TUGAS 5

KOMUNIKASI BERGERAK

JUDUL

Small Scale Fading, Respon Impuls Kanal Multipath, Pengukuran Kanal Multipath, Parameter Kanal Multupath, Tipe Small Scale

Fading

Diusulkan Oleh :

Feby Setyaji Saputro. NIM. 105060307111011

TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2013

Small scale fading suatu istilah yang biasa digunakan untuk menjelaskan perubahan fluktuasi amplitudo yang sangat cepat pada sinyal radio dengan jarak tempuh yang pendek. Salah satu faktor penyebab small scale fading adalah fading. Fading itu sendiri merupakan suatu peristiwa dimana adanya interferensi antara dua gelombang sinyal yang ditransmisikan dan datang pada waktu yang berdekatan pada antena yang sama sehingga menyebabkan perubahan amplitudo dan fasa pada sinyal yang diterima pada antena receiver.

Gambar 1. Fluktuasi amplitudo akibat fenomena fading

4.1. Propagasi Multipath Skala Kecil

Multipath dalam transmissian radio memberikan efek samping, tiga hal penting dalam efek yang mempengaruhi propagasi multipath skala kecil, yaitu :

1. Cepatnya perubahan kekuatan sinyal melalui jarak perjalanan kecil atau interval waktu.13

2. Modulasi frekuensi acak yang dikarenakan berbagai pergeseran Doppler pada sinyal multipath yang berbeda.

3. Waktu dispersi yang disebabkan oleh penundaan propagasi multipath.

Fading terjadi karena ketinggian ponsel antena berada di bawah ketinggian struktur di sekitarnya (ex: gedung, pohon dll ), sehingga terganggunya jalur line of sight ke base station. Bahkan ketika garis-of-sight ada, multipath masih terjadi karena refleksi dari tanah dan struktur sekitarnya. Gelombang radio yang masuk datang dari arah yang berbeda dengan propagasi yang berbeda penundaan. Sinyal yang diterima oleh mobile pada setiap titik dalam ruang dapat terdiri dari sejumlah besar gelombang pesawat memiliki amplitudo terdistribusi secara acak, fase, dan sudut kedatangan.

4.1.1 Faktor yang Mempengaruhi Fading Skala Kecil

Multipath propagasi

Adanya objek-objek pemantul pada kanal mengakibatkan disipasi energi sinyal. Disipasi energi sinyal itu dapat berupa disipasi amplitudo, fasa, dan waktu. Hal ini mengakibatkan sinyal yang diterima di penerima menjadi dua jenis, yaitu langsung (direct) dan tunda (delay), dengan variasi amplitudo dan fasa yang acak pada tiap komponen multipath. Hal ini akan mengakibatkan intersymbol interference (ISI).

Kecepatan mobilePergerakan relatif antara pemancar dan penerima menghasilkan efek

doppler shift, yaitu pergeseran frekuensi modulasi yang acak pada tiap komponen multipath. Hal ini mengakibatkan pelebaran spektral sinyal.

Kecepatan benda sekitarnyaJika objek-objek pada kanal dalam keadaan bergerak, maka akan

mengakibatkan time varying doppler shift.

Transmisi bandwidth sinyalJika bandwidth sinyal yang dikirimkan lebih besar dari bandwidth

kanal, maka sinyal yang diterima akan mengalami distorsi. Hal ini berhubungan dengan bandwidth koheren dari kanal.

4.1.2. Doppler shift

Sebuah ponsel bergerak dengan kecepatan konstan v, Sepanjang ruas jalan yang memiliki panjang diantara titik X dan Y. , sementara itu menerima sinyal dari remote Sumber S, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4.1. Perbedaan panjang jalan bepergian dengan gelombang dari sumber S ke ponsel pada titik-titik X Andy = dcosO = vAtcosO. dimana pada adalah waktu yang diperlukan untuk ponsel untuk melakukan perjalanan dari X ke Y, dan θ adalah diasumsikan sama pada titik-titik X dan Y karena sumber dianggap sangat jauh. Perubahan fasa pada sinyal yang diterima karena perbedaan jalan panjang karena itu

Persamaan di atas berhubungan pergeseran Doppler dengan kecepatan mobile dan spasialsudut antara arah gerak dari mobile dan arah kedatangan gelombang.

