Interferensi co

Konsep Selular
Pada Sistem Komunikasi Bergerak
Pengulangan Frekuensi (Frequency Reuse)
Frekuensi atau grup frekuensi bisa dipergunakan pada sel yang terpisahkan
dengan jarak pengulangan yang cukup.
Gambar. Pengulangan sel
Frequency reuse adalah pemakaian kembali kanal frekuensi yang sama pada sel
lain di lokasi yang berbeda. Frequency reuse dilakukan untuk meningkatkan
efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan kapasitas sistem. Adapun latar
belakang frekuensi re-use antara lain
-
Keterbatasan alokasi frekuensi
-
Keterbatasan area cakupan cell (coverage area).
-
Menaikkan jumlah kanal.
-
Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.
-
Co-channel interference
Inti dari konsep selular adalah konsep frequency reuse. Walaupun ada ratusan
kanal yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, mak
a total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah kanal.
Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar
masing-masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya
interferensi akibat pemakaian kanal yang sama Interferensi Co-Channel).
Jarak minimum frequensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa
faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk geografi suatu
wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station.
Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus pen
dekatan teori sel hexsagonal, yaitu :
dimana :
D = Jarak minimum sel yang menggunakan kanal frekuensi yang sama.
R = Radius sel, dihitung dari pusat sel ke titik terjauh dalam sel.
K = Banyaknya sel per kelompok / pola sel / pola frequency reuse.
Gambar Frequency Reuse Group dengan K = 7.
Pola frequency reuse pada sistem selular diperlihatkan gambar. Pengaturan pola
tersebut harus sebaik mungkin, hal ini untuk menghindari interferensi akibat
adanya penggunaan kanal yang berdekatan (Interferensi Adjacent Channel) dan
interferensi co-channel.
Besaran D/K disebut sebagai faktor reduksi kanal dengan frekuensi yang sam
a. Besaran tersebut menentukan kualitas transmisi dalam perencanaan sistem
selular agar tidak terjadi interferensi co-channel.
Dari persamaan juga terlihat bahwa, jika jarak D semakin besar, maka jumlah
kelompok sel akan bertambah, sehingga interferensi co-channel akan berkurang,
dengan catatan daya pemancar pada BS tidak terlalu besar. Tetapi untuk pita
frekuensi yang sama, jumlah kanal/sel akan berkurang yang berarti kapasitas
trafik per sel akan lebih kecil.
Pemecahan Sel ( Cell Splitting )
Ketika jumlah pelanggan meningkat dan mencapai jumlah maksimum yang dapat
dilayani sel, maka sel-sel harus dibelah menjadi sel-sel yang lebih kecil dan
masing-masing mempunyai jumlah kanal yang sama serta dapat melayani jumlah
pelanggan yang sama seperti sel asalnya. Dengan proses pembelahan sel, jumlah
pelanggan potensial dapat ditingkatkan tanpa kebutuhan tambahan bandwidth.
Gambar. Pemecahan sel berdasarkan kepadatan area
Pembelahan sel bisa dilakukan dengan cara melakukan sektorisasi pada pusat
sel, atau dengan membelah pusat grup sel menjadi sel-sel yang lebih kecil.
Gambar Pembelahan Sel (Cell Splitting) dengan sektorisasi
Handoff
Handoff merupakan proses pengalihan kanal traffic secara otomatis pada Mobile
Station(MS) yang sedang digunakan untuk berkomunikasi tanpa terjadinya
pemutusan hubungan. Hal ini menjelaskan bahwa handoff pada dasarnya adalah
sebuah ‘’call’ koneksi yang bergerak dari satu sel ke sel lainnya. Secara umum
Handoff dapat didefenisikan sebagai prosedur, dimana ada perubahan layanan pada
MS dari satu Base Station (BS) ke BS yang lain.
Dalam proses handoff harus dipastikan bahwa turunnya daya sinyal yang diterima
bukan karena pudaran sementara dan bahwa pemakai benar-benar bergerak
menjauhi stasiun basis. Stsiun basis memantau tingkat sinyal pada selang waktu
tertentu sebelum handoff dimulai. Pengukuran kuat sinyal ini harus dapat menghindari
handoff yang tidak perlu, dan sebaliknya harus memastikan terjadinya handoff yang
perlu sebelum komunikasi terputus (drop call). Waktu yang dibutuhkan untuk
menentukan perlu atau tidaknya handoff ditentukan oleh kecepatan gerak pelanggan.
Jika kemiringan rerata sinyal yang diterima curam, maka harus segera handoff.
