bab 4 interferensi saluran bersama co channel interference1

Bab.4 Interferensi Saluran Bersama Fakultas Teknik Elektro

BAB 4.

Interferensi Saluran Bersama (Co channel Interference)

Konsep seluler menjadikan komunikasi wireless memiliki karakteristik jangkauan

BS kecil, daya yg di pancarkan BS rendah, dan spektrum frekuensi menjadi efisien

Dgn diterapkannya konsep pengulangan frekuensi (frekuensi reuse), yaitu frekuensi

Sama yg di pakai BS lain.

Interferensi saluran bersama atau dalam bahasa Inggrisnya, co-channel interference,

adalah satu kejadian dalam sistem terestrial dimana terdapat dua kanal atau lebih

yangbekerja dengan frekuensi sama, yang masing-masing saling terganggu dan

mengganggu. Akibat keadaan itu, maka satu receiver akan menangkap beberapa

kanal tertentu daridua atau lebih pemancar yang juga bekerja pada frekuensi

tersebut. Tingkat atau level penerimaannya bergantung dari jarak dua atau lebih

pemancar ituberada dari receiver bersangkutan.

Akibat dari interferensi tersebut akan sepenuhnya mengganggu komunikasi bila level

sinyal utama yang diterima ( = C ) lebih kecil dari batas tertentu, sehingga ratio C/N

atau C/I tidak lebih kecil dari 18 dB (= C/I ≥ 18 dB) , dimana N adalah level noise

total pada penerimaan, dan I adalah level sinyal interferensi total dari beberapa

pemancar.

Kembali pada konteks interferensi co-channel dalam jaringan seluler.

Dua BTS atau lebih yang bekerja dengan frekuensi sama tidak akan berinterferensi

bila jarak satu sama lainnya cukup jauh.

Jarak tersebut harus memenuhi hubungan :

dimana :

K = faktor reuse yang bergantung pada sistem, GSM → 4

R = radius sel, km

D = jarak antara dua sel dengan frekuensi co-channel, km

sebetulnya adalah jarak dua titik yang berada pada sistem koordinat yang tidak

saling tegak lurus (non orthogonal coordinate).

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


Koordinat tegak lurus yang kita kenali adalah Cartesius1. Koordinat yang

dimaksudkan adalah koordinat yang bertumpu pada bentuk hexagonal atau

segienam beraturan, sehingga sumbu koordinat membentuk sudut 60O (bukan 90

derajat). Koordinat ini digunakan untuk menentukan letak titik pusat setiap hexagon

Gbr-4.1 Jarak antara sel co-channel

Pemakaian frequency reuse menjadikan kapasitas komunikasi seluler meningkat.

Pengembangan komunikasi seluler di masa depan menjadi sangat mudah karena

Dapat dilakukan dengan penambahan BS tanpa menyebabkan bertambahnya

spektrum Frekuensi. Inilah keunggulan dari komunikasi seluler dibanding sistem

komunikasi wireline yang ada sekarang.

4.1. FREQUENCT REUSE

Daerah cakupan pelayanan sistem seluler terbagi atas daerah-daerah kecil yg

disebut sel, dari Setiap sel terdapat BS. Kumpulan beberapa sel disebut

Cluster.Setiap BS yg bersebelahan Menggunakan sekumpulan frekuensi yg berbeda

dgn sel yg disebelahnya. Frekuensi yg sama dpt Digunakan oleh sel lain di mana

jarak kedua sel yg menggunakanfrekuensi yg sama sedemikian Sehingga pengaruh

interferensi anatarkanal dapat di minimalkan.

Gambar di bawah memperlihatkan konsep Pemakaian frekuency reuse pd

komunikasi Seluler. Label sel yg sama menunjukan pemakain Sekelompok frekuency

kanal



Gbr-4.2 Konsep Frequency reuse

Cakupan daerah pelayanan (coverage area) pd komunikasi seluler berbentuk Tidak

beraturan.

Pada prakteknya cakupan daerah pelayanan sangat di pengaruhi Oleh kondisi

permukaan tanah,

propogasi gelombang dan kondisi sekelilinginya. Untuk pendekatan analisis,

cakupan daerah

pelayanan pd mulanya didekati sbg Bentuk hexagonal, persegi empat dan segitiga

Pendekatan daerah pelayanan bentuk hexagonal memiliki beberapa keuntungan

antara lain :

1. Tidak adanya tumpang tindih daerah pelayanan

2. BS yang di perlukan sedikit

3. Antena yg di gunakan pada BS adalah antena omni-directional dan cakupan

hexagonal mendekati cakupan antena omni-directional tersebut.