Impulse Response Model of a Multipath Channel untuk menunjukkan bahwa saluran radio bergerak dapat dimodelkan sebagai filter linier dengan waktu yang bervariasi respon impulse.

Channel respon impuls dapat dinyatakan sebagai h (d, t). Untuk x (t) mewakili sinyal yang ditransmisikan, maka sinyal yang diterima y (d, t) pada posisi d dapat dinyatakan sebagai,

Untuk sistem kausal, h(d, t) = 0 for t<0

Karena penerima bergerak sepanjang tanah dengan kecepatan konstan v, untuk posisi penerima dapat dinyatakan sebagai d = vt

Subtitusi persamaan di atas, kita mendapatkan,

Karena v adalah konstan, y (vt,t) adalah fungsi t, respon impuls kanal dapat dinyatakan sebagai

Dengan respon impuls kanal h(t,T), kita akan memiliki output.

Jika multipath channel diasumsikan sebagai bandlimited bandpass channel, maka h (t,T) mungkin akan dijelaskan secara ekuivalen dengan respon impuls baseband kompleks hb (t,T) dengan input dan output menjadi kompleks representasi envelopes dari sinyal dikirim dan diterima, masing-masing (lihat Gambar 43b). Artinya,

Discret sumbu delay multipath dapat disebut excess delay menjadi segmen waktu tunda yang sama baseband respon dari saluran multipath dapat dinyatakan sebagai

keterangan :

ai(t,T ) : Amplitudo ith multipath komponen

T i(t) : Kelebihan keterlambatan ith multipath komponen

Jika respon impuls kanal diasumsikan tidak berubah terhadap waktu, respon impuls kanal dapat disederhanakan sebagai

Respon impuls dapat diukur dengan menggunakan pulsa menyelidik yang mendekati fungsi delta.

Didasarkan pada karya Cox [Cox72], [Cox75], jika p (t) memiliki durasi waktu yang lebih kecil dari respon impuls saluran multipath, p (t) tidak perlu untuk deconvolved dari sinyal yang diterima r (t) untuk menentukan relative Sinyal multipath kekuatan. Profil delay power terima di daerah setempat diberikan sebagai

, Hubungan Antara Bandwidth dan Daya Terima

Sinyal p (t) adalah pulsa kereta baseband berulang dengan lebar pulsa yang sangat sempit Tbb dan pengulangan periode TREP, dengan TREP > > T max

Keluaran low pass channel r(t) hampir mendekati respon impuls h(t) dan dinyatakan sebagai

Jika semua komponen multipath diselesaikan oleh probe p (t), kemudian

Maka kita akan memiliki persamaan

Total penerimaan daya berkaitan dengan jumlah kekuatan dalam tiap komponen multipath. Asumsi bahwa daya yang diterima dari komponen multipath membentuk proses acak di mana masing-masing komponen memiliki amplitudo acak dan fase setiap saat t, Kekuatan skala kecil rata-rata yang diterima adalah

\

Sekarang, mempertimbangkan sinyal CW yang ditransmisikan ke dalam channel yang sama persis, dan biarkan kompleks envelopes diberikan oleh c (t) = 2. Kemudian sinyal yang diterima dapat dinyatakan sebagai

Karena r (t) adalah jumlah fasor dari tiap multipath komponen, fase sesaat dari komponen multipath menyebabkan fluktuasi besar yang menggambarkan

fading skala kecil untuk sinyal CW. Rata-rata power yang diterima pada area lokal diberikan oleh

Dimana rij adalah koefisien korelasi amplitudo jalan didefinisikan sebagai

dan huruf batang menandakan waktu rata-rata untuk pengukuran CW yang dibuat oleh ponsel penerima atas wilayah pengukuran lokal [RapS9]. Perhatikan bahwa ketika cos (θi - θj) = 0 dan / atau rij = 0, maka daya rata-rata untuk sinyal CW setara dengan daya yang diterima rata-rata untuk sinyal wideband dalam skala kecil daerah. Ini terlihat dengan membandingkan persamaan (4.19) dan persamaan (4.24). Hal ini dapat terjadi ketika salah satu fase multipath identik dan independen distributed (seragam) selama [0, 2n] atau ketika jalan amplitudo tidak berkorelasi. Dari 9 adalah asumsi yang valid karena multipath komponen melintasi diferensial panjang jalan yang mengukur ratusan panjang gelombang dan cenderung datang dengan fase acak.

