TUGAS III KOMUNIKASI BERGERAK

Link Budget Menggunakan Model Path Loss

Model propagasi radio Kebanyakan berasal menggunakan kombinasi model analitis dan

empiris. Pendekatan empiris didasarkan pada kurva pas atau analitis ekspresi yang menciptakan satu

setdata yang diukur.

Keuntungan:

Memperhitungkan semua faktor propagasi, baik dikenal dan tidak dikenal.

Kekurangan:

Model-model baru perlu diukur untuk lingkungan yang berbeda ataufrekuensi.

Long Distance Path Mode

Selama bertahun-tahun, beberapa model propagasi klasik telahdikembangkan, yang digunakan

untuk memprediksi cakupan skala besar untukdesain sistem komunikasi mobile.

Rata-rata kekuatan sinyal yang diterima menurun logaritmis dengan jarak :

1

Ketika model path loss diplotkan dalam skala logaritma maka model path loss ini akansegaris

dengan sebuah slope bernilai sampai 10n dB perdecade . Nilai path loss exponent (n)dipengaruhi

2

oleh perhitungan propagasi .Ini sangat penting untuk memilih jarak referensi free spaceyang sesuai

dengan situasi propagasinya.

Referensi Pathloss dihitung dihitung menggunakan free space path loss formula padarumus

3.5.Berikut table pasth loss exponent untuk berbagai situasi lingkungan yang berbeda .

Log Normal Shadowing

Model log distance tidak mempertimbangkan kenyataan bahwa lingkungan sekitar

clutterpada dua lokasi yang berbeda dapat memiliki jarak transmitter–receiver yang sama sehingga

sinyalyang terukur berbeda .Daya yang diterima oleh transmitter sejarak d receiver dengan model

log normal shadowing :

PL(d) = PL(d) + Xσ = PL(d0) + 10nlog (dd 0 ) +Xσ

Dimana Xσ adalah variable acak terdistribusi Gaussian dengan zero mean dan standartdeviasi

σ .Distribsi lag normal menggambarkan efek shadowing sembarangan yang terjadi sepanjang lokasi

pengukuran yang luas dimana mempunyai pembagian Transmitter dan receiver yang sama,tetapi

memiliki perbedaan clutter pada propagasinya .Model lag normal shadowing banyak digunakan

untuk pendekatan system wireless di daerah urban , dimana kepadatan gedung yang tinggi.

Saat dimana PL(d) merupakan variable acak dengan distribusi normal dalam dB , jadi

Pr(d)dan fungsi Q atau error function (erf) boleh digunakan untuk menghitungh level sinyal yang

diterimaakan melebihi level tertentu . Q function didefinisikan sebagai berikut :

Probababilitas level sinyal yangn diterima akan melebihi nilai ϒ dan dapat dihitung darifungsi

kumulatif densitas.

3

Contoh dari scatter plot dari data MMSE path loss model dari 6 kota di Germany Dari datan= 2,7 dan

σ =11,8 dB

Probabilitas dari level sinyal yang diterima dengan ϒ

Perhitungan Presentasi dari cakupan area

Ini akan jelas bahwa karena efek acak dari shadowing , beberapa lokasi cakupan area akanberada

diantara sinyal threshold yang diterima .Untuk cakupan area yang melingkar mempunyairadius R

dari base station .Kemudian kita akan menghitung nilai presentasi are layanan yangberguna U(ϒ)

Untuk menghitung nilai pathloss sebagai referensi ke batas cell (r = R) , ini jelas bahwa :

Dengan memilih level sinyal seperti Pr(R) = ϒ, U(ϒ) dapat ditulis sebagai berikut :

4

Model Propagasi Outdoor

Model Okumura

Model Okumura merupakan salah satu metode / model propagasi dan salah satu jenis

pemodelan yang paling banyak digunakan untuk prediksi median transmission loss terutama di

daerah perkotaan. Model ini dapat digunakan untuk ketinggian antena base station antara 30 m

hingga 1000 m, jarak antara 1 km hingga 100 km, serta frekuensi antara 150 MHz hingga 1920 MHz.