4. Biaya yg lebih murah di banding dgn bentuk segi empat atau segi tiga.

Jarak minimum antar sel yg di perbolehkan pemakain frekuensi yg sama pd sel lain

sangat di Pengaruhi oleh beberapa hal berikut :

1. Jumlah co-channel sel yg di perlukan

2. Entuk Geografis

3. Tinggi antenna

4. Daya yg di pancarkan oleh BS.

Penggunaan ulang frekuensi yang dimaksudkan adalah menggunakan kanal radio

pada frekuensi yang sama dalam satu kawasan layanan oleh beberapa BTS. Jarak

antara satu

BTS dengan BTS yang bersangkutan diatur cukup jauh sedemikan untuk menghidari

interferensi. Dalam satu kawasan layanan lokasi, letak beberapa BTS itu mengikuti

satu pola tertentu yang disebut pola pengulangan frekuensi (frequency reuse pattern)

yang dinyatakan oleh satu faktor, K,



Gbr.4.3 Sistem koordinat Hexagonal

Memperlihatkan sistem koordinat pad hexagonal, terlihat bahwa jarak D antara

C1(u1v1) dan C2(u2v2) dapat di nyatakan sebagai :

Jarak frequency reuse D dgn bentuk hexagonal dinyatakan oleh :

Di mana N adalah jumlah sel dalam satu cluster. Bentruk pola pemakaian frekuency

Reuse

Di perlihatkan pd gambar 4. Untuk Nilai N = 4,7,12 dan 19

Pada gambar 4.4. memberikan nilai D sebagai berikut :

a. N = 4 , maka D = 3.46 R

b. N = 7 , maka D = 4.6 R

c. N = 12, maka D = 7 R

d. N = 19, maka D = 7.55 R



Gbr.4.4 Pola pemakaian Frequency reuse utk N = 4, 7, 12, dan 19

Bila jumlah total kanal full-duplex sebanyak U, dan setiap sel memiliki Beberapa grup

yg terdiri atas K kanal, dan banyaknya sel adalah N, Maka diperoleh hubungan

U = k N

Yg menyatakan jumlah kanal radio yg dpt di gunakan dlm komunikasi Seluler.

Sekumpulan N sel dalam satu sistem di sebut cluster

Bila cluster di ulang sebanyak M kali, maka jumlah total kanal dalam sistem C

dinyatakan oleh

C = M k N = U M

Selain menyatakan jumlah sel dalam satu cluster, N menyatakan ukuran cluster. Bila

N di Perkecil, sedang daerah cakupan tetap maka di perlukan banyak cluster yg

berarti kapasitas Sistem meningkat. Bila ukuran cluster besar maka perbandingan

antara jari-jari sel terhadap Sel co-channel adalah besar. Sebaliknya bila ukuran

cluster kecil maka jarak antarsel makin dekat, Dalam perancangan, di pilih nilai N

sedemikian rupa sehingga kapasitas sistem tetap Besar.

Faktor fequency reuse dinyatakan oleh 1/N.

4.2. INTERFERENSI DAN KAPASITAS KOMUNIKASI SELULER

Unjuk kerj komunikasi seluler sangat dibatasi oleh kehadiran interferensi

Sumber-sumber yg dpt menyebabkan interferensi adalah :

1. MS lain dalam satu sel



2. Panggilan dalam proses dari sel sebelah

3. BS lain yg beroperasi pada frekuensi yg sama

4. Peralatan lain.

Interferensi pd kanal suara dpt menyebabkan cross talk, sedang pd kanal Kontrol dpt

menyebabkan call blocking.

Ada 2 macam interferensi yaitu,

1. Interferensi antarkanal atau co-channel interferensi (CCI)

2. Interferensi kanal sebelah atau adjacent channel interference.

4.2.1. Co-Channel Interference

Interferensi ko-kanal atau CCI disebabkan oleh sel yg menggunakan frekuensi Yg

sama, Dimana sel ini disebut sbg sel co-channel. CCI ini tidak dapat dihilangkan dgn

memperbesar Daya pembawa di pemancar. Ini karena, bila daya dinaikkan maka

akan menaikkan daya Interferensi yg berasal dari sel co-channel. Untuk

menghilangkan pengaruh interferensi, maka Jarak sel co-channel harus dipisahkan

sedemikian sehingga secara fisik tidak terpengaruh oleh propogasi gelombang.

CCI tidak dipengaruhi oleh daya pemancar tetapi merupakan fungsi jari-jari sel, R

dan jarak Sel co-channel, D. Parameter co-channel reuse, Q di definisikan sebagai

perbandingan D/R

Yang dinyatakan sebagai :

Q = D / R = 3. N

Semakin besar Q, maka semakin besar jarak sel co-channel yg akan mengurangi

pengaruh Interferensi. Nilai Q yg besar juga akan meningkatkan kualitas transmisi

disebabkan dgn Mengecilnya level co-channel interference. Nilai Q yg kecil

menyebabkan kapasitas sistem Meningkat karena ukuran cluster menjadi kecil.