Gambar 4.5 mengilustrasikan aktual pengukuran saluran radio ruangan dibuat bersamaan dengan menyelidik pulsa wideband memiliki TBB = ion, dan CW pemancar. Frekuensi pembawa adalah 4 GHz. Hal ini dapat dilihat bahwa sinyal CW mengalami memudar cepat, sedangkan wideband pengukuran berubah sedikit lebih pada pengukuran lintasan. Namun, rata-rata lokal menerima kekuatan dari kedua sinyal diukur menjadi hampir identik [Haw91].

Gambar 4.5. Diukur wideband dan narrowband sinyal yang diterima lebih ASK (0,375 in) pengukuran lintasan dalam sebuah bangunan. Frekuensi carrier adalah 4 GHz. Daya Wideband dihitung dengan menggunakan persamaan (4.19), yang dapat dianggap sebagai daerah di bawah profil penundaan listrik.

4.3 Pengukuran Multipath Kecil

Karena pentingnya struktur multipath dalam menentukan efek fading skala kecil, sejumlah saluran wideband teknik terdengar telah dikembangkan. Teknik-teknik ini dapat diklasifikasikan sebagai pengukuran pulsa langsung, spread spectrum geser pengukuran korelasi, dan frekuensi menyapu pengukuran.

4.3.1 Direct RF Pulse Sistem

Sebuah saluran sederhana terdengar pendekatan sistem pulsa RE langsung (lihat Gambar 4.6). Teknik ini memungkinkan para insinyur untuk menentukan cepat keterlambatan listrik profil setiap saluran, seperti yang ditunjukkan oleh Rappaport dan Seidel [ERap89], [Rap9O]. Pada dasarnya pita lebar berdenyut radar bistatic, sistem ini mentransmisikan pulsa berulang lebar TBB dan menggunakan penerima dengan bandpass filter lebar (BW = 2/tbbHz). Sinyal tersebut kemudian diperkuat, dideteksi dengan detektor amplop dan ditampilkan dan disimpan pada osiloskop kecepatan tinggi. Ini memberikan langsung pengukuran kuadrat dari respon impuls kanal convolved dengan pulsa probing (lihat persamaan (4.17)). Jika osiloskop diatur pada rata-rata modus, maka sistem ini dapat memberikan daya rata-rata profil penundaan lokal. Lain Aspek yang

menarik dari sistem ini adalah kurangnya kompleksitas, karena off-the –shelf peralatan dapat digunakan.

Gambar 4.6. Langsung impuls kanal sistem pengukuran respon RF. Minimum penundaan diatasi antara komponen multipath adalah sama dengan yang prdbing lebar pulsa tb, Masalah utama dengan sistem ini adalah bahwa hal itu tergantung pada gangguan dan kebisingan, karena filter passband lebar diperlukan untuk multipath resolusi waktu. Juga, sistem pulsa bergantung pada kemampuan untuk memicu osiloskop pada sinyal tiba pertama.

4.3.2 Spread Spectrum Sliding Correlator Channel Sounding

Diagram blok dasar dari spread spectrum sistem saluran terdengar adalah ditunjukkan pada Gambar 4.7. Keuntungan dari sistem spread spectrum adalah bahwa, sementara sinyal menyelidik mungkin wideband, adalah mungkin untuk mendeteksi sinyal yang ditransmisikan menggunakan penerima narrowband didahului oleh wideband mixer, sehingga meningkatkan jangkauan dinamis dari sistem dibandingkan dengan sistem pulsa RF langsung. Dalam spread spectrum saluran sounder, sinyal pembawa "menyebar" atas bandwidth yang besar dengan mencampurnya dengan pseudo-noise (PN) urutan biner memiliki Chip durasi Tc dan chip rate Rt sama dengan 1/Tc I Hz. Spektrum daya amplop yang ditransmisikan sinyal spread spectrum diberikan oleh iDix84j sebagai

dan bandwidth nol-ke-nol

Gambar 4.27 Menyebarkan saluran spektrum impuls sistem pengukuran respon.

