i

LAPORAN TUGAS AKHIR

PENGALOKASIAN PHYSICAL RESOURCE BLOCK (PRB) PADA TEKNOLOGI OFDM BERBASIS FRACTIONAL FREQUENCY REUSE

(FFR) UNTUK MENCEGAH INTERFERENSI INTER-FEMTOCELL PADA JARINGAN LTE DI GEDUNG BERTINGKAT

Diajukan Guna Memenuhi Syarat Kelulusan Mata Kuliah Tugas Akhir Pada Program Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun Oleh:

NAMA : MUHARAM NUR CAHYADI

NIM : 41410110089

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA

2014

ii

iii

iv

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan proposal penelitian dan penulisan Tugas Akhir dengan judul

“Pengalokasian Physical Resource Block (PRB) Pada Teknologi OFDM Berbasis

Fractional Frequency Reuse (FFR) Untuk Mencegah Interferensi Inter-Femtocell Pada

Jaringan LTE Di Gedung Bertingkat” dapat diselesaikan dengan baik. Tidak lupa shalawat

serta salam penulis penulis curahkan kepada junjungan kita, Nabi besar, Rasulullah

Muhammad SAW yang telah membawa kecerahan di dunia ini.

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan

pendidikan pada Program Sarjana Teknik Elektro Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu

Buana. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan yang

disebabkan karena keterbatasan penulis. Untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun

dari pembaca, sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa mendatang.

Dengan segala kerendahan hati, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat

bagi para pembaca dan penulis khususnya, serta bagi seluruh umat manusia.

Jakarta, Juni 2014

Penulis

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan kali ini penulis ingin berterima kasih kepada pihak-pihak

yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan masa pendidikan dikampus

tercinta Universitas Mercu Buana. Pertama-tama penulis ingin berterima kasih

kepada :

1. Allah Subhana Wa Ta’ala, terima kasih ya Allah Engkaulah cahaya hidupku

dan Engkaulah tujuan hidupku. Terima kasih atas semua kebaikan dan

kemurahan hati-Mu ya Allah. Aku hanya bagian kecil dari rencana-Mu di

dunia ini. Jadikanlah hamba-Mu ini manusia yang berguna, berperilakuan

baik dan ahli surga. Amiiin ya Robbal alamiiiiin.

2. Kedua orang tua tercinta. Ibunda Siti Sumarni dan ayahanda Samin. Terima

kasih atas kasih sayang, perhatian dan doa yang tiada henti yang senantiasa

mengisi langit malam. Terima kasih juga kepada saudara-saudari penulis

tercinta, Siti Alawiyah, Tria Amalia dan Virani Nur Annisa terima kasih atas

kehadiran kalian dimuka bumi ini menjadi warna tersendiri bagi penulis.

Terima kasih atas segalanya.Semoga kalian senantiasa dicintai Allah dan

diberi kemudahan dalam hidup.

3. Bapak Yudhi Gunardi, S.T, M.T., selaku Kaprodi S1 Teknik Elektro yang

sangat membantu penulis dalam menyelesaikan studi S1 di Universitas Mercu

Buana ini.

4. Bapak Ir. Said Attamimi, S.T, M.T selaku dosen pembimbing pada tugas

akhir ini. Terima kasih atas segala ilmu, bimbingan, masukan, motivasi dan

waktu yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir

ini dengan baik.

5. Seluruh dosen penulis selama di Universitas Mercu Buana yang telah

memberikan ilmunya yang berguna bagi penulis selama menempuh

perkuliahan. Semoga ilmu yang bermanfaat menjadikan amal kebaikan yang

tiada henti.

vii

6. Teman-teman seperjuangan “Elektro Mercu Buana Kelas Karyawan Angkatan

17” yang telah menjadi bagian hidup penulis mulai dari saat-saat awal masuk

kuliah sampai selesai. Terima kasih, semoga Allah memberikan yang terbaik

buat kalian.

7. Serta kepada Maulida Hegiani yang telah menjadi penyemangat bagi penulis

untuk membangun kehidupan yang lebih baik di kemudian hari.

Semoga penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat baik untuk

penulis, Dosen pembimbing, serta rekan-rekan Mahasiswa Universitas Mercubuana

dan masyarakat umum.

