AD EWI NIM : 0251140 51 PROGRA M ST UDI TE KNIK EL EK TRO FAKU LT AS T EK N IK UNIV ERS ITAS SA NA TAD HA RM

  

PERSAMAAN CLOSED FORM OUTAGE

PROBABILITY PADA SISTEM KOMUNIKASI

NIRKABEL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh :

BERNADETTA NURIA SUKMANA DEWI

  

NIM : 025114051

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

PERSAMAAN CLOSED FORM OUTAGE

PROBABILITY PADA SISTEM KOMUNIKASI

NIRKABEL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh :

BERNADETTA NURIA SUKMANA DEWI

  

NIM : 025114051

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

CLOSED FORM FORMULAS FOR THE

OUTAGE PROBABILITY OF WIRELESS

COMMUNICATION SYSTEM

FINAL PROJECT

Presented as Parsial Fulfillment of the Requirements

to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree

in Electrical Engineering

by :

  

BERNADETTA NURIA SUKMANA DEWI

NIM: 025114051

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  “Menjadi hidup berarti menjadi diri sendiri”

Kupersembahkan karya tulis ini kepada:

Tuhan Yang Maha Esa

  Ibu dan Bapak Adikku, Nita Putri, Gerry, dan Alya Semua sahabat dan teman-temanku

  

INTISARI

  Dewasa ini sistem komunikasi bergerak selular telah mengalami perkembangan yang amat berarti baik teknologi maupun jumlah pemakainya. Hal itu disebabkan teknologi selular mempunyai kemampuan mobilitas yang tinggi dan cakupan (coverage) yang lebih besar dibanding sistem komunikasi kovensional. Akan tetapi sistem tersebut mempunyai keterbatasan yaitu adanya interferensi kanal yang sama (cochannel interference), yang merupakan akibat dari aplikasi frequency reuse. Suatu ukuran untuk mengontrol cochannel interference adalah outage probability.

  Sebagian besar perhitungan outage probability pada sistem microcell dilakukan dengan menggunakan model kanal fading Rician/Rayleigh, karena pemodelan ini sesuai dengan karakteristik cochannel interference pada sistem

  

microcell. Pada penelitian ini, perhitungan outage probability dilakukan dengan

  menggunakan model kanal fading Nakagami/Nakagami, karena pemodelan tersebut merupakan alternatif lain dalam sistem microcell. Sinyal interferensi diasumsikan bersifat independent identical distributed (IID).

  Hasil perhitungan menunjukkan bahwa performa outage probability makin baik dengan makin besarnya parameter fading sinyal yang diinginkan, m D dan

  I

  parameter fading sinyal interferensi, m . Selain itu outage probability makin baik

  I

  dengan makin kecilnya jumlah sinyal interferensi, N , SIR protection ratio,  _th dan SNR threshold, s th .

  Kata kunci : Nakagami, Rayleigh, cochannel interference, outage probability,

  microcell

  ABSTRACT

  Nowadays cellular mobile communication system has been well developed not only in its technology but also in the amount of its user. It happens because cellular technology has high mobility and larger coverage comparing with conventional communication system. However, cellular system has a problem such as the presence of cochannel interference because of frequency reuse application. One of the measurement to control cochannel interference is outage probability.

  Most of outage probability computation in microcell system is investigated for Rician/Rayleigh channel fading model, because it is appropriate with cochannel interference characteristic in microcell system. In this research, outage probability computation is investigated for Nakagami/Nakagami channel fading model, because it is an alternative model in microcell system. The interferers are under assumption of independent identical distributed (IID).

  The computation results show that outage probability performance increases for higher fading parameter of desired signal, m and fading parameter _D

  I

  of interference signal, m . Outage probability performance decreases for lower

  N  th

  number of interferer signal, ^{I , SIR protection ratio, th and SNR threshold, s .} Keywords : Nakagami, Rayleigh, cochannel interference, outage probability, microcell.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul “Persamaan Closed Form Outage Probability Pada Sistem Komunikasi Nirkabel”.

  Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama tahap perancangan dan analisis. Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Bp. Damar Wijaya, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  2. Segenap dosen Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  3. Keluargaku dan sahabat-sahabat yang selalu mendukungku.

