PENGANTAR
Pemahaman teknik-teknik rancangan radio link (WIRELESS) dalam layanan point
to point pada range frekuensi 1 – 100 GHZ. Hal ini akan mencakup propagasi pada
frekuensi ini , disain hubungan microwave / diffraksi dan system satelit, baik analog
maupun digital.
Radio link dengan LOS mulai secara luas di terapkan pada tahun 1950an
menggunakan teknologi perang dunia ke II. Penerapannya semakin meningkat
semenjak saat ini dan juga di picu oleh kebutuhan telepon langsung dan juga relay
siaran televisi stu link ( hop ). LOS yang umum adalah pada jarak mulai dari di bawah
10 mil ( 16 km ) hingga di atas 40 mil ( 64 km ), yang mana merupakan jarak antara sisi
pemancar dan sisi penerma. Range ini dibatasi oleh pengaruh lengkungan bumi ( terrain
), ketinggian antenna dan kebutuhan terhadap performen-nya.
Seratus (100) buah link LOS secara beranting ( tandem ) telah dapat melayani
telekomunikasi broad band antara benua bagian Amerika Serikat .
Diffraksi / Troposcatter merupakan pengembangan LOS gelombang mikro di atas
horizon dengan jarak link hop mulai dari di bawah 100 mil ( 160 km ) hingga lebih dari
300 mil ( 480 km ). Sistem ini di butuhkan daya pemancar serta antenna pancar yang
jauh lebih besar. Link Troposcatter umumnya beroperasi dari 900 MHZ hingga lebih dari
5 GHZ dan saat ini dapat mendukung sekitar 240 kanal telepon FDM pada mode analog
dan sekitar 72 kanal PCM pada mode digital.
Satelit geostarionary memperluas wilayah operasi dari radio link secara dramatis.
Suatu link dalam system satelit dapat mengirimkan sinyal broad band yang dapat
melengkapi sekitar 1/3 lintasan bumi atau sekitar 8000 mil ( 12000 km ). Tiga satelit
geostarionari dapat mengakses semua pusat populasi dunia, walaupun begitu terdapat
juga sistem komunikasi satelit yang khusus melayani kebutuhan domestic / regional .
Implementasi sistem radio link yang semakin luas semenjak 1970an dan telah
menyebabkan kepadatan pada spectrum frekuensi sehingga memerlukan sistem
dengan bandwidth lebih lebar dan pemakaian / pemanfaatan frekuensi yang lebih tinggi
( di atas 10 GHZ ) .
I. PROPAGASI RADIO PADA FREKUENSI ( 1-100 ) GHz
Pemahaman mengenai propagasi secara umum yang mempengaruhi 3 kelas
transmisi radio link yaitu LOS Diffraksi / scattering dan link satelit , terutama untuk
sistem dengan frekuensi . di bawah 10GHZ di mana pengaruh penyerapan Atmosfir dan
hujan masih rendah ( dibandingkan di atas 10 GHZ yang akan dibahas terpisah ).
1.1. Rugi pada udara lepas ( Free Space loss )
menyatakan rugi antara pemancar dan penerima ( antar antenna )yang terjarak d
dengan media transmisi di asumsikan ruang hampa dan antena di asumsikan isotropik.
Gambar 1. Pancaran Daya antenna isotropis
A = sumber isotropis dengan radiasi sama ke segala arah dengan gain 1atau 0 dB.
Daya total yang diradiasikan di misalkan PT, shg daya rata-rata persatuan luas
Pav = PT/4πd2
Pav akan sampai ke beban (di B) sehingga menjadi PR = PT ( λ / 4 π r )2 …………..( 1)
Dimana : Pav = daya rata rata ( watt / m2 )
PT = daya pancar antena ( watt)
Karena untuk antena isotropic luas efektif adalah λ2 / 4π, dimana λ merupakan
panjang gelombang medan radiasi yang datang. Dan r merupakan jari- jari lingkaran
atau sama dengan jarak dari antena pemancar ke antena penerima ( r = d )
Rugi transmisi perambatan gelombang dari pemancar ke penerima dirumuskan secara
umum :yang beasarnya adalah LdB = 10 long PT/PR …………………………………. (2)
Jika (1) dan (2) digabung, menghasilkan
LdB = 21,98 +20 log (d/λ)…………………………………………...(3)
Dimana d = jarak antena TX ke antena RX ( Km )
λ = panjang gelombang = c / f = 300 / f ( Mhz )
SumberRF
A Bd
Persamaan (3) dikonversikan ke dalam decibel diperoleh rugi transmisi (Loss) :
L dB = 32,44 + 20 log d (km) + 20 log f (Mhz)……….……(4)
Jika d dalam satuan mil darat ( Statute miles ), maka rugi transmisi adalah
L dB = 36,58 + 20 log d (sm) + 20 log f (Mhz)…………..………(5)
Jika d dalam satuan mil laut ( Nautical miles ), maka rugi transmisi adalah
L dB = 37,80 + 20 log d (nm) + 20 log f (Mhz )...........................(6)
Soal.
1.Hitunglah FSL untuk LOS dgn jarak 29 mil darat yg bekerja pada frek. 6,135 GHz.
Gandakan frekuensi menjadi 2 kalinya dan hitung FSL. Kemudian jaraknya menjadi ½
kalinya. Beri kesimpulan dari hasil yang diperoleh.
