PENGANTAR

Pemahaman teknik-teknik rancangan radio link (WIRELESS) dalam layanan point

to point pada range frekuensi 1 – 100 GHZ. Hal ini akan mencakup propagasi pada

frekuensi ini , disain hubungan microwave / diffraksi dan system satelit, baik analog

maupun digital.

Radio link dengan LOS mulai secara luas di terapkan pada tahun 1950an

menggunakan teknologi perang dunia ke II. Penerapannya semakin meningkat

semenjak saat ini dan juga di picu oleh kebutuhan telepon langsung dan juga relay

siaran televisi stu link ( hop ). LOS yang umum adalah pada jarak mulai dari di bawah

10 mil ( 16 km ) hingga di atas 40 mil ( 64 km ), yang mana merupakan jarak antara sisi

pemancar dan sisi penerma. Range ini dibatasi oleh pengaruh lengkungan bumi ( terrain

), ketinggian antenna dan kebutuhan terhadap performen-nya.

Seratus (100) buah link LOS secara beranting ( tandem ) telah dapat melayani

telekomunikasi broad band antara benua bagian Amerika Serikat .

Diffraksi / Troposcatter merupakan pengembangan LOS gelombang mikro di atas

horizon dengan jarak link hop mulai dari di bawah 100 mil ( 160 km ) hingga lebih dari

300 mil ( 480 km ). Sistem ini di butuhkan daya pemancar serta antenna pancar yang

jauh lebih besar. Link Troposcatter umumnya beroperasi dari 900 MHZ hingga lebih dari

5 GHZ dan saat ini dapat mendukung sekitar 240 kanal telepon FDM pada mode analog

dan sekitar 72 kanal PCM pada mode digital.

Satelit geostarionary memperluas wilayah operasi dari radio link secara dramatis.

Suatu link dalam system satelit dapat mengirimkan sinyal broad band yang dapat

melengkapi sekitar 1/3 lintasan bumi atau sekitar 8000 mil ( 12000 km ). Tiga satelit

geostarionari dapat mengakses semua pusat populasi dunia, walaupun begitu terdapat

juga sistem komunikasi satelit yang khusus melayani kebutuhan domestic / regional .

Implementasi sistem radio link yang semakin luas semenjak 1970an dan telah

menyebabkan kepadatan pada spectrum frekuensi sehingga memerlukan sistem

dengan bandwidth lebih lebar dan pemakaian / pemanfaatan frekuensi yang lebih tinggi

( di atas 10 GHZ ) .

I. PROPAGASI RADIO PADA FREKUENSI ( 1-100 ) GHz

Pemahaman mengenai propagasi secara umum yang mempengaruhi 3 kelas

transmisi radio link yaitu LOS Diffraksi / scattering dan link satelit , terutama untuk

sistem dengan frekuensi . di bawah 10GHZ di mana pengaruh penyerapan Atmosfir dan

hujan masih rendah ( dibandingkan di atas 10 GHZ yang akan dibahas terpisah ).

1.1. Rugi pada udara lepas ( Free Space loss )

menyatakan rugi antara pemancar dan penerima ( antar antenna )yang terjarak d

dengan media transmisi di asumsikan ruang hampa dan antena di asumsikan isotropik.

Gambar 1. Pancaran Daya antenna isotropis

A = sumber isotropis dengan radiasi sama ke segala arah dengan gain 1atau 0 dB.

Daya total yang diradiasikan di misalkan PT, shg daya rata-rata persatuan luas

Pav = PT/4πd2

Pav akan sampai ke beban (di B) sehingga menjadi PR = PT ( λ / 4 π r )2 …………..( 1)

Dimana : Pav = daya rata rata ( watt / m2 )

PT = daya pancar antena ( watt)

Karena untuk antena isotropic luas efektif adalah λ2 / 4π, dimana λ merupakan

panjang gelombang medan radiasi yang datang. Dan r merupakan jari- jari lingkaran

atau sama dengan jarak dari antena pemancar ke antena penerima ( r = d )

Rugi transmisi perambatan gelombang dari pemancar ke penerima dirumuskan secara

umum :yang beasarnya adalah LdB = 10 long PT/PR …………………………………. (2)

Jika (1) dan (2) digabung, menghasilkan

LdB = 21,98 +20 log (d/λ)…………………………………………...(3)

Dimana d = jarak antena TX ke antena RX ( Km )

λ = panjang gelombang = c / f = 300 / f ( Mhz )

SumberRF

A Bd

Persamaan (3) dikonversikan ke dalam decibel diperoleh rugi transmisi (Loss) :

L dB = 32,44 + 20 log d (km) + 20 log f (Mhz)……….……(4)

Jika d dalam satuan mil darat ( Statute miles ), maka rugi transmisi adalah

L dB = 36,58 + 20 log d (sm) + 20 log f (Mhz)…………..………(5)

Jika d dalam satuan mil laut ( Nautical miles ), maka rugi transmisi adalah

L dB = 37,80 + 20 log d (nm) + 20 log f (Mhz )...........................(6)

Soal.

1.Hitunglah FSL untuk LOS dgn jarak 29 mil darat yg bekerja pada frek. 6,135 GHz.

