Modul : 04

TEKNIK TRANSMISI SELULER

Propagasi Gelombang Radio pada SistemCellular ( Path Loss Model )

TekTransSel-Modul#4

Modul : 04

TEKNIK TRANSMISI SELULER

Propagasi Gelombang Radio pada SistemCellular ( Path Loss Model )

Program Studi D3Jurusan Teknik Elektro – Institut Teknologi Telkom

BANDUNG, 2012

Wireless Propagation RadioFree Space Loss

Diasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path)sangat mudah memprediksi dengan free space formula

ReflectionTerdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelahmengalami pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyakpantulan yang berkontribusi terhadap besarnya delay.

DiffractionPropagasi melewati object yang cukup besar seolah-olahmenghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb.

ScatteringPropagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yangmenyebabkan banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda.

TekTransSel-Modul#4

Free Space LossDiasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path)sangat mudah memprediksi dengan free space formula

ReflectionTerdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelahmengalami pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyakpantulan yang berkontribusi terhadap besarnya delay.

DiffractionPropagasi melewati object yang cukup besar seolah-olahmenghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb.

ScatteringPropagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yangmenyebabkan banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda.

TekTransSel-Modul#4

Radio Propagation Mechanisms

R

S

transmitterStreet

TekTransSel-Modul#4

Building Blocks

D

S

R: ReflectionD: DiffractionS: Scattering

receiver

D

TekTransSel-Modul#4

• Efek propagasi multipath pada kanal wirelessmobile adalah:– Large scale fading Large scale path loss– Small scale propagation

• Large scale path loss– Large attenuation dalam rata-rata– Daya sinyal terima menurun berbanding terbalik dengan

pangkat- terhadap jarak , dimana umumnya 2 < < 5(untuk komunikasi bergerak). disebut Mean PathlossExponent

– Sebagai dasar untuk metoda prediksi pathloss• Small scale

– Flukstuasi sinyal yang cepat disekitar nilai rata-rata(large scale) - nya

– Doppler spread berhubungan dengan kecepatan fading(fading rate)

– Penyebaran waktu berhubungan dengan perbedaan delaywaktu kedatangan masing-masing sinyal multipath.

TekTransSel-Modul#4

• Efek propagasi multipath pada kanal wirelessmobile adalah:– Large scale fading Large scale path loss– Small scale propagation

• Large scale path loss– Large attenuation dalam rata-rata– Daya sinyal terima menurun berbanding terbalik dengan

pangkat- terhadap jarak , dimana umumnya 2 < < 5(untuk komunikasi bergerak). disebut Mean PathlossExponent

– Sebagai dasar untuk metoda prediksi pathloss• Small scale

– Flukstuasi sinyal yang cepat disekitar nilai rata-rata(large scale) - nya

– Doppler spread berhubungan dengan kecepatan fading(fading rate)

– Penyebaran waktu berhubungan dengan perbedaan delaywaktu kedatangan masing-masing sinyal multipath.

• Fading didefinisikansebagai fluktuasi daya dipenerima

• Karena perilaku sinyalpada kanal multipathadalah acak, makaanalisis fadingmenggunakan analisisprobabilitas stokastik

• Fading terjadi karenainterferensi atausuperposisi gelombangmultipath yang memilikiamplitudo dan fasa yangberbeda-beda

Definisi Fading

TekTransSel-Modul#4

Fading

Large Scale Fading

Small Scale Fading

TerdistribusiLognormal

Terdistribusi Rayleigh / Rician

• Fading didefinisikansebagai fluktuasi daya dipenerima

• Karena perilaku sinyalpada kanal multipathadalah acak, makaanalisis fadingmenggunakan analisisprobabilitas stokastik

• Fading terjadi karenainterferensi atausuperposisi gelombangmultipath yang memilikiamplitudo dan fasa yangberbeda-beda

1.PendahuluanDefinisi : local mean ( time averaged

) dari variasi sinyal

Large Scale Fading disebabkankarena akibat keberadaan obyek-obyek pemantul serta penghalangpada kanal propagasi sertapengaruh kontur bumi,menghasilkan perubahan sinyaldalam hal energi, fasa, serta delaywaktu yang bersifat random.