2.Hitung FSL ke satelit yang berjarak 3200 mil laut pada frek. 14 GHz. Berapakah rugi
tambahan jika satelit pindah ke posisi 3450 mil laut.
1.2.Pengaruh Atmosfer Pada Propagasi
Jika sinyal radio merambat diudara lepas ( free space ), dimana tidak ada
atmosfer , maka lintasan yg dibentuk adalah berupa garis lurus. Dan menghitung
FSL seperti yg telah dibahas sebelumnya.
Perambatan sinyal radio pd atmosfer bumi akan menyebabkan variasi indeks
penyebaran ( refractivity ) atmosfer yg menghasilkan lintasan membentuk
suatu kurva (lengkungan). Udara atmosfer akan menyerap dan
menyebarkan/menghamburkan (scattering) energi pada lintasan radio. Tingkat
penyerapan dan hamburan adalah dalam fungsi frekuensi dan ketinggian diatas
permukaan laut. Penyerapan (absorbsi) dan scattering akan semakin
menimbulkan rugi yg lebih besar pada transmisi bila menggunakan frekuensi
diatas 10 GHz.
1.2.1.Pengaruh reflaksi pada kurva lintasan Sinyal.
Faktor K : Merupakan factor skala (diasumsikan sbg konstanta untuk suatu
lintasan) yg dapat membantu menentukan bentuk kurva sinyal radio yg
dikirimkan.
Radio link secara umum yg dinyatakan sbg LOS, dlm komunikasi yg efektif tidak
hanya dibatasi oleh optical horizon (yaitu K= 1)
Pada banyak hal , radiolink dapat diperoleh, selain LOS yaitu diatas optical
horizon (lihat gbr.1). Pada gambar 2 memperlihatkan pengaruh berbagai nilai
factor K pada pembengkokan jalannya sinyal radio
K r / ro ………………………………...………………(7)
dimana : r = jari – jari kelengkungan sinyal dan ro = jari jari bumi ( = 6370 Km )
Gambar 2. Optical LOS VS Radio LOS
314 0,33
157 0,5
0 1,0
- 157
- 314 - 1,0
Gbr.3 Pembengkokan Lintasan Untuk bebrapa nilai factor K
1.2.1.a. Reflaksifitas (N),
N = (n – 1 ) 106 ………………………………….....................(8)
dimana untuk kondisi dekat dengan permukaan bumi n = index refraksi radio = 1,0003.
Dan untuk atmosfir bumi, N = 77,6 / T { P + ( 4810 Es RH ) / T }........................(9)
Dimana : P = Tahanan Atmosfir ( millibar )
T = suhu ( oK )
Es = Tekanan uap air saturasi ( milibar )
RH = Kelembaban Relatif ( relative humidity )
Dalam kondisi atmosfir standar, N 300 20 satuan N
Optical LOS Radio LOS Optical Horison
Radio Horison Lengkungan Bumi
K = -1
K = 1
K =
K = 0.5
K = 0.33
Terrain
Permukaan Laut
N / h K = 1
1.2.1.b.Gradian Refraksifitas
Jika diasumsikan n ( indeks refraksifitas ) berubah terhadap ketinggian h, maka
factor K dapat dinyatakan dalam gradien n / h :
r / ro = K = { 1 + ro n / h } –1
dimana : ro = 6370 Km , h = ketinggian diatas permukaan bumi
n/h = n/h (10-6) satuan N/Km
dan K ( 1 + (n/h) / 157 }-1
1.3. Pengaruh Difraksi ( Pembelokan ).
Difraksi terjadi pada saat sinyal mengenai suatu penghalang (obstacles) yang
besar dibandingkan panjang gelombang sinyal terbut. Dibawah 1 GHz terdapat
difraksi atau pembengkokan dari suatu obstacle dengan peningkatan redaman
dalam fungsi gangguan obstacle yg diperoleh. Diatas 1 GHz, dgn peningkatan
gangguan dari obstacle redaman meningkat lebih cepat shg lintasan dapat saja
menjadi tidak terpakai oleh transmisi normal.
Pada kondisi transmisi normal ( tanpa difraksi ), harus didapatkan system dengan
syarat bebas dar obstacle. Teori yg menyatakan jarak minimal lintasan propagasi
terhadap obstacle agar tidak ada difraksi dikembangkan oleh FRESNEL
obstacle
Tinggi MenaraTinggi Menara
Memerlukan clearance 0,6 dari Jari – jari Fresnel Zone Radiio atau 2/3 F1 ( Tinggi menara h1 dan h2 0,6 F1
h1h2
Gbr. 4. Tinggi menara untuk menghidari penghalang (obstacle)
Dimana: F1 adalah jari2 Fresnel yang pertama yang besarnya adalah sbb
, dimana D = d1 + d2 ( Km )……..( 10 )
Atau
, dimana D = d1 + d2 ( mile ) ( 11 )
Dan Clearance Zone …..……………………………………...…….(12)
Catatan 1 mile = 1,609 Km dan 1 feet = 30,48 cm
Soal :LOS radio link sepanjang 12 mil, beroperasi pad frekuensi 6 GHz.
Hitunglah 0,6 Fresnel Zone clearance untuk obstacle yang berjarak 3,6 mil dari
salah satu sisi.