Sinyal spread spectrum ini kemudian diterima, disaring, dan despread menggunakan PN generator urutan identik dengan yang digunakan pada pemancar. Meskipun dua urutan PN adalah identik, jam Chip pemancar dijalankan pada sedikit tingkat yang lebih cepat daripada chip jam penerima. Pencampuran urutan chip dalam mode ini menerapkan correlator geser [Dix84]. Ketika kode PN dari chip yang lebih cepat Jam menangkap dengan kode PN yang lambat , sinyal ke bandwidth setidaknya sama besar sebagai acuan PN urutan penerima. Dengan cara ini, filter narrowband yang mengikuti correlator dapat menolak hampir semua dari kekuatan sinyal yang masuk. Ini adalah bagaimana processing gain diwujudkan dalam spread penerima spektrum dan bagaimana dapat menolak gangguan passband, tidak seperti langsung RF pulsa sistem terdengar .

Processing gain ( PG ) diberikan sebagai:

dimana τbb = 1/Rbb , adalah periode dari informasi baseband . Untuk kemudahan dari geser correlator saluran sounder, tingkat informasi baseband sama dengan frekuensi offset dari urutan jam PN pada pemancar dan penerima. Ketika sinyal yang masuk berkorelasi dengan urutan penerima, sinyal yang runtuh

kembali ke bandwidth asli (yaitu, "despread") , amplop terdeteksi , dan ditampilkan pada sebuah osiloskop.

Dengan kata lain, sistem dapat menyelesaikan dua komponen multipath selama karena mereka sama dengan dr besar dari 2Tc detik terpisah. Pada kenyataannya, multipath komponen dengan waktu interarrival lebih kecil dari 27, dapat diselesaikan sejak NNS lebar pulsa lebih kecil dari lebar mutlak korelasi segitiga pulsa, dan di urutan Tc. Proses korelasi geser memberikan pengukuran waktu yang setara yang diperbarui setiap kali dua urutan yang maksimal berkorelasi. Waktu antara korelasi maksimal (7) dapat dihitung dari persamaan (4.30)

dimanaTc = periode Chip (s)

Rc = chip rate (Hz)

y = faktor geser (berdimensi)

1 = panjang urutan (chip)

Faktor geser didefinisikan sebagai rasio antara jam Chip pemancar tingkat dan perbedaan antara pemancar dan penerima chip yang clock rate [Dev86]. Secara matematis, hal ini dinyatakan sebagai

dimanaα = pemancar Chip clock rate (Hz)

β = penerima Chip clock rate (Hz)

Untuk panjang maksimal urutan PN, panjang urutan

dimana n adalah jumlah pergeseran register di generator urutan [Dix84]. Karena sinyal spread spectrum yang masuk dicampur dengan PN receiver urutan yang lebih lambat dari urutan pemancar, sinyal pada dasarnya adalah turun-dikonversi ("runtuh") ke sinyal narrowband-frekuensi rendah. di lain kata-kata, tingkat relatif dari dua kode tergelincir melewati satu sama lain adalah tingkat Informasi ditransfer ke osiloskop. Sinyal narrowband memungkinkan narrowband pengolahan, menghilangkan banyak kebisingan dan gangguan passband. Keuntungan pengolahan persamaan (4,28) kemudian diwujudkan dengan menggunakan filter narrowband (BW = 2 (a-f3)

Efek ini disebabkan oleh tingkat relatif transfer informasi dalam geser correlator. Misalnya Tc, persamaan (4.30) adalah waktu yang diamati diukur osiloskop dan bukan waktu propagasi sebenarnya. Efek ini, yang dikenal sebagai dilatasi waktu, terjadi pada sistem correlator geser karena penundaan propagasi benar-benar memperluas dalam waktu oleh correlator geser. Perhatian harus diambil untuk memastikan bahwa panjang urutan memiliki periode yang lebih besar dari terpanjang multipath delay propagasi. Urutan PN periode adalah