Gandakan frekuensi menjadi 2 kalinya dan hitung FSL. Kemudian jaraknya menjadi ½

kalinya. Beri kesimpulan dari hasil yang diperoleh.

2.Hitung FSL ke satelit yang berjarak 3200 mil laut pada frek. 14 GHz. Berapakah rugi

tambahan jika satelit pindah ke posisi 3450 mil laut.

1.2.Pengaruh Atmosfer Pada Propagasi

Jika sinyal radio merambat diudara lepas ( free space ), dimana tidak ada

atmosfer , maka lintasan yg dibentuk adalah berupa garis lurus. Dan menghitung

FSL seperti yg telah dibahas sebelumnya.

Perambatan sinyal radio pd atmosfer bumi akan menyebabkan variasi indeks

penyebaran ( refractivity ) atmosfer yg menghasilkan lintasan membentuk

suatu kurva (lengkungan). Udara atmosfer akan menyerap dan

menyebarkan/menghamburkan (scattering) energi pada lintasan radio. Tingkat

penyerapan dan hamburan adalah dalam fungsi frekuensi dan ketinggian diatas

permukaan laut. Penyerapan (absorbsi) dan scattering akan semakin

menimbulkan rugi yg lebih besar pada transmisi bila menggunakan frekuensi

diatas 10 GHz.

1.2.1.Pengaruh reflaksi pada kurva lintasan Sinyal.

Faktor K : Merupakan factor skala (diasumsikan sbg konstanta untuk suatu

lintasan) yg dapat membantu menentukan bentuk kurva sinyal radio yg

dikirimkan.

Radio link secara umum yg dinyatakan sbg LOS, dlm komunikasi yg efektif tidak

hanya dibatasi oleh optical horizon (yaitu K= 1)

Pada banyak hal , radiolink dapat diperoleh, selain LOS yaitu diatas optical

horizon (lihat gbr.1). Pada gambar 2 memperlihatkan pengaruh berbagai nilai

factor K pada pembengkokan jalannya sinyal radio

K r / ro ………………………………...………………(7)

dimana : r = jari – jari kelengkungan sinyal dan ro = jari jari bumi ( = 6370 Km )

Gambar 2. Optical LOS VS Radio LOS

314 0,33

157 0,5

0 1,0

- 157

- 314 - 1,0

Gbr.3 Pembengkokan Lintasan Untuk bebrapa nilai factor K

1.2.1.a. Reflaksifitas (N),

N = (n – 1 ) 106 ………………………………….....................(8)

dimana untuk kondisi dekat dengan permukaan bumi n = index refraksi radio = 1,0003.

Dan untuk atmosfir bumi, N = 77,6 / T { P + ( 4810 Es RH ) / T }........................(9)

Dimana : P = Tahanan Atmosfir ( millibar )

T = suhu ( oK )

Es = Tekanan uap air saturasi ( milibar )

RH = Kelembaban Relatif ( relative humidity )

Dalam kondisi atmosfir standar, N 300 20 satuan N

Optical LOS Radio LOS Optical Horison

Radio Horison Lengkungan Bumi

K = -1

K = 1

K =

K = 0.5

K = 0.33

Terrain

Permukaan Laut

N / h K = 1

1.2.1.b.Gradian Refraksifitas

Jika diasumsikan n ( indeks refraksifitas ) berubah terhadap ketinggian h, maka

factor K dapat dinyatakan dalam gradien n / h :

r / ro = K = { 1 + ro n / h } –1

dimana : ro = 6370 Km , h = ketinggian diatas permukaan bumi

n/h = n/h (10-6) satuan N/Km

dan K ( 1 + (n/h) / 157 }-1

1.3. Pengaruh Difraksi ( Pembelokan ).

Difraksi terjadi pada saat sinyal mengenai suatu penghalang (obstacles) yang

besar dibandingkan panjang gelombang sinyal terbut. Dibawah 1 GHz terdapat

difraksi atau pembengkokan dari suatu obstacle dengan peningkatan redaman

dalam fungsi gangguan obstacle yg diperoleh. Diatas 1 GHz, dgn peningkatan

gangguan dari obstacle redaman meningkat lebih cepat shg lintasan dapat saja

menjadi tidak terpakai oleh transmisi normal.

Pada kondisi transmisi normal ( tanpa difraksi ), harus didapatkan system dengan

syarat bebas dar obstacle. Teori yg menyatakan jarak minimal lintasan propagasi

terhadap obstacle agar tidak ada difraksi dikembangkan oleh FRESNEL

obstacle

Tinggi MenaraTinggi Menara

Memerlukan clearance 0,6 dari Jari – jari Fresnel Zone Radiio atau 2/3 F1 ( Tinggi menara h1 dan h2 0,6 F1

h1h2

Gbr. 4. Tinggi menara untuk menghidari penghalang (obstacle)

Dimana: F1 adalah jari2 Fresnel yang pertama yang besarnya adalah sbb

, dimana D = d1 + d2 ( Km )……..( 10 )

Atau

, dimana D = d1 + d2 ( mile ) ( 11 )

Dan Clearance Zone …..……………………………………...…….(12)

Catatan 1 mile = 1,609 Km dan 1 feet = 30,48 cm

Soal :LOS radio link sepanjang 12 mil, beroperasi pad frekuensi 6 GHz.

