
=
.
2.14 Dengan menggabungkan persamaan 2.8 dan 2.14, maka jumlah total saluran
dalam satu berkas dapat dinyatakan sebagai berikut:
N
c
=
.
2.15
Maka jumlah saluran HAPS dengan Z spot beam adalah N
HAPS
= ZN
c
= Z
.
2.16
Untuk menyederhanakan perhitungan, maka persamaan 4.16 dinyatakan sebagai berikut:
N
c
= 2.17
Dimana: p =
2.18 q =
= 2.19
r =
.
2.20
2.5 Penentuan Nilai Daya Konsumsi dengan Perhitungan Matematis 2.5.1 Persamaan Matematis Daya Transmisi
Dalam pengoperasian metrik-metrik yang telah ditentukan sebelumnya digunakan beberapa teorema dalam menentukan besarnya daya konsumsi yang diterima
maupun yang dipancarkan oleh High Altitude Platform Stations HAPS. Adapun persamaan teorema yang dapat digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai
berikut:
a. Teorema Nyquist
Teorema Nyquist menyatakan bahwa sebuah sinyal sampling harus memiliki frekuensi dua kali lebih besar dari frekuensi sinyal yang akan disampling.
Teorema Nyquist menunjukan hubungan antara data rate dengan frekuensi ataupun bandwidth dari sinyal yang terukur [9][13]. Dapat dilihat pada persamaan
Teorema Nyquist sebagai berikut: R
N
= 2W Log2M 2.21
dimana: R = Data Rate Bits Per Second
W = Bandwidth Hz M = Maximum Bits