  4. Teman-teman TE : butet, wuri, eko, ratna, lina, sisca, spadic, eva, rina, pinto, hugo, komang, dll.

  5. Teman-teman kos : tika, mbak pipit, ragil, yanti, mbak rini, oki, u’ut.

  6. Mr. Effendi Gazali, thanks for the inspiration.

  7. Pak Djito dan segenap karyawan sekretariat Fakultas Teknik.

  8. Laboran teknik elektro : mas Suryo, mas Mardi, mas Broto.

  9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

  Penulis mengakui bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Akhir kata semoga skripsi ini dapat berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi bahan kajian lebih lanjut.

  Yogyakarta, 24 Januari 2007 Penulis Bernadetta Nuria S.D.

  DAFTAR ISI

  Halaman Judul …………………………………………………………………… i Halaman Judul dalam Bahasa Inggris …………………………………………… ii Lembar Pengesahan oleh Pembimbing …………………………………………. iii Lembar Pengesahan oleh Penguji ………………………………………………. iv Lembar Pernyataan Keaslian Karya …………………………………………….. v Halaman Persembahan dan Motto Hidup …………………………………….… vi Intisari ………………………………………………………………………….. vii Abstract …………………………………………………………………………viii Kata Pengantar …………………………………………………………………. ix Daftar Isi ………………………………………………………………….......... x Daftar Gambar ………………………………………………………………… xiii

  BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………..1

  1.1 Latar Belakang Masalah ………………………………….……….. 1

  1.2 Tujuan Penelitian ………………………………………………….. 3

  1.3 Manfaat Penelitian…………………………………………………. 3

  1.4 Batasan Masalah …………………………………………….…….. 3

  1.5 Metode Penulisan …………………………………………...……... 4

  1.6 Sistematika Penulisan ……………………………………………... 4

  

BAB II DASAR TEORI ………………………………………………………. 5

  2.1 Konsep Sistem Komunikasi Selular……….……………………….. 5

  2.1.1 Frequency Reuse…………………………………………...… 6

  2.1.2 Konsep Handoff………………………………………….…... 6

  2.2 Interferensi .……………………………………………….……….. 7

  2.2.1 Interferensi Kanal yang Sama………………………………... 8

  2.2.2 Interferensi Kanal yang Bersebelahan………..……………...11

  2.3 Fading …………………………………………………………... 11

  2.3.1 Fading Akibat Delay Spread……………………………….. 13

  2.3.1.2 Frequency Selective Fading…………………………13

  2.3.2 Fading Akibat Doppler Spread ……………………………. 14

  2.3.2.1 Fast Fading …………………………………………14

  2.3.2.2 Slow Fading ………………………………………... 14

  2.4 Model Kanal Fading …………………………………................... 14

  2.4.1 Kanal Fading Rayleigh …………………………………….. 15

  2.4.2 Kanal Fading Nakagami …………………………………… 16

  2.5 Outage Probability ………….………………..………………….. 17

  2.5.1 Interference Limited Environment …………………………. 17

  2.5.2 Berdasarkan Noise dan Interferensi ………………………... 18

  

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ………………………………………19

  3.1 Model Sistem …………………………………………………….. 19

  3.2 PDF Sinyal Interferensi ………………………………………….. 20

  3.3 Model Nakagami/Nakagami .…………………………………….. 21

  3.2.1 Model Rayleigh/Rayleigh ………………………………….. 21

  3.2.2 Model Rayleigh/Nakagami ………………………………… 24

  3.2.3 Model Nakagami/Rayleigh ………………………………… 26

  3.2.4 Model Nakagami/Nakagami ………………………………. 29

  BAB IV HASIL PERHITUNGAN DAN ANALISA ………………………. 33

  4.1 Verifikasi Persamaan Outage Probability pada Kanal Fading Nakagami / Nakagami …………………………………………… 33

  4.1.1 Persamaan Outage Probability pada Kanal Fading Rayleigh / Nakagami ………………………………………………….. 33

  4.1.2 Persamaan Outage Probability pada Kanal Fading Nakagami / Rayleigh …………………………………………………… 34

  4.1.3 Persamaan Outage Probability pada Kanal Fading Nakagami / Nakagami …………………………………………………. 35

  4.2 Outage Probability pada Kanal Fading Nakagami / Nakagami … 36

  4.2.1 Pengaruh Parameter Fading Terhadap Outage Probability .. 37

   Probability …………………………………………………. 40

  4.2.3 Pengaruh SIR Protection Ratio Terhadap Outage

  Probability ……..................................................................... 42

