Propagation Model

Propagation Model

ALFIN HIKMATUROKHMAN., ST.,MTS1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOMPURWOKERTO

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/profile/

Radio Propagation

• The radio propagation theory is an importantlesson in the radio communication curriculum.This lesson answers the following questions:

• How are radio waves transmitted from oneantenna to the other antenna?

• What features does the radio wave haveduring the propagation? Which factors affectthe propagation distance?

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id 2

Objectives

• After this class, you will：

• Know the spectrum of mobile communicationsystem, propagation paths of radio waves

• Know propagation features of radio wave

• Know the common propagation models

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id

3

Frequency and Wavelength: Implications


4

Spectrum Allocation


5

G, C, U, W, L,TD Spectrum Allocation


6




9


10

Dominant Mechanisms of Mobile Propagation

• Free Space Loss : Diasumsikan terdapat satusinyal langsung (line of sight path) sangatmudah memprediksi dengan free spaceformula


• Reflection : Terdapat sinyal tak langsung datang kereceiver setelah mengalami pantulan terhadapobject. Mungkin terdapat banyak pantulan yangberkontribusi terhadap besarnya delay.


• Diffraction

Propagasi melewati object yang cukup besarseolah-olah menghasilkan sumber sekunder,seperti puncak bukit dsb.

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id13

• Scattering

Propagasi melewati object yang kecil dan/ataukasar yang menyebabkan banyak pantulan untukarah-arah yang berbeda


14

Radio Propagation Mechanisms



MULTIPATH FADING • Fenomena fluktuasi daya

sinyal terima akibat adanyaproses propagasi darigelombang radio.

• Pengaruh fading terhadaplevel sinyal terima adalahdapat menguatkan ataupunmelemahkan tergantungphasa dari sinyal resultanmasing-masing path.

•


17


18

Multipath Fading, atauShort Term Fading

• Lingkungan kanal radio mobile ( indoor / outdoor)seringkali tidak terdapat lintasan gelombanglangsung antara Tx dan Rx, sedemikian daya terimaadalah superposisi dari banyak komponengelombang pantul masing-masing memilikiamplitudo dan fasa saling independen


19

Plain Earth Propagation Model

• As the basic theory of wave trajectory analysis in mobilecommunication

• Key words: there are multiple paths (multipath): 1 direct waveand a wave reflection.

• Analysis of the signal path in mobile communications is muchdifferent from the LOS microwave communications becausesignals have diffraction, much obstructed, and a lot ofreflection.

• Empirical Model…. Derived from measurements and intensive research in an area Attenuation curves are plotted and the results made formulationsPopular attenuation formula : Okumura-Hata, dan WalfishIkegamiAnother path attenuation models developed by: Lee, Egli, Carey, Longley-Rice


Komunikasi Gelombang Mikro danSatelit


21

Efek propagasi multipath pada kanalwireless mobile

– Large scale fading , Large scale path loss

– Small scale propagation


22

Fading

• Fading didefinisikan sebagai fluktuasi daya dipenerima

• Fading terjadi karena interferensi atausuperposisi gelombang multipath yangmemiliki amplitudo dan fasa yang berbeda-beda


Large Scale Fading

• Large Scale Fading disebabkan karena akibatkeberadaan obyek-obyek pemantul serta penghalangpada kanal propagasi serta pengaruh kontur bumi,menghasilkan perubahan sinyal dalam hal energi, fasa,serta delay waktu yang bersifat random.

• Sesuai namanya, large scale fading memberikanrepresentasi rata-rata daya sinyal terima dalam suatudaerah yang luas.

• Statistik dari large scale fading memberikan caraperhitungan untuk estimasi pathloss sebagai fungsijarak.



25

Pada gambar di samping, diberikanpemetaan kuat sinyal berdasarkan hasilpengukuran di suatu kota besar. Sehinggatampak bahwa kerapatan bangunanmempengaruhi kuat sinyal.Dari gambar di samping , tampak bahwakuat sinyal di berbagai bagian kota berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karenasuperposisi gelombang di berbagai tempattadi bisa saling menjumlah maupun salingmengurangi.

Warna yang berbeda menunjukkan distribusi large scale fading pada masing-masinglokasi yang terkait dengan kontur bumi dan kerapatan bangunan. Jika MS bergerak,maka penerimaan akan bervariasi dengan cepat dan sangat terpengaruh denganpergerakan MS tersebut, yang distribusi variasi-nya merupakan karakteristik dari smallscale fading.

• Sinyal multipath juga akan menyebabkandistorsi sinyal / cacat sinyal. Problem ini secarakhusus berkaitan dengan bandwidth sinyalyang digunakan dalam komunikasi mobile, danjuga karena respon pulsa yang berbeda darisinyal multipath


26

Mengatasi Large Scale Fading

• Large Scale Fading akan menyebabkan penurunan dayasinyal untuk jarak yang semakin jauh dari antena basestation.

• Mengatasi Large Scale Fading, tentunya bertujuanuntuk memperbaiki sinyal penerimaan , baik untuk arahUplink maupun Downlink.

• Perbaikan sinyal penerimaan, umumnya ditinjau untukkasus terburuk, yaitu pada boundary cell Diharapkansinyal yang terukur mencapai prosentase tertentu(disebut Cell Edge Reliability)



28

Fading Margin• Fading margin secara definitif adalah kenaikan daya pancar yang

harus dilakukan agar Level daya terima ≥ level daya terima minimum(thershold) yang diijinkan.