Hitunglah 0,6 Fresnel Zone clearance untuk obstacle yang berjarak 3,6 mil dari

salah satu sisi.

1.4. Ground Reflection

Bila gelombang radio jatuh /mengenai permukaan bumi, sebenarnya sinyal tsb

tidaklah dipantulkan dari suatu titik pada permukaan tersebut, namun dipantulkan dari

suatu area tertentu. Untuk mengurangi refleksi tanah/ bumi pada lintasan LOS, dapat

dilakukan dengan cara mengatur ketinggian tower, melalui pemindahan titik pantul ke

bagian lintasan yang menghalangi *( rough terrain ), dimana sinyal pantul akan hilang.

Contoh. Misalkan h1 = 100 ft, h2 = 150 ft dan panjang lintasan D = 20 mil

Rasio ketinggian tower (menara), h1 /h2 = 0,66

Kemudian masukkan nilai 0,66 pada sumbu x dari kurva nomogram titik refleksi dan

baca nilai n untuk K = Infinity dan K = Grazing, kemudian hasilnya kalikan dengan jarak

D, maka diperoleh :

DI = 0,39 x 20 mil = 7,9 mil ( nilai untuk K = Infinity)

DG = 0,45 x 20 mil = 9,0 mil ( nilai untuk K = Grazing )

Jadi area refleksi adalah pada lintasan antara (7,9 s/d 9,0) mil dari tinggi menara

terpendek ( lihat gbr.5)

Cara Menentukan Titik Pantul

Gbr.5. Menentukan daerah titik pantul dengan bantuan kurva nomogram

Reflection area

nDI = 7,9 mil

nDG = 9,0 mil

D Total = 20 mil

h1 = 100 ft

h2 = 150 ft

0,3

0,4

0,5

0,45

0,39

K of Grazing

n =

Dis

tanc

e to

Ref

lect

ion

/ tot

al d

ista

nce

Gambar 6. Nomogram titik pantul

II. LOS RADIO LINK

- Mencakup telekomunikasi broad band dengan peralatan radio menggunakan

frekuensi carier di atas 1 GHz.

- Merupakan subsistem dari jaringan sistem telekomunikasi yang dapat berupa,

kanal telepon, informasi data, facsimile, telegrap/telex, video, kanal kanal

program, telemetri atau gabungan dari sistem tersebut.

- Gelombang yang dipancarlan : analog ( yang konvensional berbentuk FM ), dan

digital.

- LOS mengatakan hubungan teresterial.

- LOS memelurkan clearance dari pengaruh terrain atau obstacle

- LOS, link disebut Hop ( 10 – 100 ) Km

Langkah-langkah perencanaan

1. Perencanaan awal berupa kebutuhan yang diperlukan serta analisa kebutuhan

tersebut.

2.Pemilihan lokasi dapat berupa: ketersediaan tempat, akses kelokasi, aturan-aturan

daerah dan kondisi bandara terdekat, tinggi tanah untu tower, kondisi cuaca, daya

primer (PLN).

3. Penggambaran pada path profile.

4. Path analisis

5. Site Survey

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1

0,2

0,66

K of Infinity

Rasio of tower heights, h1/h2

Path Profile

Part profil merupakan representasi grafis lintasan antara dua lokasi radio link yang

berdekatan secara dua dimensi.

Ada tiga metode standar yang dapat dipakai :

1, Fully Linear Method, sumbu jarak dan ketinggian lokasi ditampilkan secara linear.

2. 4/3 earth method, memerlukan kertas grafis dengan K = 4/3, sumbu jarak membentuk

lengkungan dan sumbu ketinggian linear

3. Curvature method, menggunakan kertas grafis linear. Nilai sebenarnya dari ketinggian obstacle

diberikan dengan referensi permukaan laut dan grafis lengkung dibuat menghubungkan

sisi pemancar ke sisi penerima

III. ANALISA LINTASAN

Disebut juga sebagai link power budget

Menampilkan parameter peralatan yang diperlukan sehingga diperoleh diagram

blok tentang konfigurasi terminal ataupun repeater. Disamping itu juga

menampilkan kebutuhan peralatan secara kuantitatif dan kualitatif.

Analisa difokuskan pada “analog radio link”, namun hampir semua langkah-

langkah yang dilakukan juga berlaku untuk digital radio link, kecuali ada

perbedaan pada beberapa satuan pengukuran.

Sinyal modulasi diasumsikan FM konvensional.

Perhitungan Level Sinyal Pada Penerima ( Receive Signal Level, RSL)

SistemPemancar

SistemPenerima

GT GRFSLPT PR

LT LR

EIRP IRL

RSLPo

Gambar. 6.Sistem Perambatan Gelombang

EIRP (dBW) = Po(dBW) – LT(dB) + GT(dB).

IRL (dBW) = EIRP(dBW) – FSL (dB) – Lg (dB), dimana Lg diperhitungkan jika

frekuensi kerja diatas 10 GHz.

RSL(dBW) = IRL(dBW) + GT(dB) – LR(dB).

