Fading MitigationEE

7/23/2019 Fading MitigationEE

1/21

TeknikFading Mitigation

Pendahuluan

Fading secara defniti adalah penurunan dan uktuasi daya

di penerima. Fading menyebabkan suatu kondisi dimana

sinyal diterima terlalu jelek untuk dilakukan pemrosesan

sinyal selanjutnya yaitu demodulasi.

Terdapat 2 masalah akibat ading:

1. Penurunan inyal

2. Fluktuasi sinyal

!ari bab sebelumnya:1. "arge cale Fading

2. mall cale ading

"arge cale ading erat kaitannya dengan prediksi pathlossdiestimasi dari analisis redaman propagasi dan

uktuasinya diantisipasi dengan ading margin.

Fading margin dilakukan dengan cara daya pemancarditingkatkan agar jika terjadi ading sekurang#kurangnya

le$el daya terima masih di atas thresholdnya

mall scale ading disebabkan oleh keadaan kanalpropagasi yang bersiat dispersi% dan perubahan siatnya

terhadap &aktu karena pergeseran user.

mall scale ading umumnya diatasi dari subsystemstandar yang bersangkutan% artinya standar system

komunikasi bergerak umumnya sudah dilengkapi denganberbagai subsistem komunikasi untuk mengantisipasi

keadaan propagasi dimana system itu diimplementasikan

'f(ed atau mobile% makrosel atau mikrosel)

Penyebab ading:

1. *etergantungan kuat sinyal terhadap jarak

menyebabkan penurunan sinyal '"arge scale path loss)

+ analisis , pada satu titik lokasi diam

1


2/21

2. !elay spread menyebabkan $ariasi sinyal dalam domain

rekuensi-. Pergerakan user menyebabkan $ariasi sinyal dalam

domain &aktuFading Mechanisms

Time dispersion

ariasi &aktu kanal disebabkan pergerakan antena

Perubahan kanal setiap setengah panjang gelombang

Pergerakan antena menyebabkan !oppler spread

Fast ading memerlukan durasi paket yang pendek%atau laju bit yang tinggi

!ispersi &aktu mensyaratkan synchroni/ation dankecepatan kon$ergensi estimasi kanal

0nterlea$ing dapat membantu menghindarkan bursterrors

Frequency dispersion

Tundaan!elay akibat pemantulan menyebabkan

intersymbol intererence '00) hannel 34uali/ation mungkin diperlukan.

Fre4uency selecti$e ading

,ultipath delay spreads memerlukan &aktu simbol yangpanjang

Fre4uency di$ersity atau spread spectrum bisamembantu

RSL Fluctuation

hado&ing% obstruction% etc

Teknik#teknik yang biasa digunakan untuk mengatasi eek

ading tanpa meningkatkan T5 Po&er dan 67: di$ersity%

channel encoding% dan e4uali/ation.

Fading margin dan Po&er control digunakan untuk

mempertahankan penerimaan sinyal yang baik pada8ecei$er.

2


3/21

DIVERSIT !i$ersitas merupakan teknik mengatasi multipath ading

dengan menggunakan dua atau lebih sinyal yang secara

statistik independen antara satu dengan lainnya. 9ika

satu jalur mengalami ading% jalur lainnya mungkin

mempunyai sinyal yang kuat.

6iasanya dimanaatkan untuk mengurangi kedalaman

dan durasi ading yang dialami oleh recei$er pada kanal

at ading.