  4.2.4 Pengaruh SNR Threshold Terhadap Outage Probability ..… 43

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………... 45

  5.1 Kesimpulan …………………………………………………... 45

  5.2 Saran ...……………………………………………………….. 46

  

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………..... 47

LAMPIRAN

  A. LAMPIRAN A ………………………………………………… L1

  B. LAMPIRAN B ………………………………………………… L5

  C. LAMPIRAN C ……………………………….…………..…… L9

  D. LAMPIRAN D ………………………………………………... L14

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembagian daerah layanan pada sistem komunikasi selular [8].. 5Gambar 2.2 Interferensi kanal yang sama [11] ……………………………… 8Gambar 2.3 Pemodelan sistem komunikasi antar cell reuse [10] …………… 9Gambar 2.4 Sinyal multipath yang menyebabkan fading [11] ……………….12Gambar 3.1 Model sistem [1] ……………………………………………….. 19Gambar 4.1 Outage probability dengan variasi parameter fading sinyal yang diinginkan, m D , pada m

  I = 2, N I = 3, dan Ω D / s th = 20 dB ……………………... 37

Gambar 4.2 Outage probability dengan variasi parameter fading sinyal

  I D

  I D th

interferer, m , pada m = 2, N = 3, dan Ω / s = 20 dB ………………………. 38

  D

  I Gambar 4.3 Outage probability dengan variasi parameter fading , m dan m ,

  pada N

  I = 3, dan Ω D / s th = 20 dB ……………………………………………… 39

Gambar 4.4 Outage Probability dengan variasi N

  I , pada m I = 3, m D = 3, dan D th

  Ω / s = 20 dB ……………………………………………………………….. 40

Gambar 4.5 Outage Probability dengan variasi N

  I dan m D , pada m I = 2 dan

  Ω D / s th = 20 dB ……………………………………………………………….. 41

  I I D

Gambar 4.6 Outage Probability dengan variasi N dan m , pada m = 2 dan

  D th

  Ω / s = 20 dB ……………………………………………………………….. 42 

Gambar 4.7 Outage Probability dengan variasi , pada m D = 3, m

  _th I = 3, N = 3

  dan Ω D / s th = 20 dB ………………………………………………………….... 42

  D th D

  I Gambar 4.8 Outage Probability dengan variasi Ω / s , pada m = 3, m = 3,

  dan N = 3 ………………………………………………………………………. 43

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Dewasa ini sistem komunikasi bergerak selular telah mengalami perkembangan yang amat berarti baik teknologi maupun jumlah pemakainya. Hal itu disebabkan teknologi selular mempunyai kemampuan mobilitas yang tinggi dan cakupan (coverage) yang lebih besar, berbeda dengan teknologi komunikasi bergerak yang sifatnya terbatas atau sistem kovensional (cordless). Adapun kelebihan-kelebihan yang dimiliki sistem komunikasi selular dibanding sistem konvensional yaitu [1] :

  a. Kemampuan untuk hand off, memungkinkan user berpindah dari suatu sel ke sel lain tanpa adanya pemutusan hubungan.

  b. Efisiensi dalam penggunaan bidang frekuensi, karena penggunaan prinsip frequency reuse.

  c. Kapasitas pelanggan lebih besar dengan adanya multisel.

  d. Kemampuan adaptasi yang tinggi terhadap kepadatan lalu lintas (trafik).

  Walaupun demikian sistem tersebut mempunyai keterbatasan yaitu adanya interferensi kanal yang sama (cochannel interference), yang merupakan akibat dari aplikasi frequency reuse. Sedangkan frequency reuse digunakan untuk meningkatkan efisiensi spektrum frekuensi.

