TUGAS 1

KOMUNIKASI BERGERAK

JUDUL

Frequency Reuse, Handoff, Interferensi co-channel dan adjacent-channel

Dan Power Control Pada Sistem Komunikasi Bergerak

Diusulkan Oleh :

Rizky Putra Santosa. NIM. 105060301111018

TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2013

1Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

TEORI

2.1 Pengulangan Frekuensi (Frequency Reuse)

Daerah pelayanan pada selular dengan jangkauan yang kecil disebut sel. Frekuensi atau grup

frekuensi bias dipergunakan pada sel yang terpisahkan dengan jarak pengulangan yang cukup. Frequency

reuse adalah pemakaian kembali kanal frekuensi yang sama pada sel lain di lokasi yang berbeda.

Gambar 2.1. Bentuk cakupan sel sistem selular

a. hexagonal b. persegi-empat c. segitiga

Gambar 2.2. Prinsip frequency reuse pada selular, sel dengan

label sama menunjukkan frekuensi yang sama.

Bentuk sel hexagonal memiliki keuntungan

Tidak adanya tumpang tindih daerah pelayanan

BS yang diperlukan sedikit

Mendekati coverage area dari antenna omni-directional sebuah BS

2Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

Frequency reuse dilakukan untuk meningkatkan efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan

kapasitas sistem. Adapun latar belakang frequency reuse antara lain :

Keterbatasan alokasi frekuensi

Keterbatasan area cakupan cell (coverage area)

Menaikkan jumlah kanal

Membentuk cluster yang berisi beberapa cell

Co-channel interference

Inti dari konsep selular adalah konsep frequency reuse. Walaupun ada ratusan kanal yang

tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, maka total kapasitas sistem akan sama

dengan total jumlah kanal. Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar

masing – masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi akibat pemakaian

kanal yang sama interferensi Co-Channel).

Jarak minimum dari frequency reuse dipengaruhi oleh :

Jumlah co-channel interference (CCI) yang diperkenankan

Bentuk geografis

Antena dan daya BS

3Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

Gambar 2.3. Sistem koordinat hexagonal

Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus pendekatan teori sel

hexsagonal, yaitu :

Jarak frequency reuse, D dengan sel berbentuk hexagonal

R: jari-jari hexagonal

N: jumlah sel dalam 1 cluster atau cluster size

Pola pemakaian frequency reuse

4Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

Gambar 2.5. Pola pemakaian frequency reuse

a. N=4 b. N=7 c. N=12 d. N=19

Bila jumlah kanal duplex S, jumlah kanal dalam satu sel k, jumlah sel N, maka S=kN. Untuk

jumlah cluster dalam sistem M, maka kapasitas sistem C, adalah C=MkN=MS. Bila N diperkecil,

coverage area tetap maka diperlukan banyak cluster berarti kapasitas sistem meningkat. N besar jarak

antara sel co-channel jauh, dan N kecil jarak sel co-channel berdekatan. Nilai N ditentukan oleh jumlah

CCI tanpa mengurangi kualitas komunikasi, Dalam desain dipilih nilai N yang kecil untuk mencapai

kapasitas sistem yang besar. Frequency reuse factor sistem selular dinyatakan sebagai 1/N, karena setiap

sel hanya menggunakan 1/N kanal yang ada.

2.2 Handoff

Handoff adalah komponen yang esensial dalam sistem komunikasi selular bergerak. Mobilitas

menyebabkan variasi yang dinamis pada kualitas link dan tingkat interferensi pada sistem seluler,

5Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

terkadang sebuah user (mobile station) tertentu harus mengganti base station (BS) yang melayaninya.

Pergantian ini dikenal sebagai handoff. Pada sistem seluler generasi pertama seperti Advanced Mobile

Phone System (AMPS)[1], handoff relative sederhana. Sistem seluler generasi kedua seperti Global

System for Mobile Communications (GSM) dan Personal Access Communications System (PACS)

lebih baik dari pada generasi pertama dalam banyak hal, termasuk algoritma handoff yang digunakan.