Kecepatan gerak pelanggan, yang merupakan hal penting dalam menentukan
keputusan handoff, dapat dihitung dari statistik pudaran sinyal jangka pendek yang
diterima oleh stasiun basis.
Prinsip kerja Handoff

Mobile Station ( MS ) bergerak menjauhi suatu cell maka daya yang diterima
oleh MS akan berkurang. Jika MS bergerak semakin menjauhi Base Station (
Cell ) maka daya pancar akan semakin berkurang. Menjauhnya MS pada cell
asal menjadikan MS mendekati cell lainya. Cell lainnya dikatakan sebagai cell
kandidat yaitu cell yang akan menerima pelimpahan MS dari cell sebelumnya.
 MSC melalui Cell kandidat akan memonitor pergerakan MS dan menangkap
daya pancar MS. Diantara cell kandidat yang menerima daya pancar MS
terbesar maka pelimpahan MS akan berada pada cell tersebut. Cell kandidat
yang menerima pelimpahan MS akan melakukan monitoring. Proses
monitoring dilakukan oleh MSC dan menginstruksikan pada cell kandidat
tersebut.
 Pada saat Handoff, supervisi dipersingkat. MSC melakukan prioritas
pendudukan kanal pada MS yang akan mengalami Handoff. Cell kandidat
dibuat urutan prioritas
Proses handoff dapat digambarkan seperti :
(1) MS hanya dilayani oleh cell A dan active set hanya terdiri dari pilot A.MS mengukur
pilot B (Eb/Io), diperoleh kecenderungan > T_ADD. MS mengirim pesan hasil ukur
pilot B dan memindahkan status pilot B dari neighbor ke candidate set.
(2) MS menerima pesan dari cell A berisi PN offset cell B dan alokasi Walsh code
untuk TCH dan MS start komunikasi menggunakan TCH tersebut.
(3) MS memindahkan status pilot B dari candidate set ke active set, MS mengirim
pesan handoff completed. Sekarang ada 2 pilot yang aktif.
(4) MS menditeksi pilot A jatuh < T_DROP, MS start mengaktifkan timer.
(5) Timer mencatat T_TDROP, MS mengirim PSMM (pilot strength measurement
message).
(6) MS menerima handoff direction message , pesan ini berisi hanya PN offset cell B
(tanpa PN offset cell A ).
(7) MS memindahkan status pilot A dari active set ke neighbor set.
Lamanya waktu suatu komunikasi berada dalam satu sel tanpa handoff disebut waktu
tinggal atau dwell time. Faktor-faktor yang mempengaruhi waktu tinggal antara lain
perambatan, interferensi, dan jarak antara pelanggan dengan stasiun basis. Bahkan
untuk pemakai yang diam, pudaran dapat terjadi karena gerakan benda-benda lain
disekitar pemakai dan di sekitar stasiun basis. Hal ini menyebabkan waktu tinggal
menjadi acak dan tertentu meskipun untuk pemakai yang diam. Pemakai bergerak
dengan kecepatan yang berbeda-beda, dari kecepatan berjalan manusia hingga
kecepatan kendaraan bermesin. Hal ini menimbulkan permasalahan dalam
perancangan sistem. Kendaraan bermesin yang mempunyai kecepatan tinggi akan
melintasi daerah cakupan sel hanya dalam waktu beberapa detik saja, sedangkan
pejalan kaki mungkin tidak akan pernah memerlukan handoff. Jika sistem
menggunakan sel-sel mikro (untuk meningkatkan kapasitas), maka MS akan
terbebani, terutama saat pemakai berkecepatan tinggi sering melintasi sel-sel
Meskipun
konsep
seluler
memungkinkan
penambahan
kapasitas
melalui
penambahan sel-sel baru, tetapi pada prakteknya hal ini sulit dilakukan terutama di
daerah perkotaan. Dengan menggunakan ketinggian antena dan tingkat daya yang
berbeda, dimungkinkan untuk membuat sel besar dan sel kecil pada lokasi yang sama
(bertumpang tindih). Teknik ini disebut pendekatan sel payung. Sel payung digunakan
untuk menyediakan daerah cakupan yang luas bagi pemakai berkecepatan tinggi dan
menyediakan daerah cakupan yang sempit bagi pemakai yang bergerak dengan
kecepatan rendah.