Periode urutan memberikan perkiraan ambigu maksimum berbagai komponen sinyal multipath yang masuk. Kisaran ini ditemukan dengan mengalikan kecepatan cahaya dengan dalam persamaan (4.34). Ada beberapa keuntungan untuk spread spectrum sistem saluran terdengar. Salah satu karakteristik modulasi spread spectrum kunci adalah kemampuan untuk menolak passband kebisingan, sehingga meningkatkan jangkauan cakupan untuk pemancar yang diberikan kekuasaan. Pemancar dan penerima PN sinkronisasi urutan dihilangkan oleh correlator geser. Sensitivitas dapat disesuaikan dengan mengubah faktor geser dan bandwidth penyaring pasca - correlator.

Kelemahan dari sistem spread spectrum, dibandingkan dengan langsung sistem pulsa , adalah bahwa pengukuran tidak dilakukan secara real time , tetapi mereka dikompilasi sebagai PN kode geser melewati satu sama lain . Tergantung pada parameter sistem dan tujuan pengukuran, waktu yang dibutuhkan untuk membuat pengukuran profil penundaan listrik mungkin berlebihan. Kelemahan lain dari sistem yang dijelaskan di sini dalam persamaan (4.34).

Ada beberapa keuntungan untuk spread spectrum sistem saluran terdengar. Salah satu karakteristik modulasi spread spectrum kunci adalah kemampuan untuk

menolak passband kebisingan, sehingga meningkatkan jangkauan cakupan untuk pemancar yang diberikan

Kelemahan dari sistem spread spectrum, dibandingkan dengan langsung sistem pulsa, adalah bahwa pengukuran tidak dilakukan secara real time, tetapi mereka dikompilasi sebagai PN kode geser melewati satu sama lain. Tergantung pada parameter sistem dan pengukuran tujuan, waktu yang diperlukan untuk membuat pengukuran profil penundaan listrik mungkin berlebihan. Kelemahan lain dari sistem yang dijelaskan di sini adalah bahwa detektor noncoherent digunakan, sehingga fase multipath individu komponen tidak dapat diukur. Bahkan jika deteksi koheren digunakan, menyapu waktu sinyal spread spectrum menginduksi menunda sedemikian rupa sehingga fase individu komponen multipath dengan penundaan waktu yang berbeda akan diukur secara substansial waktu yang berbeda , di mana saluran mungkin berubah .

4.33 Frekuensi Domain Saluran Sounding

Karena hubungan ganda antara domain waktu dan frekuensi teknik domain adalah mungkin untuk mengukur respon impuls saluran dalam domain frekuensi. Gambar 4.8 menunjukkan domain frekuensi saluran sounder yang digunakan untuk mengukur respon impuls saluran. Sebuah network analyzer vektor mengendalikan disintesis frekuensi penyapu, dan set tes S-parameter yang digunakan untuk memantau respon frekuensi saluran. Penyapu memindai frekuensi tertentu band (berpusat pada operator) dengan melangkah melalui frekuensi diskrit. itu jumlah dan jarak dari langkah-langkah frekuensi berdampak resolusi waktu pengukuran respon impuls.

Waktu menyapu lebih cepat dapat dicapai dengan mengurangi jumlah frekuensi langkah, tapi ini pengorbanan resolusi waktu dan kelebihan berbagai keterlambatan dalam domain waktu. Sistem frekuensi menyapu telah berhasil digunakan untuk indoor Studi perbanyakan dengan Pahlavan [Pah95] dan Zaghloul, et.al. [Zag91a], [Zag91b] .

Gambar 4.8 Frekuensi domain impuls kanal sistem pengukuran respon.