1.4. Ground Reflection
Bila gelombang radio jatuh /mengenai permukaan bumi, sebenarnya sinyal tsb
tidaklah dipantulkan dari suatu titik pada permukaan tersebut, namun dipantulkan dari
suatu area tertentu. Untuk mengurangi refleksi tanah/ bumi pada lintasan LOS, dapat
dilakukan dengan cara mengatur ketinggian tower, melalui pemindahan titik pantul ke
bagian lintasan yang menghalangi *( rough terrain ), dimana sinyal pantul akan hilang.
Contoh. Misalkan h1 = 100 ft, h2 = 150 ft dan panjang lintasan D = 20 mil
Rasio ketinggian tower (menara), h1 /h2 = 0,66
Kemudian masukkan nilai 0,66 pada sumbu x dari kurva nomogram titik refleksi dan
baca nilai n untuk K = Infinity dan K = Grazing, kemudian hasilnya kalikan dengan jarak
D, maka diperoleh :
DI = 0,39 x 20 mil = 7,9 mil ( nilai untuk K = Infinity)
DG = 0,45 x 20 mil = 9,0 mil ( nilai untuk K = Grazing )
Jadi area refleksi adalah pada lintasan antara (7,9 s/d 9,0) mil dari tinggi menara
terpendek ( lihat gbr.5)
Cara Menentukan Titik Pantul
Gbr.5. Menentukan daerah titik pantul dengan bantuan kurva nomogram
Reflection area
nDI = 7,9 mil
nDG = 9,0 mil
D Total = 20 mil
h1 = 100 ft
h2 = 150 ft
0,3
0,4
0,5
0,45
0,39
K of Grazing
n =
Dis
tanc
e to
Ref
lect
ion
/ tot
al d
ista
nce
Gambar 6. Nomogram titik pantul
II. LOS RADIO LINK
- Mencakup telekomunikasi broad band dengan peralatan radio menggunakan
frekuensi carier di atas 1 GHz.
- Merupakan subsistem dari jaringan sistem telekomunikasi yang dapat berupa,
kanal telepon, informasi data, facsimile, telegrap/telex, video, kanal kanal
program, telemetri atau gabungan dari sistem tersebut.
- Gelombang yang dipancarlan : analog ( yang konvensional berbentuk FM ), dan
digital.
- LOS mengatakan hubungan teresterial.
- LOS memelurkan clearance dari pengaruh terrain atau obstacle
- LOS, link disebut Hop ( 10 – 100 ) Km
Langkah-langkah perencanaan
1. Perencanaan awal berupa kebutuhan yang diperlukan serta analisa kebutuhan
tersebut.
2.Pemilihan lokasi dapat berupa: ketersediaan tempat, akses kelokasi, aturan-aturan
daerah dan kondisi bandara terdekat, tinggi tanah untu tower, kondisi cuaca, daya
primer (PLN).
3. Penggambaran pada path profile.
4. Path analisis
5. Site Survey
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
0,1
0,2
0,66
K of Infinity
Rasio of tower heights, h1/h2
Path Profile
Part profil merupakan representasi grafis lintasan antara dua lokasi radio link yang
berdekatan secara dua dimensi.
Ada tiga metode standar yang dapat dipakai :
1, Fully Linear Method, sumbu jarak dan ketinggian lokasi ditampilkan secara linear.
2. 4/3 earth method, memerlukan kertas grafis dengan K = 4/3, sumbu jarak membentuk
lengkungan dan sumbu ketinggian linear
3. Curvature method, menggunakan kertas grafis linear. Nilai sebenarnya dari ketinggian obstacle
diberikan dengan referensi permukaan laut dan grafis lengkung dibuat menghubungkan
sisi pemancar ke sisi penerima
III. ANALISA LINTASAN
Disebut juga sebagai link power budget
Menampilkan parameter peralatan yang diperlukan sehingga diperoleh diagram
blok tentang konfigurasi terminal ataupun repeater. Disamping itu juga
menampilkan kebutuhan peralatan secara kuantitatif dan kualitatif.
Analisa difokuskan pada “analog radio link”, namun hampir semua langkah-
langkah yang dilakukan juga berlaku untuk digital radio link, kecuali ada
perbedaan pada beberapa satuan pengukuran.
Sinyal modulasi diasumsikan FM konvensional.
Perhitungan Level Sinyal Pada Penerima ( Receive Signal Level, RSL)
SistemPemancar
SistemPenerima
GT GRFSLPT PR
LT LR
EIRP IRL
RSLPo
Gambar. 6.Sistem Perambatan Gelombang
EIRP (dBW) = Po(dBW) – LT(dB) + GT(dB).
IRL (dBW) = EIRP(dBW) – FSL (dB) – Lg (dB), dimana Lg diperhitungkan jika
frekuensi kerja diatas 10 GHz.
RSL(dBW) = IRL(dBW) + GT(dB) – LR(dB).