  Outage probability merupakan suatu ukuran untuk mengontrol tingkat selular. Dan untuk menyatakan performa sistem terhadap interferensi, digunakan parameter signal to interference ratio (SIR). Perhitungan outage probability untuk berbagai model kanal fading telah banyak dilakukan oleh para peneliti. Yao dan Sheikh [2] mendapatkan persamaan close form outage probability pada model kanal fading Rician/Rayleigh. Lin et al. [3] memaparkan adanya hubungan antara

  

outage dengan reuse distance pada sistem microcell, dengan model kanal fading

Shadowed-Rician/Shadowed-Nakagami. Pada makalah lainnya, Aloini [4]

  memaparkan persamaan close form outage probability dengan model kanal

  

fading Rician/ Nakagami, dengan asumsi sinyal pengganggu bersifat independent

identically distributed (IID). Selain itu juga dilakukan perhitungan dengan

  menggunakan kombinasi model kanal fading Rician dan Rayleigh, dengan single Rayleigh interferer pada kasus khusus.

  Sedangkan Haug dan Ucci [5] memaparkan outage probability pada model kanal fading Rayleigh/Rician. Penelitian tersebut dikembangkan oleh Tjhung et al [6],[7] yang memberikan solusi persamaan close form outage probability dengan skenario Rician/Rician yang lebih umum, termasuk kombinasi Rayleigh/Rician sebagai kasus yang khusus. Selain itu, juga dikembangkan perhitungan outage

  

probability dengan memperhatikan efek shadowing pada model kanal fading

  Rician/Rician. Dan dari pemodelan tersebut, diperoleh hubungan antara outage probability dengan reuse distance dan ukuran kluster.

  Sebagian besar perhitungan outage probability pada sistem microcell dilakukan dengan menggunakan pemodelan Rician /Rayleigh, karena pemodelan ini sesuai dengan karakteristik cochannel interference pada sistem microcell. Model lain pada penelitian ini, perhitungan outage probability akan dilakukan dengan menggunakan model kanal fading Nakagami/Nakagami, karena pemodelan tersebut merupakan alternatif lain dalam sistem microcell.

1.2 Tujuan Penelitian

  Tujuan yang akan dicapai yaitu :

  1. Menentukan persamaan close form outage probability dengan dua model parameter fading yang berbeda untuk sinyal utama dan sinyal interferensi.

2. Menganalisa outage probability dengan dua model parameter fading yang berbeda untuk sinyal utama dan sinyal interferensi.

  1.3 Manfaat Penelitian

  Sedangkan manfaat yang akan dicapai yaitu, dengan outage probability dapat diketahui tingkat cochannel interference, yang berguna pada perancangan sistem komunikasi selular.

  1.4 Batasan Masalah

  Perhitungan outage probability dibatasi pada hal-hal berikut :

  1. Outage probability pada sistem microcell 2. Outage probability berdasar pada noise dan interference.

  3. Sinyal interferensi berupa beberapa buah sinyal interferer yang bersifat independent and identically distributed (IID).

  4. Menggunakan dua model kanal fading Nakagami/Nakagami.

1.5 Metode Penulisan

  Penulisan skripsi ini menggunakan metode: 1. Studi pustaka menggunakan buku-buku dan jurnal-jurnal.

  2. Perhitungan dan analisa dalam menentukan outage probability.

  3. Menampilkan hasil perhitungan outage probability dengan menggunakan software mathematica.

1.6 Sistematika Penulisan

  Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut

  BAB I : PENDAHULUAN Meliputi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Berisi tentang studi literatur tentang landasan teori yang menjadi panduan penelitian, yang mencakup teori dasar tentang

  outage probability, dan teori pendukung lainnya.

BAB III : PROSES PERHITUNGAN OUTAGE PROBABILITY Berisi tentang model sistem dan perhitungan persamaan outage probability. BAB IV : ANALISA PERSAMAAN OUTAGE PROBABILITY Meliputi tampilan dan analisa hasil perhitungan outage probability. BAB V : KESIMPULAN

BAB II DASAR TEORI

2.1 Konsep Sistem Komunikasi Selular

  Dalam sistem komunikasi bergerak selular, daerah layanan dibagi menjadi daerah-daerah yang lebih kecil yang disebut sel, seperti ditunjukkan

gambar 2.1 [8]. Sel dengan nomor yang sama mempunyai frekuensi yang sama.