• Sesuai namanya, large scalefading memberikan representasirata-rata daya sinyal terima dalamsuatu daerah yang luas.

• Statistik dari large scale fadingmemberikan cara perhitunganuntuk estimasi pathloss sebagaifungsi jarak.

Kuat sinyal (dB)

Jarak

TekTransSel-Modul#4

Definisi : local mean ( time averaged) dari variasi sinyal

Large Scale Fading disebabkankarena akibat keberadaan obyek-obyek pemantul serta penghalangpada kanal propagasi sertapengaruh kontur bumi,menghasilkan perubahan sinyaldalam hal energi, fasa, serta delaywaktu yang bersifat random.

• Sesuai namanya, large scalefading memberikan representasirata-rata daya sinyal terima dalamsuatu daerah yang luas.

• Statistik dari large scale fadingmemberikan cara perhitunganuntuk estimasi pathloss sebagaifungsi jarak.

Equal level main & reflected pathLower level reflected path

Rx Level

WidebandChannel

NarrowbandChannel

Frequency

Channel Frequency Response

t

t

t

t

Channel PulseResponse

Direct Wave

Reflected WaveResultant

Sinyal multipath juga akan menyebabkan distorsi sinyal / cacat sinyal.Problem ini secara khusus berkaitan dengan bandwidth sinyal yangdigunakan dalam komunikasi mobile, dan juga karena respon pulsayang berbeda dari sinyal multipath

Distorsi

TekTransSel-Modul#4

Equal level main & reflected pathLower level reflected path

Rx Level

WidebandChannel

NarrowbandChannel

Frequency

Channel Frequency Response

t

t

t

t

Channel PulseResponse

Direct Wave

Reflected WaveResultant

TekTransSel-Modul#4

KANAL MULTIPATH FADINGKANAL MULTIPATH FADINGFADING :Fenomena fluktuasi daya sinyal terima akibat adanyaproses propagasi dari gelombang radio.

Pengaruh fading terhadaplevel sinyal terima adalahdapat menguatkan ataupunmelemahkan tergantungphasa dari sinyal resultanmasing-masing path.

CA

D

BR eceiverTransm itter

TekTransSel-Modul#4

Pengaruh fading terhadaplevel sinyal terima adalahdapat menguatkan ataupunmelemahkan tergantungphasa dari sinyal resultanmasing-masing path.

CA

D

BR eceiverTransm itter

A: direct pathB: reflectionC: diffractionD: scattering

PR

PR_thres

t0

Multipath dalam kanal radio menyebabkan :

Lingkungan kanal radio mobile ( indoor / outdoor ) seringkalitidak terdapat lintasan gelombang langsung antara Tx danRx, sedemikian daya terima adalah superposisi dari banyakkomponen gelombang pantul masing-masing memilikiamplitudo dan fasa saling independen

Multipath Fading , atau Short Term Fading

TekTransSel-Modul#4

• Perubahan yang cepat dari amplituda kuat sinyal• Modulasi frekuensi random berkaitan dengan efek

Doppler pada sinyal multipath yang berbeda-beda• Dispersi waktu (echo) yang disebabkan oleh delay

propagasi multipath

1.(Free Space Prop. Model), continued

The power density w atdistance d is

where PT is thetransmit power.

24 dPw T

TekTransSel-Modul#4

The power density w atdistance d is

where PT is thetransmit power.

R TP AdP

4 2

The received power is

with A the `antenna aperture' orthe effective receiving surface area.

1.(Free Space Prop. Model), continuedThe antenna gain GR is relatedto the aperture A according to

Thus the received signal poweris

G RA 4

2

R T R2

2P = P G 41

4 d

TekTransSel-Modul#4

The antenna gain GR is relatedto the aperture A according to

Thus the received signal poweris

Received power decreases with distance,PR :: d-2

Received power decreases with frequency, PR :: f -2

Cellular radio planning: Path Loss in dB:Lfs = 32.44 + 20 log f (MHz) + 20 log d (km)

TekTransSel-Modul#4

KLASIFIKASI DAERAH1. DAERAH URBAN ( PERKOTAAN )

* SMALL or MEDIUM sized CITY.Jika lingkungan berupa gedung bertingkatdengan tinggi rata-rata kurang dari 5 tingkat,lebar jalan kurang dari 15 m.