Atau
RSL(dBW) = Po(dBW) – LT(dB) + GT(dB) – FSL (dB) + GT(dB) – LR(dB)
Dimana : EIRP ( Effectif Isotropic Radiation Power ) = daya radiasi yang terpancar dari
antena pancar
IRL ( Isotropic Radiation Power) = daya radiasi yg ditangkap antena penerima
Po = daya output sistem pemancar
LT = rugi (Loss) saluran pada sisi pemancar
LR = rugi saluran pada sisi penerima
GT = Gain antena pemancar
GR = Dain antena penerima
FSL ( Free Space Loss) = rugi perambatan gelombang
RSL (Receiver Signal Level) = level sinyal yang masuk ke sistem penerima
3,1. Carrier To Noise.
Carrier to noise Rasio dirumuskan : C/N(dB) = RSL(dBW) – Pt(dBW). (13)
Sedangkan, Pt(dBW) = - 204+ 10 logBIF(Hz) + NF(dB) …. (14)
Dimana : RSL = Receive Signal Level
Pt = Receiver Thermal Noise Threshold
Gain Antena
PR/PT = GT.GR (PR/PT)isotropis
PR/PT = GT.GR(λ/4πd)2 (15)
Dimana : PR adalah power gain antena penerima
PT adalah power gain antenna pemancar
Power gain adalah hasil perbandingan dari luas efektif antena dengan luas
fektif antenna isotropis jadi :
G = Aeff /Aiso = (0,54 π D2/4) / (λ2/4π) = 0,54 (πD/λ)2. (16)
Atau dalam decibel
G(dB) = 20 log f(MHz) + 20 log D(feet) – 52,75 (17)
Atau
G(dB) = 20 log f(GHz) + 20 log D(feet) + 7,25 (18)
Dimana : G adalah gain antena
F adalah frekuensi kerja
D adalah diameter antena (reflector) parabola
Tabel.9.4. Transmission line Loss Factors (decibels/meter )
Transmission Frequency band (GHz)
Line Type 2 4 6 8
Rectangular - 0,027 0,068 0,087Wavequide (WR) (WR 229)o (WR 137)o (WR 112)o
Eliptical - 0,028 0,039 0,058Wavequide (EW) (EW 37)o (EW 52)o (EW 77)o
Circular - 0,013 0,030 0,022Wavequide (WC) (WC 269)o (WC 166)o (WC 166)o
Coaxial 0,062 - - -(air sielectric) (HJ 5)o
Tabel 9.5. Gain of Parabolic Antennas. GA ( decibel )
Parabolic Frequency Band
Antenna Diameter 2GHz 4GHz 6GHz 8GHz
(feet) GA GA GA GA.
4 25,3 31,3 34,8 37,3
6 28,8 34,8 38,3 40,8
8 31,3 37,3 40,8 43,3
10 33,3 39,3 42,8 45,3
12 34,8 40,8 44,3 46,8
15 36,8 42,8 46,3 48,8
Lebar Jalur Frekuensi Antara (BIF) dan Deviasi Frekuensi Puncak (ΔFp)
Lebar Jalur frekuensi antara dapat dihitung menggunakan rumus,
(19)
Dimana : BIF, Lebar jalur frekuensi antara (Hz)
ΔFp diviasi frekuensi puncak (Hz)
fm frekuensi pemodulasi tertinggi (Hz).
Deviasi frekuensi tanpa pre-emphasis (sumber, rekomendasi CCIR 404-2, Ref.1)
Tabel 2.1
Jumlah Deviasi per KanalKanal Maksimum (Khz)
12 35 24 35 60 50,100, 200
120 50,100, 200 300 200 600 200 960 2001260 140, 2001800 140
2700 140
Deviasi frekuensi puncak dapat dihitung dirumuskan,
ΔFp = 4,47 d [log-1 (-1+ 4 log N ) / 20], ………………………………. (20)
( untuk jumlah kanal (N)12 sampai 240 dan d adalah diviasi per kanal )
Dan
ΔFp = 4,47 d [ log-1 (-15 + 10 log N ) / 20], …………………………………. (21)
( untuk jumlah kanal N >240 )
Pre-Emphasis / De-Emphasis
Setelah dimodulasi pada sistem FDM, daya noise temperature (Thermal
Noise Power) bernilai minimum pada base band frekuensi terendah dan
bertambah 6 dB/oktaf sesuai dengan peningkatan frekuensi base band.
Untuk menyamakan noise sepanjang base band, ditempatkan rangkaian de-
emphasis setelah detector, sehingga daya noise turun 6dB/oktaf.,untuk
mengimbangi pada pemancar (sebelum modulasi), dipasang rangkaian pre-
emphasis guna meningkatkan redaman pada frekuensi base band yang rebih
rendah.
Level
fa fa fa fa
fc fc
BRF BRF
(a) (b)
Gambar 7. (a) Spektrum Bandwidth RF Dan (b). Spektrum bandwith noise sistem FM
Untuk menyamakan noise sepanjang base band, ditempatkan rangkaian de-
emphasis setelah detector, sehingga daya noise turun 6dB/oktaf.,untuk
mengimbangi pada pemancar (sebelum modulasi), dipasang rangkaian pre-
emphasis guna meningkatkan redaman pada frekuensi base band yang rebih
rendah.
Karakteristik frekuensi untuk jaringan Pre-emphasis dan De-emphasis untuk
sistem FDM.