Pemrosesan sinyal yang lebih modern dan prosedur melakukan handoff telah digabungkan pada sistem

ini. Struktur kendali telah ditingkatkan sehingga dalam peningkatan dari network-controlled menuju

Mobile Assisted Handoffs (MAHO) atau Mobile Controlled Handoffs (MCHO), delay handoff secara

substansial telah dikurangi.

Disebut soft handoff karena untuk membedakannya dari proses handoff lainnya (hard handoff

tradisional). Dengan hard handoff, beberapa keputusan dibuat apakah handoff perlu dilakukan atau tidak.

Pada keputusan positif handoff diinisiasikan dan dieksekusi tanpa memerlukan pemakaian kanal secara

simultan dengan dua base station. Pada soft handoff, sebuah keputusan yang dikondisikan dibuat apakah

handoff perlu atau tidak. Dipengaruhi oleh perubahan dari kuat sinyal pilot dari dua atau lebih base

station yang terlibat, dan akhirnya keputusan handoff dibuat untuk berkomunikasi hanya dengan satu BS.

Hal ini normal terjadi setelah diperoleh jelas bahwa sinyal dari satu BS lebih kuat dari yang lainnya. Pada

prosesnya, MS menggunakan kanal secara simultan kepada setiap BS yang terlibat. Perbedaan soft

handoff dengan hard handoff dapat diibaratkan dengan perbedaan antara lomba lari estafet dengan renang

estafet. Pada lomba renang estafet, perenang selanjutnya harus menunggu sampai rekannya menyentuh

dinding kolam, sementara pada lomba lari estafet, tongkat diserahkan beberapa detik setelah pelari kedua

berlari sehingga ada situasi dimana mereka sama-sama berlari dan memegang tongkat pada periode waktu

tertentu

Tipe Handoff :

Handoff berbasis kuat sinyal

Proses handoff akan terjadi bila tingkat sinyal terima pada terminal bergerak berada di bawah

tingkat ambang yang telah ditentukan.

Handoff berbasis C/T (Carrier to Interference)

Proses handoff ini terkenal dengan menggunakan perbandingan level sinyal pembawa terhadap

Interference dengan persamaan :

(C+I)/I = C/I

Dimana C (kuat sinyal terima) akan menurun sebagai fungsi dari jarak, tetapi I akan bergantung

pada lokasi terminal.

6Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

Proses Inisiasi Handoff

Merupakan tahap awal dari pendeteksian perlu atau tidaknya handoff.

Uraian Inisiasi :

Di base station, kuat sinyal selalu dipantau dari kanal suara balik “reverse voice channel”

Pada saat kuat sinyal sedikit lebih tinggi dari ambang minimum kualitas suara yang telah

ditentukan, base station akan meminta MTSO untuk melakukan handoff.

Algoritma Hand Off 

1. Hand Off Tertunda 

MTSO akan selalu memberikan prioritas utama bagi permintaan hand off, baru kemudian panggilan

pendudukan. Bila tidak ada respon dari base station tetangga setelah dicapai batas ambang T2 , maka

proses komunikasi akan terus berlangsung sampai kuat sinyal terima berada dibawah threshold yang

secara otomatis akan memutuskan proses komunikasi yang sedang berlangsung. 

Keuntungan algoritma hand off tunda adalah :

Pengurangan beban kerja

Peningkatan akurasi

Eliminasi interferensi 

2. Hand Off Antrian 

MTSO akan mengantrikan permintaan hand off daripada menolaknya bila sel baru dating kondisi dating

dalam paket ( bundles).

3. Hand Off Paksaan

Didefinisikan sebagai proses hand off yang seharusnya tidak terjadi, namun dipaksakan terjadi. 

a. Pengendalian Hand Off

Base station dapat menentukan tingkat ambang hand off yang rendah dalam sel untuk menjaga agar

pemakai lebih lama dalam sel yang bersangkutan untuk mempercepat terjadinya hand off. 

b. Penciptaan Hand Off 

Proses hand off tidak hanya terjadi atas permintaan base station saja, bila MTSO menyimpulkan

bahwa terlalu banyak sel yang kongesti, Sementara lainnya tidak, maka MTSO dapat meminta base

station tertentu untuk melakukan hand off bagi sel – sel yang mengalami kongesti.

7Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

4. Hand Off Selisih Daya

Berbasis pada selisih daya dari suatu sinyal yang diterima oleh 2 base station. Nilai D dapt diubah

untuk menyesesuaikan kapasitas prosesor switch. 

Algoritma ini dapat digunakan oleh semua panggilan hand off, kecuali bila terdapat perbedaan penguatan

antenna atau ketinggian terminal bergerak yang berada di lokasi tersebut. 

Mobile Assisted Hand Off 

Prosedur permintaan hand off berdasarkan pada kuat sinyal base station dari reverse link. Saat

sinyal kanal melemah, terminal bergerak akan meminta hand off, sekaligus mengirimkan informasi

kandidat base station yang mampu. Dalam kondisi ini MTSO telah dibekali base station tetangga,

sehingga MTSO dapat menentukan base station tetangga yang paling sesuai bagi tujuan hand off. 

Soft Hand Off 

Algoritma ini hanya ada pada system digital CDMA, dimana semua sel dapat memanfaatkan

frekuensi pembawa yang sama, sehingga factor frekuensi re-use mendekati satu. 

Hand off Base Station

Setiap terminal bergerak ditandai dengan frekuensi operasi sel tertentu. Saat terminal bergerak

meninggalkan sel asalnya dan memasuki sel baru, maka base station sel akan menyesuaikan frekuensi

operasi yang digunakan terminal bergerak. 

Hand off Intersistem 

Mengandung arti bahwa panggilan hand off dapat ditransfer dari suatu system ke system lainya

sehingga proses komunikasi dapt tersu berlangsung saat terminal bergerak melalui system kedua. 

Mereduksi Hand Off 

Secara teknis, hand off berarti mengalihkan satu frekuensi ke frekuensi yang lain ketika suatu kendaraan

memasuki sebuah sel baru atau sector atau wilayah baru. Dalam setiap microsell tidak diperlukan hand

off dari suatu zona ke zona lain switching zone to zone ditangani oleh suatu zone selector. Zona aktif

mengikuti pergerakan mobile unit dari satu zone ke zone lain. 

Disini kita memperkirakan secara kasar berapa banyak hand off dapat dihilangkan pada sebuah micro cell

plan yang tiga zonanya terpakai. Dalam sebuah regulasi cell terdapat 3 sektor. Mobil dapat bergerak

dalam 1 dari 3 arah.

Free Space Propagation berada pada lokasi antara antenna penerima dan antenna pemancar pada

ruang yang kosong tanpa ada interferensi pada setiap permukaanya. Tidak ada grand refrection ataupun

diffraction losses free space loss adalah 6 dB per oktaf. Jarak (doubline the distance). Rumus dari free

8Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

space attenution menggunakan sebuah antenna Dipol yang dipasang pada sebuah antenna Dipol yang

dipasang pada kedua antenna, yaitu dengan rumus :

Attenuation ( dB ) = 32,6 +20 log f+20log d

Dimana :

F adalah frekuensi dalam Mega hertz

D adalah jarak ( miles ) antara antenna transmisi dan antenna penerima.

Range dari Free Space Propagation

Free Space Propagation murni eksternal dari awal atau medan panjang dari antenna pemancar ke

sebuah titik dimana gelombang antara dua antenna. Medan jauh adalah jarak kira-kira 10 kali lebih jauh

dan panjang gelombang dari antenna.

The formula for plane earth attenuation dalam decibel adalah

Attenuation ( dB ) = 144,6 + 40 log d – 20 log

d = ( 2,3 x 10-6 ) F HTHR

Dimana :

D : Jarak antara transmitting dan recever dipole antenna (miles)

HT : Tinggi ( height ) dari antenna transmisi (ft).

HR : Tinggi ( height ) dari antenna penerima ( ft ).

