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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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$er.
2
7/23/2019 Fading MitigationEE
3/21
DIVERSIT !i$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.
-
7/23/2019 Fading MitigationEE
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$ersitas. sumsi setiap cabang
mempunyai ;8 rata#rata yang sama% diberikan oleh:
=
Ant. m
7/23/2019 Fading MitigationEE
5/21
12
2
=
==
asumsi
N
ESNR
o
b
9ika setiap cabang mempunyai ;8 sesaat ;8 > i% P!F dari
i
( ) 01
=
ii
i
ep
dengan adalah ;8 rata#rata setiap cabang.
Probabilitas bah&a setiap cabang tunggal mempunyai ;8
sesaat kurang dari suatu ambang adalah
[ ] ( )
=
==
ededpP iiiir
i
11
00
Probabilitas bah&a semua , cabang di$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
@
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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% >
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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$ing% delay yang terjadi
untuk human speech tidak boleh ? =< ms
1 m1
1-
7/23/2019 Fading MitigationEE
14/21
2 m2
m 2m nm
0lustrasi urutan data pada proses 0nterlea$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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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&
7/23/2019 Fading MitigationEE
16/21
1C
7/23/2019 Fading MitigationEE
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$olutional tidak hanya ungsi k#
input tapi juga ungsi '*#1) input dari k
.amming "ode
1I
7/23/2019 Fading MitigationEE
18/21
Tabel di ba&ah ini merupakan contoh Qamming ode
'I%=).
Pada Qamming ode 'I%=)% = bit inormasi ditambahkanredundancy bit 'atau parity check bit) sejumlah - bit%
sehingga menghasilkan I deretan bit kode.
Hamming distanceantara 2 kode adalah jumlah dimana
dua kode 'code&ord) berbeda% misal Hamming distance
antara '1%1%1%1%1%1%1) dan '1%1%1% -% mempunyai
kemampuan mengkoreksi error t >1 error dan
mendeteksi 4 > 2 error.
1
7/23/2019 Fading MitigationEE
19/21
"on%olutional "oding
on$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
7/23/2019 Fading MitigationEE
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$olusional sampai input
decoder iterbi.
lgoritma iterbi:
- !ata dipecah menjadi kelompok kecil sesuai jumlah portoutput 'n). etiap kedatangan 2 bit yang berturutanakan dibandingkan dengan urutan bit yangada padasetiap cabang reerensi sehingga setiap cabang akanmempunyai nilai Qamming distance 'metric)
- ;ilai metric diakumulasikan pad setiap node#nodeyangdile&ati
- 9ika satu node dimasuki lebih dari satu cabang% makapilihlah nilai metrik paling minimum
- 9ika pada periode tertentu data yang datang sudahhabis maka pilihlah node dengan akumulasi metrikpaling minimum
- "akukan trace back untuk memperoleh output decoder.
Fading Margin
2
7/23/2019 Fading MitigationEE
21/21
Fading margin tergantung pada target availabilityo the
linkco$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
Top Related