Tipe#tipe di$ersity: spatial 'space)% re4uency% time% dan

polari/ation

Fre4uency di$ersity+ !oppler spread tergantung pada

rekuensi carrier% rekuensi yang berbeda akan

menyebabkan eek !oppler yang berbeda+ rekuensi

berbeda dapat menghasilkan proses ading yang

independen yang dapat digabung secara koheren

Time di$ersity + multipath ading adalah time $ariant%

ading pada &aktu yang berbeda adalah independenyang dapat juga secara koheren digabung

pace di$ersity + multipath ading independen pada

lokasi yang berbeda sehingga dapat digabung secara

koheren

SP!"E DIVERSIT

,enggunakan dua atau lebih antena pada 8(

*emungkinannya% jika satu antena mendapat null signal%antena yang lain menerima peak signals.

inyal yang diterima digabungkan dan diproses dengan

algoritma tertentu untuk mendapatkan sinyal terima

terbaik

!apat diimplementasikan pada 6 dan , recei$er

lgoritma penggabung : electi$eselection di$ersity%

eedback di$ersity% 34ual gain combining% ,a(imal ratio

combining.

-


4/21

w

ow

1w

K

Processor

ro(t)r1(

t)rK(

t)

y(t)

patial di$ersity dapat memperbaiki ;8 pada 8(

sebesar 2< d6 sampai -< d6.

Teknik Pengga#ung$ Selecti%e "om#ining

Pertimbangkan , kanal ading 8ayleigh yang independen.

etiap kanal disebut cabang di$ersitas. sumsi setiap cabang

mempunyai ;8 rata#rata yang sama% diberikan oleh:

=

Ant. m


5/21

12

2

=

==

asumsi

N

ESNR

o

b

9ika setiap cabang mempunyai ;8 sesaat ;8 > i% P!F dari

i

( ) 01

=

ii

i

ep

dengan adalah ;8 rata#rata setiap cabang.

Probabilitas bah&a setiap cabang tunggal mempunyai ;8

sesaat kurang dari suatu ambang adalah

[ ] ( )

=

==

ededpP iiiir

i

11

00

Probabilitas bah&a semua , cabang di$ersitas yang

independent menerima sinyal secara simultan kurang dari

suatu ;8 ambang adalah

[ ] ( ) ( ) MM

Mr PeP == /

1 1,....,

dengan PMadalah probabilitas semua cabang gagal mencapai

;8 sesaat > .

9ika cabang tunggal mencapai ;8 ? % maka probabilitas

bah&a ;8 ? untuk satu atau lebih cabang diberikan oleh:

[ ] ( ) ( )MMir ePP ==> /111

@


6/21

Antuk menentukan ;8 rata#rata sinyal terima bila di$ersitas

digunakan% pertama harus ditentukan dulu pd dari sinyal

ading. Antuk selection di$ersity% ;8 rata#rata ditentukan

dengan menghitung turunan !F PM') untuk mendapatkanP!F % ;8 sesaat bila , cabang digunakan

( ) ( ) ( )

== /1/1

ee

MP

d

dp

M

MM

;8 rata#rata%

dinyatakan dengan

( ) ( ) dxeeMxdp xMxM

==0

1

0

1

dimana ( > merupakan rata#rata ;8 untuk cabangtunggal 'tanpa di$ersitas)

Perbaikan ;8 rata#rata yang dita&arkan oleh selection

di$ersity :

=

=

M

k k1

1

Pro#a#ility o& Error Selecti%e "om#ining

8( hanya memilih satu satu sinyal terkuat untuk

dideteksi.

9ika ;8 rata#rata sinyal pada sebuah cabang > % dan

threshold ;8 >% maka probabilitas bah&a , cabangsinyal yang diterima antenna akan berada di ba&ah

threshold adalah:

P'i B ) > P,') > '1 # e# ),

Probabilitas bah&a ;8 sinyal terima di atas threshold :P'i ? ) > 1 # P,') > 1# '1 # e# ),

C


7/21

Receiver

Short-term

average

Comparator

Control

Presetthreshold

antenna

ontoh:

= antenna di$ersity is used. 0 a$erage ;8 is 2< d6%

determine the probability that ;8 &ill drop belo& 1< d6 'badreception)% and also that good reception ';8 abo$e 1< d6)

&ill mostly take place. ompare &ith single antenna recei$erD

ns&er:

