BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Power control

 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Power control pada sistem CDMA adalah mekanisme yang dilakukan untuk
mengatur daya pancar mobile station (MS) pada kanal uplink, maupun daya pancar
base station (BS) pada kanal downlink untuk mencapai suatu target kinerja tertentu.
Power control juga dimaksudkan untuk mengoptimalkan kapasitas layanan agar dapat
melayani sebanyak mungkin pelanggan, dengan tetap memenuhi quality of service
(QoS) yang dipersyaratkan untuk layanan tersebut. Hal ini tidak lain muncul karena
terus bertambahnya tuntutan akan layanan telekomunikasi nirkabel yang makin handal
dengan kapasitas yang makin besar, yang berbenturan dengan terbatasnya alokasi
spektrum frekuensi.
Tidak seperti teknologi multiple access nirkabel lainnya seperti GSM dimana
setiap user yang sedang aktif mendapatkan alokasi frekuensi dan time slot yang
berbeda, pada CDMA tiap user menggunakan slot frekuensi yang sama. User yang
satu dengan yang lainnya dibedakan dengan menggunakan kode tertentu yang unik.
Karena penggunaan frekuensi yang sama ini, interferensi antar pengguna akhirnya
menjadi faktor pembatas yang signifikan pada CDMA.
Pada komunikasi nirkabel seperti CDMA, terdapat rugi-rugi propagasi
(propagation loss) sebagai fungsi jarak antara BS dengan mobile station MS. Karena
adanya propagation loss ini, pada BS sinyal dari MS yang jaraknya lebih dekat
dengan BS akan lebih mendominasi daripada sinyal yang berasal dari MS yang
berjarak lebih jauh, jika tidak ada pengendalian daya pancar. Oleh karena itu,
manajemen daya pancar BS dan MS dengan power control yang efisien pun mutlak
dibutuhkan, karena tanpa itu kapasitas sistem dapat menjadi sangat rendah. Pada kanal
1 downlink power control didesain untuk mencegah terjadinya interferensi antar sel,
sedangkan pada kanal uplink power control dimaksudkan untuk mengatasi interferensi
antar user dalam satu sel.
Selain itu, tidak idealnya kanal komunikasi nirkabel dapat menimbulkan
masalah. Sinyal dari pengirim yang melalui kanal komunikasi nirkabel dalam
perambatannya akan mengalami beberapa proses, antara lain difraksi, refleksi dan
hamburan (scattering). Akibat berbagai proses ini, hasil akhir yang tiba di sisi
penerima adalah sinyal yang mengalami multipath fading. Sinyal fading ini ditandai
dengan amplitudo dan waktu kedatangan dari masing-masing lintasan (path) yang
berbeda-beda, sehingga saat bersuperposisi di penerima akan dihasilkan sinyal total
yang berfluktuasi. Degradasi kualitas sinyal yang berakibat pada penurunan rasio
sinyal terhadap interferensi akibat pengaruh multipath fading ini dapat diperbaiki
dengan menggunakan power control.
1.2 Rumusan Masalah
Closed loop power control diperlukan pada sistem CDMA untuk memitigasi
fluktuasi pada sinyal yang dikirim oleh MS melalui kanal nirkabel, sebagai akibat dari
multipath fading. Kinerja dari closed-loop power control ini akan dipengaruhi oleh
beberapa faktor, yaitu feedback delay, step size, power control command (PCC) error
dan perbandingan kecepatan fading terhadap kecepatan update power control [1].
Selain faktor-faktor di atas, pada power control berbasis signal-to-interference ratio
(SIR), keakuratan estimasi parameter SIR juga sangat menentukan kinerja power
control. Estimasi SIR dihadapkan pada tantangan menemukan cara untuk memisahkan
komponen sinyal dari penginterferensinya secara efisien dalam periode yang singkat
karena akan digunakan pada algoritma power control yang sangat cepat [2].
Pengukuran SIR tidaklah mudah, tapi ketepatan estimasi SIR dapat meningkatkan
kualitas power control [3].
2 Dengan metode estimasi SIR yang berbeda akan diperoleh kinerja closed-loop
power control yang berbeda pula [4]. Ini terjadi karena pengukuran masing-masing
estimator mempunyai akurasi yang berbeda-beda, yang ditandai oleh error estimasi
yaitu selisih nilai SIR estimasi dengan nilai SIR sebenarnya (SIR true). [3] dan [5]
membahas dampak error estimasi ini, namun dikerjakan pada nilai signal to noise
ratio (SNR) saja karena evaluasi dilakukan pada sistem dengan hanya satu user aktif
sehingga dampak interferensi antar user (MAI) tidak diperhitungkan. [4] mengulas
error estimasi dengan melakukan perbandingan performa antar estimator SIR yang
berbeda.
