Model Statistik Kanal Multipath_ok

8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok

1/27


2/27

Adanya pemantulan dari berbagai macamobjek menyebabkan gelombangelektromagnetik menempuh jalur (path) yangberbeda-beda panjangnya. Interaksi antar

gelombang yang terpisah ini menyebabkanmultipath fading(fading yang disebabkanoleh multipath). Suatu kanal yang memilikikarakteristik multipath tersebut disebutmultipath channel.


3/27

Karakteristik Propagasi SinyalMekanisme yang terjadi dibalik propagasigelombang elektromagnetik secara umumterdapat 3 jenis yaitu pemantulan (reflection),

pembelokan (difraction), dan penghamburan(scattering). Mekanisme propagasi tersebutdapat mengakibatkan pelemahan gelombang(atenuasi) atau pelenyapan sinyal secara

gradual (fading) yang bersifat merusak padasinyal dan telah menjadi permasalan umumpada suatu kanal propagasi.


4/27

Cont


5/27

ContPada umumnya, sinyal yang diterima pada titik penerima adalah

jumlah dari sinyal langsung dan sejumlah sinyal terpantul dariberbagai obyek. Pada komunikasi mobile, refleksi akandisebabkan oleh :

Permukaan tanahBangunan-bangunanObyek bergerak berupa kendaraanGelombang pantul akan berubah magnitude danfasanya, tergantung dari koefisien refleksi, lintasannya, dan

juga tergantung pada sudut datangnya. Jadi, antara sinyallangsung dan sinyal pantulan akan berbeda dalam hal :

Amplitudo, tergantung dari magnitude koefisienrefleksi

Phasa, yang tergantung pada perubahan fasarefleksi serta pada perbedaan jarak tempuh antaragelombang langsung dan gelombang pantulondisi terburuk terjadi saat gelombang langsung dan

gelombang pantul memiliki magnituda yang sama serta berbedafasa 180o. Pada kondisi yang demikian, terjadi salingmenghilangkan antara gelombang langsung dan pantulnya

(complete cancellation)


6/27

Perbedaan fasa sebesar 180o terjadi jika terdapat perbedaan jaraktempuh gelombang seperti berikut :

2

)1n2(d

Sedangkan kondisi terbaik dicapai jika gelombang langsung dangelombang pantul memiliki fasa yang sama atau kelipatan dari

360o

( In Phase Combination ). Perbedaan jarak tempuh gelombanglangsung dan pantul pada kondisi ini dinyatakan : nd dimana :

n = 1,2, 3, dst = panjang gelombang

Variasi dari amplituda gelombang dan fasa akan berubah dantergantung dari berbagai keadaan dan disebabkan berbagaifaktor, menjadi penyebab FADING yang akan kita diskusikandalam modul ini.

Cont


7/27

Equal level main & reflected path

Lower level reflected path

x Level

WidebandChannel

NarrowbandChannel

Frequency

Channel Frequency Response

t

t

t

t

Channel PulseResponse

Direct Wave

Reflected WaveResultant

Sinyal multipath juga akan menyebabkan distorsi sinyal / cacatsinyal. Problem ini secara khusus berkaitan dengan bandwidthsinyal yang digunakan dalam komunikasi mobile, dan jugakarena respon pulsa yang berbeda dari sinyal multipath

DistorsiCont


8/27

TT4113-Siskomsel-MODUL:04

Multipath dalam kanal radio menyebabkan : Perubahan yang cepat dari amplituda kuat sinyal Modulasi frekuensi random berkaitan dengan

efek Doppler pada sinyal multipath yang

berbeda-beda

Dispersi waktu (echo) yang disebabkan olehdelay propagasi multipath

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

Multipath Fading , atau Short TermFading


9/27

penggambaran karakteristik respon impuls kanalpada domain waktu (delay spread),

range lebar pita frekuensi yang memiliki responkanal yang sama (coherence bandwidth),

ukuran pelebaran spektral yang disebabkan olehpergerakankanal dan didefinisikan sebagaiinterval frekuensi pada spektrum Doppler yangnilainya tidak nol (Doppler spread), dan

ilustrasi efek Doppler pada domain waktu dan

digunakan untuk mengarakterisasi time varyingdari tingkat dispersi frekuensi kanal dalamdomain waktu (coherence time).


10/27

RBS

v

d

Variasi sinyal sesaat (small scalevariation) sinyal komunikasi bergeraksecara langsung berhubungandengan respon impulse dari kanalradionya.