Atau

RSL(dBW) = Po(dBW) – LT(dB) + GT(dB) – FSL (dB) + GT(dB) – LR(dB)

Dimana : EIRP ( Effectif Isotropic Radiation Power ) = daya radiasi yang terpancar dari

antena pancar

IRL ( Isotropic Radiation Power) = daya radiasi yg ditangkap antena penerima

Po = daya output sistem pemancar

LT = rugi (Loss) saluran pada sisi pemancar

LR = rugi saluran pada sisi penerima

GT = Gain antena pemancar

GR = Dain antena penerima

FSL ( Free Space Loss) = rugi perambatan gelombang

RSL (Receiver Signal Level) = level sinyal yang masuk ke sistem penerima

3,1. Carrier To Noise.

Carrier to noise Rasio dirumuskan : C/N(dB) = RSL(dBW) – Pt(dBW). (13)

Sedangkan, Pt(dBW) = - 204+ 10 logBIF(Hz) + NF(dB) …. (14)

Dimana : RSL = Receive Signal Level

Pt = Receiver Thermal Noise Threshold

Gain Antena

PR/PT = GT.GR (PR/PT)isotropis

PR/PT = GT.GR(λ/4πd)2 (15)

Dimana : PR adalah power gain antena penerima

PT adalah power gain antenna pemancar

Power gain adalah hasil perbandingan dari luas efektif antena dengan luas

fektif antenna isotropis jadi :

G = Aeff /Aiso = (0,54 π D2/4) / (λ2/4π) = 0,54 (πD/λ)2. (16)

Atau dalam decibel

G(dB) = 20 log f(MHz) + 20 log D(feet) – 52,75 (17)

Atau

G(dB) = 20 log f(GHz) + 20 log D(feet) + 7,25 (18)

Dimana : G adalah gain antena

F adalah frekuensi kerja

D adalah diameter antena (reflector) parabola

Tabel.9.4. Transmission line Loss Factors (decibels/meter )

Transmission Frequency band (GHz)

Line Type 2 4 6 8

Rectangular - 0,027 0,068 0,087Wavequide (WR) (WR 229)o (WR 137)o (WR 112)o

Eliptical - 0,028 0,039 0,058Wavequide (EW) (EW 37)o (EW 52)o (EW 77)o

Circular - 0,013 0,030 0,022Wavequide (WC) (WC 269)o (WC 166)o (WC 166)o

Coaxial 0,062 - - -(air sielectric) (HJ 5)o

Tabel 9.5. Gain of Parabolic Antennas. GA ( decibel )

Parabolic Frequency Band

Antenna Diameter 2GHz 4GHz 6GHz 8GHz

(feet) GA GA GA GA.

4 25,3 31,3 34,8 37,3

6 28,8 34,8 38,3 40,8

8 31,3 37,3 40,8 43,3

10 33,3 39,3 42,8 45,3

12 34,8 40,8 44,3 46,8

15 36,8 42,8 46,3 48,8

Lebar Jalur Frekuensi Antara (BIF) dan Deviasi Frekuensi Puncak (ΔFp)

Lebar Jalur frekuensi antara dapat dihitung menggunakan rumus,

(19)

Dimana : BIF, Lebar jalur frekuensi antara (Hz)

ΔFp diviasi frekuensi puncak (Hz)

fm frekuensi pemodulasi tertinggi (Hz).

Deviasi frekuensi tanpa pre-emphasis (sumber, rekomendasi CCIR 404-2, Ref.1)

Tabel 2.1

Jumlah Deviasi per KanalKanal Maksimum (Khz)

12 35 24 35 60 50,100, 200

120 50,100, 200 300 200 600 200 960 2001260 140, 2001800 140

2700 140

Deviasi frekuensi puncak dapat dihitung dirumuskan,

ΔFp = 4,47 d [log-1 (-1+ 4 log N ) / 20], ………………………………. (20)

( untuk jumlah kanal (N)12 sampai 240 dan d adalah diviasi per kanal )

Dan

ΔFp = 4,47 d [ log-1 (-15 + 10 log N ) / 20], …………………………………. (21)

( untuk jumlah kanal N >240 )

Pre-Emphasis / De-Emphasis

Setelah dimodulasi pada sistem FDM, daya noise temperature (Thermal

Noise Power) bernilai minimum pada base band frekuensi terendah dan

bertambah 6 dB/oktaf sesuai dengan peningkatan frekuensi base band.

Untuk menyamakan noise sepanjang base band, ditempatkan rangkaian de-

emphasis setelah detector, sehingga daya noise turun 6dB/oktaf.,untuk

mengimbangi pada pemancar (sebelum modulasi), dipasang rangkaian pre-

emphasis guna meningkatkan redaman pada frekuensi base band yang rebih

rendah.

Level

fa fa fa fa

fc fc

BRF BRF

(a) (b)

Gambar 7. (a) Spektrum Bandwidth RF Dan (b). Spektrum bandwith noise sistem FM

Untuk menyamakan noise sepanjang base band, ditempatkan rangkaian de-

emphasis setelah detector, sehingga daya noise turun 6dB/oktaf.,untuk

mengimbangi pada pemancar (sebelum modulasi), dipasang rangkaian pre-

emphasis guna meningkatkan redaman pada frekuensi base band yang rebih

rendah.

Karakteristik frekuensi untuk jaringan Pre-emphasis dan De-emphasis untuk

sistem FDM.