Okumura menggunakan sebuat set kurva yang memberikan median atenuasi yang relative keruang

bebas (AMU), di urban area wilayah dataran halus mempunyai antenna yang efektif dengan

ketinggian 200m dan antenna berjalan dengan ketinggian 3m. dengan jarak dan frekuensi yang sama

maka okumura model dapat diartikan loss pada ruang bebas antara titik yang ditarik harus

ditentukan dan kemudian nilai dari AMU di tambahkan kedalamnya denganfactor koreksi untuk

menghitung tipe medan. Bentuk modelnya di expresikan dengan model :

L50(dB) = LF + Amu(f, d)- G(hte) — G(hre) — Garea

L adalah nilai rata-rata redaman lintasan propagasi, dengan kata lain median dari nilai path

loss. LF merupakan free space propagation loss(redaman lintasan ruang bebas). Amu merupakan

median atteniation relatif terhadap free space, yang merupakan fungsi dari frekuensi dan jarak (rata-

rata redaman relatif terhadap redaman ruang bebas). G(hte) merupakan gain factor ketinggian

antena base station. G(hre) merupakan gain factor ketinggian antena penerima. GAREA adalah gain

berdasarkan tipe lingkungan tempat perambatan gelombang. Gain antena disini adalah karena

berkaitan dengan tinggi antena dan tidak ada hubungannya dengan pola antena.

Okumura juga menemukan bahwa G(hte) mempunyai nilai yang bervariasi dengan

perubahan20 dB/decade dan G(hre) bervariasi dengan perubahan 10 dB/decade pada ketinggian

antenakurang dari 3 m.

5

Model hatta

Model Hatta merupakan bentuk persamaan empirik dari kurva redaman lintasan yang

dibuat olehOkumura, karena itu model ini lebih sering disebut sebagai model Okumura-Hatta. Model

ini validModel ini validuntuk daerah range frekuensi antara 150-1500 MHz.

L(urban)(dB) =69,55 + 26,16logfc – 13,82loghte– a(hre) + (44,9– 6,55loghre) logd

dimana f c adalah frekuensi kerja antara 150-1500 MHz, hte adalah tinggi efektif antenna

transmitter(BS) sekitar 30-200 m , hreadalah tinggi efektif antenna receiver (MS) sekitar 1-10 m, d

adalah jarak antara Tx-Rx (km), dan a(hre) adalah faktor koreksi untuk tinggi efektif antena MS

sebagai fungsi dariluas daerah yang dilayani.

Untuk kota kecil sampai sedang, faktor koreksi a(hre) diberikan oleh persamaan:

a(hre) = (1,1logfc – 0,7) hre– (1,56logfc–0,8) dB

sedangkan untuk kota besar:

a(hre) = 8,29 (log1,54hre)2 – 1,1 db untuk fc<300 MHz

a(hre) = 3,2 (log11,75hre)2– 4,97 dB untuk f c>300 MHz

Untuk memperoleh redaman lintasan di daerah suburban dapat diturunkan dari persamaan standar Hatta

untuk daerah urban dengan menambahkan faktor koreksi, sehingga diperoleh persamaan berikut:

L(suburban)(dB) = L(urban) – 2[log(fc/28)]2 – 5,4

dan untuk daerah rural terbuka, persamaannya adalah:

L(open rural)(dB) = L(urban) – 4,78 (logfc)2 – 18,33logfc – 40,98

6

European Co-operative for Scientific and Technical Research (EURO-COST) membentuk

komitekerja COST-231 untuk membuat model Hatta yang disempurnakan atau diperluas. COST-231mengajukan suatu

persamaan untuk menyempurnakan model Hatta agar bisa dipakai pada frequensi 2GHz. Model redaman lintasan

yang diajukan oleh COST-231 ini memiliki bentuk persamaan:

