Kualitas Sinyal Radio pada Sistem CDMA

Gangguan Kualitas Radio

Antara sinyal yang di modulasi dan di transmisikan pada sebuah ujung dan diterima dengan versi yang sudah didemodulasi pada di ujung yang lain, banyak hal buruk yang bisa terjadi. Karena code division multiple access (CDMA) menuntut lebih pada link radio daripada teknologi sebelumnya, gangguan ini harus dipahami dan dikelola lebih hati-hati dari teknologi sebelumnya.

Gangguan radio dapat dibagi menjadi empat kategori dasar:  Noise, interferensi , distorsi, dan multipath.

1. Noise

Setiap penerima radio memiliki beberapa aktivitas listrik internal yang tidak ada hubungannya dengan radiasi elektromagnetik yang dirancang untuk menerima sebuah sinyal radio. Terdapat komponen quantum-level atom yang disebut thermal noise yang meningkat dengan suhu dan frekuensi bandwidth. Tidak banyak yang dapat diakukan untuk menangani  thermal noise.  Noise juga ditambahkan oleh emisi radio dari matahari dan angkasa luar.

Amplifier pada penerima memiliki sumber thermal noise sendiri yaitu dari komponennya sendiri yang biasanya mengandung radio thermal noise alami. Hal ini dapat dikurangi dengan desain amplifier yang lebih baik atau dengan menempatkan amplifier lebih dekat ke antena terminal sehingga kerugian kabel (cable losses) terjadi setelah tahap amplifier gain. Hal ini dapat mengurangi noise pada penerima beberapa desibel.

Noise radio yang paling sering dialami adalah additive white gaussian noise ( AWGN).

Additive Noise

Additive noise hanya ditambahkan ke sinyal. Sebagai dasar dapat dikatakan, terdapat hal lain yang terjadi pada sinyal radio. Digunakan amplifier untuk memperbanyak sinyal radio, peralatan pengolahan/prosessing untuk memodulasi carrier radio, dan peralatan lainnya untuk frekuensi filter. Sebuah media seperti udara, atau udara dengan tetesan air hujan di dalamnya, dapat mengurangi sinyal radio, biasanya mengurangi beberapa frekuensi lebih dari yang lain. Karakterisasi noise radio sebagai Additive merupakan aspek penting dari perilakunya.

White Noise

White noise adalah sinyal dengan energi yang sama pada semua frekuensi, statistik yang berbicara disini. Dalam media suara, white noise memiliki kualitas mendesis shhhh. Salah satu contoh nonwhite noise adalah hum, terkonsentrasi pada 60 Hz. Audio engineers menggunakan pink noise yang memiliki energi yang sama per oktaf musik. Memiliki suara yang lebih keras dari white noise karena memiliki kadar frekuensi relatif lebih rendah.

Gaussian Noise

Gaussian noise mengikuti distribusi normal atau gaussian statistik. Sifat-sifat matematis dari distribusi gaussian merupakan bagian penting dari teori rekayasa radio. Hum adalah contoh kebisingan nongaussian, tapi akan sulit sekali menemukan contoh yang baik dari white noise yang tidak gaussian.

Noise adalah sesuatu yang bukan sinyal. Dalam model CDMA, Noise radio adalah sesuatu yang diperkenalkan setelah fase modulasi dan sebelum demodulasi.

2. Interferensi

Noise adalah sesuatu yang bukan sinyal. Tidak hanya dari sinyal itu sendiri, tetapi juga dari sinyal yang lainnya. Ketika sinyal lain menjadi sebuah gangguan untuk link radio, dapat menyebutnya interferensi. Mungkin Additive noise tetapi bukan white noise atau gaussian noise. Dalam jaringan telepon wireless, telepon memiliki interferensi yang terdiri dari panggilan lain yang menggunakan frekuensi dan modulasi yang sama.

Sebelum ada seluler, interferensi dapat dihindari dalam waktu yang lama. Sistem dirancang agar tidak ada dua pemancar di daerah yang sama yang mengirimkan sinyal pada saat yang sama pada frekuensi yang sama. Singkatnya prinsip seluler adalah gagasan bahwasanya hubungan antara interferensi dan kapasitas adalah sesuatu yang dapat diatur melalui rekayasa dan perencanaan. Pengelolaan bukan hanya menghindari interferensi, yang dapat memberi lebih banyak fleksibilitas, yang memungkinkan untuk menawarkan jenis layanan yang baru. Hal ini adalah kebenaran yang mendalam dan kuat pada CDMA yang menginterferensi sinyal CDMA dapat diperlakukan sebagai Noise, statistik yang berbicara.

