CDMA Consept.ppt

PT3163-HANDOUT-SISKOMBER

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).


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 seringdigunakan istilah Eb/N0, Eb menyatakan energi bit, N0 menyatakan kerapatan daya noise.

User 1

User 4

User 3

User M

User 2

M = W/R

Eb/N0

Cell tunggal


INTERFERENCE FACTOR

A

B

C

a1

a2

a3 a4

a5

a6a7

b1

b2

c1c2

Cell A mendapat beban interferensi dari cell B & C

Cell jamak


b1

b2

c1

c2

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

interferer

frekuensi

power

M = W/R

Eb/N0 (1+ )

= interference factor ±0,55

interference factor menyebabkankapasitas menurun

Dengan interference factor rumusmenjadi


EFFEK SEKTORISASI

Efek interference dapat direduksidengan cara mengganti antenaomni dengan antena sektor,sehingga user di luar patternakan ditolak. Sekarang rumusmenjadi :

M = W/R

Eb/N0 (1+ )

= gain sektor 2,5 untuk1200 dan 5 untuk 600


EFFEK VOICE ACTIVITY

Seperti kita ketahui CDMA IS-95 menggunakan vocoder denganoutput 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 kapasitasdapat meningkat, rumus menjadi

M = W/R

Eb/N0 (1+ ) v V = activity factor

EFFEK POWER CONTROL

Dalam praktek pengontrolan daya untuk arah up-link biasanyatidak bisa sempurna 100 %, faktor akurasi power control berkisar 85 %, sehingga rumus menjadi

M = W/R

Eb/N0 (1+ ) v .


EFFEK LOADING FACTOR

M = W/R

Eb/N0 (1+ ) v ..

-146

-144

-142

-140

-138

-136

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Tra

nsm

issi

on lo

ss (

dB)


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.

KESIMPULAN


Pt Pt

Pr1

Pr1

Menjadi sangat fital karena sharing resource yang sama, setiapuser berprilaku sebagai random noise terhadap yang lain.

user 2user 1


User 2

User 1 S/N = 1/10

S/N = 10

frekuensi

power Distribusi power di penerima

Kualitas voice user 2 >> user 1, fenomena ini disebut problemnear-far. Dari dua user tadi kalau ditambahkan user ketiga akan menurunkan kualitas baik user 3 maupun dua user yangsudah ada.


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).

Pt Pt

Pr1Pr2

user 1user 2

user 3user M

Pr3 PrM


frekuensi

power

User 1, S/N = 1/10

User 2, S/N = 1/10

User 4, S/N = 1/10

User 3, S/N = 1/10

User 5, S/N = 1/10

User 6, S/N = 1/10

User 8, S/N = 1/10

User 7, S/N = 1/10

User 9, S/N = 1/10

User 10, S/N = 1/10

User 11, S/N = 1/10

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 Pr

1

n

Access probe

Pt(1) = -Pr - 73 +NOM_PWR +INIT_PWR IS-95


PATH LOSS

RAYLEIGH FADING (fading cepat)

LOGNORMAL FADING (fading lambat)

Distance (km)

Sig

na

l Le

vel (

dB

m)


Koreksiaccess probe

pertama

Koreksiaccess probe

kedua

Waktu

MStrans. power

initial

random random


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


VOCODER KONVOLUSI MUX SPREADING

Power control (PCB)800 bps

19,2 kbps 9,6 kbps 19,2 kbps 1,2288 Mcps

Power control bit position

0 atau 1 tanpa proteksi


PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG12 PCG13 PCG14 PCG15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

PCG7

1 0 1 1

(11)10

20ms

1,25 ms

Probabilitas meletakan PCB

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

CONTROL POSITION


UL

DL

PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8

PCG0 PCG1 PCG2 PCG3 PCG4 PCG5 PCG6 PCG7 PCG8 PCG9

Eb/N0 diukur di BTS

Selama menerima PCG8BTS memutuskan kirim 1 atau 0

BTS MENGIRIMPCB


RX

DEM ESTIMASI

FER Th. Eb/N0

DECISIONEST >Th PCB = 1

EST < Th PCB = 0

ESTIMASIEb/N0

FTC TRANSMITTER

PCB

BASE STATION

DARI MS

KE MS


TRANSMITTER RTC

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

(-1)

RX DEM

ESTIMASIRX TOTAL

Pr -Pr

K= -73 (dB)

NOM_PWR (dB)

INIT_PWR (dB)

Pt yang harus dipakaiselama 1,25 ms

TCH

+1 dB atau -1 dB

MOBILE STATION


HAND-OFFHAND-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


BSC BSC

CCAA11 CCAA22 CCAA33 CCBB11 CCBB22 CCBB33

HOHO

HOHOHO

MSC

Ilustrasi kontinyuitas layanan


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

BSC

Menggunakan Rake receiver

Down-link

BTS BTS MS

Daerah soft handoff MSC


Lanjutan soft-handoff

Up-link

BSC

BTS BTS

Daerah soft handoff

MSC


BSC

Sektor A

Sektor B

Sektor C

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.

BTS


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)

Paging ch

Synch ch

Traffic ch

Traffic ch

MODQPSK

I PILOT_PN

Q PILOT_PN


19

5

28

20

27

13

36

21

7

30

22

14

6

a

a

a

a

a

a

a

a

aa

a

a

Contoh pengaturan PILOT_PN


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

T_ADD

T_DROP

Ec/I0

Active set 1 pilot A

Active set2 pilot A & B

Active set 1 pilot B

Jarak (1)

Start T_TDROP

(2) (3) (4) (5) (6)(7)

Cell-A Cell-BMS


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.


(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

lanjutan


LCIN

CCP TSB

LCIN

CCP TSB

BTS BTS

GCIN

SOURCE BSC TARGET BSC

Inter-BSC soft handoff

1 GCIN tersambung kebeberapa LCIN

MS

MSC


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

Documents

CDMA Consept.ppt