  Sedangkan kluster adalah sekelompok sel yang masing-masing selnya memiliki satu set frekuensi yang berbeda.

Gambar 2.1. Pembagian daerah layanan pada sistem komunikasi selular [8].

  Sistem dasar selular terdiri atas tiga bagian, yaitu [8]:

  a. Mobile Unit adalah unit telepon mobile, yang terdiri dari sebuah transceiver, antena, dan unit kontrol.

  b. Base Station adalah interface antara Switching Center dan Mobile Unit. Base

c. Switching Center merupakan bagian yang menghubungkan seluruh sistem

  selular dengan PSTN (Public Switcing Telephone Network). Elemen–elemen dari switching center terdiri dari unit switching dan unit data base.

  Kanal yang digunakan untuk transmisi dari base station ke mobile station disebut forward/downlink channel, dan kanal yang digunakan untuk transmisi dari

  

mobile station disebut reverse/uplink channel. Sedangkan kanal kontrol

digunakan untuk call initiation dan service request.

  Dua kata kunci yang menjadi perbedaan sistem komunikasi bergerak selular dengan sistem komunikasi lain adalah frequency reuse dan hand off.

  2.1.1 Frequency Reuse

  Konsep frequency reuse (pemakaian ulang frekuensi) memungkinkan penggunaan frekuensi yang sama pada sel yang berbeda, di luar jangkauan interferensinya [1]. Parameter yang menjadi ukuran adalah perbandingan daya sinyal/carrier terhadap daya interferensi.

  Tujuan utama frequency reuse adalah sebagai salah satu metode untuk meningkatkan kapasitas sistem, sehingga jumlah pelanggan yang dilayani dapat ditingkatkan dengan cakupan wilayah operasi yang luas. Selain alasan tersebut, penerapan teknik frequency reuse juga didasarkan atas pertimbangan penghematan daya pancar dan daya terima sistem. Dengan frequency reuse, maka daya pancar suatu base station tidak perlu terlalu besar, karena ukuran sel yang kecil (0,4 – 20 km). Sedangkan sel menunjukkan cakupan sinyal dari base station.

  2.1.2 Konsep Handoff Handoff atau handover merupakan peristiwa pemindahan kanal suara yang

  digunakan oleh mobile station, tanpa terjadi pemutusan hubungan dan tanpa melalui campur tangan dari pemakai. Berdasarkan tujuan pelayanan, handoff dapat dibagi menjadi [9]:

  1. Rescue handover, yaitu handover yang dilakukan untuk menghindari panggilan yang hilang pada saat MS meninggalkan daerah cakupan.

  

Rescue handover dapat juga disebut emergency handover.

  2. Confinement handover, yaitu handover yang berdasarkan kualitas sel

  tetangga yang lebih baik, walaupun kualitas sinyal hubungan saat itu masih memadai. Dapat juga disebut sebagai better cell handover.

  3. Traffic handover, yaitu handover yang dilakukan karena sel setempat mengalami kepadatan yang tinggi, sedangkan sel tetangga mempunyai banyak kanal bebas. Dengan traffic handover akan didapatkan keseimbangan trafik.

2.2 Interferensi

  Interferensi pada sistem komunikasi selular adalah gangguan pada komunikasi yang disebabkan oleh ikut diterimanya frekuensi sinyal yang tidak dikehendaki. Interferensi sangat berpengaruh pada kriteria performansi sistem komunikasi selular yaitu kualitas suara (voice quality), kualitas layanan (service

  quality) dan fasilitas tambahan (special feature) [10].

  Interferensi dapat disebabkan karena beberapa hal antara lain [9]: a. Mobile station lain dalam satu sel.

  b. Panggilan dalam proses dari sel sebelah.

  c. Base station lain yang beroperasi pada frekuensi yang sama. Terdapat dua macam interferensi yaitu interferensi kanal yang sama atau

  

cochannel interference (CCI) dan interferensi kanal sebelah atau adjancent

channel interference [1].