Tabel 2.2 (rekomendasi CCIR No.275-2, ref-1)

Jumlah kanal fmaks fr Telepon Maksimum (KHz) (KHz)

24 108 13560 300 375120 552 690300 1300 1625600 2660 3325960 4188 52351260 5636 70451800 8204 102552700 12388 15485

Dimana. fmaks adalah frekuensi maksimum nominal yang digunakan kanal telepon

fr adalah frekuensi resonansi jaringan / rangkaian pre-emphasis atau

de-emphasis.

Contoh Soal.

Hitunglah C/N dalam dB untuk radio link yang mengirimkan 960 kanal suara

dari telepon FDM. Disain link berdasarkan rekomendasi CCIR, dan panjang/jarak

link adalah 35 km. Output pemancar adalah 750 mW, pada frekuensi 6,1 GHz dan

noise figure penerima 9 dB. Asumsikan gain antena pada tiap sisi sebesar 30 dB

dan rugi kabel transmisi tiap sisi sebesar 2,1 dB.

Penyelesaian.

Perhitungan RSL

RSL(dBW) = Po (dBW) – AT(dB) + GT(dB) – FSL (dB) + GR – AR(dB)

= 10 log 0,75 – 2,1 + 30 – ( 32,45 + 20 log 6100 + 20 log 35 ) + 30 – 2,1

= - 1,25 – 2,1 + 30 – ( 32,45 dB + 75 71 + 30,88 ) + 30 – 2,1

= - 84,49 dBW

Perhitungan Pt

Pt(dBW) = -204(dBW) + 10 log BIF + NF

BIF = 2 (ΔFp + fm) ΔFp = 4,47 x 200 [ log-1( -15 + 10 log 960)/20]

( Catatan, 200 diambil dari tabel 2.1 )

Diperoleh ΔFp = 4926 KHz.

BIF = 2 ( 4926 + 4188 ) KHz ( Ctt : 4188 KHz, diambil dari tabel 2-2 ).

BIF = 18,228 MHz.

Jadi : Pt = - 204 + 10 log 18,228.106 + 9 = - 122,393dBW

Dan C/N(dB) = RSL(dBW) - Pt

= - 84,49 – (-122,393) = 37,9 dB

IV. Perkiraan Fade Margin Dan Bagaimana Memperkecil Pengaruh Fading

Hingga saat ini analisa selalu dilakukan tanpa mempertimbangkan Fading.

Untuk hampir semua link pendek ( 3 s/d 5 mil) atau lebih pendek lagi, maka hanya

FSL yang diperhitungkan. Dengan bertambahnya jarak maka fading menjadi

pertimbangan utama.

Fading : Perubahan (dalam fungsi waktu) dari fase, polarisasi dan/atau level dari

sinyal-sinyal yang diterima. Pemahaman yang paling dasar dari fading adalah

dalam bentuk parameter mekanisme propagasi, yang mencakup refraksi

(pembiasan), refleksi (pemantulan), difraksi (penyebaran), scattering (hamburan)

dan atenuasi (redaman) gelombang radio.

Fading disebabkan oleh keadaan geometri dan meteorology (cuaca) suatu

daerah, dan kedua factor tersebut tidak saling berkaitan. Setiap sistem transmisi

radio dalam range 1-100 Ghz dapat mengalami fading, termasuk terminal-terminal

stasiun bumi (satelit) yang beroperasi pada sudut elavasi rendah/kecil dan atau

kondisi curah hujan yang tinggi.

Penyebab utama fading al:- pemantulan oleh atmosfir yang berlapis-lapis

- pemantulan permukaan tanah ( multipath fading )

Fade Margin : perbedaan antara level sinyal yang diterima secara normal dan

threshold

Dalam mendesain link , agar dapat mengurangi pengaruh fading, ada tiga

metode :

1. Membangun link dengan menggunakan:

- antenna yang lebih besar

- performance noise penerima diperbaiki

- daya output pemancar diperbesar

2. Menggunakan deversity

- Frekuensi diversity, sinyal informasi ditransmisikan melelui pemancar

dengan dua buah frekuensi kerja yang berbeda

- Space Deversity, sinyal informasi ditransmisikan dengan band

frekuensi yang sama, tetapi pada penerima digunakan dua buah

antenna yang terletak pada ketinggian yang berbeda

3. Memperpendek jarak antara lokasi suatu link.

Radiolink Availability (A) (availability =terdapatnya=ketersediaan)

A = (MTBF) / (MTBF + MTTR)

dimana : MTBF =Mean Time Between Failures

MTTR = Mean Time To Repair

atau

A = Up Time / Up Time + Down Time ……………………………………….(22)

Dimana:

Up Time = waktu untuk suatu alat/ sistem berfungsi baik.

Down Time = waktu untuk suatu alat dalam keadaan rusak (= tidak terpakai)

Contoh : Suatu sistem mempunyai up time 10.000 jam dan down time 10 jam.

Maka Availability A = 10.000 /( 10.000 + 10) = 99,9 %

Unavailability, didefinisikan U = 1 – A……………………………………….……..(23)

Jadi untuk contoh diatas U = 1- 0,999 = 0,001 atau 0,1%

Perhitungan Fade Margin

(1).Asumsi Fading dari Rayleigh, seperti pada table 2-3 dibawah ini :

Tabel 2-3

Time Availability Fade Margin(%) (dB)

90 899 1899,9 2899,99 3899,999 48

Contoh.

