bab 3. perambatan gelombang link budget1

Bab.3 Perambatan Gelombang Fakultas Teknik Elektro

Bab 3.

Perambatan Gelombang (link budget)

Perambatan gelombang radio merupakan tulang punggung komunikasi seluler.

Dalam gelombang radio yang bergerak atau merambat tersebut dibawalah semua

informasi yang akan dipertukarkan dalam proses komunikasi. Gelombang radio

sendiri merupakan gelombang elektromagnetik yang didalamnya terdapat besaran

kuat medan magnet (H) dan kuat medan listrik (E).

Gambar 3.1. Perambatan gelombang radio

Gelombang radio berdasarkan perambatannya dalam ruang dibagi menjadi dua

kelompok besar yaitu ground wave dan sky wave (Gambar 3.1). Ground wave

adalah gelombang yang dekat dengan permukaan tanah dan sky wave adalah

gelombang yang merambat ke langit. Ground wave sendiri ada yang merambat

secara line of sight (LoS) atau secara garis lurus pada ruang bebas (sering disebut

space wave) dan merambat secara memantul dengan tanah (ground reflected wave).

Satu lagi gelombang dalam kategori ground wave yang benar-benar merambat

dipermukaan tanah yaitu gelombang permukaan (surface wave).

Transmisi gelombang radio saat ini menjadi salah satu pembatas dlm

pengembangan Komunikasi Wireless. Mekanisme perambatan gelo,bang

elektromagnetik pd umumnya terdiri atas refraksi,Difraksi, hamburan.

Model Propogasi umumnya menjelaskan perkiraan rata-rata kuat sinyal yg di terima

receiver Pada jarak tertentu dari receiver.

1. Propogasi Skala besar : Model propogasi yg memperkirakan data tentang

kuat sinyal utk jarak transmitter-receiver yg bervariasi

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Agung Yoke B, ST PERENCANAAN SISTEM TERSENTERIAL 1


Berguna untuk : memperkirakan daerah cakupan radio transmitter.

2. Propogasi Skala kecil : Model propogasi mengakrakteristikkan fluktuasi yg

cepat dari kuat sinyal yg di terima oleh receiver pd jarak dan waktu yg sangat

kecil (hanya beberapa l dan detik).

Fading terjadi karena sinyal yg di terima merupakan penjumlahan semua sinyal yg

berasal dari arah yg berbeda-beda. Akibat dari fasa sinyal tersebut acak, maka sinyal

yang di terima bermacam-macam. Ketika jarak transmitter bergerak menjauh, maka

sinyal terima akan turun, Sehingga yg di amati adalah fading skala besar.

Gambar..3.2 Fading

Pada umumnya, sinyal yang diterima pada titik penerima adalah jumlah dari sinyal

langsung dan sejumlah sinyal terpantul dari berbagai obyek. Pada komunikasi

mobile, refleksi akan disebabkan oleh :

• Permukaan tanah

• Bangunan-bangunan

• Obyek bergerak berupa kendaraan

Gelombang pantul akan berubah magnitude dan fasanya, tergantung dari

koefisien refleksi, lintasannya, dan juga tergantung pada sudut datangnya. Jadi,

antara sinyal langsung dan sinyal pantulan kan berbeda dalam hal :

Kondisi terburuk terjadi saat gelombang langsung dan gelombang pantul memiliki

magnituda yang sama serta berbeda fasa 180o. Pada kondisi yang demikian, terjadi

saling menghilangkan antara gelombang langsung dan pantulnya (complete

cancellation )

• Amplitudo, tergantung dari magnitude koefisien refleksi

• Phasa, yang tergantung pada perubahan fasa refleksi serta pada

perbedaan jarak tempuh antara gelombang langsung dan gelombang

pantul



3.1. Path Loss Model ( Large Scale Model)

Pendahuluan

Free Space Propagation Model

Ground Reflection

Reflection & Diffraction

Outdoor Propagation Models

Model Okumura-Hata

Model COST231

Model Walfish Ikegami

Model Lee

Practical Path Loss Estimation Techniques

(statistical techniques)

Long Distance Path Loss Model

Log-normal Shadowing

Cell edge :

area probability and probability of service

Building penetration :

statistical characterization

Composite probability of service :

adding multiple attenuating mechanisms

Calculating Fade Margin for Link Budget

3.1.1. Outdor Propogasi .

1. OKUMURA’S model :

* Frek : 100 – 3000 MHz.