Respon impulse ini merupakankarakteristik kanal yang memuatinformasi sifat-sifat kanal radio.

Karakteristik kanal perlu diketahuiuntuk mengetahui unjuk kerja sistem

komunikasi dalam kanal radio Kanal radio mobile memiliki sifatLinear Time Varying Channel

h(t)x(t) y(t)

Model Respon Impulse Kanal Multipath


11/27

Frekuensi Waktu

Amplitudo Amplitudo sinyal

terima tergantungdari lokasi danfrekuensi

Jika antena bergerak,

maka lokasi x akanberubah linearterhadap waktu t(x=

v t)

Parameters: probability of fades

duration of fades

bandwidth of fades

Cont


12/27

h(d,t)x(t) y(d,t)

Sinyal yang diterima , merupakan fungsi jarak (d) danwaktu (t)

d)t,d(h)(x)t,d(h)t(x)t,d(y

Karena d = v.t , sistem kausal h(d,t) = 0 untuk t < 0

t

d)t,t.v(h)(x)t,t.v(y

Asumsi v konstan , maka d hanya merupakan fungsikecepatan (v) dan waktu (t)

t

d)t,t.v(h)(x)t,t.v(h)t(x)t(y


13/27

Propagasi sinyal dari pengirim menuju ke penerima dalamlingkungan wireless, akan mengalami berbagai gangguanseperti: pantulan, redaman, difraksi, hamburan dll.Sehingga penerima akan menerima sinyal hasilpenjumlahan dari berbagai lintasan akibat mengalamikondisi diatas. Sinyal tersebut akan mengalami variasi

amplitudo dan fasa yang acak sepanjang periode waktuyang cukup singkat. Sinyal yang diterima penerima adalahsinyal yang telah mengalami distorsi akibat efek kanalatau biasa disebut small scale fading. Pengaruh pentingakibat adanya small scale fadingadalah

1. Perubahan level daya terima yang cepat sepanjang

interval waktu yang cukup singkat. 2. Terjadi pelebaran spektral 3. Terjadi dispersi waktu akibat adanya multipath

propagation delays.


14/27

1. Multipath propagationAdanya objek-objek pemantul pada kanalmengakibatkan disipasi energi sinyal. Disipasienergi sinyal itu dapat berupa disipasi

amplitudo, fasa, dan waktu. Hal inimengakibatkan sinyal yang diterima dipenerima menjadi dua jenis, yaitu langsung(direct) dan tunda (delay), dengan variasi

amplitudo dan fasa yang acak pada tiapkomponen multipath. Hal ini akanmengakibatkanintersymbol interference(ISI).


15/27

2. Kecepatan penerima (mobile)Pergerakan relatif antara pemancar danpenerima menghasilkan efek doppler shift,yaitu pergeseran frekuensi modulasi yangacak pada tiap komponen multipath. Hal inimengakibatkan pelebaran spektral sinyal.

3. Kecepatan objek-objek lingkungan kanal

Jika objek-objek pada kanal dalam keadaanbergerak, maka akan mengakibatkan timevarying doppler shift.


16/27

4. Bandwidth transmisi sinyalJika bandwidth sinyal yang dikirimkan lebihbesar dari bandwidth kanal, maka sinyal yangditerima akan mengalami distorsi. Hal iniberhubungan dengan bandwidth koheren darikanal.


17/27

1. Doppler ShiftDoppler shift disebabkan oleh pergerakanrelatif antara pemancar dan penerima danakibat dari pergerakan objek-objek padakanal. Hal ini mengakibatkan adanyapelebaran spektral sinyal yang diterima olehpenerima.


18/27

Berikut merupakan proses pergeserandoppler:

cos

v

fd v =kecepatan pergerakan relatif

= panjang gelombangfrekuensi carrier

= sudut antara arah propagasisinyal datang dengan arahpergerakan antena

jika = 00, makafd,max= fm= v/


19/27

2. Delay spread dan coherence bandwidtha.Delay spread (c)Sinyal multipath akan sampai di penerima denganwaktu tiba yang berbeda beda tergantung jaraklintasan yang ditempuh. Sebuah impuls yangdikirimkan oleh pemancar akan diterima oleh penerimabukan lagi sebuah impuls melainkan sebuah pulsadengan lebar penyebaran yang disebut delay spread.Delay spread merupakan suatu interval ukuran delaymasing masing lintasan yang dilewati sinyal dengan

nilai penguatan atau peredaman tertentu. Delay spreadini dapat menimbulkan interferensi antar simbol,karena setiap simbol saling bertumbukan dengansimbol sebelum dan sesudahnya. Level interferensiantar simbol ini ditentukan oleh kecepatan transmisibit.