* LARGE CITY.Jika lingkungan berupa gedung bertingkatdengan tinggi rata-rata lebih dari 5 tingkatlebar jalan lebih dari 15 m.

1. DAERAH URBAN ( PERKOTAAN )* SMALL or MEDIUM sized CITY.Jika lingkungan berupa gedung bertingkatdengan tinggi rata-rata kurang dari 5 tingkat,lebar jalan kurang dari 15 m.

* LARGE CITY.Jika lingkungan berupa gedung bertingkatdengan tinggi rata-rata lebih dari 5 tingkatlebar jalan lebih dari 15 m.

TekTransSel-Modul#4

2. DAERAH SUB-URBAN (PEDESAAN).Dengan lingkungan area rural denganpemantulan (scater) rumah danpepohonan.

3. DAERAH RURAL (OPEN AREA)Dengan lingkungan sawah, padangrumput.

2. DAERAH SUB-URBAN (PEDESAAN).Dengan lingkungan area rural denganpemantulan (scater) rumah danpepohonan.

3. DAERAH RURAL (OPEN AREA)Dengan lingkungan sawah, padangrumput.

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

Karakteristik propagasi pada jaringan bergerak (seluler)berbeda dibandingkan dengan karakteristik propagasipada jaringan tetap. Pada jaringan bergerak fading yangterjadi lebih hebat dan fluktuatif dibandingkan denganjaringan tetap.

Untuk menghitung path loss pada propagasi jaringanseluler telah banyak dilaakukan percobaan dan penelitian.Beberapa diantaranya yang sering dipakai adalah

Untuk menghitung path loss pada propagasi jaringanseluler telah banyak dilaakukan percobaan dan penelitian.Beberapa diantaranya yang sering dipakai adalah

Model Hata Model Walfisch-Ikegami ( COST-231 ) Model Okumura dll

TekTransSel-Modul#4

Macrocells

• In early days, the models were based onemprical studies

• Okumura did comprehesivemeasurements in 1968 and came up witha model.

• Discovered that a good model for path loss was asimple power law where the exponent n is afunction of the frequency, antenna heights, etc.

• Valid for frequencies in: 150 MHz – 1920 MHzfor distances: 1km – 100km

PROPAGATION MODEL

• In early days, the models were based onemprical studies

• Okumura did comprehesivemeasurements in 1968 and came up witha model.

• Discovered that a good model for path loss was asimple power law where the exponent n is afunction of the frequency, antenna heights, etc.

• Valid for frequencies in: 150 MHz – 1920 MHzfor distances: 1km – 100km

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

150

TekTransSel-Modul#4

100 km100 km

19201920

- 1000 meter

19201920150

Okumura Model• L50(d)(dB) = LF(d)+ Amu(f,d) – G(hte) – G(hre) – GAREA

– L50: 50th percentile (i.e., median) of path loss– LF(d): free space propagation pathloss.– Amu(f,d): median attenuation relative to free space

• Can be obtained from Okumura’s emprical plots shown in the book (Rappaport),page 151.

– G(hte): base station antenna heigh gain factor– G(hre): mobile antenna height gain factor– GAREA: gain due to type of environment

• G(hte) = 20log(hte/200) 1000m > hte > 30m• G(hre) = 10log(hre/3) hre <= 3m• G(hre) = 20log(hre/3) 10m > hre > 3m

» hte: transmitter antenna height» hre: receiver antenna height

• L50(d)(dB) = LF(d)+ Amu(f,d) – G(hte) – G(hre) – GAREA

– L50: 50th percentile (i.e., median) of path loss– LF(d): free space propagation pathloss.– Amu(f,d): median attenuation relative to free space

• Can be obtained from Okumura’s emprical plots shown in the book (Rappaport),page 151.