* Jarak : 1 – 100 km.

* hTx : 200 m.

* hRx : 3 m.

2. SAKAGMI and KUBOI model :

* Frek : 450 – 2200 MHz.

* Jarak : 0,5 – 10 km.

* hTx : 20 – 100 m.



* Lebar jalan : 5 – 50 m.

* Tinggi gedung : 5 – 80 m.

3. HATA’S model :

* Frek : 150 – 1500 MHz.

* Jarak : 1 – 20 km.

* hTx : 30 – 200 m.

* hRx : 1 – 10 m.

4. M.F.IBRAHIM and J.D.PARSONS :

* Frek : 168 – 900 MHz

* jarak : 2 – 10 km.

* hRx < 3m.

5. W.C.Y LEE model :

* Frek : 900 Mhz.

3.2 Model Propogasi Udara Bebas (free space)

Model propogsi udara bebas memperkirakan bahwa sinyal yang di terima akan

turun jika jarak di perbesar. Dan di pergunakan untuk mempridiksi kuat sinya yg di

terima pada Kondisi LOS antara TX and RX.

Daya terima oleh antena receiver terpisah sejauh d dari transmitter di tunjukan pada

Persamaan Friis Free Space :

Gain antena berhubungan dgn perubahan efektif dari antena Ae



Beberapa parameter yang biasa digunakan dalam penentuan model propagasi yaitu:

1. Radiator isotropik, yaitu antena ideal yang memancarkan daya yang sama

besar dengan gain yang tetap ke segala arah, dan umumnya digunakan

sebagai antena referensi pada sistem wireless.

2. Daya radiasi isotropik efektif atau effective isotropic radiated power (EIRP)

yang menyatakan daya maksimum yang diradiasikan transmitter pada arah

gain antena yang maksimum dibandingkan terhadap radiator isotropik.

EIRP dinyatakan oleh :

3. Effective radiated power (ERP) adalah perbandingan daya maksimum

radiasi terhadap antena dipole setengah gelombang. ERP ini lebih sering

dipergunakan dari pada EIRP.

4. Rugi-rugi jalur transmisi (path loss) didefinisikan sebagai perbedaan (dalam

dB) antara daya efektif yang ditransmisikan terhadap daya yang diterima,

baik memperhitungkan atau tidak pengaruh gain antena. Bila pengaruh

antena diperhitungkan path loss yang dinyatakan sebagai :

5. Bila pengaruh gain antena diabaikan dengan membuat gain antena

Gr = Gt = 1, path loss dinyatakan sebagai :



Klasifikasi lingkungan suatu lintasan gelombang radio :

1. DAERAH URBAN ( PERKOTAAN )

* SMALL or MEDIUM sized CITY.

Jika lingkungan berupa gedung bertingkat dengan tinggi rata-rata kurang

dari 5 tingkat,

lebar jalan kurang dari 15 m.

* LARGE CITY.

Jika lingkungan berupa gedung bertingkat dengan tinggi rata-rata lebih dari

5 tingkat

lebar jalan lebih dari 15 m.

2. DAERAH SUBURBAN (PEDESAAN).

Dengan lingkungan area rural dengan pemantulan (scater) rumah dan

pepohonan.

3. DAERAH RURAL (OPEN AREA)

Dengan lingkungan sawah, padang rumput.

3.3 Mekanisme Propogasi Gelombang

3 Mekanisme GEM dalam sistem Komunikasi Wireless ( Reflection (Pantulan);

Diffraction (Difraksi); Scattering (Hamburan).

Free Space Loss : Diasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path)

sangat mudah memprediksi dengan free space formula

Reflection : Terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelah mengalami

pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyak pantulan yang

berkontribusi terhadap besarnya delay.