Link yang memerlukan time availability 99,9% akan mempunyai fade margin

28 dB. Jika C/N yang diinginkan minimal untuk suatu link ditetapkan 20 dB, maka

link memerlukan 20 dB + 28 dB = 48 dB. Untuk memperoleh time availability 99,9

% Jadi U = 1- A = 1 – 0,999 = 0,001. Jadi total waktu dalam 1 tahun saat C/N kecil

dari 20 dB adalah 0,001 x 24 jam x 365 hari x 60 menit = 525,6 menit.

2. Metode I Klasifikasi Lintasan

Type A : Melalui perbukitan dengan lintasan yang tinggi diatas lembah

Type B : Melalui wilayah yang rata

Type C : Lintasan di wilayah yang rendah ( melalui sungai atau lembah )

Untuk :

Type A : ...............................( 24 )

Type B : ..............................( 25 )

Type C : ...................................( 26 )

Dimana f = frekuensi pembawa radio ( Ghz)

d = panjang lintasan (km)

M ( fade Margin) = kedalaman fading

Contoh :Suatu lintasan rata (type B) mempunyai A = 99,95 % bekerja pada pada

frekuensi 4 GHz, lintasan mempunyai jarak 40 km, berapakah fade margin yang

diperoleh ?

Penyelesaian .

U = 1 – A = 1 – 0,9995 = 0,0005

0,0005 = 8 10-7 x 4 x 402,5x10-M/10

10-M/10 = 0,0005 / (8 x10-7 x 4 x 402,5)

10-M/10 = 0,01544

log10-M/10 = log 0,01544

-M/10 = log 0,01544

-M/10 = -1,8114

M = 18,11 dB

3. Metode II klafikasi lintasan

......................................(27)

Dimana : Pmf =Path Unavaibility

a = 4, untuk lintasan halus termasuk melalui air / diatas air

= 1, lintasan rata dengan beberapa lekukan

= 1/4, perbukitan, tidak rata dan kering

b = 1/2, daerah teluk atau dengan kelembaban tinggi

= 1/4, suhu normal / iklim normal

= 1/8, iklim perbukitan/kering

f = frekuensi (GHz), d = panjang lintasan (km), M= fade Margin (dB).

Contoh. Berapakah nilai Avaibility, A, untuk lintasan 50 km diatas lintasan halus, iklim

lembab, yang beroperasi pada frekuensi 6Ghz dengan fade margin 40 dB

Penyelesaian.

Pmf (%) = 6 x 10-5 a.b.f.d3 x 10-M/10

= 6 x 10-5 x 4 x 0,5 x 6 x.503 x 10-40/10

= 0,009%

Jadi Avaibility lintasan = 1 – 0,00009 = 0,99991atau 99, 991%

Perhitungan fade Margin pada lintasan yaitu dengan menambahkan pada perhitungan

RSL, sehingga,

RSL sebelumnya = IRL +GR + LR Menjadi RSL = IRL + GR – M - LR

Catatan Fade Margin menyebabkan penguran level sinyal penerimaan

V. SISTEM RADIO DIGITAL

Implementasi digital LOS radio link pada dasarnya dipicu oleh perkembangan

jaringan telepon ke jaringan yang semuanya digital. Dengan sistem yang berbasis

digital, maka akan diperoleh”Compatibility” dengan kebutuhan transmisi informasidigital,

aeperti telepon signaling, data transmission, digitalized voice, programming information

dan facsimile. Disamping itu terdapat kelemahan dalam bandwidthnya. Dengan kanal

suara sebesar 4 KHz akan memerlukan 64 KHz ( 64 Kbps) dari bandwidth. Karena

berdasarkan teori Nyquist, samping rate = 4 KHz x 2 = 8 000/det. Jika tiap sampel

mempunyai 8 code word,maka akan diperoleh 8000 x 8 bps = 64Kbps. Untuk sistem

FDM dengan kanal suara 4 KHz akan mempunyai bandwidh 4 KHz.

Energi per bit per Noise Density Ratio ( Eb / No )

Efisiensi suatu sistem komunikasi digital dinyatakan Eb/No sbb,

Eb/No = RSL / No(bps).....................................................................(28)

Eb/No(dB) = RSL(dBW) – 10 log (bit rate) –No...............................(29)

Untuk penerima pada temperatur ruang (uncooled receiver)

No(dBW) = - 204 dBW + NF dB.........................................................................(30)

Dimana : No = Noi se pada setiap 1 Hz bandwith

NF = Noise Figure penerima (dB)

Sehingga,

Eb/No = RSL – 10 log (bit rate) – (-204 + NF)

= 204(dBW)+ RSL(dBW)– 10 log(bit rate) – NF(dB)..............................(31)

Perhitungan Link

- Hitung EIRP

- Jumlahkan FSL dengan rugi lainnya pada media (PL), seperti rugi penyerapan

gas

- Tambahkan gain antena terima (GR)

- Jumlahkan rugi-rugi saluran

Atau secara umum dapat dirumuskan sbb :

RSL = EIRP - FSL - PL +GR -LR........................................................................(32)

Pada sistem analog kualitas sistem diukurdengan S/N, sedangkan pada sistem digital

ditentukan oleh BER (Bit Error Ratio)