– G(hte): base station antenna heigh gain factor– G(hre): mobile antenna height gain factor– GAREA: gain due to type of environment

• G(hte) = 20log(hte/200) 1000m > hte > 30m• G(hre) = 10log(hre/3) hre <= 3m• G(hre) = 20log(hre/3) 10m > hre > 3m

» hte: transmitter antenna height» hre: receiver antenna height

Cellular radio planning: Path Loss in dB:Lfs = 32.44 + 20 log f (MHz) + 20 log d (km)

LdPPdBPLr

t22

2

4log10log10)(

TekTransSel-Modul#4

150150

TekTransSel-Modul#4

[1,1[1,1

11,7511,75

++ - 40.94- 40.94

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

Hata Model• Valid from 150MHz to 1500MHz• A standard formula• For urban areas the formula is:

– L50(urban,d)(dB) = 69.55 + 26.16logfc - 13.82loghte – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte) log d

wherefc is the ferquency in MHzhte is effective transmitter antenna height in meters (30-200m)hre is effective receiver antenna height in meters (1-10m)d is T-R separation in kma(hre) is the correction factor for effective mobile antenna height which is a

function of coverage area

a(hre) = (1.1logfc – 0.7)hre – (1.56logfc – 0.8) dB

for a small to medium sized city

• Valid from 150MHz to 1500MHz• A standard formula• For urban areas the formula is:

– L50(urban,d)(dB) = 69.55 + 26.16logfc - 13.82loghte – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte) log d

wherefc is the ferquency in MHzhte is effective transmitter antenna height in meters (30-200m)hre is effective receiver antenna height in meters (1-10m)d is T-R separation in kma(hre) is the correction factor for effective mobile antenna height which is a

function of coverage area

a(hre) = (1.1logfc – 0.7)hre – (1.56logfc – 0.8) dB

for a small to medium sized city

TekTransSel-Modul#4

TekTransSel-Modul#4

300 MHZ300 MHZ

300 MHz

Modul 2 Large ScaleFading

+- 40.94

Daerah urban

Model Hata pada daerah urban berlaku rumus sbb :

L50(u) = C1+ C2 log ( f ) - 13,82 log (hb) – a (hm) + { 44,9 – 6,55log (hb) } log (d).

Dimana :f = frekuensi (MHz)hb = tinggi antena BTS (m)hm = tinggi antena MS (m)d = jarak antara BTS – MS (km)C1 = 69,55 untuk 400 f 1500

= 46,3 untuk 1500 < f 2000C2 = 26,16 untuk 400 f 1500

= 33,9 untuk 1500 < f 2000

f = frekuensi (MHz)hb = tinggi antena BTS (m)hm = tinggi antena MS (m)d = jarak antara BTS – MS (km)C1 = 69,55 untuk 400 f 1500

= 46,3 untuk 1500 < f 2000C2 = 26,16 untuk 400 f 1500

= 33,9 untuk 1500 < f 2000

a(hm) = {1,1log (f) - 0,7} hm – {1,56 log(f) – 0,8 }TekTransSel-Modul#4

Daerah dense urbanModel Hata pada daerah urban berlaku rumus sbb :

L50(du) = C1+C2 log ( f )-13,82 log (hb) – a (hm)+{ 44,9 – 6,55log (hb) } log (d)+Cm

Dimana :f = frekuensi (MHz)hb = tinggi antena BTS (m)hm = tinggi antena MS (m)d = jarak antara BTS – MS (km)C1 = 69,55 untuk 400 f 1500

= 46,3 untuk 1500 < f 2000C2 = 26,16 untuk 400 f 1500

= 33,9 untuk 1500 < f 2000Cm = 3 dB

f = frekuensi (MHz)hb = tinggi antena BTS (m)hm = tinggi antena MS (m)d = jarak antara BTS – MS (km)C1 = 69,55 untuk 400 f 1500