Diffraction: Propagasi melewati object yang cukup besar seolah-olah

menghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb.

Scattering : Propagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yang

menyebabkan banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda.

Ketika suatu gelombang di pancarkan dari suatu medium lain maka gelombang

tersebut ketika sampai pd Bidang batas sebagian akan di transmisikan ke

medium pertama dan sebagaian lagi akan di teruskan ke Medium kedua. Jika

bidangnya merupakan dielektrik sempurna, maka sebagian energi di teruskan

dan Sebagaian lagi di pantulkan tanpa ada energi yg hilang terserap. Jika

medium kedua merupakan penghantar yg sempurna, maka seluruh energi akan

di pantulkan kembali tanpa ada yg hilang.



Perhitungan beda panjang lintasan antara gelombang langsung dengan

gelombang pantul yang menganggap permukaan bumi datar.

Pengirim A dengan tinggi antena ht dan penerima B dengan tinggi hr dipisahkan

dengan jarak d, sudut pantul γ, r1 merupakan lintasan gelombang antara

pengirim dan penerima, sedangkan r2 lintasan gelombang pantul melalui

jalan ACB. Karena perbedaan dalam panjang lintasan, komponen yang datang

melalui lintasan pantul tertinggal dari komponen yang datang dari lintasan

langsung dengan dengan besar sudut sebagai fungsi perbedaan panjang

gelombang. Rumusannya dapat diuraikan sebagai berikut: :

Selisih r1 dan r2 diperoleh dengan manipulasi matematis sebagai berikut :

Karena jarak lintas d jauh lebih besar dibandingkan dengan tinggi antena maka

dapat dianggap r2 dan r1 sama, sehingga persamaan dapat dituliskan kembali

menjadi :

Jadi beda panjang lintasan gelombang langsung dengan gelombang pantul

menjadi :



Perubahan fase total θ yang dialami gelombang pantul relatif terhadap

gelombang langsung merupakan fungsi perbedaan panjang lintasan δ terhadap

panjang gelombang λ, ditambah dengan beda fase akibat pantulan Ø,

rumusannya adalah :

Hasil bentuk gelombang superposisi gelombang langsung dan gelombang pantul

menyebabkan penyusutan kuat medan redaman yang dimodelkan :

Dengan E0 adalah kuat medan (amplitud) gelombang langsung pada ruang

bebas, ρ adalah faktor penyusutan (atenuasi), dan ф adalah pergeseran fase.

Dengan asumsi bahwa terjadi pantulan sempurna (ф = π) dan jarak lintas d jauh

lebih besar dibandingkan dengan tinggi antena maka r2 dan r1 dianggap sama,

sehingga ρ ≈ 1.

dengan

menunjukkan amplitud gelombang yang diterima, ψ menunjukkan sudut fase

dan ∆t mempunyai hubungan dengan persamaan)

Maka magnitud kuat medan :

sehingga daya yang diterima :


ttEtEtE 00 cos

tt

E cos2

sin2 0


dengan :

Persamaan di atas akan menghasilkan sebagaimana persamaan

apabila diasumsikan sin x ≈ x untuk sudut yang kecil yaitu elevasi antena kecil

dibandingkan jarak antar antena.

3.3.1 Difraksi

Difraksi dapat membuat sinyal radio mampu merambat melalui kelengkungan

bumi, Melewati horizon,dan merambat di belakang halangan. Kekuatan sinyal

akan semakintTurun ketika receiver bergerak mendekati halangan, tetapi dgn

difraksi. Sinyal yg berguna akan masih dapat di hasilkan. Phenomena difraksi dpt

di jelaskan dgn prinsip Huygen. Prinsip huygen menjelaskan bahwa semua titik

pd satu wavefront dpt dijadikan sbg sumber

Utk menghasilkan wavelets kedua, dan wavelet ini di kombinasikan utk

menghasilkan wavefront Baru didalam penerima dari propagasi. Difraksi di

sebabkan oleh propogasi secondary Wavelets di dalam daerah bayangan

(shadowed)

Freznel Zone (Daerah Fresnel)

Gelombang mengalami difraksi ketika melewati penghalang yang lebih besar

daripada panjang gelombangnya.