Dampak dari estimation error ini terhadap kinerja closed-loop power control
akan diuji dengan menggunakan teknik simulasi komputer. Efek estimation error
terhadap power control error terlebih dahulu diamati, sebelum performa power
control dievaluasi dengan menggunakan nilai bit error rate (BER) sebagai fungsi dari
SIR. Simulasi juga dilakukan untuk melihat efek berbagai parameter sistem di atas,
yaitu step-size, feedback delay, dan fading rate dipadu dengan error estimasi, terhadap
kinerja sistem. Power control akan disimulasikan dengan menggunakan sinyal yang
melalui kanal multipath yang non-line of sight (non-LOS) yang dimodelkan sebagai
kanal fading Rayleigh, dengan ditambah pengaruh dari noise termal yang dimodelkan
dengan additive white Gaussian noise (AWGN).
1.3 Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengamati dampak error pada estimasi nilai SIR terhadap closed-loop power
control dengan menggunakan parameter power control error (PCE) dan perintah
power control yang keliru.
2. Mengevaluasi parameter-parameter yang berdampak pada kinerja closed-loop
power control berbasis SIR. Evaluasi dilakukan dengan menggunakan nilai BER
sebagai fungsi dari Eb/Io untuk menunjukkan efek error pada estimasi SIR, fading
rate, step size dan feedback delay.
3 1.4 Batasan Masalah
Sistem yang disimulasikan hanya terdiri dari 10 user pada satu sel dengan satu
BTS saja. Sistem diasumsikan bekerja pada kanal downlink yang dapat
mentransmisikan bit PCC tanpa error. Kanal yang disimulasikan adalah kanal slow
dan flat fading dengan fluktuasi sinyal terdistribusi Rayleigh. Dampak redaman
propagasi akibat faktor jarak (near-far) tidak diperhitungkan karena dianggap telah
teratasi oleh open-loop power control yang bekerja sempurna.
Algoritma closed-loop power control yang digunakan berbasis SIR, dengan
nilai SIR yang digunakan sebagai informasi feedback power control adalah
penjumlahan dari nilai SIR true dengan nilai error estimasi SIR.
1.5 Metodologi Penelitian
Penelusuran literatur (literature search) tentang power control pada CDMA
dilakukan pertama sekali. Berdasarkan penelusuran tersebut, dilakukan penelaahan
lebih lanjut (literature review) untuk merumuskan permasalahan.
Penelitian dilakukan dengan teknik simulasi komputer menggunakan program
Matlab versi 7. Simulasi yang dilakukan meliputi pembangkitan sinyal fading
terdistribusi Rayleigh, pengujian model estimation error dan power control error,
serta pengamatan kinerja dengan menggunakan parameter BER terhadap Eb/Io.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun dalam lima bab sebagai berikut:
•
Bab I Pendahuluan
4 Menjelaskan latar belakang penelitian, rumusan masalah penelitian, tujuan
dilakukannya penelitian, batasan masalah, serta metodologi yang digunakan dalam
melakukan penelitian.
•
Bab II Power Control CDMA pada Kanal Fading Rayleigh
Bab ini menguraikan teori dasar yang berkaitan dengan masalah propagasi pada kanal
multipath fading, karakteristik kanal fading Rayleigh, konsep CDMA dan power
control.
•
Bab III Model Sistem Closed-Loop Power Control pada CDMA
Bab ini berisi model dari sistem yang disimulasikan, termasuk simulasi kanal fading
Rayleigh, model sistem closed-loop power control, dan SIR estimatornya.
•
Bab IV Simulasi Power Control dengan Error pada Estimasi SIR
Pada bab ini akan diuraikan prosedur simulasi dan hasil simulasi closed-loop power
control pada kanal slow dan frequency non-selective fading.
•
Bab V Kesimpulan dan Riset Lanjutan
Menyimpulkan hasil evaluasi simulasi untuk menjawab tujuan penelitian. Beberapa
kemungkinan riset lanjutan dari riset yang telah dilakukan di tugas akhir ini juga
diuraikan pada bab ini.
5