= 46,3 untuk 1500 < f 2000C2 = 26,16 untuk 400 f 1500

= 33,9 untuk 1500 < f 2000Cm = 3 dB

a(hm) = 3,2{ log(11,75hm) } 2 – 4,97TekTransSel-Modul#4

Daerah suburban

L50(su) = L50(u) – 2{log(f/28)}2 – 5,4

Daerah rural terbuka

L50(rt) = L50(u) – 4,78{log(f)}2 + 18,33log(f) – 40,94

TekTransSel-Modul#4

Kelebihan : mudah digunakan ( langsung dimasukkan pada rumus jadi )Kekurangan: tidak ada parameter eksak yang tegas antara daerah kota,

daerah suburban, maupun daerah terbuka

Lu = 69,55 + 26,16log fC – 13,83log hT – a(hR) + [44,9 – 6,55 log hT ] log dLu = 69,55 + 26,16log fC – 13,83log hT – a(hR) + [44,9 – 6,55 log hT ] log dDimana ,

150 fC 1500 MHz30 hT 200 m , 1 hr 10 m1 d 20 kma(hR) adalah faktor koreksi antenna mobile yang nilainya adalah sebagaiberikut :

Daerah kota

Okumura-Hata Prediction ModelPrediction Model

150 fC 1500 MHz30 hT 200 m , 1 hr 10 m1 d 20 kma(hR) adalah faktor koreksi antenna mobile yang nilainya adalah sebagaiberikut :

• Untuk kota kecil dan menengah,a(hR) = (1,1 log fC – 0,7 )hR – (1,56 log fC – 0,8 ) dB, dimana, 1 hR 10 m• Untuk kota besar,

a(hR) = 8,29 (log 1,54hR )2 – 1,1 dB fC 300 MHza(hR) = 3,2 (log 11,75hR )2 – 4,97 dB fC > 300 MHz

TekTransSel-Modul#4

Daerah Suburban

4,528flog2LL

2C

usu

Daerah Open Area

94,40flog33,18)f(log78,4LL c2

cuo

Okumura-Hata Prediction Model

94,40flog33,18)f(log78,4LL c2

cuo

TekTransSel-Modul#4

Merupakan formula pengembangan rumus Okumura Hata untuk frekuensi PCS ( 2GHz)

COST-231 ( PCS Extension Hata Model)

MTRTcu C)logd6,55logh(44,9)a(hlogh13,82logf33,946,3L

dimana , 1500 MHz fC 2000 MHz30 m hT 200 m ,1 m hR 10 m1 d 20 kma(hR) adalah faktor koreksi antena mobile yang nilainya sebagai berikut :

Prediction Model

• Untuk kota kecil dan menengah,a(hR) = (1,1 log fC – 0,7 )hR – (1,56 log fC – 0,8 ) dBdimana, 1 hR 10 m

• Untuk kota besar,a(hR) = 8,29 (log 1,54hR )2 – 1,1 dB fC 300 MHza(hR) = 3,2 (log 11,75hR )2 – 4,97 dB fC 300 MHz

dan,CM =

0 dB untuk kota menengah dan kotasuburban3 dB untuk pusat kota metropolitan

1500 MHz fC 2000 MHz30 m hT 200 m ,1 m hR 10 m1 d 20 kma(hR) adalah faktor koreksi antena mobile yang nilainya sebagai berikut :

TekTransSel-Modul#4

COST231 Walfish Ikegami ModelCost231 Walfish Ikegami Model digunakan untuk estimasi pathloss untuklingkungan urban untuk range frekuensi seluler 800 hingga 2000 MHz.

Wallfisch/Ikegami model terdiri dari 3 komponen :• Free Space Loss (Lf)• Roof to street diffraction and scatter loss (LRTS)• Multiscreen loss (Lms)

LC =Lf + LRTS + Lms

Lf ; untuk LRTS + Lms < 0

Prediction Model

LC = Lf ; untuk LRTS + Lms < 0

• Lf = 32.4 + 20 log10 R + 20 log10 fc dimana R (km); fc (MHz)

• LRTS = -16.9 + 10 log10 W + 20 log10 fc + 20 log10 hm + L

di manaL =

-10 + 0.354 ; 0 < < 352.5 + 0.075( - 35) ; 35 < < 554.0 – 0.114( - 55) ; 55 < < 90

TekTransSel-Modul#4

• Lms = Lbsh + ka + kd log10 R + kf log10 fc - 9 log10 b

dimana Lbsh =-18 + log10 (1 + hm ) ; hb < hr ; hb > hr

ka =54 ; hb > hr54 + 0.8hb ; d > 500 m hb < hr54 + 0.8 hb . R ; 55 < < 90

Catatan : Lsh dan ka meningkatkan path loss untuk hb yang lebih rendah.