Perbandingan sinyal terhadap interfernce atau signal to interference ratio (SIR)

dinyatakan oleh :

Seperti telah diketahui bahwa daya yg diterima oleh suatu receiver akan semakin

turun dgn

Makin jauh jarak receiver dari transmitter. Dapat di katakan untuk daya yg

disebabkan oleh Suatu sumber penginterferensi pada komunikasi seluler sebanding

dgn jarak sebagai D-n,



Dimana n adalah faktor rugirugi propogasi (2<n<5). Untuk jumlah kanal penyebab

interferensi I=6, didapat nilai SIR sebagai :

Untuk sistem dgn jarak kanal penyebab interferensi adalah sama (Dk = D) Didapat :

4.2.2. Adjacent Channel Interference

Interferensi kanal sebelah disebabkan oleh interferensi sinyal yg berasal Dari sel

sebelah. Penyebab adjacent channel interferensi adalah karena Tidak sempurnanya

frekuensi operasi dari filter pada receiver. Penggunaan Receiver ini mengakibatkan

frekuensi yg berdekatan dapat lolos dari filter. Interferensi ini akan menjadi masalah

yg serius bila kanal yg bersebelahan Dari pengguna tersebut mentransmisikan

informasi pd frekuensi yg sangat Dekat dgn frekuensi pengguna. Fenomena ini

disebut sebagai efek near-far Dimana daya dari transmisitter yg terdekat menganggu

kerja dari receiver ketika menerima sinyal dari transmitter yg jauh. Efek dari adjacent

channel Interference dpt di perkecil dgn proses filterisasi yg baik dan pembagian

kanal (channel assignment) yg baik. Channel assignment dilakukan dgn memberikan

jarak frekuensi pemisah yg cukup besar antara satu kanal dgn kanal yg lainnya.

4.2.3. Pengendalian Daya untuk mengurangi interferensi.

Pada komunikasi seluler, level daya yg di transmisikan oleh MS dikendalikan oleh BS

dilakukan Untuk menjamin bahwa setiap MS mentransmisikan daya yg kecil dgn

tetap menjamin kualitas Link yang baik pada reverse channel (kanal balik, yaitu kanal

komunikasi dari MS ke BS).

Pengendali daya bukan hanya memperpanjang umur bateri pesawat MS tetapi juga

memperkecil S/I secara dramatik pada kanal balik dari sistem.

Setelah rancangan penyebaran penggunaan frekuensi dengan prinsip pola reuse

frequency di atas kertas selesai, dan kemudian diimplementasikan pada satu

kawasan yang masuk dalam perencanaan, maka ada kemungkinan masih dapat

terjadi interferensi cochannel.


Q = 6 S 1/n

I


Oleh karena itu yang pasti dalam hal ini, harus dilakukan survey lapangan,

sampai sejauh mana kondisi interferensi tersebut. Kalau memang ternyata nilai C/I

sangat lebih kecil dari 18 dB (nilai batas ambang), maka langkah penanganan harus

dilakukan. Selama ini terdapat dua alternatif cara yang ditempuh, yaitu,

1. Penggunaan antena sektor

2. Pengaturan arah condong antena (antenna downtilt)

4.2.3.1. Penggunaan antena sektor

Antena sektor merupakan satu solusi yang dapat digunakan untuk mengurangi

pengaruh interferensi co-channel berkaitan dengan pola radiasi yang dimilikinya.

Dengan dilengkapinya reflektor pada antena dipolenya, maka pola radiasi kearah

belakang menjadi sangat kecil sehingga mempunyai faktor perbandingan antara

level pancaran kedepan dan level pancaran kebelakang (front-to-back ratio) yang

besar.

Gbr-4.5 Beberapa tipe antenna BTS

Perbandingan beberapa tipe antena yang digunakan pada BTS ditunjukkan

padaGbr-4.5.

Nampak pada Gbr-4.5, bahwa tipe antena yang paling kecil proteksinya terhadap

pengaruh interferensi adalah tipe omni, sedang yang cukup baik adalah tipe

sektor dengan sudut 60O. Dalam hal ini, yang sering diterapkan pada praktek

operasional di lapangan adalah tipe sektor dengan sudut 120O.



Sebagai ilustrasi pengaruh pengurangan co-channel interference dengan

menggunakan antena Sektor

Pada ilustrasi Gbr-4.6(a) nampak bahwa mobile-station (MS) berada

di wilayah layanan dengan masing-masing sel Yang menggunakan

antena omni. Pada gambar tersebut, dua sel yang bekerja dengan frekuensi sama,

yaitu E1 dan E2. Ketika MS menuju ke perbatasan sel E1 dan D

dalam proses mengembara (roaming), MS dapat menerima dua pancaran dengan

frekuensi sama, yaitu yang berasal dari E1 dan E2. Sehingga terjadi interferensi.

