Model Statistik Kanal Multipath_ok
-
Upload
silvi-aisiyah-dita-p -
Category
Documents
-
view
241 -
download
0
Transcript of Model Statistik Kanal Multipath_ok
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
1/27
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
4/27
Cont
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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)
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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).
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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).
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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/
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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.
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
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 :
-
8/2/2019 Model Statistik Kanal Multipath_ok
27/27
Cont