4.4 Parameter Mobile Multipath Saluran

Banyak parameter kanal multipath berasal dari profil penundaan listrik, diberikan oleh persamaan (4.18). Profil keterlambatan listrik diukur dengan menggunakan teknik dibahas dalam Bagian 4.4 dan umumnya direpresentasikan sebagai plot relatif menerima kuasa sebagai fungsi kelebihan penundaan sehubungan dengan waktu tunda tetap referensi. Profil keterlambatan listrik ditemukan oleh rata-rata daya sesaat menunda pengukuran profil di wilayah setempat untuk menentukan rata-rata skala kecil daya profil penundaan. Tergantung pada resolusi waktu dari menyelidik pulsa dan jenis multipath channel dipelajari, peneliti sering memilih untuk sampel pada pemisahan spasial seperempat dari panjang gelombang dan lebih receiver gerakan tidak lebih besar dari 6 m di saluran terbuka dan tidak lebih besar dari 2 di dalam saluran indoor di 450 MHz - 6 GHz jangkauan. Ini contoh kecil skala menghindari rata-rata Bias skala besar dalam statistik skala kecil yang dihasilkan. Gambar 4.9 menunjukkan khas daya penundaan profil plot dari saluran outdoor dan indoor, ditentukan dari sejumlah besar sampel erat profil seketika.

4.4.1 Waktu Dispersi Parameter

Dalam rangka untuk membandingkan saluran multipath yang berbeda dan untuk mengembangkan beberapa umum pedoman desain untuk sistem nirkabel, parameter yang terlalu mengukur saluran multipath digunakan. Rata-rata kelebihan delay, delay rms menyebar, dan delay kelebihan spread (X dB) adalah parameter kanal multipath yang dapat ditentukan dari kekuatan profil penundaan.

Sifat dispersif waktu pita lebar saluran multipath yang paling sering diukur oleh kelebihan keterlambatan rata-rata mereka. Rata-rata kelebihan penundaan adalah saat profil daya pertama didefinisikan sebagai

The rms delay spread adalah akar kuadrat dari momen sentral kedua daya profil delay dan didefinisikan sebagai

Penundaan ini diukur relatif terhadap sinyal terdeteksi pertama tiba di receiver untuk = 0. Persamaan (4.35) - (4.37) tidak bergantung pada kekuasaan mutlak tingkat P (t), tetapi hanya amplitudo relatif dari komponen multipath dalam P (t). Nilai umum keterlambatan rms penyebaran berada di urutan mikrodetik di luar saluran radio mobile dan pada urutan nanodetik di dalam ruangan saluran radio. Tabel 4.1 menunjukkan nilai yang terukur khas penundaan rms menyebar.

Banyak pengukuran dilakukan di banyak daerah setempat untuk menentukan berbagai statistik dari parameter kanal multipath untuk sistem komunikasi mobile di wilayah skala besar [Rap9O] . Kelebihan delay maksimum (X dB) dari profil keterlambatan listrik didefinisikan sebagai penundaan waktu selama multipath energi jatuh ke X dB di bawah maksimum

Dengan kata lain, kelebihan delay maksimum didefinisikan sebagai τx – τ0, di mana τ0 adalah sinyal yang tiba pertama dan τx adalah keterlambatan maksimum di mana komponen multipath adalah dalam X dB dari sinyal multipath terkuat yang datang (yang tidak selalu datang di τ0). Gambar 4.10 mengilustrasikan perhitungan kelebihan delay maksimum untuk komponen multipath dalam nilai maksimal 10 dB. Kelebihan delay maksimum (X dB) mendefinisikan batas sementara dari multipath yang berada di atas ambang batas tertentu.

Dalam prakteknya, nilai untuk τ, τ2, dan σt tergantung pada pilihan kebisingan ambang batas yang digunakan untuk memproses P (τ). Kebisingan ambang batas digunakan untuk membedakan antara komponen multipath yang diterima dan kebisingan termal. Jika kebisingan ambang batas ditetapkan terlalu rendah, maka suara akan diproses sebagai multipath, sehingga menimbulkan nilai-nilai τ, τ2, dan σt yang terlalu tinggi.