Diffraction loesses adalah gelombang radio yang terlintas melalui obstacle, adalah suatu limitasi

kef re space propagation.

Added Clearence (ft) = 0,6 (2380) [ d1 x d2 ] / L ( d1+d2)

Dimana :

di : Jarak dari transmitter ke obstacle (miles)

d2 : Jarak dari receiver ke obstacle (miles)

L : Wave length (ft).

2.3 Interferensi co-channel dan adjacent-channel

2.3.1 Interferensi co-channel

Co-channel interference  disebabkan oleh sel yang menggunakan frekuensi yang sama, dimana

sel ini disebut sebagai sel co-channel. Co-channel interference ini tidak dapat dihilangkan dengan

9Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

memperbesar daya pembawa di pemancar. Ini karena, bila daya dinaikkan maka akan menaikkan daya

interferensi yang berasal dari sel co-channel. Untuk menghilangkan pengaruh interferensi, maka jarak

sel co-channel  harus dipisahkan sehingga secara fisik tidak terpengaruh oleh propagasi gelombang.

• Penyebab interferensi

- MS lain dalam satu sel

- Panggilan dalam proses dari sel sebelah

- BS lain pada frekwensi yang sama

- Peralatan lain dengan frekwensi sama

• Pengaruh interferensi

- Cross-talk pada kanal suara

- Call-blocking pada kanal kontrol

• Co-channel interference (CCI)

- Disebabkan oleh ko-kanal

- Pembesaran daya pemancar tidak efektif untuk menekan pengaruh CCI

- CCI ditekan dengan mengatur jarak sel ko-kanal (D) dan jari-jari sel (R)

- Co-channel reuse (Q)

Q besar, interferensi berkurang karena D naik. Q besar, kualitas transmisi naik karena level

interferensi berkurang. Q kecil, kapasitas sistem bertambah karena ukuran cluster menjadi kecil. Signal-

to-interference ratio (SIR) untuk sistem dengan 7 sel.

: propagation path-loss slope 2≤≤5

10

Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

6

QISSIR

1

6

ISQ

Gambar 2.6. Ilustrasi pengaruh sel interferensi

2.3.2 Adjacent channel interference

- sumber interferensi dari kanal sebelah

- disebabkan oleh filterisasi yang kurang sempurna

- interferensi sinyal dari sel dekat mengganggu sinyal asli dari sel jauh (near-far effect)

- diatasi dengan filterisasi dan channel ssignment yang baik (fixed atau dynamic channel assignment)

Cara Mengurangi Interference.

- Management Frekwensi yang baik.

- Inteligent Frequency Assignment.

11

Tugas I Komunikasi Bergerak 2013

- Memberikan Frekwensi yang tepat terhadap MS.

- Desain bentuk Antena.

- Kemiringan Antena.

- Mengurangi ketinggian Antena.

- Mengurangi daya pancar.

- Pemilihan lokasi cell site yang tepat.

2.4 Power control

Dalam radio selular praktis dan sistem komunikasi pribadi daya tingkat ditularkan oleh

setiap unit pelanggan berada di bawah kendali konstan oleh melayani BTS. Hal ini dilakukan

untuk memastikan bahwa setiap mentransmisikan mobile daya terkecil yang diperlukan untuk

mempertahankan kualitas link yang baik pada kanal reverse. Power control tidak hanya membantu

memperpanjang masa pakai baterai untuk unit pelanggan, tetapi juga secara dramatis mengurangi

kanal reverse S / I dalam sistem. Power control sangat penting untuk muncul CDMA spread sistem

spektrum yang memungkinkan setiap pengguna di setiap sel untuk berbagi radio yang sama channel.

Pengendalian daya utk mengurangi interferensi

• Dalam praktek radio seluler daya pancar MS dikendalikan oleh BS utk memastikan bhw MS

memancar dgn daya minimal yg dibutuhkan.

• Keuntungan pengendalian daya adalah memperpanjang usia baterai dan ngurangi SIR reverse

channel

12

Tugas I Komunikasi Bergerak 2013