• Contoh Web Fading Calculator

http://www.invictusnetworks.com/faq/RF%20Technical%20Info%20and%20FCC%20Regs/Fade%20Margin%20Calculator%20-%20Basic.htm

http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id29

http://www.invictusnetworks.com/faq/RF Technical Info and FCC Regs/Fade Margin Calculator - Basic.htm

Diversitas

• Diversitas adalah teknik untuk mengatasi multipathfading dengan menggunakan dua atau lebih sinyalyang secara statistik independen (dalam waktu,frekuensi, spasial, atau polarisasi) antara satudengan lainnya.


• Frequency diversity : Doppler spread tergantung padafrekuensi carrier Frekuensi berbeda akan menghasilkanefek Doppler yang berbeda Sehingga, frekuensi yangberbeda dapat menghasilkan proses fading yangindependen, yang dapat secara koheren digabung.

• Time diversity : Multipath fading adalah time variant ,Sehingga fading pada waktu yang berbeda adalahindependen, sehingga dapat secara koheren juga digabung.

• Space diversity : Multipath fading adalah independen padalokasi yang berbeda , Sehingga dapat secara koherendigabung.


31

MIMO(Multiple Input Multiple Output)• MIMO menggunakan prinsip diversitas spasial, yaitu dengan

menggunakan banyak antena di sisi Tx maupun Rx :

• Mengantisipasi akibat adanya multipath fading

• Meningkatkan data rate

• Meningkatkan link reliability

• Mendapatkan diversitas spasial secara maksimal pada kanalMIMO melalui teknik Space Block time coding .


32

Antena Sektoral dan Smart Antenna

• 1. Antena Sectoral dapat mengurangi Co-channelinterference Co-channel interference merupakaninterferensi tak terduga yang sulit diidentifikasi dandiatasi.

• 2. ”Smart antennas” (adaptive phased arrays) dapatmengatasi persoalan ini lebih baik (tetapi high cost)


• Small scale fading mengakibatkan beberapatipe fading seperti yang diperlihatkan padadiagram berikut


34

Mengatasi Small Scale Fading


35

Propagation Model


36

Propagasi Outdoor• Propagasi outdoor adalah perambatan sinyal radio dari

pemancar kelingkungan luar disekitarnya:– Daerah disekitar pemancar yang terliput oleh propagasisinyal radio tersebut dinamakan sebagai sel.•Coverage area didefinisikan sebagai area dimana hargapathloss lebih kecil atau sama dengan harga yangditentukan oleh desainer coverage.–Bentuk sel secara geometrik dimodelkan sebagaisegienam(hexagonal),yang pada kondisi aktual akanberbentuk tak beraturan.– Dengan melakukan pengaturan antena(sudut tilting danketinggian), ukuran sel dapat diatur sesuai keinginan.

37

Alfin H, S T 38

Alfin H, S T 39

Alfin H, S T 40

Alfin H, S T 41

Alfin H, S T 42


43

44

45

46

Contoh Soal 1

• Berapa Loss Urban, apabila paramater2 yangdigunakan adalah sbb :

a. Frek = 1800 Mhz

b. Hbts = 80 m

c. Hms = 2m

d. CM = 0


47

Alfin Hikmaturokhman48

Contoh Soal 2:

Frekuensi =1.9 GHz

Tinggi BTS = 30 meter

Tinggi MS =1.5 meter

Loss =147.8 dB

Jawab :

Rugi-rugi lintasan propagasi COST-231 Hata, PL COST-231 :

PLCOST-231=

46.3+33.9×log(f) –13.82×log(hBTS)–((1.1×log(f)–0.7)×hMS–(1.56×log (f) - 0.8 ))

– 2×( log (f/28))2 – 5.4 + (44.9 –6.55×log(h BTS))×log d.

PLCOST-231=

46.3+33.9×log(1.9×103)-13.82×log(30)-((1.1×log(1.9×103)- 0.7)×1.5

–(1.56×log(1.9×103)-0.8))–2×(log(1.9×103/28))2–5.4+(44.9–.55×log(30)×log d.

PL = 124.8813 + (44.9 – 6.55×log(30))×log d.

Perkiraan radius sel suburban (km):

49

a. Hitunglah jarak antara pemancar dan penerima pada daerah urban,sub urban

dikota kecil - menengah untuk sistem komunikasi bergerak dibawah ini :

Hbts : 50 m

Hms : 1.5 m

L : 120 dB

F : (1800+NIM) Mhz

CM : 0

b. Analisalah jarak yang terjadi pada 2 daerah tersebut dan gambarkan dalam bentuk

grafik sederhana!

c. Apabil daerah yang dilayani mempunyai luas 300km2, berapa jumlah BTS yang

harus disediakan agar semua daerah dapat ter cakupi (asumsi luas sel adalah

hexagonal)

d. Analisalah perubahan jarak apabila frekuensi dirubah menjadi 1900 Mhz pada

daerah sub urban saja dan gambarkan dalam bentuk grafik sederhana!

POWER POINT SYNDROME

50http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id

TERIMA KASIH

Documents

Propagation Model