Monitoring Kapasitas WCDMA

Monitoring Kapasitas WCDMA

MONITORING KAPASITAS WCDMA

Menghitung kapasitas sistem WCDMA lebih sulit dibandingkan menghitung kapasitas sistem GSM. Karena di dalam sistem WCDMA dikenal dengan apa yang dinamakan kapasitas lunak (soft capacity). Kapasitas sistem dapat berubah karena pengaruh aktivitas suara pada saat berkomunikasi. Sedangkan pada sistem GSM setiap satu frekuensi pembawa dibagi dengan delapan slot waktu yang setiap slotnya dapat ditempati oleh satu kanal suara. Pada sistem WCDMA2000 1X yang menggunakan 64 kode Walsh akan dapat ditempati idealnya oleh sebanyak 64 kanal. Namun hal itu bergantung pada kecepatan data yang dipancarkan oleh setiap pengguna. Teknologi WCDMA2000 1X yang sekarang banyak digunakan dapat mengirimkan data dengan kecepatan 307,2 kbps setiap satu frekuensi pembawa dengan lebar 1,25 MHz. Bila pengguna masing-masing menggunakan kecepatan data penuh yaitu 9,6 kbps maka ke-64 kode tersebut tidak akan semuanya termanfaatkan, tetapi yang mungkin hanya sekitar 32 kanal saja. Di bawah ini saya tuliskan bagaimana perhitungan secara teori kapasitas sistem WCDMA dan faktor-faktor yang mempengaruhinya.

4.1  Kapasitas

Kapasitas yang dimaksud adalah jumlah pengguna di dalam pita yang sama. Sebenarnya kapasitas WCDMAdipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu penerima demodulasi, akurasi dari kontrol daya, dan daya interferensi dari pengguna yang lain yang ada pada sel yang sama maupun pada sel tetangga. Dalam sistem komunikasi digital perbandingan energy per bit per noise power densitydifungsikan dengan Eb/No. Fungsi Eb/No digunakan untuk menyebut probabilitas bit error. Fungsi Eb/No mempunyai hubungan dengan signal-to-noise ratio (SNR) dengan menganggap energi per bit sama dengan rata-rata daya modulasi sinyal yang dialokasikan pada setiap durasi bit.

 (E_b/N_o) = (S/N x W/R)………………..1

Persamaan tersebut mengelompokkan energi per bit E_b/N₀ menjadi 2 faktor, yaitu S/N dan perbandingan dari bandwidth yang ditransmisikan W dengan bit rate R. Perbandingan W/R juga dikenal dengan gain processing.

Dengan mempertimbangkan bahwa kapasitas reverse-link pada WCDMA selalu dilakukan pembatasan dan diasumsikan bahwa daya yang ditransmisikan pada semua MS pengguna (yang dikontrol oleh penerima di BTS) sama dengan semua daya yang diterima oleh MS pengguna, maka SNR dari seorang pengguna dapat ditulis sebagai berikut :

 (S/N) = (1/(M-1))……………. 2

Dengan mensubtitusikan kedua persamaan di atas diperoleh persamaan :

 (E_b/N_o) = (1/(M-1)) x (W/R)………………….3

Dari persamaan di atas dapat diturunkan menjadi

M-1 = (W/R) / (E_b/N_o)………………..4

Untuk nilai M yang sangat besar persamaan di atas ditulis :

M ~ (W/R) / (E_b/N_o)……………………5

Keterangan:          E_b  = energi per bit

                        N₀ = noise power density

                        S   = rata-rata daya modulasi sinyal

                        T   = durasi bit

                        N  = total daya noise

                        W = bandwidth

                        M = jumlah pengguna total dalam pita yang digunakan.

4.2  Efek Pembebanan

Persamaan 5 merupakan model yang digunakan untuk menentukan jumlah pengguna pada sel WCDMA tunggal. Sel tunggal tersebut tidak mempunyai sel tetangga dan proses transmisi oleh semua pengguna terjadi di sepanjang waktu. Akan tetapi, hal ini sangat berbeda dengan yang terjadi di dunia nyata, dimana di dunia nyata terdapat banyak sel pada seluler WCDMA. Pada Gambar 1 tampak bahwa suatu sel A dibatasi oleh sel WCDMA lain yang kebetulan juga melayani pengguna lainnya. Meskipun daya MS pengguna lain di sel lain tadi diatur oleh masing-masing sel yang melayaninya, akan tetapi daya sinyal dari pengguna tersebut akan menyebabkan interferensi pada sel A.