3. Distorsi

Noise dan interferensi keduanya adalah Additive, ditumpangkan pada sinyal yang mendasarinya agar tidak berubah. Perubahan bentuk sinyal sendiri disebut distorsi. Sebuah sinyal tidak terdistorsi jika hanya diperkuat atau terattenuasi; perubahan harus lebih besar.

Sebuah amplifier radio yang menguatkan sinyal keras dan lunak berbeda disebut nonlinier. Sebuah amplifier nonlinier menghasilkan bentuk gelombang lain dari sinyal input dan karena itu menciptakan distorsi. Sebauh amplifier tanpa power distorsi, gelombang radio akan terkliping. (lihat Gambar 1 dan gambar 2).

Kliping Minimal menyebabkan distorsi minimal

Gambar 1, Kliping Minimal menyebabkan distorsi minimal

Puncak vs power rata-rata

Gambar 2, Puncak vs power rata-rata

Radio frequency ( RF) filter digunakan untuk menjaga transmisi dalam bandwidth frekuensi yang diberikan, namun juga menambah distorsi dalam penyempitan distribusi frekuensi.

Istilah distorsi secara umum sering digunakan dalam dunia audio , tapi pada sistem radio jarang digunakan.

Seorang pendengar telepon analog mengetahui noise sebagai suara gaduh atau suara yang mendesis pada line, fragmen interferensi akan terdengar percakapan orang lain, dan distorsi terdengar sebagai suara gaduh. Ketiga gangguan yang sama mempengaruhi sinyal radio juga.

4. Multipath

Fading disebabkan oleh transmisi multipath

Gambar 3, Fading disebabkan oleh transmisi multipath

Gelombang radio dapat masuk pada sebuah garis lurus, dan ini adalah bagaimana biasanya dapat memvisualisasikan gelombang radio yang berpindah. Namun, gelombang radio sering melakukan perjalanan perpindahan dan digunakan istilah multipath untuk fenomena menerima beberapa salinan dari sinyal yang ditransmisikan.

Terdapat dua isu untuk multipath . Pertama, kombinasi dari gelombang radio yang sama pada fase yang berbeda menyebabkan pergeseran dramatis dalam amplitudo kumulatif, dan kedua, sinyal dapat diterima berulang kali pada waktu yang berbeda.

Digunakan istilah multipath fading untuk amplitudo yang bervariasi karena transmisi multipath. Fading mudah dimengerti jika membayangkan sebuah siaran frekuensi-tunggal dari satu sumber yang diterima pada dua jalur, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Dimana salah satu jalur adalah setengah panjang gelombang lebih lama, dua sinyal akan cenderung membatalkan satu sama lain karena gelombang keluar dari fase. Hal yang sama berlaku jika perbedaan panjang jalur adalah 1,5 panjang gelombang atau perbedaan lainnya yang menambahkan beberapa jalur keluar dari fase satu sama lain. Kumpulan dari banyak jalur adalah path gain yang sama pada frekuensi tunggal yang menghasilkan prosedur distribusi Rayleigh, dan disebut fenomena single-frequency multipath-fading , Rayleigh fading.

Secara matematis , berikut adalah beberapa fakta tentang Rayleigh fading. Distribusi adalah distribusi Rayleigh dalam amplitudo dan distribusi eksponensial dalam power. Power level yang relatif, sinyal akan di bawah -10 dB sepersepuluh dari waktu, di bawah -20 dB 1 persen dari waktu, di bawah -30 dB 0,1 persen dari waktu, dan sebagainya. Jarak autokorelasi adalah sekitar setengah panjang gelombang, sehingga merupakan sebuah taruhan yang cukup aman bahwa perpindahan panjang gelombang yang jauh dari titik rendah akan memberikan sinyal yang lebih baik. Yang pada akhirnya, fading tergantung pada frekuensi dan lokasi. Dengan perubahan autokorelasi frekuensi yang berkaitan dengan jangkauan beberapa jalur.

