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
i
ii
iii
iv
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
v
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. vi
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
vii
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
viii
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
ix
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
x
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
xi
DAFTAR SIMBOL =SINR = SINR gap = Konstanta shadowing = Rugi-rugi dinding = Banyak dinding yang dilewati =Bandwidth transmisi = Ukuran cluster dengan CH adalah = Kapasitas sistem =Interferensi J = Banyak FAP M = Banyak FUE = Rugi-rugi lintasan = Banyak PRB untuk = jumlah FUE yang dilayani oleh = Vetek ( FAP) ke k = Kordinat FAP pada sumbu-x = Kordinat FUE pada sumbu-x = Kordinat FAP pada sumbu-y = Kordinat FUE pada sumbu-y
xii
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 xiii
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
xiv