Untuk memperoleh BER, maka harus dihitung Eb/No

Eb = RSL/bit rate Eb(dBW) = RSL(dBW) – 10 log (bit rate)...................(33)

No = kT ...............................................................................................(34)

Dimana No = - 228,6 dBW + 10 log Tsys

Tsys = Temperatur noise efektif sistem penerima

Atau dalam temperatur ruang

No(dBW) = - 204 (dBW) + NF (dB)

C/No= RSL – ( - 204 dBW) - NF dB

Atau C/No = RSL – (228,6 dBW) – 10 log Tsys

Dengan demikian

Eb/No = RSL (dBW) + 204 dBW - NF (dB) – 10 log (bit rate)........................(35)

Atau Eb/No = RSL (dBW) + 228,6 dBW – 10 log Tsys – 10 log (bit rate)...............(36)

Secara Umum

(Eb/No)praktis = (Eb/No)ideal + rugi modulasi................................................(37)

Eb = No + (Eb/No)praktis...................................................................................(38)

Soal.

Suatu lintasan 15 mil bekerja pad frekuensi 6 GHz dengan link yang didisain untuk

mengirimkan 10 Mbps (1344 kanal suara). Mudulasi yang dugunakan adalah 16 QAM.

Loss modulasi 4,7 dB dan bit error rasio tiap hop adalah 1.10 -9 yang menghasilkan

Eb/No ideal 21,2 dB. Asumsikan tidak ada fading dan noise figure penerima 5 dB. Rugi

wave guide tiap sisi adalah 1,5 dB. Penyerapan atmosfir mempunyai rugi 0,2 dB.

Tentukan daya output pemancar dan ukuran antena yang digunakan.

Penyelesaian.

No = - 204 + NF = - 204 +5 = - 199 dBW

(Eb/No) praktis= 21,2 dB + 4,7 dB = 25,9 dB

Eb = No + (Eb/No)praktis = - 199 + 25,9 = - 173,1 dBW

RSL = Eb + 10 log (bit rate) = - 173,1 + 10 log 90.10-6

= - 173,1 dBW + 79,54 dB = - 93,56 dBW

Nilai ini adalah RSL minimum saat tanpa fading ( margin = 0 dB). Sekarang harus dicari

RSL diasumsikannilai sementara Po = 0 dBW dan ukuran antena 2 feet/

RSL =EIRP – (FSL +PL) +GR - LR

FSL = 36,58 + 20 log 15 + 20 log 6000 = 135,66 dB.

EIRP = Po + LT + GT dimana, GT = GR = 20 log D(ft) + 20 log F(GHz) + 7,25

=29 dB

EIRP = 0 – 1,5 + 29 = 27,5 dBW.

RSL = 27,5 dBW – 137,36 dB – 1,5 dB + 29 dB = -82,36 dBW

Karena RSL minimum adalah -93,56 dBW, maka masih ada selisih margin sebesar

– 82,3 dBW – (- 93, 56 dBW) = 11, 2 dB ( diatas nilai minimum. Agar margin ini 0 dB,

maka daya output adalah 0 dBW – 11,2 dB = - 11, 2 dBW

Alternatif lain adalah dengan mengatur ukuran antena sdmk sehingga diperoleh margin

0 dB.

Jika ukuran antena dikurangi menjadi 1,5 feet.

GT = GR = 20 log 1,5 + 20 log 6 + 7,25 = 26,34 dB

GT = GR = 29 dB, saat D = 2 feet, sehinga ada pengurangan gain sebesar 2,66 dB

Atau untu kedua sisi ( GT + GR ) = 5,32 dB

Dan Margin saat ini adalah menjadi 11,2 – 5,32 = 5,88 dB

Dengan demikian saat ukuran antena 1,5 ft, maka daya output pemancar agar margin

0dB adalah 0dBW – 5,88dB = - 5,88 dBW

Soal-soal.

1. Suatu uncoded receiver mempunyai noise figure 3,7 dB. Hitunglah No.

2. RSL pada input penerima sistem digital adalah – 137 dB dan bit rate 45

Mbps,

hitunglah Eb.

3. Suatu link digital jarak 25 mil bekerja pada frekuensi 4 GHz dengan bit rate 8

Mbps,

menggunakan modulasi PSK. BER dari link 1.10-9 dengan Eb/No. ideal 21,2 dB. Rugi

saluran pada tiap sisi 2,1 dB, rugi modulasi3,1 dB, daya output pemancar 0,5 W dan

noise figure penerima 6 dB. Untuk kondisi tanpa fading ( Zero Margin) , hitunglah

ukuran antena tiap sisi.

4.

Jika diketahui : Jarak AB = 30 Km, Lintasan Type A

Jarak BC = 36 Km, Lintasan :Type A

Jarak CD = 42 Km, Lintasan : Type B

Frekuensi = 6,5 Ghz

BIF = 18 Mhz

NF = 9 dB

A = 99,95 %

Diameter antena A,B,C dan D = 8 feet

Daya ouput A, PoA = 0 dBW

Gain Repeater di B, GRB = 20 dB

Gain Repeater di C, GRC = 30 dB

Panjang kabel koaksial (feeder line) yg diperlukan = tinggi menara + 7 m

A B DC

Tx Repeater B Repeater C Rx

FSLAB FSLBC FSLCD

RSL1 RSL2 RSL3

LT1 LT2 LT3LR2 LR3LR1

PoA PoB PoC

Redaman kabel koaksial 0,01 dB/m

Redaman gas diabaikan

Ditanya “ Hitunglah a). RSL1 b). RSL2 c). RSL3.

d) C/N (dB) di B, C dan D

Penyelesaian.