COST231 Walfish Ikegami Model

Prediction Model

Catatan : Lsh dan ka meningkatkan path loss untuk hb yang lebih rendah.

kd =18 ; hb > hr18 – 15 (hb/hr ) ; hb < hr

kf =

4 + 0.7 (fc/925 – 1)

4 + 1.5 (fc/925 - 1)

; Untuk kota ukuran sedang dansuburban dengan kerapatan pohoncukup moderat

; Pusat kota metropolitan

TekTransSel-Modul#4

Model ini valid ; d ≤ 5km, hb ≤ 50m, micro cell, data basegedung dan jalan yang lengkap

Pada prinsipnya model ini terdiri dari 3 elemen yaitu :- Free Space Loss,- Rooftop to Street Diffraction Scatter Loss,- Multi Screen Loss, seperti rumus berikut :

L50 = Lf + Lrts + LmsL50 = Lf + Lrts + Lms

L50 = Lf , jika Lrts + Lms ≤ 0

Lf = free space loss, Lrts = rooftop to street diffraction & scatterdan Lms = multi screen loss

Seperti disinggung di depan Lf dapat dihitung dengan rumus

Lf = 32,4+ 20log r + 20 log fc (dB)TekTransSel-Modul#4

Lrts dapat dihitung dengan rumus

Lrts = - 16,9 +10log W + 20log fc + 20log hm + L0 (dB)

Variable yang mendukung rumus di atas ditunjukan sepertigambar berikut

hb

R

hb

hr

hb

b w

hm

hm

W lebar jalan (m) dan hm = hr – hm (m)

Lrst = 0 jika hm ≤ 0TekTransSel-Modul#4

building

building building

building

building building

L0 = -10 +0,354 dB untuk 00 < 350

L0 = 2,5 + 0,075(-35) dB untuk 350≤ < 550

L0 = 4 - 0,114(-55) dB untuk 550≤ ≤ 900

TekTransSel-Modul#4

Lms dapat dihitung dengan rumus

Lms = Lbsh + ka + kd log r + kflog fc – 9logb (dB)

Lbsh = -18log(1+ )hb Untuk hb < hr

= Untuk

Ka = 54

Ka = 54 – 0,8 hb

UntukUntuk d > 500 m hb < hr

hb < hr

hb > hr

Ka = 54 – 0,8 hb

Ka = 54 – 1,6 hb r

Untuk d > 500 m hb < hr

Untuk 55 < < 90

Kd = 18 Untuk hb > hr

Kd = 18 -15 ( hbhr

) hb < hrUntuk

Kf = 4 +0,7 ( f925 -1 ) Untuk urban dan suburban

Kf = 4 +1,5 ( f925 -1 ) Untuk dense urban

TekTransSel-Modul#4

Tentukan loss propagasi dengan menggunakan model Hatadan COST 231 antara BTS dan MS pada daerah dense urbanjika diketahui data-data sbb :

f = 1887 MHz, hm = 1,5 m , hb = 30 m, r = 3km , hr = 30 m = 900 , b = 30 m, W = 15 m

TekTransSel-Modul#4

SOLUSI DENGAN MODEL HATA

• Daerah dense urban

L50(du)=C1+C2log(f)-13,82log(hb)-a(hm) + {44,9-6,55log(hb)}log(r) +Cm

= 46,3 + 33,9log(1887) – 13,82log(30) – 0 + {44,9 – 6,55log(30)}log(3) + 3

a(hm) = 3,2{ log(11,75hm )}2 - 4,97= 0

= 156,7 dB= 156,7 dB

• Daerah urban

L50 = L50(du) - Cm

= 156,7 – 3 = 153,7 dB

• Daerah suburban

L50(su) = L50(u) – 2{log(1887/28)}2 – 5,4

= 141,6 dB TekTransSel-Modul#4

SOLUSI DENGAN MODEL COST – 231

• Menentukan Free space loss ( Lf )Lf = 32,4 + 20log(f) + 20log(r)