Tabel 2.2 (rekomendasi CCIR No.275-2, ref-1)
Jumlah kanal fmaks fr Telepon Maksimum (KHz) (KHz)
24 108 13560 300 375120 552 690300 1300 1625600 2660 3325960 4188 52351260 5636 70451800 8204 102552700 12388 15485
Dimana. fmaks adalah frekuensi maksimum nominal yang digunakan kanal telepon
fr adalah frekuensi resonansi jaringan / rangkaian pre-emphasis atau
de-emphasis.
Contoh Soal.
Hitunglah C/N dalam dB untuk radio link yang mengirimkan 960 kanal suara
dari telepon FDM. Disain link berdasarkan rekomendasi CCIR, dan panjang/jarak
link adalah 35 km. Output pemancar adalah 750 mW, pada frekuensi 6,1 GHz dan
noise figure penerima 9 dB. Asumsikan gain antena pada tiap sisi sebesar 30 dB
dan rugi kabel transmisi tiap sisi sebesar 2,1 dB.
Penyelesaian.
Perhitungan RSL
RSL(dBW) = Po (dBW) – AT(dB) + GT(dB) – FSL (dB) + GR – AR(dB)
= 10 log 0,75 – 2,1 + 30 – ( 32,45 + 20 log 6100 + 20 log 35 ) + 30 – 2,1
= - 1,25 – 2,1 + 30 – ( 32,45 dB + 75 71 + 30,88 ) + 30 – 2,1
= - 84,49 dBW
Perhitungan Pt
Pt(dBW) = -204(dBW) + 10 log BIF + NF
BIF = 2 (ΔFp + fm) ΔFp = 4,47 x 200 [ log-1( -15 + 10 log 960)/20]
( Catatan, 200 diambil dari tabel 2.1 )
Diperoleh ΔFp = 4926 KHz.
BIF = 2 ( 4926 + 4188 ) KHz ( Ctt : 4188 KHz, diambil dari tabel 2-2 ).
BIF = 18,228 MHz.
Jadi : Pt = - 204 + 10 log 18,228.106 + 9 = - 122,393dBW
Dan C/N(dB) = RSL(dBW) - Pt
= - 84,49 – (-122,393) = 37,9 dB
IV. Perkiraan Fade Margin Dan Bagaimana Memperkecil Pengaruh Fading
Hingga saat ini analisa selalu dilakukan tanpa mempertimbangkan Fading.
Untuk hampir semua link pendek ( 3 s/d 5 mil) atau lebih pendek lagi, maka hanya
FSL yang diperhitungkan. Dengan bertambahnya jarak maka fading menjadi
pertimbangan utama.
Fading : Perubahan (dalam fungsi waktu) dari fase, polarisasi dan/atau level dari
sinyal-sinyal yang diterima. Pemahaman yang paling dasar dari fading adalah
dalam bentuk parameter mekanisme propagasi, yang mencakup refraksi
(pembiasan), refleksi (pemantulan), difraksi (penyebaran), scattering (hamburan)
dan atenuasi (redaman) gelombang radio.
Fading disebabkan oleh keadaan geometri dan meteorology (cuaca) suatu
daerah, dan kedua factor tersebut tidak saling berkaitan. Setiap sistem transmisi
radio dalam range 1-100 Ghz dapat mengalami fading, termasuk terminal-terminal
stasiun bumi (satelit) yang beroperasi pada sudut elavasi rendah/kecil dan atau
kondisi curah hujan yang tinggi.
Penyebab utama fading al:- pemantulan oleh atmosfir yang berlapis-lapis
- pemantulan permukaan tanah ( multipath fading )
Fade Margin : perbedaan antara level sinyal yang diterima secara normal dan
threshold
Dalam mendesain link , agar dapat mengurangi pengaruh fading, ada tiga
metode :
1. Membangun link dengan menggunakan:
- antenna yang lebih besar
- performance noise penerima diperbaiki
- daya output pemancar diperbesar
2. Menggunakan deversity
- Frekuensi diversity, sinyal informasi ditransmisikan melelui pemancar
dengan dua buah frekuensi kerja yang berbeda
- Space Deversity, sinyal informasi ditransmisikan dengan band
frekuensi yang sama, tetapi pada penerima digunakan dua buah
antenna yang terletak pada ketinggian yang berbeda
3. Memperpendek jarak antara lokasi suatu link.
Radiolink Availability (A) (availability =terdapatnya=ketersediaan)
A = (MTBF) / (MTBF + MTTR)
dimana : MTBF =Mean Time Between Failures
MTTR = Mean Time To Repair
atau
A = Up Time / Up Time + Down Time ……………………………………….(22)
Dimana:
Up Time = waktu untuk suatu alat/ sistem berfungsi baik.
Down Time = waktu untuk suatu alat dalam keadaan rusak (= tidak terpakai)
Contoh : Suatu sistem mempunyai up time 10.000 jam dan down time 10 jam.
Maka Availability A = 10.000 /( 10.000 + 10) = 99,9 %
Unavailability, didefinisikan U = 1 – A……………………………………….……..(23)
Jadi untuk contoh diatas U = 1- 0,999 = 0,001 atau 0,1%
Perhitungan Fade Margin
(1).Asumsi Fading dari Rayleigh, seperti pada table 2-3 dibawah ini :
Tabel 2-3
Time Availability Fade Margin(%) (dB)
90 899 1899,9 2899,99 3899,999 48
Contoh.