Pendekatan Sel Payung
Interferensi co-channel
Dengan penggunaan ulang frekuensi maka di dalam suatu daerah pelayanan seluler
terdapat beberapa sel yang menggunakan frekuensi yang sama. Sel-sel ini disebut
sel-sel kanal yang sama (atau disebut sel ko-kanal) dan interferensi yang terjadi antar
sel-sel ko-kanal ini disebut interferensi ko-kanal. Interferensi ko-kanal tidak dapat
diatasi dengan cara meningkatkan SNR. Hal ini karena penambahan daya pancar
pengirim justru akan menaikkan interferensi dengan sel ko-kanal tetanggga. Untuk
mengurangi interferensi ko-kanal maka sel-sel ko-kanal harus dipisahkan sejauh jarak
minimal tertentu yang akan mengurangi pengaruh perambatan.
Untuk mengurangi interferensi co-channel, maka sel-sel yang sama tersebut harus
dipisahkan tiap-tiap selnya sehingga jaraknya minimum agar memberikan isolasi antar
sel yang cukup pada propagasi gelombangnya. Untuk ukuran sel yang sama, terpisah
dari daya pancar, co-channel interferens menjadi fungsi radius sel (R), dan jarak ke
titik pusat terhadap co-channel sel yang terdekat (D). Dengan menaikkan rasio D/R,
jarak antar co-channel sel maka daerah yang dilayani akan naik. Interferensi antar sel
tersebut diminimalisasi dengan menaikkan isolasi dari RF energi dari co-channelnya.
Parameter Q, disebut co-channel reuse ratio, sangat terkait dengan ukuran cluster.
Q=D/R
Semakin kecil nilai parameter Q maka kapasitasnya akan membesar. Sedangkan
menaikkan nilai Q akan memperbaiki kualitas transmisi. Optimasi antara kedua hal
tersebut sangat diperlukan dalam desain selular di lapangan atau secara riil.
Perbandingan radius sel (R) dengan jarak 1
Perbandingan antara sinyal yang dikehendaki dengan sinyal interferensi ko-kanal
dapat diketahui dengan cara menghitung daya sinyal yang diterima dari sebuah
stasiun basis dan jumlah daya yang diterima dari stasiun-stasiun sel-sel ko-kanal.
S (watt) adalah daya sinyal dari stasiun basis yang dikehendaki, I (watt) adalah daya
sinyal interferensi yang disebabkan oleh sel-sel ko-kanal, R adalah radius sel, D
adalah jarak terdekat antar dua sel ko-kanal, dan I0 adalah jumlah sel ko-kanal yang
menyebabkan terjadinya interferensi. Besarnya S/I dapat dinyatakan dalam satuan dB
(desiBell).
Interferensi adjacent-channel
Interferensi yang diakibatkan oleh sinyal-sinyal pada frekuensi yang berdekatan
disebut interferensi kanal yang berdekatan (adjacent channel). Interferensi jenis ini
terjadi karena filter penerima yang tidak sempurna yanng mengakibatkan frekuensi
lain masuk kedalamnya. Interferensi ini akan menjadi masalah yang serius bila kanal
yang bersebelahanan dari pengguna tersebut mentransmisikan informasi pada
frekwensi yang sangat dekat dengan frekwensi pengguna. Fenomena ini disebut
sebagai efek near-far dimana daya dari transmitter yang terdekat mengganggu kerja
dari receiver ketika menerima sinyal dari transmitter yang jauh. Efek dari adjacent
channel interference dapat diperkecil dengan proses filterisasi yang baik dan
pembagian kanal (channel assignment) yang baik. Channel assignment dilakukan
dengan memberikan jarak frekwensi pemisah yang cukup besar antara satu
kanal dengan kanal yang lainnya.
• ACI : Interferensi dari sinyal yg dengan frekuensi didekatnya
• ACI : terjadi karena ketidak tepatan filter penerima yg
memungkinkan frekuensi berdekatan bocor kedalam passband
Masalah ini serius bila kanal yg disebelahnya sedang
memancarkan dlm jarak yg dekat dgn penerima pengguna yg
Power Control
Power control adalah suatu teknik untuk mengatur dan memperbaiki level daya dari
BTS pada kanal uplink dan downlink secara efisien. Power control bekerja agar level
daya yang diterima oleh BTS dari setiap MS memiliki level daya yang sama. Power
control sangat penting pada kanal uplink yaitu untuk menjaga agar interfrensi dapat
ditoleransi sehingga diperoleh peningkatan kapasitas kanal. Kapasitas kanal CDMA /
W-CDMA dapat meningkat jika level daya yang diterima oleh BTS sama yang dapat
didekati dengan kontrol daya yang baik (1998, A.Chockalingam). Teknik tersebut
memungkinkan seluruh user untuk berbagi sumber (resource sharing) dari satu
sistem kanal yang sama untuk mencapai kapasitas yang maksimum. Inti dari teknik
tersebut adalah mengatur level sinyal yang dipancarkan untuk mencapai nilai
SIRtarget ( ) minimum yang diinginkan sehingga dapat memenuhi QoS (Quality of
Service) yang baik.