2.2.1 Interferensi Kanal yang Sama

Gambar 2.2 memperlihatkan pengaruh penggunaan frekuensi yang sama dalam suatu jaringan selular [11]. Penggunaan frekuensi yang sama

  mengakibatkan interferensi antar kanal yang sama. Gambar 2.2 juga menunjukkan pola radiasi dari sinyal yang diinginkan dan sinyal interferensi.

Gambar 2.2 Interferensi kanal yang sama [11].

  Sedangkan gambar 2.3 memperlihatkan pemodelan sistem komunikasi antar cell reuse. Cell reuse atau sel cochannel merupakan sel-sel yang mempunyai set frekuensi yang sama, hal itu ditunjukkan oleh penomoran yang sama pada sel. Sel-sel tersebut akan membentuk rantai-rantai atau lingkaran interferensi (tier), terhadap sel yang dianalisa. Pada gambar 2.3, lingkaran interferensi terdiri dari lingkaran pertama (first tier), lingkaran kedua ( second tier), dan lingkaran ketiga

  (third tier). Diasumsikan ukuran sel semua sama, maka cochannel interference adalah fungsi parameter q yang didefinisikan sebagai [10]: D q  (2.1) R dengan D adalah jarak antara dua pusat sel reuse, dan R adalah radius/jari-jari sel.

  Parameter q disebut juga faktor reduksi cochannel interference. Ketika perbandingan q naik maka cochannel interference menurun.

Gambar 2.3 Pemodelan sistem komunikasi antar cell reuse [10].

  Jarak D dalam persamaan (2.1) adalah fungsi dari Ki dan C/I, C

   D f K , (2.2)

   i 

  I Dengan Ki adalah jumlah sel cochannel penyebab interferensi dari lingkaran utama dan C/I adalah carrier to interference ratio (perbandingan daya carrier terhadap daya interferensi) yang diterima pada penerima yang sedang dianalisa. Secara umum C/I dapat diturunkan sebagai berikut [10]: C C  _{K I} (2.3)

  I I _k

   _{k  1} Persamaan (2.3) menyatakan keadaan paling umum bahwa C/I adalah

  perbandingan antara daya carrier yang diterima dengan jumlah interferensi oleh sel-sel cochannel first tier, second tier, third tier, dan seterusnya. _{ } C R

   _{K I} (2.4) I  

  D _k

   _{k  1} Sedangkan  pada (2.4) adalah koefisien redaman propagasi (propagation

path-loss slope) yang ditentukan berdasarkan kontur daerah yang dianalisa. Nilai

   dalam komunikasi bergerak umumnya berkisar antara 2 sampai 5, tergantung dari kondisi daerah (urban, suburban, atau rural).

  C

  1  _{K I  }

   

  I D _k

  



_{k  1 R}  

    C

  1  _{K I} (2.5)

  I  

   

  q _k

  



_{k }

₁

Pengaruh interferensi dari sel-sel cochannel di second tier, third tier, dan

  seterusnya jauh lebih lemah dari pengaruh first tier. Oleh karena itu, untuk memudahkan perhitungan, hanya pengaruh dari first tier yang diperhitungkan seperti pada persamaan (2.5). C/I diperhitungkan dengan melihat dari dua pertimbangan yaitu C/I penerimaan antena base station di sel (cell site) dan C/I

  Cochannel interference disebabkan oleh penggunaan frequency reuse.

  Sehingga ada lebih dari satu sel menggunakan sekelompok frekuensi yang sama. Bila daya dinaikkan maka besarnya interferensi dari sel cochannel akan naik sebanding dengan kenaikan daya dari transmitter. Untuk menghilangkan pengaruh

  

cochannel interference, maka jarak antar sel harus dipisah sedemikian rupa

  sehingga nilai C/I tidak melebihi nilai ninimum tertentu yang diizinkan. Untuk voice quality, biasanya dipilih C/I sebesar 18 db sebagai batas minimum.