Dimana terdapat jalur line-of-sight yang signifikan dari pemancar ke penerima, distribusi bergeser dari distribusi Rayleigh ke distribusi Ricean. Distribusi Ricean adalah sebuah distribusi Rayleigh dengan istilah konstan yang ditambahkan ke dalamnya. Sebuah sinyal Distribusi Ricean bisa mendekati nol, bisa sebagai sinyal Rayleigh-terdistribusi, tetapi kurang memungkinkan. Ricean multipath fading adalah kurang memungkinkan untuk menjadi parah, dan semakin besar komponen line-of-sight, semakin menguntungkan statistik Ricean yang didapatkan.

Terdapat beberapa teknik untuk menangani fading yang dibangun ke dalam sistem selular. Ada dua teknik yang mengandalkan keragaman, di mana dua penerima ditempatkan cukup jauh sehingga fading tidak berkorelasi.

Ketika dua penerima hanya terdapat sebuah panjang gelombang yang terpisah pada beberapa menara yang sama, dapat menyebutnya microscopic diversity. Terdapat dua bentuk dasar microscopic diversity, switched diversity dan selection diversity. Dalam switched diversity, menggunakan satu penerima sampai kinerjanya menurun di bawah ambang tertentu dan kemudian beralih ke yang lain. Dalam selection diversity, memonitor kedua receiver dan secara instan memilih yang lebih baik. switched diversity dapat dirancang dengan dua antena dan hanya satu penerima, sedangkan selection diversity membutuhkan dua sistem penerima yang lengkap sehingga memungkinkan untuk membandingkan dua sinyal dan memilih salah satunya.

Ketika dua penerima berada di lokasi geografis yang berbeda, menyebutnya macroscopic diversity. CDMA soft handoff memiliki dua sel pada dua tempat berbeda yang menerima sinyal mobile telepon, hal ini adalah bentuk macroscopic diversity. Macroscopic diversity memerangi multipath fading serta sumber-sumber yang lebih besar dari sinyal fading seperti bangunan, pohon, dan bukit-bukit kecil.

Sementara fenomena fading tergantung pada lingkungan multipath, bandwidth yang lebih luas selalu menawarkan perlindungan yang lebih dari multipath fading. Perlawanan dari multipath fading adalah keuntungan luar biasa untuk spread spectrum. Channel 25 atau 30-kHz seluler analog sangat rentan, Channel 200-kHz dari Global System for Mobility (GSM) lebih tahan, dan 1,25-MHz dari cdmaOne adalah lebih baik lagi. CDMA wideband 5-MHz atau lebih besar hampir kebal terhadap multipath fading.

Sekarang akan beralih ke isu kedua yang diciptakan oleh multipath, yang merupakan penyebaran dari sinyal sepanjang waktu pada penerima. Menyebut berbagai waktu tunda yang berisi sebagian besar kekuatan yang menerima delay spread. Autokorelasi frekuensi adalah kebalikan dari delay spread, sehingga delay spread dari 1 ms membutuhkan sekitar bandwidth 1 MHz yang memungkinkan untuk menjadi cukup aman dan sebagian besar bandwidth tidak akan terpengaruh.

Sinyal Spreading sepanjang waktu tidak menjadi masalah penting untuk transmisi analog dan frekuensi audio. Sinyal AM dan FM dengan amplitudo yang cukup akan mengakibatkan efek delay spread buruk kurang dari 20 ms, jalur yang sangat panjang perbedaannya 6 km.

Kecepatan yang tinggi membuat CDMA rentan terhadap multipath delay spread. Jika mempertimbangkan wideband sistem CDMA dengan kecepatan bit internal 5 megabit per detik (Mbps), kemudian setiap bit digital hanya 200 ns.

Ketika delay spread lebih besar dari lamanya waktu yang digunakan untuk mengirimkan sebuah simbol, transmisi yang tertunda satu simbol dapat mengganggu penerimaan simbol berikutnya. Telah dipertukarkan sinyal path fading interferensi intersymbol ketika delay spread cukup panjang dan simbol rate cukup tinggi yang menyebabkan jalur simbol alternatif itu sendiri yang akan saling mengganggu.

Pada CDMA, memiliki rake filter khusus untuk menangani masalah tersebut. Filter tersebut adaptive matched filters membuat gambar kebalikan dari karakteristik penundaan sinyal. rake filter memungkinkan penerima CDMA untuk menyelesaikan simbol pendek dari delay spread.

This entry was posted in CDMA, Telekomunikasi and tagged , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

One Response to Kualitas Sinyal Radio pada Sistem CDMA

  1. resyairgi says:

    normal nya itu brapa yah gan tingkat noise itu????

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s