Pada frekuensi yang tinggi, penghalang akan menyebabkan redaman yang

cukup besar, sehingga dalam perencanaan mata rantai transmisi radio harus

disediakan cleareance yang cukup untuk mengkompensasi daerah tersebut.

Daerah Fresnel ke-n adalah elipsoid yang merupakan tempat kedudukan titik-titik

pantul yang menyebabkan gelombang yang dipantulkan oleh titik-titik tersebut

berbeda jalan n kali setengah panjang gelombang dengan gelombang langsung.

Radius Fresnel ke-n diberikan oleh :

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Agung Yoke B, ST PERENCANAAN SISTEM TERSENTERIAL

10


dengan d1 = jarak dari pengirim ke suatu titik pada suatu lintasan (km)

d2 = jarak dari penerima ke suatu titik pada suatu lintasan (km)

d = panjang lintasan gelombang (km)

f = frekuensi kerja (GHz)

Gambar 3.3 memperlihatkan daerah Fresnel I untuk lintasan garis pandang,

dengan panjang lintasan 40 km dan frekuensi 8 GHz. Jarak h menunjukkan

clearance antara lintasan garis pandang dengan halangan tertinggi pada

lintasan tersebut. Suatu lintasan gelombang radio dapat dianggap sebagai

perambatan ruang bebas apabila daerah Fresnel I bebas dari penghalang.

Perubahan pembiasan atmosfer yaitu perubahan perbandingan indek bias yang

dinyatakan k, dapat terjadi setiap waktu yang mengakibatkan keadaan garis

pandang berubah.

Apabila daerah Fresnel I bebas dari penghalang pada profil lintasan yang

digambarkan untuk nilai k = 4/3, maka untuk nilai k = 1, sebagian daerah

Fresnel akan terhalang. Keadaan ini memungkinkan hilangnya gelombang radio

garis pandang.

Gambar3.3. Daerah Fresnel

Jika persyaratan hubungan garis pandang terlalu sulit untuk dikerjakan atau tidak

ekonomis sehingga daerah Fresnel I terhalang, maka redaman yang disebabkan

oleh penghalang tersebut harus diperhitungkan.

Bila clearance yang diberikan di bawah nilai minimum sehingga koefisien

clearance (ν =hc/r1) terletak pada daerah 0 < ν < 1, maka redaman halangan

merupakan fungsi linear atas ν dan mencapai nilai maksimal 6 dB pada saat

menyentuh titik tertinggi penghalang. Di daerah yang jauh terlindungi, yakni

rintangan menutup seluruh daerah Fresnel I (ν < 0), kuat medan akan menurun

berbanding terbalik terhadap ν. Dalam keadaan demikian,

redaman halangan dapat dihitung pendekatannya dari persamaan.

3.4. Model Perambatan Gelombang Luar Ruangan


11


Berdasarkan cara pembuatannya model perambatan gelombang luar ruangan

dibagi menjadi tiga

kategori utama yaitu:

1. Deterministic Model: sebuah model yang dibuat berdasarkan relasi antara

sebuah persamaan dan peristiwa yang terjadi, sehingga jika diberi input yang

sama maka akan menghasilkan output yang sama pula.

Contoh: Parabolic equation

2. Empirical Model : Sebuah model yang dibuat dengan membandingkan

secara statistik sebuah persamaan dengan data hasil observasi, eksperimen,

atau pengalaman.

Contoh: Hata-okumura, Walfisch-Ikegami

3. Ray Optical Model : Model yang dibuat berdasarkan gerakan berkas sinar

yang dipancarkan sebagai pengganti sinyal radio. Sinyal elektromagnetik juga

merupakan cahaya (energi gelombang elektromagnetik merupakan energi

dari foton berdasarkan persamaan E adalah energi, h = tetapan Planck, dan

f =banyaknya foton). Contoh: Intelligent Ray Tracing.

3.4.1. Model Okumura

Model Okumura adalah model yang terkenal dan paling banyak digunakan.