20/27

b. Coherence Bandwidth (Bc)Merupakan parameter ukur statistik kanaldalam suatu range frekuensi yang dapat

dianggap flat yaitu semua komponenspektrum dalam range frekuensi tersebutmendapat gain dan fasa linier. Coherencebandwidth dapat mendefinisikan sifat fadingsebagai frequency selective fadingatau flat

fading. Jika ditransmisikan sinyaldengan bandwidthlebih kecil daricoherencebandwidth, maka sinyal tersebut akanterkena flat fading, dan jika ditransmisikansinyal dengan bandwidthlebih besar

dari coherence bandwidth, maka sinyaltersebut akan terkena frequency selectivefading.


21/27

Sebagai pendekatan, coherence bandwidth(Bc) dapat dihitung dengan persamaan

Dengan kata lain, berdasarkan delay

spreadkanal mengalami: Flat Fading,jika : - BW sinyal < Bc- delay spread < periode simbol Frequency selective fading,jika : - BWsinyal > Bc

- delay spread > periode symbol


22/27

a. Doppler Spread(BD) merupakan ukuran pelebaranspektral yang disebabkan oleh pergerakan kanal dandidefinisikan sebagai interval frekuensi padaspektrum Doppleryang nilainya tidak nol.

b. Coherence Time (Tc) Merupakan ilustrasi efek Doppler pada domain waktu dan

digunakan untuk mengkarakterisasi variasi waktu daritingkat dispersi frekuensi ke kanal dalam domainwaktu. Coherence timedapat digunakan untukmengkarakterisasi sifat kanal berdasarkan variasi waktu,yaitu slow fadingatau fast fading.Jika ditransmisikansinyal dengan durasi simbol lebih kecil dari Tc, maka

sinyal tersebut akan mengalami slow fading, dansebaliknya jika ditransmisikan sinyal dengan durasi simbollebih besar dari Tc, maka sinyal tersebut akanmengalami fast fading.


23/27

Sebagai pendekatan, coherence time (Tc)

dapat dihitung dengan persamaan Tc

Dengan kata lain, berdasarkan Dopplerspread kanal mengalami:

Fast fading,jika : - Tc < periode simbolvariasi kanal lebih cepat dari variasi

sinyal baseband

Slow fading,jika : - Tc > periode simbol

variasi kanal lebih lambat dari variasisinyal baseband

Cont


24/27

Klasifikasi fading

Klasifikasi Fadingberdasar dopplerspread :

Slow fading

Fast Fading

Respon impulse dari kanal berubah denganlaju lebih lambat dibandingkan denganperiode simbol dari sinyal yang

ditransmisikan atau bandwidth dari sinyal(Bs) jauh lebih besar dibandingkan dengandoppler spread (Bd)

Ts > BdKanal bisa diasumsikan statis pada satuatau beberapa interval simbol

Terjadi perubahan respon impulse kanal

dalam satu durasi simbol atau coherencetime (Tc) lebih kecil dari periode simbol(Ts).

Ts > Tc


25/27

SMALL SCALE

FADING

FLAT FADING

Berdasarkan

atas multipath

Time Delay

Spread

Berdasarkan

atas Doppler

Spread

FREQUENCY

SELECTIVE FADING

FAST FADING

SLOW FADING

BW sinyal < BW koheren

Delay spread < periodesimbol

BW sinyal > BW koheren

Delay spread > periode simbol

Doppler spread >>

Coherence time < periode

simbol

Variasi kanal lebih cepat dari

variasi sinyal baseband

Doppler spread periode

simbol

Variasi kanal lebih lambat dari

variasi sinyal baseband

JadiklasifikasiSmall ScaleFading


26/27

Model propagasi ruang bebas (free space)digunakan untuk memprediksikan kekuatansinyal yang diterima bila pemancar dengandengan penerima memiliki jalur LOS yang

bebas gangguan diantaranya. Besar dayasinyal yang diterima pada penerima (receiver)yang terpisah dari pemancar dengan jarak ddiberikan oleh persamaan free space fritss :


27/27

Cont

Model Statistik Kanal Multipath_ok

Documents

Transcript of Model Statistik Kanal Multipath_ok