= 32,4 + 65,5 + 9,54 = 107,44 dB

• Menentukan Lrts

Lrts = -16,9 – 10log(W) + 10log(f) + 20log(∆h) + L0= 33,2

• Lms = Lbsh + Ka + Kdlog(r) + Kflog(f) – 9log(b)= 0 + 54 + 8,59 -10,8 -13,29= 38,5 dB

• L50 = Lf + Lrts + Lms= 107,44 + 33,2 + 38,5= 179,14 dB

TekTransSel-Modul#4

ro = 1mil= 1,6 km

rPro

PrP P

rr

ffr ro

o o

n

o

. . .

P Prrn

ffr ro

o oo

. log . log10 10

Dalam persamaan linear,

Dalam persamaan logaritmik (dB),

Lee’s Prediction Model

Prediction Model

P Prrn

ffr ro

o oo

. log . log10 10

Pr = Daya terima pada jarak r dari transmitter.Pro = Daya terima pada jarak ro = 1 mil dari

transmitter.= Slope / kemiringan Path Loss

n = Faktor koreksi, digunakan apabila adaperbedaan frekuensi antara kondisi saateksperimen dengan kondisi sebenarnya.

o = Faktor koreksi, digunakan apabila adaperbedaan keadaan antara kondisi saateksperimen dengan kondisi sebenarnya.

Kondisi saat eksperimen dilakukan,1. Operating Frequency = 900 MHz.2. RBS antenna = 30.48 m3. MS antenna = 3 m4. RF Tx Power = 10 watt5. RBS antenna Gain = 6 dB over

dipole l/2.6. MS antenna Gain = 0 dB over

dipole l/2.

TekTransSel-Modul#4

• L0 and are obtained from table

where

hb in m

PT in W

Gb = BS antenna gain in scalar

hm in mfc = carrier frequency in MHzf0 = In an 900 MHz frequency referencen = 2 - 3

Lee Models00 log FdLLLee

543210 FFFFFF

2

1 5.30

bhF

Environment L0 [dB] Free Space 91.3 20Open (Rural) 91.3 43.5Suburban 104.0 38Urban:Tokyo 128.0 30Philadelpia 112.8 36.8Newark 106.3 43.1

TekTransSel-Modul#4

• L0 and are obtained from table

where

hb in m

PT in W

Gb = BS antenna gain in scalar

hm in mfc = carrier frequency in MHzf0 = In an 900 MHz frequency referencen = 2 - 3

2

1 5.30

bhF

102TPF

43bGF

2

34

mhF

nc

ffF

05

Environment L0 [dB] Free Space 91.3 20Open (Rural) 91.3 43.5Suburban 104.0 38Urban:Tokyo 128.0 30Philadelpia 112.8 36.8Newark 106.3 43.1

• L [dB]=L (d0)+10 log (d/d0)

from table 3.2 (Rappa, pp 104)

Log Distance Path Loss Model

Environment Pathloss Exponent

Free Space 2Urban 2.7 - 3.5Shadowed Urban 3.0 - 5.0in building LOS 1.6 - 1.8in building Obstructed 4.0 - 6.0in factories Obstructed 2.0 - 3.0

TekTransSel-Modul#4

Environment Pathloss Exponent

Free Space 2Urban 2.7 - 3.5Shadowed Urban 3.0 - 5.0in building LOS 1.6 - 1.8in building Obstructed 4.0 - 6.0in factories Obstructed 2.0 - 3.0

• L [dB]=L (d0)+10 log (d/d0) + X• Shadowing effect• + fading margin• + availability

• (Rappa, pp 104)

Log-normal Shadowing

TekTransSel-Modul#4

• L [dB]=L (d0)+10 log (d/d0) + X• Shadowing effect• + fading margin• + availability

• (Rappa, pp 104)