Model ini cocok untuk range frekuensi antara 150-1920 MHz dan pada jarak

antara 1-100 km dengan ketinggian antenna

base station (BS) berkisar 30 sampai 1000 m. Okumura membuat kurva-kurva

redaman rata-rata relatif terhadap redaman ruang bebas (Amu) pada daerah

urban melalui daerah quasi-smooth terrain dengan tinggi efektif antenna base

station (hte) 200 m dan tinggi antenna mobile station (hre) 3 m. Kurva-kurva ini

dibentuk dari pengukuran pada daerah yang luas dengan menggunakan antenna

omnidirectional baik pada BS maupun MS, dan digambarkan sebagai fungsi

frekuensi (range 100-1920 MHz) dan fungsi jarak dari BS (range 1-100 km).

Untuk menentukan redaman lintasan dengan model Okumura, pertama kita

harus menghitung dahulu redaman ruang bebas (free space path loss),

kemudian nilai Amu (f,d) dari kurva Okumura ditambahkan kedalam factor

koreksi untuk menentukan tipe daerah.

Model Okumura dapat ditulis dengan persamaan berikut :


12


Dimana L adalah nilai rata-rata redaman lintasan propagasi, LF adalah redaman

lintasan ruang bebas, Amu adalah rata-rata redaman relatif terhadap redaman

ruang bebas, G(hte) adalah gain antena BS, G(hre) adalah gain antena MS, dan

GAREA adalah gain tipe daerah. Gain antena berkaitan dengan tinggi antena

dan tidak ada hubungannya dengan pola antena.

Gambar 3.4 Perbandingan frekuensi terhadap gain.

Kurva Amu(f,d) untuk range frekuensi 100-3000 Mhz ditunjukkan oleh Gambar

3.4.a sedangkan nilai GAREA untuk berbagai tipe daerah dan frekuensi

diperlihatkan pada Gambar 3.4.b.

G(hte) mempunyai nilai yang bervariasi dengan perubahan 20 dB/decade dan

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

kurang dari 3 m.

G(hre) = 20log(hre/200) 100 m > hre > 10 m

G(hre) = 20log(hre/3) 10 m > hre > 3 m

G(hre) = 10 log(hre/3) hre £ 3 m

Beberapa koreksi dilakukan terhadap model Okumura. Beberapa parameter

penting seperti tinggi terrain undulation (h), tinggi daerah seperti bukit atau

pegunungan yang mengisolasi daerah, kemiringan rata-rata permukaan daerah,

dan daerah transisi antara daratan dengan lautan juga harus diperhitungkan. Jika

parameter-parameter tersebut dihitung, maka faktor koreksi yang didapat dapat

ditambahkan untuk perhitungan redaman propagasi. Semua faktor koreksi akibat

parameter-parameter tersebut juga sudah tersedia dalam bentuk kurva Okumura.


13


Model Okumura merupakan model yang sederhana tetapi memberikan akurasi

yang bagus untuk melakukan prediksi redaman lintasan pada sistem komunikasi

radio bergerak dan seluler untuk daerah yang tidak teratur

Kelemahan utama dari model ini adalah respon yang lambat terhadap

perubahan permukaan tanah yang cepat. Karena itu model ini sangat cocok

diterapkan pada daerah urban dan suburban, tetapi kurang bagus jika untuk

daerah rural (pedesaan). Secara umum standar deviasi hasil prediksi model ini

dibanding dengan nilai hasil pengukuran adalah sekitar 10 dB sampai 14 dB.

Model Okumura dan COST – 231

Model Hatta merupakan bentuk persamaan empirik dari kurva redaman lintasan

yang dibuat oleh Okumura, karena itu model ini lebih sering disebut sebagai

model Okumura-Hatta. Model ini valid untuk daerah range frekuensi antara 150-

1500 MHz. Hatta membuat persamaan standard untuk menghitung redaman

lintasan di daerah urban, sedangkan untuk menghitung redaman lintasan di tipe

daerah lain (suburban, open area, dll), Hatta memberikan persamaan koreksinya.