2.2.2 Interferensi Kanal yang Bersebelahan

  Interferensi kanal bersebelahan atau adjancent channel interference disebabkan oleh interferensi sinyal yang berasal dari sel tetangga [12]. Adjancent

  

channel interference terjadi karena ketidaksempurnaan frekuensi operasi filter

  penerima. Interferensi antarkanal akan bermasalah jika frekuensi sel yang bersebelahan dengan user menggunakan frekuensi yang berdekatan dengan frekuensi user. Adjancent channel interference dapat diperkecil dengan filterisasi yang baik dan pembagian frekuensi kanal yang baik dengan memberikan jarak frekuensi pemisah yang cukup besar antara satu kanal dengan kanal yang lainnya dengan memperhatikan efisiensi bandwidth.

2.3 Fading

  Fading merupakan karakteristik utama dalam propagasi gelombang radio

  pada sistem komunikasi bergerak [12]. Fading adalah penggambaran perubahan yang cepat dari amplitudo sinyal yang diterima dalam periode waktu dan jarak tempuh yang singkat. Fading disebabkan interferensi dua sinyal atau lebih yang datang di penerima pada waktu yang berbeda dengan beda waktu yang sempit. Sinyal-sinyal ini disebut dengan gelombang jalur jamak (multipath) yang dikombinasikan pada antena penerima untuk menghasilkan sinyal dengan berbagai amplitudo dan fasa yang tergantung pada intensitas distribusi, waktu propagasi dari gelombang, dan bandwidth sinyal.

  Fading terjadi karena ketinggian antena penerima dari user yang

  bergerak, lebih rendah dari ketinggian struktur bangunan atau obyek di sekelilingnya. Struktur yang demikian mengakibatkan sinyal yang diterima bukan hanya sinyal line of sight (LOS) tetapi juga sinyal yang telah mengalami pantulan oleh permukaan tanah, gedung atau obyek lainnya juga diterima di sisi penerima.

  Fading pada sistem komunikasi bergerak dapat dilihat pada gambar 2.4 Gambar 2.4 Sinyal multipath yang menyebabkan fading [11].

  Pada gambar 2.4 sinyal yang diterima oleh penerima merupakan resultan dari sinyal LOS dan sinyal yang telah mengalami pantulan. Efek yang terjadi pada sinyal adalah [12]:

1. Kuat sinyal yang diterima pada jarak dan interval waktu yang singkat berubah

  2. Terjadinya modulasi frekuensi acak yang disebabkan oleh perbedaan sinyal berdasarkan efek Doppler.

  3. Terjadinya time dispersion (echo) yang disebabkan oleh waktu tunda propagasi dari gelombang multipath.

  Jenis fading dipengaruhi oleh propagasi sinyal dalam kanal komunikasi, juga dipengaruhi oleh karakteristik kanal komunikasi [12]. Ketergantungan ini ada hubungannya dengan parameter sinyal seperti lebar pita, dan parameter kanal seperti delay spread dan doppler spread. Delay spread adalah penundaan daya yang merupakan fenomena alami dari propagasi gelombang radio dari pengirim ke penerima yang terpisah oleh jarak tertentu dengan kecepatan user yang berbeda-beda. Sedangkan Doppler spread adalah ukuran batas-batas spektral yang disebabkan oleh kecepatan perubahan waktu dari kanal radio.

2.3.1 Fading Akibat Delay Spread

  2.3.1.1 Flat Fading

  Sinyal yang diterima akan mengalami flat fading bila kanal memiliki

  

gain konstan dan respon fasa linear dengan bandwidth kanal lebih besar dari

bandwidth sinyal transmisi. Spektral sinyal flat fading tidak mengalami

  kerusakan, tetapi dalam domain waktu sinyal yang diterima mengalami perubahan akibat fluktuasi gain yang disebabkan oleh multipath [12].

  2.3.1.2 Frequency Selective Fading

  Sinyal yang diterima akan mengalami frequency selective fading bila kanal memiliki gain konstan dan respon fasa linear dengan bandwidth sinyal lebih besar dari bandwidth kanal transmisi. Pada jenis fading ini impulse response kanal memiliki delay spread yang lebih besar dari kebalikan bandwidth sinyal yang ditransmisikan [12].

