Objective PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

Objective

Setelah mengikuti dan mempelajari modul ini siswa diharapkan memahami ; faktor-faktor yang dapat menentukan kapasitas jaringan CDMA, mekanisme pengaturan daya up-link dan mekanisme pengalihan layanan antar sektor/cell (handoff).

PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

 Prinsip CDMA adalah sejumlah user menggunakan resource band RF yang sama, namun setiap user dibedakan dengan menggunakan kode-kode orthogonal.  Standar IS-95, laju data pada akhir spreading adalah 1,2288Mcps dan ini membutuhkan bandwidth lebih kurang 1,25 MHz.  Kinerja sistem CDMA dibatasi oleh interferensi, artinya kapasitas dan kualitas dibatasi oleh daya interferensi yang terjadi pada band RF yang dipakai.  Kapasitas didifinisikan sebagai jumlah user secara simultan yang dapat didukung oleh sistem.  Kualitas adalah BER yang dipersyaratkan dalam melayani user


Dalam komunikasi digital untuk menunjukkan kualitas sering digunakan istilah Eb/N0, Eb menyatakan energi bit, N0 menyatakan kerapatan daya noise.

User M

M=

W/R Eb/N0

User 4 User 3 User 2 User 1

Cell tunggal


 INTERFERENCE FACTOR Cell A mendapat beban interferensi dari cell B & C

a2 a3

a1

a4 a5

A b1 a6

a7 b2

B

c2 c1

C

Cell jamak PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

power

Dengan interference factor rumus menjadi a7 a6 a5

M=

W/R Eb/N0 (1+ )

a4 a3 a2 a1

 = interference factor ±0,55 interference factor menyebabkan kapasitas menurun

c2 c1 b2

interferer

b1


frekuensi

 EFFEK SEKTORISASI Efek interference dapat direduksi dengan cara mengganti antena omni dengan antena sektor, sehingga user di luar pattern akan ditolak. Sekarang rumus menjadi :

M=

W/R  Eb/N0 (1+ )

 = gain sektor 2,5 untuk 1200 dan 5 untuk 600


 EFFEK VOICE ACTIVITY Seperti kita ketahui CDMA IS-95 menggunakan vocoder dengan output variable, artinya aktivitas voice bukan 100% tetapi 40-50%. Dengan demikian pada saat tidak aktif daya yang dipancarkan sangat kecil, hal ini dapat mengurangi interferensi dan kapasitas dapat meningkat, rumus menjadi M=

W/R  Eb/N0 (1+ ) v

V = activity factor

 EFFEK POWER CONTROL Dalam praktek pengontrolan daya untuk arah up-link biasanya tidak bisa sempurna 100 %, faktor akurasi power control  berkisar 85 %, sehingga rumus menjadi M=

W/R  . Eb/N0 (1+ ) v


 EFFEK LOADING FACTOR

W/R  . .  Eb/N0 (1+ ) v

M=

-136

Transmission loss (dB)

-138 -140 -142 -144 -146 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8




0,9

 KESIMPULAN

 Kapasitas proporsional dengan processing gain.  Untuk mendapat acceptable BER diperlukan nilai Eb/N0 tertentu, dan kapasitas berbanding terbalik denga Eb/N0.  Kapasitas dapat ditingkatkan jika interf. factor dari cell tetangga dapat dikurangi  Sektorisasi adalah solusi mereduksi interference  Disamping itu kesempurnaan power kontrol sangat berpengaruh terhadap kapasitas  Loading factor 100 % hanya bersifat teoritis dan tidak pernah dicapai.


Menjadi sangat fital karena sharing resource yang sama, setiap user berprilaku sebagai random noise terhadap yang lain. Pr1 Pt

user 1

Pr1

Pt

user 2


power

Distribusi power di penerima

User 1

S/N = 1/10

User 2

S/N = 10 frekuensi

Kualitas voice user 2 >> user 1, fenomena ini disebut problem near-far. Dari dua user tadi kalau ditambahkan user ketiga akan menurunkan kualitas baik user 3 maupun dua user yang sudah ada. PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

Mengatasi problem near-far sehingga Pr(i) di BTS (up-link) akan sama. Jika syarat S/N tiap user = 1/10, maka kapasitas akan menjadi 11 user (meningkat signifikan).