Persamaan prediksi Hatta untuk daerah urban adalah:

Dimana :

fc adalah frekuensi kerja antara 150-1500 MHz,

hte adalah tinggi effektif antena transmitter (BS), 30-200 m ,

hre adalah tinggi efektif antena receiver (MS), 1-10 m,

d adalah jarak antara Tx-Rx (km),

dan a(hre) adalah faktor koreksi untuk tinggi efektif antena MS

sebagai fungsi dari luas daerah yang dilayani :

Gambar : 3.5 . Model prediksi Hatta

Untuk kota kecil sampai sedang,

faktor koreksi a(hre) atau a(hms) diberikan oleh persamaan:


14


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 fc > 300 MHz

Untuk memperoleh redaman lintasan di daerah suburban dapat diturunkan

dari persamaan standar Hata 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

Walaupun model Hatta tidak memiliki koreksi lintasan spesifik seperti yang

disediakan model Okumura, tetapi persamaan-persamaan diatas sangat praktis

untuk digunakan dan memiliki akurasi yang sangat baik. Hasil prediksi dengan

model Hata hampir mendekati hasil dengan model Okumura, untuk jarak d lebih

dari 1 km. Model ini sangat baik untuk sistem mobile dengan ukuran sel besar,

tetapi kurang cocok untuk sistem dengan radius sel kurang dari 1 km.

Gambar 3.6. Grafik prediksi path loss di derah rural dan open

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

membentuk komite kerja COST-231 untuk membuat model Hatta yang

disempurnakan atau diperluas. COST-231 mengajukan suatu persamaan untuk

menyempurnakan model Hatta agar bisa dipakai pada frequensi 2 GHz.


15


Model redaman lintasan yang diajukan oleh COST-231 ini memiliki bentuk

persamaan:

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

Dimana a(hre) adalah faktor koreksi tinggi efektif antenna MS sesuai dengan

hasil Hatta, dan

0 dB untuk daerah kota sedang dan suburban

CM

3 dB untuk daerah pusat metropolitan

Model Hatta COST-231 cocok untuk parameter-parameter berikut:

f : 1500 – 2000 MHz

the : 30-200 m

hre : 1-10 m

d : 1-20 km

3.4.3. Model Walfisch – Ikegami

Model empiris ini adalah kombinasi dari model yang dibuat oleh J. Walfisch dan

F. Ikegami. Model ini selanjutnya dikembangkan oleh COST dalam proyek COST

231. Oleh karena itu model ini sering juga disebut dengan model empiris COST-

Walfisch-Ikegami. Dalam perhitungannya, model ini hanya memperhitungkan

jalur transmisi secara lurus pada bidang vertikal antara pemancar-penerima. Jadi

yang diperhitungkan hanyalah efek dari benda-benda yang segaris dengan jalur

transmisi. Pada daerah perkotaan dimana terdapat banyak gedung-gedung maka

yang diperhitungkan hanyalah gedung-gedung yang dilalui bidang vertikal jalur

transmisi.

Tingkat ketepatan dari model empiris ini sangat tinggi karena, pada daerah

perkotaan perambatan yang terjadi melalui atap gedung (multiple diffraction)

merupakan faktor yang sangatlah dominan dan paling berpengaruh. Hanya saja

efek akibat refleksi yang berulang-ulang (Multiple reflection) tidak

diperhitungkan.


16


Gambar 3.7.menjelaskan mengenai jalur perambatan berdasar model walfisch

ikegami ini.

Gb.3.7 Penampang dua dimensi jalur gelombang berdasar model Walfisch-

Ikegami.

Model ini bisa digunakan secara akurat pada parameter-parameter sebagai-

berikut:

Frekuensi = f (800...2000 MHz)

Ketinggian pemancar = hTX (4...50 m)

Ketinggian penerima = hRX (1...3 m)

Jarak antara pemancar dan penerima = d (20...5000 m)

Gambar 3.8 menunjukkan penampang vertikal dari gedung-gedung yang berada

pada jalur transmisi. Sebuah pemancar pada atap sebuah gedung dengan tinggi

htx memancarkan gelombang dengan frekuensi f agar penerima diseberang

gedung-gedung tersebut dapat menerima sinyal.