Threshold ;8 > > 1< d6% > 2< d6% >


8/21

Teknik Pengga#ung $ Ma(imal Ratio "om#ining

inyal dari semua , cabang diberi bobot sesuai ;8

masing#masing% disamakan asenya kemudian

dijumlahkan

,emberikan peningkatan ;8 terbaik dengan

kompleksitas perangkat paling tinggi dibandingkan

teknik penggabung yang lain

Pada ,a(imal 8atio ombining% sinyal tegangan ri dari

setiap cabang dari , cabang di$ersity disamakan

asenya untuk mendapatkan penambahan tegangan

koheren dan masing#masing diberi bobot agar

didapatkan ;8 optimal. 9ika setiap cabang mempunyai

Jain Gi% kemudian selubung sinyal yang dihasilkan yang

merupakan masukan detector adalah

i

M

i

iM rGr =

=1

sumsi setiap cabang mempunyai daya derau rata#rata

sama yaitu N% daya derau total NT yang masuk ke

detektor:

=

=M

i

iT GNN1

2

yang menghasilkan ;8 masukan ke detector ,% diberikanoleh:

T

M

M

N

r

2

2

=

!engan hebyche$Ks ine4uality% , maksimal bila Gi=ri/N


9/21

==

==

=M

i

i

M

i

i

i

i

M

N

r

N

rN

N

r

11

2

2

2

22

2

1

2

1

9adi ;8 keluaran merupakan penjumlahan ;8 setiap

cabang

=== ==

MM

i

M

i

iM

11

edangkan ;8 rata#rata:

Probabilitas bah&a ,kurang dari ;8 ambang adalah

( ) =

=

M

k

k

Mke 1

1/

)!1(

)/(

1

rP

Teknik Pengga#ung $ Equal )ain "om#ining

9ika pembobot setiap cabang diset unity dan disamakan

asenya 'co#phased)% ma(imal ratio combining menjadi

e4ual gain combining '3J) *ompleksitasnya lebih rendah daripada ,8 dengan

kinerja sedikit di ba&ah ,8.

Tanpa adanya adaptasi setiap bobot pada setiap

cabang% memungkinkan 8( memanaatkan sinyal yang

diterima secara simultan.

G


10/21

Correlator m

Correlator 2

Correlator 1

.

.

.

.

Int. DC

r(t)

IF or ase andCD!A signal

"ith m#ltipathcomponents

$1$2

$m

$% $ m(t)12

m

"DM! R!*E Recei%er

Pada !, chip rate#nya jauh lebih besar daripada

coherence 67% delay spread hanya menyediakan sinyal#

sinyal $ersi tertunda jalur jamak pada 8(.

8*3 recei$er mengumpulkan multipath signals% diproses

dengan correlator recei$er terpisah danmenggabungkan

sinyal untuk mendapatkan deteksi yang lebiih baik

Pada sistem !,% chip rate lebih besar daripada

band&idth at ading dari kanal. 9ika pada teknik

modulasi lain 'selain spread spectrum modulation)%

pengaruh 00 dihilangkan dengan e4uali/er. edangkan

pada !,% delay spread yang melebihi durasi chip

dianggap sebagai derau yang tidak berkorelasi dengan

penerima !,% sehingga e4uali/er tidak diperlukan

8*3 recei$er pada !, menggabungkan $ersi sinyal

tertunda &aktunya untuk memperbaiki ;8

menggunakan correlation recei$er yang terpisah untuk

setiap sinyal multipath

etiap correlation recei$er dapat di#adjust sehingga

microprocessor controller dapat membuat correlation

recei$er yang berbeda mencari &indo& &aktu yang

1


11/21

berbeda untuk multipath yang signifkan. 8ange delay

&aktu yang dapat dicari disebut search &indo&

orrelator 8*3 recei$er mendeteksi sejumlah ,

komponen multipath yang terkuat% kemudiankeluarannya diberi bobot untuk estimasi yang lebih baik.