Keterlambatan profil daya dan respon frekuensi magnitude (respon spektral) dari saluran radio bergerak dihubungkan melalui Transformasi Fourier. Oleh karena itu, untuk memperoleh gambaran setara saluran dalam domain frekuensi menggunakan karakteristik respon frekuensi. Parameter analog delay spread dalam domain waktu, koherensi bandwidth digunakan untuk mengkarakterisasi saluran dalam domain frekuensi. Rms Delay spread dan koherensi bandwidth berbanding terbalik satu sama lain, meskipun hubungan mereka dengan tepat merupakan fungsi dari struktur multipath.

4.4.2 Koherensi Bandwidth

Penundaan penyebaran adalah fenomena alam yang disebabkan oleh pantulan dan sebaran di jalur propagasi dalam saluran radio, koherensi bandwidth, Bc, hubungan yang berasal dari rms delay spread. Koherensi Bandwidth adalah ukuran statistik dari berbagai frekuensi di mana saluran dapat dianggap "flat" (yaitu, saluran yang melewati semua komponen spektral dengan keuntungan kira-kira sama dan fase linier). Dengan kata lain, koherensi bandwidth adalah rentang frekuensi di mana dua komponen frekuensi memiliki potensi kuat untuk korelasi amplitudo. Dua sinusoid dengan pemisahan frekuensi yang lebih besar daripada Bc dipengaruhi oleh saluran. Jika koherensi bandwidth didefinisikan sebagai bandwidth di mana fungsi korelasi frekuensi di atas 0.9, maka bandwidth koherensi adalah sekitar [Lee89b].

Supaya fungsi korelasi frekuensi di atas 0.5, maka koherensi bandwidth adalah sekitar

Penting untuk dicatat bahwa tidak ada hubungan yang tepat antara koherensi bandwidth dan rms delay spread, dan persamaan (4.38) dan (4.39)

adalah "ball park estimates". Secara umum, teknik analisis spektral dan simulasi yang diperlukan untuk menentukan dampak yang multipath bervariasi memiliki pada sinyal ditransmisikan tertentu [Chu87], [Fun93], [Ste94]. Untuk alasan ini, model kanal multipath akurat harus digunakan dalam desain modem khusus untuk aplikasi nirkabel [Rap91a], [Woe94].

4.4.3 Penyebaran Doppler dan Waktu Koherensi

Delay spread dan koherensi bandwidth adalah parameter yang menggambarkan waktu sebar sifat dasar saluran di daerah setempat. Namun, mereka tidak menawarkan informasi tentang berbagai sifat waktu dari saluran yang disebabkan oleh gerakan relatif antara stasiun bergerak dan basis, atau dengan gerakan objek dalam saluran. Penyebaran Doppler dan waktu koherensi adalah parameter yang menggambarkan waktu yang bervariasi di wilayah skala kecil.

Penyebaran Doppler dan waktu koherensi yang berbanding terbalik dengan satu sama lain. Yaitu:

Jika waktu koherensi didefinisikan sebagai waktu di mana fungsi korelasi waktu di atas 0.5, maka waktu koherensi adalah sekitar [Ste94]

Dimana fm adalah pergeseran Doppler maksimum yang diberikan fm= v/λ. Dalam prakteknya, (4.40.a) menunjukkan durasi waktu selama sinyal Rayleigh fading dapat berfluktuasi dan (4.40.b) seringkali terlalu terbatas. Aturan populer praktis untuk komunikasi digital modern adalah untuk menentukan waktu koherensi sebagai geometric mean dari persamaan (4.40.a) dan (4.40.b). Artinya,

4.5. Tipe Small Scale Fading

Bagian 4.3 menunjukkan bahwa jenis fading dialami oleh sinyal merambat melalui saluran radio bergerak tergantung pada sifat dari sinyal yang

ditransmisikan sehubungan dengan karakteristik saluran. Tergantung pada hubungan antara parameter sinyal (seperti bandwidth, periode simbol, dll) dan parameter saluran (seperti rms delay spread and Doppler spread), sinyal yang ditransmisikan yang berbeda akan menjalani berbagai jenis fading. Waktu dispersi dan mekanisme dispersi frekuensi saluran radio bergerak menyebabkan empat efek yang berbeda mungkin, yang diwujudkan bergantung pada sifat dari sinyal ditransmisikan, saluran, dan kecepatan. Sementara penundaan multipath menyebar mengarah ke waktu dispersi dan frekuensi selektif fading, Doppler menyebarmenyebabkan dispersi frekuensi dan waktu memudar selektif. Mekanisme dua propagasi independen satu sama lain. Gambar 4.11 menunjukkan sebuah pohon dari empat jenis memudar.