Gbr-4.6(a) nampak bahwa mobile-station (MS)

Tetapi bila kemudian digunakan antena sektor sebagai ganti antena omni

pada seluruh sel dalam kawasan tersebut seperti ditunjukkan

pada Gbr-4.7(b), maka interferensi akan dicegah karena back-lobe antena

sektor yang kecil.

Ketika MS yang semula berada pada sektor dengan frekuensi EA dan

melakukan roaming menuju ke perbatasan sel E1 dan D, maka MS beralih

bekerja dengan frekuensi EC , sementara sektor yang berada pada

sel E2 yang menghadap MS bekerja dengan frekuensi EA. Salah satu

sektornya yang bekerja dengan frekuensi EC (back-lobe atau side-lobe)

tidak cukup kuat mencapai MS. Dengan demikian interferensi sulit terjadi

pada sistem sel yang menggunakan antena sektor.



Gbr-4.7(b), maka interferensi akan dicegah karena back-lobe antena

sektor yang kecil.

Ternyata tinggi antena juga berperan dalam proses co-channel interference, Makin

tinggi menara antena, makin besar kemungkinan terjadi intreferensi tersebut,

sehingga tinggi menara menjadi faktor yang juga dipertimbangkan.

4.2.3.2. Pengaturan arah condong antena

Antena seluler terutama antena sektor dilengkapi dengan bagian mekanik pada

sistem

pemasangannya (antenna mounting) yang memungkinkan pengaturan arah condong

antena (antenna downtilt), seperti ditunjukkan pada Gbr-8. Dengan sistem tersebut

antena seluler dapat ditundukkan sampai lebih dari 5O.

Dengan pengaturan (yang sangat diperhitungkan dan hati-hati) tersebut maka radius

area cakupan dapat berkurang dan dapat mengatasi co-channel interference.

Walaupun tindakan ini efektif untuk sel kecil (radius sekitar 500 meter), tetapi banyak

juga dilakukan pada sel yang mempunyai radius lebih besar sampai 2 km.

Downtilt akan efektif mengurangi :

1. Area cakupan sel yang memberikan kemungkinan kerapatan trafik meningkat,

2. Interferensi co-channel dan adjacent channel dari sel yang lain,

3. Dan mencegah interferensi co-channel bagi MS.

Besarnya sudut condong ditentukan sederhana dengan menggunakan rumusan ilmu

ukur sudut sebagai yang ditunjukkan pada persamaan (4-8) berikut ini,

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

10


Gbr-4.8 Pemasangan antena dgn Pengaturan downtilt.

Pada banyak pengalaman, penundukan antena dapat terjadi dengan sendirinya

akibat bencana angin ribut. Sementara Pengerjaan pengaturan arah condong

antena tersebut harus dilakukan dengan sangat hati-hati untuk antena yang

mempunyai gain diatas 6 dB.Perlakuan downtilt dilakukan pada penginstalan BTS

yang baru, dan pada saat berikutnya setelah operasional karena adanya kasus

interferensi. Sudut condong tidak boleh lebih dari 15O.

Contoh soal 4-2. Satu BTS yang mempunyai radius layanan 2 km, dan tinggi

menara antena yang diperbolehkan pada kawasan tersebut adalah 40 m.

Tentukan nilai kecondongan antena pada saat instalasi pertama.

Jawaban :

Sesuai dengan persamaan diatas, maka sudut kecondongan antena yang harus

dilakukan adalah,


11


Dalam melakukan downtilt antena, patokan yang diambil adalah, berapa jauh radius

cakupan yang akan dibuat dimana MS berada paling jauh. Pola radiasi vertikal dari

antena BTS setelah dilakukan pengaturan sudut condong, ditunjukkan pada Gbr-4.9.

Pada gambar nampak notasi H, adalah field strength relatif arah lurus horizontal

yang disebut sebagai far-field strength.

Gbr-4.9 Pola radiasi antena yang di-downtilt

Contoh soal 4-3. Misalnya BTS pada soal nomor-2 mempunyai pola radiasi

vertikal seperti ditunjukkan pada Gbr-5.0. Tentukan nilai far-field-strength

terhadap field strength maksimumnya untuk kasus pencondongan antena itu ?

Jawaban :

Sesuai dengan hasil soal nomor-2, yaitu penyondongan antena sebesar 1,15 O;

maka nilai far-field-strength nya adalah (– ... dB) terhadap maksimum field

strength sesuai pola radiasi Gbr-5.0.

Gbr-5.0 Pola radiasi vertikal antena sel

ATTACHMENT :


12



13



14



15

bab 4 interferensi saluran bersama co channel interference1

Documents