!emodulasi dan deteksi bit didasarkan pada keluaran ,

correlator

sumsi , correlator digunakan pada recei$er !,

untuk menangkap , komponen multipath terkuat

orrelator 1 disinkronkan dengan m1

*omponen m2datang dengan delay 1 yang lebih besardaripada datangnya m1 yang diasumsikan melebihi

durasi chip

orrelator 2 disinkronkan dengan m2% korelasi dengan m2

tinggi sementara korelasi dengan m1rendah

!ari gambar% keluaran , output dinyatakan sebagai L1%

L2%M dan L,% diberi bobot . *oefsien pembobot

didasarkan pada daya atau ;8 setiap keluarancorrelator

*eseluruhan sinyal LK

=

=M

m

mmZZ1

'

*oefsien pembobot dinormalisasi ke daya sinyal

keluaran correlator sehingga penjumlahan koefsien

sama dengan satu

=

=M

m

m

m

m

Z

Z

1

2

2

11


12/21

Pada lingkungan outdoor% delay multipath besar

melebihi durasi chip% sehingga siat autocorrelation yang

rendah pada deretan kode !, menjamin komponen

multipath tidak saling berkorelasi Pada 0#G@ lingkungan indoor% multipath delay spread

rendah '>1


13/21

TIME DIVERSITInterlea%ing

0nterlea$ing merupakan bentuk di$ersitas &aktu pada

sistem komunikasi digital tanpa penambahan o$erhead

3rror correcting code mampu mengatasimengkoreksi

random error% tetapi jika ading menyebabkan error

pada data yang panjang dan berturutan atau terjadi

burst error% error correcting code menjadi kurang

berguna.

0nterlea$er Nscramble 'mengacak)O urutan &aktupengiriman bit#bit inormasi% supaya ketika terjadi burst

error pada kanal% pada penerima% setelah di#

deinterlea$ing% burst error menjadi random error yang

lebih mudah dikoreksi oleh error control coding

!ua bentuk interlea$er : block interlea$er dan

con$olutional interlea$er

6lock interlea$er memormat data#data terkode menjadi

array m baris ( n kolom 6it#bit data diurutkan dalam kolom per kolom% kemudian

dibacakeluarannya dengan urutan baris per baris%

sehingga bit#bit data asal terpisah sejauh m periode bit

Terjadi delay pada penerima karena decoding data harus

menunggu proses deinterlea$ing% delay yang terjadi

untuk human speech tidak boleh ? =< ms

1 m1

1-


14/21

2 m2

m 2m nm

0lustrasi urutan data pada proses 0nterlea$ing

*olom 1 2 - = @ C

6aris

1 1 @ G 1- 1I 21

2 2 C 1< 1= 1 22

- - I 11 1@ 1G 2-

= = 12 1C 2< 2=

!ata keluaran diurutkan dari 1% @% G% 1-% 1I% 21% 2% C% 1


15/21

b

z!

1

z!

1

z!

1

b

D

"

v

b

V!

1

(i!D!v)(i!D) (i!D!

V"1)

(

i)o

#t

#$a%ti&e

agorithm

(i)

(i

)

34uali/er pada recei$er mengkompensasi a$erage range

o e(pected channel amplitude and delay

characteristics.

hannel e4uali/er digunakan untuk mengkompensasi00.

*arena kanal multipath ading umumnya bersiat tak

diketahui dinamis dan time $arying% e4uali/er harus

bersiat adapti

Linear$ Trans$ersal flter 'Lero orcing% ",'"east ,ean

4uare% 8" '8ecursi$e "east 4uare)% ast 8"% 4.

root 8")

"attice Filter 'Jradient 8")

-on Linear$

!F3% !ecision Feedback 34 '",% 8"% Fast 8"%

4. root 8")

,a(imum "ikelihood ymbol !etection ,"3 ',a(imum "ikelihood e4uence 3stimation)

1@

i time inde&

V e'#alier order

D dela inde&


16/21

1C


17/21

".!--EL E-"0DI-)hannel encoding dilakukan dengan

mengkodekanmenyandikan data menjadi bentuk khusus dan

menambahkan redundancies pada data yang ditransmisikan. ,elindungi datainormation dari error dan distorsi yang

disebabkan kanal.