Parameter yang di dapat dari gedung tersebut antara lain:

Nilai rata-rata dari ketinggian gedung (hROOF)

Nilai rata-rata dari lebar jalan (w)

Nilai rata-rata dari jarak gedung (b)


17


Gb.3.8 Penampang vertikal jalur gelombang berdasar model Walfisch-Ikegami

Perarahan pada jalan yang berhubungan dangan jalur pemancar-penerima, tidak

diperhitungkan dalam implementasi model ini. Hal tersebut dikarenakan data

penampang melintang tersebut tidak dapat mewakili perarahan (contohnya pada

persimpangan, pada halaman gedung yang dikelilingi tembok maka program-

program komputasi model ini tidak dapat menggambarkan perarahan dalam

pixel-pixel database gambar mereka.

Jika parameter-parameter di atas saja yang diikutsertakan dalam perhitungan,

maka walfisch ikegamai dapat dikategorikan sebagai model statistik saja. Namun

selain memperhitungkan karakteristik dari parameter-parameter diatas, model

walfisch ikegami juga membuat perbandingan dan membedakan antara dua

situasi berbeda, yaitu saat terjadi LOS dan NLOS (None Line of Sight).

Perambatan LOS adalah perambatan langsung antara pemancar (TX) dan

penerima (RX). Saat terjadi situasi LOS maka fungsi yang digunakan dalam

prediksi menggunakan model ini sangatlah sederhana. Cuma dibutuhkan sebuah

persamaan dengan dua parameter saja.

Persamaan LOS ini hampir sama dengan persamaan losses pada perambatan

gelombang di ruang bebas. Persamaan itu diturunkan dari persamaan free space

loss yang mengalami modifikasi berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan di

kota-kota di eropa. Jika jarak d= 20 m, losses yang terjadi hampir sama dengan

losses pada ruang bebas dengan jarak yang sama.

Grafik pada gambar 3.9 di bawah menunjukkan perbandingan antara free space

loss dan transmission loss dengan persamaan LOS diatas pada jarak d.

Perambatan NLOS adalah perambatan tidak langsung antara pemancar (TX) dan

penerima (RX) dimungkinkan akibat refleksi, difraksi, maupun hamburan.

Persamaan pada situasi NLOS ini lebih rumit.


18


Gb.3.5 Perbandingan free space loss

dan transmission loss pada

model Walfisch-Ikegami

Losses total dari kasus NLOS ini merupakan hasil penjumlahan antara

free space loss (l0), multiple diffraction loss (lmsd) dan rooftop-to-street

diffraction loss/losses akibat difraksi dari atap gedung-jalan (lrts).

Untuk space loss :

Istilah rooftop-to-street diffraction loss (lrts) mewakili losses yang muncul pada

gelombang yang

yang terarah ke jalanan dimana penerima berada. Pada dasarnya losses ini

dinyatakan oleh ikegami dalam model persamaannya, namun proyek COST 231

telah menyempurnakan persamaan ini menjadi persamaan :

dan

Lebar jalanan w, ketinggian atap hROOF, ketinggian penerima hRX dan

perarahan pada jalan φ adalah variabel dalam persamaan ini. Orientation loss

lOri adalah persamaan koreksi empiris yang diperoleh dengan membandingkan

dengan data dari pengukuran. Jadi persamaan tersebut dikalibrasi dengan hasil

pengukuran.


19


Sebuah perkiraan mengenai multiple diffraction loss telah dibuat sebelumnya

oleh walfisch-bertoni COST 231 kemudian memodifikasi persamaannya agar

bisa dipakai untuk base station yang tingginya lebih rendah daripada ketinggian

atap gedung. Pada persamaan tersebut pengaruh hROOF dan b juga turut

diperhitungkan dengan cara dijumlahkan.

Persamaan tersebut :

Dengan :

Faktor kd and kf mengendalikan ketergantungan multiple diffraction loss terhadap

jarak dan frekuensi gelombang. Faktor ka menyatakan kenaikan path loss pada

base stations yang berada dibawah ketinggian atap


20



21

bab 3. perambatan gelombang link budget1

Documents