L(urban) =46,3 + 33,9logfc – 13,82 loghte – a(hre) + (44,9-6,55loghte)logd + CM

dimana a(hre) adalah faktor koreksi tinggi efektif antenna MS sesuai dengan hasil Hatta, dan0 dB

untuk kota sedang dan suburban CM = 3 dB untuk daerah pusat metropolitanModel Hatta COST-231

hanya cocok untuk parameter-parameter berikut :

f : 1500 – 2000 MHz

hte: 30-200m

hre: 1-10 m

d : 1-20 km

Walfisch dan Bertoni Model

Sebuah model yang dikembangkan oleh Walfisch dan Bertoni [Wa] 88] mempertimbangkan

dampakdari atap dan bangunan tinggi dengan menggunakan difraksi untuk memprediksi rata-rata

sinyalKekuatan di jalan. Model ini menganggap path loss, S, menjadi produk tiga faktor.

di mana P0 merupakan ruang bebas path loss antara antena isotropik yang diberikan oleh

Di dB, path loss diberikan oleh :

Gambar 3.25 menggambarkan geometri yang digunakan dalam Walflsch Bertoni Model [Wal88],

[Mac93]. Model ini sedang dipertimbangkan untuk digunakan oleh ITU-R dalam kegiatan

standarIMT-2000.

7

Model Longlye-Rice

Model Longley-Rice ini cocok untuk diterapkan pada system komunikasi titik ke titik didalam

frekuensi dari 400 MHz sampai 100 GHz.. Redaman media transmisi dihitung dengan mengacu pada

bentuk geometri dari profil permukaan daerah layanan dan efek refraksi dari troposphere. Teknik

geometri optik (utamanya model refleksi 2-ray) digunakan untuk memperkirakan kekuatan sinyal

sampai batas horizon gelombang radio. Redaman karena difraksi dihitung dengan menggunakan

model Fresnel-Kirchoff knife-edge. Sementara itu teori hamburan digunakan untuk membuat

perhitungan troposcatter pada jarak jauh, dan redaman difraksi medan jauh dihitung dengan

menggunakan metode Van der Pol-Bremmer yang dimodifikasi.

Model Longley-Rice bekerja pada dua mode. Jika informasi mengenai profil permukaan

lintasan tersedia secara mendetail maka parameter-parameter khusus lebih mudah untuk

menentukan dan menghitung redaman lintasan, mode ini disebut mode prediksi dari titik ke titik

(point to point mode). Pada sisi lain jika profile permukaan lintasan tidak tersedia maka metode

Longley-Rice menyediakan teknik untuk menghitung parameter-parameter khusus dari lintasan.

Mode prediksi ini disebut dengan area mode.

Model Durkin

Pendekatan prediksi propagasi klasik mirip dengan yang digunakan oleh Longley Rice yang

dibahas oleh Edward dan Durkin, serta paper Dadson menggambarkan simulator komputer, untuk

memprediksi kontur kekuatan medan di medan yang tidak teratur, yang diadopsi oleh komite

radiogabungan (JRC) di Inggris untuk perkiraan daerah cakupan radio mobile efektif. Sebagai

masukan simulator untuk menghitung path loss, Durkin membaginya menjadi dua bagian. Bagian

pertama adalah akses terhadap database dari topografi dan informasi profil permukaan bumi

sepanjang arah radial dari transmitter ke receiver. Dengan asumsi bahwa antenna receiver menerima

semua energi yang berasal dari arah radial, maka tidak terjadi efek multipath. Dengan kata lain

propagasi yang dimodelkan disederhanakan ke dalam bentuk Line of Sight (LOS) dan difraksi dari

rintangan sepanjang arah radial, dan mengabaikan pantulan dari benda-benda disekitarnya dan efek

scater local. Sedangkan bagian kedua adalah algoritma simulasi untuk menghitung perkiraan

redaman lintasan sepanjang arah radial. Dengan cara melakukan perhitungan secara iterasi dari

pengukuran pada daerah yang berbeda-beda tetapi masih dalam satu daerah layanan, maka dapat

diperoleh kontur dari kuat sinyalnya.