Link yang memerlukan time availability 99,9% akan mempunyai fade margin
28 dB. Jika C/N yang diinginkan minimal untuk suatu link ditetapkan 20 dB, maka
link memerlukan 20 dB + 28 dB = 48 dB. Untuk memperoleh time availability 99,9
% Jadi U = 1- A = 1 – 0,999 = 0,001. Jadi total waktu dalam 1 tahun saat C/N kecil
dari 20 dB adalah 0,001 x 24 jam x 365 hari x 60 menit = 525,6 menit.
2. Metode I Klasifikasi Lintasan
Type A : Melalui perbukitan dengan lintasan yang tinggi diatas lembah
Type B : Melalui wilayah yang rata
Type C : Lintasan di wilayah yang rendah ( melalui sungai atau lembah )
Untuk :
Type A : ...............................( 24 )
Type B : ..............................( 25 )
Type C : ...................................( 26 )
Dimana f = frekuensi pembawa radio ( Ghz)
d = panjang lintasan (km)
M ( fade Margin) = kedalaman fading
Contoh :Suatu lintasan rata (type B) mempunyai A = 99,95 % bekerja pada pada
frekuensi 4 GHz, lintasan mempunyai jarak 40 km, berapakah fade margin yang
diperoleh ?
Penyelesaian .
U = 1 – A = 1 – 0,9995 = 0,0005
0,0005 = 8 10-7 x 4 x 402,5x10-M/10
10-M/10 = 0,0005 / (8 x10-7 x 4 x 402,5)
10-M/10 = 0,01544
log10-M/10 = log 0,01544
-M/10 = log 0,01544
-M/10 = -1,8114
M = 18,11 dB
3. Metode II klafikasi lintasan
......................................(27)
Dimana : Pmf =Path Unavaibility
a = 4, untuk lintasan halus termasuk melalui air / diatas air
= 1, lintasan rata dengan beberapa lekukan
= 1/4, perbukitan, tidak rata dan kering
b = 1/2, daerah teluk atau dengan kelembaban tinggi
= 1/4, suhu normal / iklim normal
= 1/8, iklim perbukitan/kering
f = frekuensi (GHz), d = panjang lintasan (km), M= fade Margin (dB).
Contoh. Berapakah nilai Avaibility, A, untuk lintasan 50 km diatas lintasan halus, iklim
lembab, yang beroperasi pada frekuensi 6Ghz dengan fade margin 40 dB
Penyelesaian.
Pmf (%) = 6 x 10-5 a.b.f.d3 x 10-M/10
= 6 x 10-5 x 4 x 0,5 x 6 x.503 x 10-40/10
= 0,009%
Jadi Avaibility lintasan = 1 – 0,00009 = 0,99991atau 99, 991%
Perhitungan fade Margin pada lintasan yaitu dengan menambahkan pada perhitungan
RSL, sehingga,
RSL sebelumnya = IRL +GR + LR Menjadi RSL = IRL + GR – M - LR
Catatan Fade Margin menyebabkan penguran level sinyal penerimaan
V. SISTEM RADIO DIGITAL
Implementasi digital LOS radio link pada dasarnya dipicu oleh perkembangan
jaringan telepon ke jaringan yang semuanya digital. Dengan sistem yang berbasis
digital, maka akan diperoleh”Compatibility” dengan kebutuhan transmisi informasidigital,
aeperti telepon signaling, data transmission, digitalized voice, programming information
dan facsimile. Disamping itu terdapat kelemahan dalam bandwidthnya. Dengan kanal
suara sebesar 4 KHz akan memerlukan 64 KHz ( 64 Kbps) dari bandwidth. Karena
berdasarkan teori Nyquist, samping rate = 4 KHz x 2 = 8 000/det. Jika tiap sampel
mempunyai 8 code word,maka akan diperoleh 8000 x 8 bps = 64Kbps. Untuk sistem
FDM dengan kanal suara 4 KHz akan mempunyai bandwidh 4 KHz.
Energi per bit per Noise Density Ratio ( Eb / No )
Efisiensi suatu sistem komunikasi digital dinyatakan Eb/No sbb,
Eb/No = RSL / No(bps).....................................................................(28)
Eb/No(dB) = RSL(dBW) – 10 log (bit rate) –No...............................(29)
Untuk penerima pada temperatur ruang (uncooled receiver)
No(dBW) = - 204 dBW + NF dB.........................................................................(30)
Dimana : No = Noi se pada setiap 1 Hz bandwith
NF = Noise Figure penerima (dB)
Sehingga,
Eb/No = RSL – 10 log (bit rate) – (-204 + NF)
= 204(dBW)+ RSL(dBW)– 10 log(bit rate) – NF(dB)..............................(31)
Perhitungan Link
- Hitung EIRP
- Jumlahkan FSL dengan rugi lainnya pada media (PL), seperti rugi penyerapan
gas
- Tambahkan gain antena terima (GR)
- Jumlahkan rugi-rugi saluran
Atau secara umum dapat dirumuskan sbb :
RSL = EIRP - FSL - PL +GR -LR........................................................................(32)
Pada sistem analog kualitas sistem diukurdengan S/N, sedangkan pada sistem digital
ditentukan oleh BER (Bit Error Ratio)
Untuk memperoleh BER, maka harus dihitung Eb/No
Eb = RSL/bit rate Eb(dBW) = RSL(dBW) – 10 log (bit rate)...................(33)
No = kT ...............................................................................................(34)
Dimana No = - 228,6 dBW + 10 log Tsys
Tsys = Temperatur noise efektif sistem penerima
Atau dalam temperatur ruang
No(dBW) = - 204 (dBW) + NF (dB)
C/No= RSL – ( - 204 dBW) - NF dB
Atau C/No = RSL – (228,6 dBW) – 10 log Tsys
Dengan demikian
Eb/No = RSL (dBW) + 204 dBW - NF (dB) – 10 log (bit rate)........................(35)
Atau Eb/No = RSL (dBW) + 228,6 dBW – 10 log Tsys – 10 log (bit rate)...............(36)
Secara Umum
(Eb/No)praktis = (Eb/No)ideal + rugi modulasi................................................(37)
Eb = No + (Eb/No)praktis...................................................................................(38)
Soal.