2.3.2 Fading Akibat Doppler Spread

  2.3.2.1 Fast Fading

  Pada kanal fading jenis ini, impulse response kanal berubah secara cepat dalam periode simbol, dan waktu koheren dari kanal lebih kecil dari pada periode simbol sinyal yang ditransmisikan [12].

  2.3.2.2 Slow Fading

  Pada kanal slow fading, perubahan impulse response kanal, pada kecepatan yang lebih rendah dari pada transmisi sinyal baseband. Pada domain frekuensi mengakibatkan doppler spread kanal lebih kecil dari bandwidth sinyal baseband [12].

2.4 Model Kanal Fading

  Model kanal komunikasi yang dipengaruhi oleh fading dihitung menggunakan metoda statistik. Model kanal fading ada berbagai macam, tetapi pada skripsi ini hanya digunakan kanal fading Rayleigh dan Nakagami. Pengaruh

  

fading menyebabkan sinyal yang diterima berubah. Secara umum bentuk

  persamaan dari sinyal yang diterima adalah [1]:

              

  r t t cos _{i c i} 2 f t t (2.6)

   _i

          _{i c i} t 2 f t (2.7)   

  c

  dan t adalah faktor atenuasi sinyal multipath ke-i, f adalah frekuensi    pembawa, dan t adalah waktu tunda (time delay). _i

  Bentuk lain dari persamaan (2.6) adalah [1]:

                 

  r t t cos _{i c Q c} 2 f t t sin 2 f t (2.8)       dengan t dan t adalah variabel acak yang idependen _{i Q} dengan,

            _{i i i} t t cos t (2.9)

   _i

            _{Q i i} t t sin t (2.10)

   _i

2.4.1 Kanal Fading Rayleigh

  Distribusi Rayleigh digunakan untuk memodelkan multipath fading tanpa adanya komponen Line of Sight (LOS). Model ini sesuai dengan data percobaan untuk sistem komunikasi bergerak yang tidak mempunyai LOS path antara antena pemancar dan penerima. Perambatan gelombang yang mengalami refleksi dan refraksi di troposfer dan ionosfer dapat dimodelkan dengan distribusi ini [13].

  Pada sistem komunikasi bergerak macrocell, kanal fading Rayleigh digunakan untuk memodelkan karakteristik kanal dari sinyal utama dan sinyal interferensi. Hal itu disebabkan jarak antara Mobile Station (MS) dan Base Station (BS) adalah acak dan cukup jauh sehingga komponen LOS dari sinyal yang diinginkan dapat diabaikan [14].

  Probability density function (PDF) untuk kanal fading Rayleigh adalah

  [14]:   s

  1 D

     

  p s exp (2.11) _{s D D}  

    _{D D}  

   dengan s adalah daya sesaat dari sinyal yang diterima, dan adalah daya rata- _{D D} rata terhadap waktu dari sinyal yang diterima.

2.4.2 Kanal Fading Nakagami

  Beberapa jenis distribusi yang dapat digunakan untuk memodelkan propagasi gelombang yang mempunyai komponen sinyal LOS yang kuat dan komponen sinyal multipath acak yang lebih lemah, antara lain distribusi Rician dan distribusi Nakagami [13].

  Beberapa keunggulan dari distribusi Nakagami antara lain [15]: a. Distribusi Nakagami dapat berlaku sebagai distribusi Rayleigh dengan m=1.

  b. Distribusi Rician dapat didekati dengan distribusi Nakagami dengan PDF yang lebih sederhana.

  c. Distribusi Nakagami dapat memodelkan kondisi fading yang lebih atau kurang parah dari kondisi Rayleigh fading.

  d. Distribusi Nakagami memiliki fleksibilitas dan akurasi yang lebih tinggi dalam mencocokkan beberapa data percobaan dari pada distribusi Rayleigh dan Rician.

  PDF untuk kanal fading Nakagami adalah [15]: _{m D m  D 1}     m s m _{D D D}

    p   s exp s (2.12) _{s D D D}    

     _{D D D}   m    

   