Jakarta, Juni 2014

Penulis

viii

DAFTAR ISI Lembar Pernyataan .............................................................................................................................. ii

Lembar Pengesahan ............................................................................................................................ iii

Abstrak ............................................................................................................................................... iv

Kata Pengantar ..................................................................................................................................... v

Ucapan Terima Kasih .......................................................................................................................... vi

Daftar Isi ........................................................................................................................................... viii

Daftar Gambar ..................................................................................................................................... x

Daftar Tabel ........................................................................................................................................ xi

Daftar Simbol .................................................................................................................................... xii

Daftar singkatan ................................................................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ....................................................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah ...................................................................................................................... 2

1.6 Metodologi Penelitian .............................................................................................................. 3

1.7 Sistematika Laporan………………………………………… ............................ ………………3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Konsep Dasar Femtocell ........................................................................................................... 5

2.2 OFDM dan OFDMA ............................................................................................................... 6

2.3 Struktur Frame LTE ................................................................................................................ 9

2.4 Physical Resource Block (PRB) pada LTE ............................................................................. 10

2.5 Interferensi pada Femtocell .................................................................................................... 11

2.5.1 Interferensi Macrocell to Femtocell, Femtocell to Macrocell.............................................. 11

2.5.2 Femtocell to Femtocell (Interfemtocell Interference) .......................................................... 11

2.5.2.1 Intra-eNB interference ................................................................................................... 12

2.5.2.2 Inter-eNB interference .................................................................................................... 12

2.6 Pengukuran Pada Femtocell ................................................................................................... 13

2.6 Model Propagasi WINNER (Wireless World Initiative New Radio) ........................................ 14

2.7 Teori Graph........................................................................................................................... 14

ix

BAB III PEMODELAN DAN SIMULASI

3.1 Pemodelan Sistem ................................................................................................................. 17

3.1.1 Model Simulasi .................................................................................................................. 20

3.1.1.1 Skenario 1 ..................................................................................................................... 20

3.1.1.2 Skenario 2 ..................................................................................................................... 20

3.1.1.3 Skenario 3 ..................................................................................................................... 21

3.1.1.4 Skenario 4 ..................................................................................................................... 21

3.2 Tahap Simulasi ...................................................................................................................... 25

3.2.1 Pembangkitan Channel State Information .......................................................................... 25

3.2.2 Pembentukan Graph Interferensi ........................................................................................ 27

3.2.3 Clustering .......................................................................................................................... 30

3.2.3.1 Clustering Skenario 2 .................................................................................................... 30

3.2.3.2 Clustering Skenario 3 .................................................................................................... 30

3.2.3.3 Clustering Skenario 4 .................................................................................................... 30

3.2.4 Alokasi Jumlah Physical Resource Block (PRB)................................................................. 32

3.2.4.1 Alokasi PRB untuk FAP Skenario 1 .............................................................................. 33

3.2.4.2 Alokasi PRB untuk FAP Skenario 2,3,dan 4 .................................................................. 34

3.2.4.3 Alokasi PRB untuk User Skenario 1 .............................................................................. 34

3.2.4.4 Alokasi PRB untuk User Skenario 2,3,dan 4.................................................................. 34

3.3 Parameter Ukur ..................................................................................................................... 34

3.3.1 SINR ................................................................................................................................. 35

3.3.2 Throughput ........................................................................................................................ 35

BAB IV ANALISA HASIL SIMULASI

4.1 Data Rate .............................................................................................................................. 37

4.2 SINR ..................................................................................................................................... 40

4.3 Effisiensi Spektrum ............................................................................................................... 42

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................................... 48

5.2 Saran ..................................................................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................ 49

LAMPIRAN ...................................................................................................................................... 51

x

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arsitektur Jaringan LTE .................................................................................................... 6

Gambar 2.2 Konfigurasi Femtocell ....................................................................................................... 7

Gambar 2.3 Spektrum frekuensi OFDM (a) & Perbedaan antara OFDM dan OFDMA .......................... 8

Gambar 2.4 Struktur frame LTE ........................................................................................................... 9

Gambar 2.5 Cyclic prefix .................................................................................................................... 10

Gambar 2.6 Physical Resource Block ................................................................................................. 11

Gambar 2.7 Inter-cell Interference ..................................................................................................... 12

Gambar 3.1 Flowchart Metodelogi Penelitian ..................................................................................... 16