Suatu lintasan 15 mil bekerja pad frekuensi 6 GHz dengan link yang didisain untuk
mengirimkan 10 Mbps (1344 kanal suara). Mudulasi yang dugunakan adalah 16 QAM.
Loss modulasi 4,7 dB dan bit error rasio tiap hop adalah 1.10 -9 yang menghasilkan
Eb/No ideal 21,2 dB. Asumsikan tidak ada fading dan noise figure penerima 5 dB. Rugi
wave guide tiap sisi adalah 1,5 dB. Penyerapan atmosfir mempunyai rugi 0,2 dB.
Tentukan daya output pemancar dan ukuran antena yang digunakan.
Penyelesaian.
No = - 204 + NF = - 204 +5 = - 199 dBW
(Eb/No) praktis= 21,2 dB + 4,7 dB = 25,9 dB
Eb = No + (Eb/No)praktis = - 199 + 25,9 = - 173,1 dBW
RSL = Eb + 10 log (bit rate) = - 173,1 + 10 log 90.10-6
= - 173,1 dBW + 79,54 dB = - 93,56 dBW
Nilai ini adalah RSL minimum saat tanpa fading ( margin = 0 dB). Sekarang harus dicari
RSL diasumsikannilai sementara Po = 0 dBW dan ukuran antena 2 feet/
RSL =EIRP – (FSL +PL) +GR - LR
FSL = 36,58 + 20 log 15 + 20 log 6000 = 135,66 dB.
EIRP = Po + LT + GT dimana, GT = GR = 20 log D(ft) + 20 log F(GHz) + 7,25
=29 dB
EIRP = 0 – 1,5 + 29 = 27,5 dBW.
RSL = 27,5 dBW – 137,36 dB – 1,5 dB + 29 dB = -82,36 dBW
Karena RSL minimum adalah -93,56 dBW, maka masih ada selisih margin sebesar
– 82,3 dBW – (- 93, 56 dBW) = 11, 2 dB ( diatas nilai minimum. Agar margin ini 0 dB,
maka daya output adalah 0 dBW – 11,2 dB = - 11, 2 dBW
Alternatif lain adalah dengan mengatur ukuran antena sdmk sehingga diperoleh margin
0 dB.
Jika ukuran antena dikurangi menjadi 1,5 feet.
GT = GR = 20 log 1,5 + 20 log 6 + 7,25 = 26,34 dB
GT = GR = 29 dB, saat D = 2 feet, sehinga ada pengurangan gain sebesar 2,66 dB
Atau untu kedua sisi ( GT + GR ) = 5,32 dB
Dan Margin saat ini adalah menjadi 11,2 – 5,32 = 5,88 dB
Dengan demikian saat ukuran antena 1,5 ft, maka daya output pemancar agar margin
0dB adalah 0dBW – 5,88dB = - 5,88 dBW
Soal-soal.
1. Suatu uncoded receiver mempunyai noise figure 3,7 dB. Hitunglah No.
2. RSL pada input penerima sistem digital adalah – 137 dB dan bit rate 45
Mbps,
hitunglah Eb.
3. Suatu link digital jarak 25 mil bekerja pada frekuensi 4 GHz dengan bit rate 8
Mbps,
menggunakan modulasi PSK. BER dari link 1.10-9 dengan Eb/No. ideal 21,2 dB. Rugi
saluran pada tiap sisi 2,1 dB, rugi modulasi3,1 dB, daya output pemancar 0,5 W dan
noise figure penerima 6 dB. Untuk kondisi tanpa fading ( Zero Margin) , hitunglah
ukuran antena tiap sisi.
4.
Jika diketahui : Jarak AB = 30 Km, Lintasan Type A
Jarak BC = 36 Km, Lintasan :Type A
Jarak CD = 42 Km, Lintasan : Type B
Frekuensi = 6,5 Ghz
BIF = 18 Mhz
NF = 9 dB
A = 99,95 %
Diameter antena A,B,C dan D = 8 feet
Daya ouput A, PoA = 0 dBW
Gain Repeater di B, GRB = 20 dB
Gain Repeater di C, GRC = 30 dB
Panjang kabel koaksial (feeder line) yg diperlukan = tinggi menara + 7 m
A B DC
Tx Repeater B Repeater C Rx
FSLAB FSLBC FSLCD
RSL1 RSL2 RSL3
LT1 LT2 LT3LR2 LR3LR1
PoA PoB PoC
Redaman kabel koaksial 0,01 dB/m
Redaman gas diabaikan
Ditanya “ Hitunglah a). RSL1 b). RSL2 c). RSL3.
d) C/N (dB) di B, C dan D
Penyelesaian.