Pr1 Pt

Pr3

Pr2

Pt

PrM user 2

user 1 user 3

user M


power User 1, S/N = 1/10 User 2, S/N = 1/10 User 3, S/N = 1/10 User 4, S/N = 1/10 User 5, S/N = 1/10 User 6, S/N = 1/10 User 7, S/N = 1/10 User 8, S/N = 1/10 User 9, S/N = 1/10 User 10, S/N = 1/10 User 11, S/N = 1/10

frekuensi

Dengan power kontrol kapasitas dimaksimalkan


 MS mengirim Pt maksimum ; pasti akan bisa diterima oleh BTS, namun interferensi akan meningkat  MS mengirim Pt minimum ; ada kemungkinan tidak diterima oleh BTS tetapi interferensi sangat kecil  IS-95 memberi solusi dengan :  Open loop mekanisme initial transmit power tanpa bantuan BTS  close loop mekanisme pengendalian transmit power dengan bantuan BTS


 Untuk mengatasi log-normal shadowing  Dengan access probe  Pt MS diestimasi dengan Pr MS Pt(1) = -Pr - 73 +NOM_PWR +INIT_PWR

1

Pr

Pt

n

Access probe


IS-95

Signal Level (dBm)

PATH LOSS

LOGNORMAL FADING (fading lambat)

RAYLEIGH FADING (fading cepat)

Distance (km)


MS trans. power Koreksi access probe kedua

Koreksi access probe pertama initial

random

random


Waktu

 Untuk mengatasi fluktuasi receive power karena Rayleigh fading (fading cepat).  BTS memeriksa kualitas up-link secara kontinyu.  Jika kualitas jelek, BTS akan mengirim command(PCB)via down-link untuk menaikan Pt MS.  Jika kualitas terlalu bagus akan dilakukan hal sebaliknya.  Eb/N0 digunakan sebagai indikator kualitas link.  PCB = +1dB jika Pt MS harus dinaikan dan -1dB jika sebaliknya  Karena digunakan untuk mengatasi fading cepat, maka proses pengendalian harus berlangsung cepat sehingga PCB disisipkan pada kanal traffik arah down-link


Power control (PCB) 800 bps 0 atau 1 tanpa proteksi

VOCODER

9,6 kbps

SPREADING

MUX

KONVOLUSI

19,2 kbps

19,2 kbps

Power control bit position


1,2288 Mcps

20ms PCG7

PCG0 PCG1 PCG2 PCG3

PCG12 PCG13 PCG14 PCG15

1,25 ms

Probabilitas meletakan PCB

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

PCB = 0 MS harus naik 1 dB PCB = 1 MS harus turun 1 dB 1

0

1

(11)10

1 CONTROL POSITION


19

20

21

22

23

Eb/N0 diukur di BTS

UL PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8

Selama menerima PCG8 BTS memutuskan kirim 1 atau 0

DL PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8 PCG9

BTS MENGIRIM PCB


TRANSMITTER

FTC

KE MS PCB DARI MS ESTIMASI Eb/N0 DECISION EST >Th PCB = 1 EST < Th PCB = 0

RX

DEM

ESTIMASI FER

Th. Eb/N0

BASE STATION


RTC

TRANSMITTER Pt yang harus dipakai selama 1,25 ms

+1 dB atau -1 dB

DECISION PCB = 0 , +1dB PCB = 1, -1dB

DEM

INIT_PWR (dB)



NOM_PWR (dB)

TCH

K= -73 (dB) (-1) -Pr

Pr

ESTIMASI RX TOTAL

MOBILE STATION


RX

HAND-OFF Handoff adalah merupakan fasilitas di dalam sistem cellular untuk menjamin adanya kontinyuitas komunikasi apabila pelanggan bergerak dari satu cell ke cell yang lain. Handover diperlukan pada saat :  Kualitas signal yang diterima MS < threshold  Kualitas dikonversi dengan Ec/I0


Ilustrasi kontinyuitas layanan MSC

BSC

CA1

BSC

CA2

HO HO

CB1

CA3

HO

CB3

CB2

HO


HO

 Soft handoff : Selama proses handoff MS terhubung ke dua atau tiga BTS BSC

MSC

Daerah soft handoff

Down-link

BTS

MS

BTS

Menggunakan Rake receiver


Lanjutan soft-handoff

BSC

MSC

Up-link

BTS

BTS

Daerah soft handoff


 Softer handoff : pengalihan layanan dari satu sektor ke sektor lain dalam satu cell. Arah down-link sama dengan soft handoff sedang arah up-link proses seleksi terjadi di BTS. Sektor B

BSC

BTS

Sektor A


Sektor C

 Hard handoff  CDMA to CDMA handoff melibatkan dua carrier ( bisa berbeda operator ) sering disebut D to D handoff.  CDMA to Analog handoff, juga disebut D to A handoff.