Gambar 3.2 Alokasi fractional frequency reuse antara outercell, innercell dan femtocell .................... 17

Gambar 3.3 Layout Pemodelan .......................................................................................................... 18

Gambar 3.4 Ilustrasi Skema Interferensi antar FAP (kiri), skema Pembagian PRB antar FAP

(kanan) .............................................................................................................................................. 19

Gambar 3.5 Skema scenario 1 dengan universal frequency reuse ........................................................ 20

Gambar 3.6 Skema scenario 2, 3 dan 4 dengan teknik clustering ........................................................ 21

Gambar 3.7 Diagram alur pengerjaan scenario 1 ................................................................................. 22

Gambar 3.8 Diagram alur scenario 2, 3 dan 4 ..................................................................................... 23

Gambar 3.9 Kordinat FUE dan FAP ................................................................................................... 25

Gambar 3.10 Pembentukan graph interferensi .................................................................................... 29

Gambar 3.11 Clustering HeNB / FAP................................................................................................. 31

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan data rate user rata-rata tiap skenario ............................................... 38

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan SINR user rata-rata tiap skenario .................................................... 41

Gambar 4.3 Grafik perbandingan SINR margin untuk memberikan jaminan BER tertenttu ................. 43

Gambar 4.4 SINR minimum untuk adaptive modulation ..................................................................... 45

Gambar 4.5 Grafik perbandingan spektrum effisiensi rata-rata tiap skenario ....................................... 46

xi

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Parameter Simulasi ............................................................................................................. 24

Tabel 4.1 Tabel perbandingan data rate dan SINR rata-rata tiap skenario ...................................... 38

Table 4.2 Perbandingan SINR untuk memberikan jaminan BER tertentu ....................................... 42

Tabel 4.3 Tabel perbandingan effisiensi spektrum rata-rata tiap skenario ....................................... 45

xii

DAFTAR SIMBOL

ߛ =SINR

߁ = SINR gap

Konstanta shadowing =

௪ = Rugi-rugi dinding

௪ = Banyak dinding yang dilewati

ܤ =Bandwidth transmisi

หܥห = Ukuran cluster dengan CH adalah ܣܨ

௦௬௦௧ܥ = Kapasitas sistem

ܫ =Interferensi

J = Banyak FAP

M = Banyak FUE

ܮ = Rugi-rugi lintasan

= Banyak PRB untuk ܣܨ

= jumlah FUE yang dilayani oleh ܣܨ

= Vetek ( FAP) ke k

= Kordinat FAP pada sumbu-x

ݑ = Kordinat FUE pada sumbu-x

= Kordinat FAP pada sumbu-y

ݑ = Kordinat FUE pada sumbu-y

xiii

DAFTAR SINGKATAN

AMC :Adaptive Modulation and Coding

ANR :Automatic Neighbor Relation

BER :Bit Error Rate

CH :Cluster Head

CM :Cluster Member

CSG :Close Subscriber Group

CSI :Channel State Information

CP :Cyclic Prefix

DL :Downlink

DSL :Digital Subscriber Line

FAP :Femtocell Access Point

FFR :Fractional Frequency Reuse

FFT :Fast Fourier Transform

FGW :Femto-Gateway

FTTx :Fiber to the x (x=home, curb, zone and building)

FUE :Femtocell User Equipment

HeNB :Home e-Node B

HPA :High Power Amplifier

IFFT :Inverse Fast Fourier Transform

IFI :Inter-Femtocell Interference

LOS :Line of Sight

LTE :Long Term Evolution

MIMO :Multiple Input Multiple Output

NLOS :Non Line of Sight

xiv

OFDM :Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA :Orthogonal Frequency Division Multiple Access

PAPR :Peak-to-Average Power Ratio

PCI :Physical Cell Identity

PRB :Physical Resource Block

PSK :Phase Shift Keying

QAM :Quadrature Amplitude Modulation

Q PSK : Quadrature Phase Shift Keying

RSRP : Reference Signal Received Power

SINR :Signal to interference and noise ratio

SISO :Single input single output

SON :Self-Organizing Network

TSR :Throughput satisfaction rate

UFR :Universal frequency reuse

UL :Uplink

WCDMA :Wideband Code Division Multiple Access

WINNER : Wireless world initiative new radio

3GPP :3rd Generation partnership project