*PERHITUNGAN HOP AB (= 30 Km )
F1(meter)=17,3√(d1.d2) / (D.FGHz), dimana D=d1+d2 dalam Km
F1 = 17,3 √ ( 15 x 15 ) / 30 x 6,5 )
F1= 18,583 meter
Clearance = 0,6 F1 = 0,6 x 18,583 m =11,15 m, (ini tinggi menara A dan B )
U = 1 – A = 1 – 0,9995 = 0,0005
Type A : U = 16 x 10-7 f (GHz)d2(Km)x 10 –M/10
0,0005 = 16 x 10-7 x 6,5 x (30)2 x 10 –M/10.
0,0005 = 9,36 x 10-3 x 10-M/10.
10-M/10 = 0,0005 / 9,36.10-3
log 10-M/10 = log 0,05342 .
- M /10 = - 1,2723
M = 12,723 dB
Rugi Transmisi FSL1 = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)
FSLAB = 32,44 + 20 log 30 + 20 log 6500 = 32,44 + 29,542 + 76,258
= 138,24 dB
Rugi Redaman kabel koaksial = Panjang kabel x redaman kabel
LT = (11,15 m + 7 m) x 0,01dB/m = 0,1815 dB
LR = LT= 0,1815 dB
Gain antena : GT = GR = 20 log d (feet) + 20 log f(GHz) + 7,25 dB
GT = GR = 20 log 8 + 20 log 6,5 + 7,25 = 18,062 + 16,258 + 7,25
GT = GR = 41,57 dB.
Jadi RSL1(dBW) = PoA(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLAB(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)
RSL1 = 0 - 0,1815 + 41,57 – 138,24 – 12,723 + 41,57 – 0,1815
a). Jadi RSL1 = - 68,186 dBW
PERHITUNGAN HOP BC (= 36 Km)
F1 = 17,3 √ ( 18 x 18 ) / 36 x 6,5 ) = 20,357 m
Clearance = 0,6 F1 -= 0,6 x 20,357 m = 12,214 m ( = tinggi menara Bdan C)
Type A : U = 16 x 10-7 f (GHz)d2(Km)x 10 –M/10
0,0005 = 16.10-7 x 6,5 x (36)2 x 10-M/10.
0,0005 = 0,0135 x 10-M/10.
10-M/10 = 0,037
- M/10 = - 1,432
M = 14,32 dB
FSLBC = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)
= 32,44 + 20 log 36 + 20 log 6500
= 32,44 + 31,126 +76,258
= 139,824 dB
LT = LR = 12,214 m x 0,001 dB/m = 0,122 dB
Gain antena GT = GR = 41,57 dB
Jadi RSL2(dBW) = PoB(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLBC(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)
RSL2 = (RSL1 + GRB) – 0,122 + 41,57 – 139,824 – 14,32 + 41,57 – 0,122
RSL2 = - 55,463 + 20 – 71,248
b).Jadi RSL2 = -106,711 dBW
PERHITUNGAN HOP CD (= 42 Km)
F1 =17,3 √ ( 21 x 21 ) / 42 x 6,5 ) = 21,988 m
Clearance = 0,6 F1 = 0,6 x 21,988 m = 13,193 m ( = tinggi menara C dan D )
Type B : U = 8 x 10-7 f d2,5 x 10-M/10.
0,0005 = 8.10-7 x 6,5 x (42)2,5 x 10-M/10
0,0005 = 8.10-7 x 6,5 x 11432,027x10-M/10
0,0005 = 0,06 x 10-M/10
- M/10 = - 2,0792
M = 20,792 dB
FSLCD = 32,44 dB+ 20 log D (km) + 20 log f (MHz)
= 32,44 + 20 log 42 + 20 log 6500
= 32,44 + 32,465 + 76,258
= 141,163 dB
LT = LR = 13,193 m x 0,01 dB/m = 0,132 dB
Gain antena GT = GR = 41,57 dB
Jadi RSL3(dBW) = PoC(dBW) – LT(dB) +GT(dB) –FSLCD(dB) – M(dB)+ GR(dB) – LR(dB)
RSL3 = (RSL2 + GRC) – 0,132 + 41,57 – 141,163 – 20,792 + 41,57 – 0,132
RSL3 = ( - 92,391 + 30 ) – 79,079
c) Jadi RSL3 = - 141,47 dBW
Perhitungan Carrier to Noise
C/N(dB) = RSL(dBW) – Pt(dBW)
Dimana : Pt = -204 + 10 log BIF(Hz) + NF(dB)
C/N(dB) di B = RSL1(dBW) – Pt(dBW)
Dimana Pt = - 204 + 10 log 18.106 + 9 = - 122,447 dBW
d).Jadi C/N(dB) = - 68,186 – ( - 122,447 ) = 190,633 dB
e). C/N(dB) di C = RSL2(dBW) – Pt(dBW) = -106,711 – ( - 122,447) = 15.736 dB
f). C/N(dB) di D = RSL3(dBW) – Pt(dBW) = - 141,47 – (- 122,447) = - 19dB
Top Related