4.5.1 Efek fading Akibat Waktu tunda Penyebaran Multipath

Waktu dispersi karena multipath menyebabkan sinyal ditransmisikan ke menjadi datar atau frequency selective fading.

4.5.1.1 Flat fading

Jika saluran radio selular memiliki gain konstan dan respon fase linier melalui bandwidth yang yang lebih besar daripada bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan, maka sinyal yang diterima akan menjalani flat fading. Jenis fading secara historis tipe paling umum dari fading dijelaskan dalam literatur teknis. Dalam fading datar, struktur multipath saluran adalah sedemikian rupa bahwa karakteristik spektral dari sinyal yang ditransmisikan terjaga dengan pada

penerima. Namun kekuatan perubahan sinyal yang diterima dengan waktu, karena fluktuasi keuntungan dari saluran yang disebabkan oleh multipath. Karakteristik dari kanal flat fading diilustrasikan pada Gambar 4.12.

4.5.1.2 Frekuensi fading Selektif

Jika saluran memiliki konstan-gain dan respon fase linier melalui bandwidth yang yang lebih kecil dari bandwidth sinyal yang ditransmisikan, maka saluran menciptakan frekuensi selective fading pada sinyal yang diterima. Dalam kondisi seperti respon impuls saluran memiliki multipath delay spread yang lebih besar dari bandwidth timbal balik dari pesan gelombang ditransmisikan. Ketika ini terjadi, sinyal yang diterima meliputi beberapa versi dari gelombang yang ditransmisikan yang dilemahkan (pudar) dan tertunda dalam waktu, dan karenanya sinyal yang diterima terdistorsi. Frekuensi selektif fading adalah karena dispersi tine dari simbol ditransmisikan dalam saluran. Jadi saluran menyebabkanintersymbol interference (ISI). Dilihat dalam domain frekuensi, komponen frekuensi tertentu dalam spektrum sinyal yang diterima memiliki keuntungan lebih besar daripada yang lain.

4.5.2 Efek fading Akibat Penyebaran Doppler

4.5.2.1 Fading Cepat

Tergantung pada seberapa cepat ditransmisikan perubahan sinyal baseband dibandingkan dengan laju perubahan saluran, saluran dapat diklasifikasikan baik sebagai fading cepat atau fading lambat. Dalam saluran fading cepat, respon impuls kanal berubah dengan cepat dalam durasi simbol. Artinya, waktu koherensi saluran lebih kecil dari periode simbol dari sinyal yang ditransmisikan. Hal ini menyebabkan frekuensi dispersi (juga disebut waktu selektif fading) karena Doppler spreading, yang mengarah ke sinyal distorsi. Dilihat dalam domain frekuensi, distorsi sinyal karena cepat fading meningkat dengan meningkatnya Doppler spread relatif terhadap bandwidth sinyal yang ditransmisikan. Oleh karena itu, sinyal mengalami cepat fading jika

4.5.2.2 Fading Lambat

Dalam saluran fading lambat, impuls saluran perubahan respon pada tingkat yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan baseband sinyal ditransmisikan s(t). Dalam hal ini, saluran tersebut dapat diasumsikan statis selama satu atau beberapa interval bandwidth yang timbal balik. Dalam domain frekuensi, ini berarti bahwa penyebaran Doppler saluran jauh lebih kecil dari bandwidth sinyal baseband.

Hubungan antara berbagai parameter multipath dan jenis fadingdialami oleh sinyal dirangkum dalam Gambar 4.14. Cepat dan lambat fading berhubungan dengan laju perubahan dalam saluran dan sinyal yang dikirimkan, dan tidak dengan model rugi jalur propagasi.