F1 F1+n


 Basis handoff    

Didasari atas hasil diteksi PILOT_PN oleh MS yaitu Ec/I0 Setiap Cell atau sektor mempunyai PILOT_PN yang berbeda Ingat short PN code ada 512 nomor Pilot tersebut akan dideteksi nilai Ec/I0 Pilot ch (all 0)

I PILOT_PN

Paging ch Synch ch

MOD QPSK



Traffic ch Traffic ch

Q PILOT_PN


 Contoh pengaturan PILOT_PN a a 19 a 5

27 a 13 a

a a 20

28 a

36 a 22

a 21 a 7 a 30

14 6


 Status maintenance set  Active set : berisi pilot-pilot dari beberapa cell atau sector yang secara aktif berkomunikasi dengan MS pada kanal trafik . Jika active set hanya berisi 1 pilot saja maka MS bukan pada kondisi soft handoff.  Candidate set : berisi pilot-pilot dengan Ec/I0 yang memadai sebagai calon untuk melakukan handoff, artinya pilot yang mempunyai Ec/I0 > pilot detection threshold T_ADD akan dimasukan sebagai candidate. Satu pilot akan dipindahkan ke posisi neighbor set jika kuat sinyalnya jatuh dibawah pilot drop threshold T_DROP untuk durasi lebih besar dari T_TDROP  Neighbor set : berisi pilot-pilot tetangga dari cell yang sedang aktif melayani MS tetapi di luar active & candidate set  Remaining set : pilot-pilot di luar yang disebut di atas.


 Proses handoff

MS

Cell-A

Cell-B

Active set 2 pilot A & B

Ec/I0

Active set 1 pilot B

Active set 1 pilot A Start T_TDROP

T_ADD T_DROP

(1) (2) (3)

(4) (5) (6) (7)


Jarak

 Langkah-langkah (1) MS hanya dilayani oleh cell A dan active set hanya terdiri dari pilot A. MS mengukur pilot B (Ec/Io), diperoleh kecen drungan > T_ADD. MS mengirim pesan hasil ukur pilot B dan memindahkan status pilot B dari neighbor ke candidate set. (2) MS menerima pesan dari cell A berisi PN offset cell B dan alokasi Walsh code untuk TCH dan MS start komunikasi menggunakan TCH tsb. (3) MS memindahkan status pilot B dari candidate set ke active set, MS mengirim pesan handoff complited. Sekarang ada 2 pilot yang aktif. (4) MS menditeksi pilot A jatuh < T_DROP, MS start mengaktif kan timer.


lanjutan (5) Timer mencapat T_TDROP, MS mengirim PSMM (pilot strength measurement message) (6) MS menerima handoff direction message , pesan ini berisi hanya PN offset cell B ( tanpa PN offset cell A ). (7) MS memindahkan status pilot A dari active set ke neighbor set


Inter-BSC soft handoff

MSC

TSB

GCIN

CCP

CCP

LCIN

LCIN

TARGET BSC

SOURCE BSC

1 GCIN tersambung ke beberapa LCIN

TSB

BTS

BTS

MS


 Power control berfungsi untuk menjaga agar kapasitas cell menjadi maksimal.  Initial transmit power dari MS ditentukan recive power di MS, konstatan K, NOM_PWR dan INIT_PWR, dua terakhir diten tukan oleh operator  Ada dua macam power control ; open loop untuk mengatasi fading lambat, close loop digunakan untuk mengatasi fading cepat.  PCB diintegrasikan di kanal traffik dengan l;aju 800bps.  Handoff menjamin kotinyuitas komunikasi.  Macam-macam handoff : soft, softer dan hard handoff  Handoff dilakukan atas dasar kualitas Ec/Io pilot PN.  Status maintenance set : active, candidate, neighbor dan  remaining set


Objective PT3163-HANDOUT-SISK OMBER

Recommend Documents