Jika vj≤-0.8 untuk j = 1,….,n, maka kondisi propagasi ruang bebas adalah dominan. Untuk

kasus seperti ini, daya yang diterima dikalkulasikan menggunakan transmisi ruang bebas formula.

8

Jika wilayah tersebut dalam test zona Fresnel adalah gagal ( semua v j> -0.8) maka ada 2

kemungkinan yaitu:

a. Non-LOS

b. LOS, tetapi dengan jarak yang cukup pada zona Fresnel

Untuk kasuk non-LOS, masalah tingkatan sistem masuk kedalam kategori :

a.Single diffraction edge

b.Two diffraction edge

c.Three diffraction edge

d.More than three diffraction edge

Metode

test ini untuk setiap kasus sequensial akan sampai menemukan profil yangsesusai. Difraksi edge di

deteksi dengan menghitung sudut antara garis yang terhubung pada transmitter danreceiver

antenna tiap titik di setiap profile wilayah. jika di = dj, maka raut wilayah bias di modelkan sebagai

single

difraksi.

Jika kondisi single difraksi tidak memuaskan, maka bisa di cek ke dalam bentuk two difraksi

edges. Testnya hampir sama dengan single difraksi dengan pengecualian bahwacomputer melihat 2

buah tepi yang terlihat tiap sisinya.

Atenuasi untuk loss saat difraksi kedua sisi disebabkan sisi difraksi pertama

dengantransmitter sebagai sumber. Atenuasi difraksi kedua adalah loss pada receiver disebabkan

sisidifraksi kedua berhubungan dengan sisi difraksi pertama sebagai sumber. Kedua atenuasitersebut

9

dijumlahkan sehingga memberikan tambahan loss disebabkan oleh halangan yang dimasukan

kedalam loss pada ruang bebas atau loss pada bumi, yang besar.Untuk 3 sisi difraksi, difraksi luar

harus mengandung difraksi antara sisi pertama. Inidapat terdeteksi dengan menghitung garis antara

2 buah sisi difraksi luar. Jika halanganantara 2 buah sisi luar lolos melalui garis, maka terdapat sisi

difraksi ketiga.

Wideband PCS Microcell Model

Bekerja dengan Feuerstein, dkk pada tahun 1991 menggunakan 20 MHz pemancar berdenyut di 1900MHz

untuk mengukur path loss, pemadaman, dan delay spread di microcellu-lar sistem khas di SanFrancisco dan

Oakland. Menggunakan base station antena ketinggian dari 3,7 m, 8,5 m, dan 13,3 m,dan penerima

mobile dengan ketinggian antena 1,7 m di atas tanah, statistik untuk path loss,multipath, dan

coverage area yang dikembangkan dari pengukuran luas dalam line-of-sight (LOS) danterhambat

(OBS) lingkungan [Feu94}Untuk bumi tanah Model refleksi datar, jarak di mana yang pertama Zona

Fresnel hanya terhalangoleh tanah (pertama Fresnel zona bening-Ance) diberikan oleh:

Untuk kasus LOS, model path loss regresi ganda yang menggunakan regresi breakpoint pada pertamaFresnel izin

zona terbukti cocok untuk mengukur-dokumen. Model mengasumsikan antenna omnidirectional

vertikal dan memprediksi path loss rata-usia sebagai

dimanap1 sama dengan FL (d0) (path loss dalam desibel pada jarak referensi dari d0 = I m), d adalahdalam meter dan

n1, n2 adalah eksponen path loss yang merupakan fungsi tinggi pemancar.

10