 

Gambar 4.1 Interferensi Pengguna di Sel Tetangga

Pada kasus tersebut, sel A dikatakan loaded (terbebani) oleh pengguna dari sel yang lainnya, sehingga persamaan 5 perlu dimodifikasi untuk menghitung efek loading :

(E_b/N_o) = (1/(M-1)) x (W/R) x (1/(1+ η))…………………………6

Dimana η adalah faktor loading yang nilainya di antara 0 – 100%. Inverse dari faktor (1+ η) adalah frequency reuse factor F:

F = 1/(1+ η)…………………7

Interferensi pada arah forward link ditunjukkan dengan tingginya nilai FER karena nilai E_b/I₀ rendah disertai dengan tingginya daya yang diterima oleh terminal MS. Terminal menerima daya yang tinggi disebabkan karena ia mengukur total sinyal yang ada pada seluruh pita sinyal pembawa, sehingga tingginya daya dan FER pada MS mengindikasikan banyaknya interferensi pada arah base station ke MS.

Setidaknya ada empat macam interferensi yang berpengaruh pada sistem WCDMA. Pertama interferensi karena pengaruh kanal trafik arah forward dari BTS itu sendiri (home base station). Interferensi ini disebabkan karena semua kanal trafik dari base station dikirimkan ke terminal MS. Pemecahannya adalah dengan membatasi kanal trafik yang bisa digunakan oleh sel tersebut. Di sinilah perancang jaringan WCDMA harus memperhatikan proyeksi pelanggan yang bisa mengakses atau dilayani oleh suatu base station pada kondisi puncak sehingga dapat dihindari terjadinya interferensi.

Interferensi arah base station ke MS yang kedua adalah interferensi yang disebabkan oleh transmisi daya overhead yang berlebihan dari base station tetangga (neighbour BTS). Orang juga sering menyebutnya sebagai pilot polution, karena di lapangan sinyal pilot adalah sinyal paling tinggi dibandingkan sinyal overhead lainnya. Solusinya adalah dengan mengurangi sinyal overhead ini dengan pengaturan kembali daya pancar terutama untuk kanal overhead dari BTS yang berdekatan.

Interferensi arah base station ke MS yang ketiga adalah interferensi yang disebabkan oleh transmisi kanal trafik dari base station lain. Sinyal interferensi ini merupakan jumlah dari total daya sinyal pada kanal trafik dari base station lain ke terminal MS di sel lain. Pemecahan dari permasalahan ini adalah dengan mengatur kembali orientasi antena tentunya dengan tidak mempengaruhi cakupan dari sel tetangga tersebut.

Interferensi terakhir yang terjadi pada arah base station ke MS adalah interferensi yang berasal dari sinyal non-WCDMA. Sistem lain tersebut berada di pita frekuensi sistem WCDMA yang digunakan. Contoh kasus pada interferensi ini adalah adanya sistem DECT yang kebetulan mempunyai frekuensi kerjas sama dengan sistem WCDMA di pita 1900 MHz. Bila kedua sistem berada di lokasi dan frekuensi yang sama maka kedua sistem tersebut akan saling menurunkan performansi.

Sedangkan buruknya cakupan reverse-link ditunjukkan dengan tingginya nilai FER arah reverse-link karena rendahnya nilai E_b/I₀ dan tingginya daya yang diterima terminal MS. Hal ini disebabkan karena power control terus menerus mencoba untuk mendekati reverse-link yang dikehendaki dengan cara menambah daya pancar base station. Ada tiga sumber yang menyebabkan interferensi reverse-link. Interferensi tersebut adalah karena transmisi kanal trafik oleh pelanggan lain dalam satu sel yang sama, interferensi karena kanal trafik oleh pelanggan lain dari sel yang lain, dan terakhir interferensi karena sinyal non WCDMA. Solusinya hampir sama untuk mengatasi permasalahan interferensi pada arah forward.