*PERHITUNGAN HOP AB (= 30 Km )

F1(meter)=17,3√(d1.d2) / (D.FGHz), dimana D=d1+d2 dalam Km

F1 = 17,3 √ ( 15 x 15 ) / 30 x 6,5 )

F1= 18,583 meter

Clearance = 0,6 F1 = 0,6 x 18,583 m =11,15 m, (ini tinggi menara A dan B )

U = 1 – A = 1 – 0,9995 = 0,0005

Type A : U = 16 x 10-7 f (GHz)d2(Km)x 10 –M/10

0,0005 = 16 x 10-7 x 6,5 x (30)2 x 10 –M/10.

0,0005 = 9,36 x 10-3 x 10-M/10.

10-M/10 = 0,0005 / 9,36.10-3

log 10-M/10 = log 0,05342 .

- M /10 = - 1,2723

M = 12,723 dB

Rugi Transmisi FSL1 = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)

FSLAB = 32,44 + 20 log 30 + 20 log 6500 = 32,44 + 29,542 + 76,258

= 138,24 dB

Rugi Redaman kabel koaksial = Panjang kabel x redaman kabel

LT = (11,15 m + 7 m) x 0,01dB/m = 0,1815 dB

LR = LT= 0,1815 dB

Gain antena : GT = GR = 20 log d (feet) + 20 log f(GHz) + 7,25 dB

GT = GR = 20 log 8 + 20 log 6,5 + 7,25 = 18,062 + 16,258 + 7,25

GT = GR = 41,57 dB.

Jadi RSL1(dBW) = PoA(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLAB(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)

RSL1 = 0 - 0,1815 + 41,57 – 138,24 – 12,723 + 41,57 – 0,1815

a). Jadi RSL1 = - 68,186 dBW

PERHITUNGAN HOP BC (= 36 Km)

F1 = 17,3 √ ( 18 x 18 ) / 36 x 6,5 ) = 20,357 m

Clearance = 0,6 F1 -= 0,6 x 20,357 m = 12,214 m ( = tinggi menara Bdan C)

Type A : U = 16 x 10-7 f (GHz)d2(Km)x 10 –M/10

0,0005 = 16.10-7 x 6,5 x (36)2 x 10-M/10.

0,0005 = 0,0135 x 10-M/10.

10-M/10 = 0,037

- M/10 = - 1,432

M = 14,32 dB

FSLBC = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)

= 32,44 + 20 log 36 + 20 log 6500

= 32,44 + 31,126 +76,258

= 139,824 dB

LT = LR = 12,214 m x 0,001 dB/m = 0,122 dB

Gain antena GT = GR = 41,57 dB

Jadi RSL2(dBW) = PoB(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLBC(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)

RSL2 = (RSL1 + GRB) – 0,122 + 41,57 – 139,824 – 14,32 + 41,57 – 0,122

RSL2 = - 55,463 + 20 – 71,248

b).Jadi RSL2 = -106,711 dBW

PERHITUNGAN HOP CD (= 42 Km)

F1 =17,3 √ ( 21 x 21 ) / 42 x 6,5 ) = 21,988 m

Clearance = 0,6 F1 = 0,6 x 21,988 m = 13,193 m ( = tinggi menara C dan D )

Type B : U = 8 x 10-7 f d2,5 x 10-M/10.

0,0005 = 8.10-7 x 6,5 x (42)2,5 x 10-M/10

0,0005 = 8.10-7 x 6,5 x 11432,027x10-M/10

0,0005 = 0,06 x 10-M/10

- M/10 = - 2,0792

M = 20,792 dB

FSLCD = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)

= 32,44 + 20 log 42 + 20 log 6500

= 32,44 + 32,465 + 76,258

= 141,163 dB

LT = LR = 13,193 m x 0,01 dB/m = 0,132 dB

Gain antena GT = GR = 41,57 dB

Jadi RSL3(dBW) = PoC(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLCD(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)

RSL3 = (RSL2 + GRC) – 0,132 + 41,57 – 141,163 – 20,792 + 41,57 – 0,132

RSL3 = ( - 92,391 + 30 ) – 79,079

c) Jadi RSL3 = - 141,47 dBW

Perhitungan Carrier to Noise

C/N(dB) = RSL(dBW) – Pt(dBW)

Dimana : Pt = -204 + 10 log BIF(Hz) + NF(dB)

C/N(dB) di B = RSL1(dBW) – Pt(dBW)

Dimana Pt = - 204 + 10 log 18.106 + 9 = - 122,447 dBW

d).Jadi C/N(dB) = - 68,186 – ( - 122,447 ) = 190,633 dB

e). C/N(dB) di C = RSL2(dBW) – Pt(dBW) = -106,711 – ( - 122,447) = 15.736 dB

f). C/N(dB) di D = RSL3(dBW) – Pt(dBW) = - 141,47 – (- 122,447) = - 19dB