6it#bit redundan meningkatkan data rate dan

band&idth% tetapi memperbaiki kinerja 638 terutama

pada kanal ading.

,engurangi efsiensi link pada kondisi ;8 tinggi% tetapi

menyediakan kinerja yang bagus pada kondisi ;8 yang

rendah 6lock ode dan on$olutional code

6lock ode mengkodekan satu blok deretan inormasi

pada suatu &aktu% on$olutional ode mempunyai siat

memory yang tergantung pada constraint length *. n#

output pengkode kon$olutional tidak hanya ungsi k#

input tapi juga ungsi '*#1) input dari k

.amming "ode

1I


18/21

Tabel di ba&ah ini merupakan contoh Qamming ode

'I%=).

Pada Qamming ode 'I%=)% = bit inormasi ditambahkanredundancy bit 'atau parity check bit) sejumlah - bit%

sehingga menghasilkan I deretan bit kode.

Hamming distanceantara 2 kode adalah jumlah dimana

dua kode 'code&ord) berbeda% misal Hamming distance

antara '1%1%1%1%1%1%1) dan '1%1%1% -% mempunyai

kemampuan mengkoreksi error t >1 error dan

mendeteksi 4 > 2 error.

1


19/21

"on%olutional "oding

on$olutional 3ncoder dideskripsikan dalam tiga integer n, k,

Kdengan

k> jumlah bit yang digeser ke encoder pada satu &aktu

n> jumlah simbol output encoder yang berhubungan dengan

k bit inormasi yang masuk ke encoder

K> parameter yang disebut sebagai constraint length yang

sama dengan jumlah k#tuple stage dalam encoder shit

register

ontoh:

on$olutional 3ncoder dengan k>1% n>2% *> -

1G


20/21

6it input *ode output

$1

$2

8epresentasi state keluaran on$olutional 3ncoder dapatdinyatakan dalam state diagram% tree diagram dan Trellis

diagram.

!3R!0;J 0T3860

!ecoding iterbi berungsi untuk melakukan deteksi

sekaligus koreksi terhadap kesalahan yang terjadi selama

perjalanan dari output pengkode kon$olusional sampai input

decoder iterbi.

lgoritma iterbi:

- !ata dipecah menjadi kelompok kecil sesuai jumlah portoutput 'n). etiap kedatangan 2 bit yang berturutanakan dibandingkan dengan urutan bit yangada padasetiap cabang reerensi sehingga setiap cabang akanmempunyai nilai Qamming distance 'metric)

- ;ilai metric diakumulasikan pad setiap node#nodeyangdile&ati

- 9ika satu node dimasuki lebih dari satu cabang% makapilihlah nilai metrik paling minimum

- 9ika pada periode tertentu data yang datang sudahhabis maka pilihlah node dengan akumulasi metrikpaling minimum

- "akukan trace back untuk memperoleh output decoder.

Fading Margin

2


21/21

Fading margin tergantung pada target availabilityo the

linkco$erage.

$ailability yang tinggi memerlukanading margin yang

besar 9ika ading margin F, dipergunakan pada link% maka

probabilitas bah&a 8" pada recei$er dengan jarak 8%

di atas threshold adalah

( )

===

2

FMerf

2

1

2

1dm)m(p)Thm(PRP

mTh

Th

Fading margin memperbaiki penerimaan sinyal sehingga

memperbaiki kinerja link% tetapi dengan tambahan

peningkatan daya pancar

* # a t s i n a l ( d + ) s e t e l a h

d i t a m a h , a d i n g m a r g i n ( F ! )

t

T h e s h o ( $ F )

3r'/)> 1# 2S2'/)U

21

Fading MitigationEE

Documents

Transcript of Fading MitigationEE