SIR adalah perbandingan antara rata-rata daya modulasi sinyal carrier yang di
terima dengan rata-rata interfrensi yang diterima, berbagai inovasi dilakukan untuk
meningkatkan kinerja power control diantarnya dengan penggunaan algoritma power
control dan step size.
Prinsip Power control :
1.
Transmit power baik BTS maupun MS sebisa mungkin dengan daya
sekecilnya yang masih bisa di demodulasi di penerima.
2.
Signal yg barasal dari banyak MS sebisa mungkin sampai di BTS dengan
daya yg sama sehingga bisa mendapatkan maximal reverse capacity nya.
3.
Menjaga signal quality tetap baikk untuMS yang jauh, sedang dan dekat (near
far effek)
Klasifikasi Power control :
1.
Reverse Power Control (untuk mengatur transmit dari MS).
Fungsinya mengatur transmit power MS, dimana BTS dan BSC sebagai
pengaturnya karena BTS sebagai receiver. Reverse Power control di bagi lagi 2
bagian yaitu open loop dan closed loop.
2.
Forward Power Control (UntukMengatur Transmit dari BTS)
Fungsinya mengatur transmit power BTS, dimana MS dan BSC sebagai
pengaturnya karena MS sebagai receiver. Ada berbagai jenis Forward Power control
yaitu : Forward Fast Power Control, Slow Power Control dll.
Bagian mana yg bisa di atur daya transmitnya?
Untuk transmit BTS yang di atur daya transmitnya adalah traffik. Lihat Gambar :
Reverse Open Loop Power Control
Di jalankan pada saat sebelum kanal traffik aktif, yaitu di antaranya adalah saat
menghidupkan Handphone, mematikan, location update, melakukan panggilan
sampai sebelum kanal traffik aktif. Sedangkan saat kanal traffik aktive, memakai
reverse closed loop.
Prinsipnya adalah MS transmit dengan memperkiraan berdasarkan nilai daya
receive yg di terimah dengan memperhitungkan Pathloss(Redaman), Fading, Level
interferensi dirinya dll.
Transmit MS di hitung berdasarkan nilai2 seperti pada gambar, tidak ada komunikasi
2 arah antara MS dengan BTS. MS hanya memperkirakan berdasarkan nilai yg di
peroleh, melakukan uji trasnmit.
Sebagai Contoh MS melakukan panggilan ke no tertentu, maka tahapanya adalah :
1.
MS mengukur Nilai daya yg di terimah di mana BTS transmit sesuai besar
daya Pilot dan lain2. MS juga mengukur nilai2 lainya sesaui gambar di atas.
Rumusnya :
Transmit power (dBm)= - Mean Receive Power (dBm) + offset power + NOM_PWR 16*NOM_PWR_EXTs + INIT_PWR + Access Probe Corrections + Interference
correction
2.
Berdasarkan Rumus di atas, MS melakukan transmit dan menunggu respon
dari BTS. MS akan melakukan Transmit lagi dengan daya di naikan sesuai power
stepnya. Terus menerus sampai ada respon dari BTS. Berikut Gambaranya :
Transmit MS1 = Access Probe 1
Transmit MS2 = Access Probe 2 (ada kenaikan daya sebesar PI)
Dan seterusnya sampai Access Probe Maximal, jika sampai ke nilai Max tidak ada
respon dari BTS maka panggilan di anggap gagal.
Bisa di simpulkan Parameter2 penting di Open loop adalah
1.
Transmit pertama kali dimana di wakilkan oleh Initial Power atau Nominal
Power. Menaikan nilai initial dan atau nominal berarti menaikan daya transmit
pertama dari MS, kelebihannya adalah bisa cepat di respon oleh BTS tetapi
kerugianya adalah jika banyak yg melakukan panggilan maka level interfersi makin
tinggi.
2.
Kenaikan daya setiap kali transmit atau access probe, di sebut power step.
Semakin tinggi power step maka semakin cepat di respon BTS karena kenaikan
lebih besar. Kerugianya level interferen juga naik
3.
Jumlah makimal Access Probe. semakin di set besar,jika terjadi kegagalan
maka masa tunggu semakin lama.
Parameter2 tsb dapat di setting sesuai kebutuhan.