Pro and didapat dari data hasil percobaan

in free space,Pro = 10-4.5 mWattsg = 2

in an open area,Pro = 10-4.9 mWattsg = 4.35

in urban area (Philadelphia),Pro = 10-7 mWattsg = 3.68

in urban area (Tokyo),Pro = 10-8.4 mWattsg = 3.05

ao = faktor koreksi

o = 1 . 2 . 3 . 4 . 5

2

1 (m)48.30(m)riilstationbaseantenatinggi

v

(m)3(m)riilunitmobileantennatinggi

2

Lee’s Prediction Model

in an open area,Pro = 10-4.9 mWattsg = 4.35

in sub urban area,Pro = 10-6.17 mWattsg = 3.84

in urban area (Tokyo),Pro = 10-8.4 mWattsg = 3.05

v

(m)3(m)riilunitmobileantennatinggi

2

(watts)10(watts)riilpemancardaya

3

42dipoleantenatdhriilstationbaseantenagain

4

12dipoleantenathd.riilunitmobileantenagain

54

TekTransSel-Modul#4

Lee’s Prediction Modeln diperoleh dari percobaan / empiris

dec/dB30ndec/dB20

Harga n diperoleh dari hasil percobaan yangdilakukan oleh Okumura dan Young

Berdasarkan eksperimen oleh Okumuran=30 dB/dec untuk Urban Area.

Correction factor to determine vin a2

v = 2,for new mobile-unit antenna heigh > 10 m

v = 1,for new mobile-unit antenna heigh < 3 mBerdasarkan eksperimen oleh Okumura

n=30 dB/dec untuk Urban Area.

Berdasarkan eksperimen oleh Youngn=20 dB/dec untuk Sub.Urban Areaatau Open Area

n hanya berlaku untuk frekuensi operasi30 sd. 2,000 MHz

v = 1,for new mobile-unit antenna heigh < 3 m

TekTransSel-Modul#4

3Jarak dalam mil

2 4 5 6 7 8 9 101

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-120

Sign

al s

treng

th in

dB

m

12

22

32

42

52

62

72

82

Sign

al s

treng

th in

dB

(mik

roVo

lt)

New York City ( Po = - 77 dBm, = 48 dB/dec )

Tokyo, Japan ( Po= - 84 dBm, = 30.5 dB/dec )

Philadelphia ( Po = - 70 dBm, = 36.8 dB/dec )

Newark ( Po = - 64 dBm, = 43.1 dB/dec )

Suburban ( Po = - 61.7 dBm, = 38.4 dB/dec )

Open Area ( Po = - 49 dBm, = 43.5 dB/dec )

Open Area ( Po = - 45 dBm, = 20 dB/dec )

Lee’s Prediction Model

3Jarak dalam mil

2 4 5 6 7 8 9 101

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-120

Sign

al s

treng

th in

dB

m

12

22

32

42

52

62

72

82

Sign

al s

treng

th in

dB

(mik

roVo

lt)

New York City ( Po = - 77 dBm, = 48 dB/dec )

Tokyo, Japan ( Po= - 84 dBm, = 30.5 dB/dec )

Philadelphia ( Po = - 70 dBm, = 36.8 dB/dec )

Newark ( Po = - 64 dBm, = 43.1 dB/dec )

Suburban ( Po = - 61.7 dBm, = 38.4 dB/dec )

Open Area ( Po = - 49 dBm, = 43.5 dB/dec )

Open Area ( Po = - 45 dBm, = 20 dB/dec )

TekTransSel-Modul#4

ro = 1mil= 1,6 km r1

Pro

Pr

r2

area 1 area 2

r

r1 r2r

area 1 area 2

1.6 km

Lee’s Pathloss Formula Untuk Berbagai Jenis KondisiLingkungan

r1 r2r1.6 km

o

n

o1o1

ror .ff.

rr.

rr.PP

21

o = 1 . 2 . 3 . 4 .

5

o

n

o1N12

o1

ror .ff.

rr.....

rr.

rr.PP

N21

persamaanumum,

TekTransSel-Modul#4

Microcells

• Propagation differs significantly– Milder propagation characteristics– Small multipath delay spread and shallow

fading imply the feasibility of higher data-ratetransmission

– Mostly used in crowded urban areas– If transmitter antenna is lower than the

surrounding building than the signalspropagate along the streets: Street Microcells

• Propagation differs significantly– Milder propagation characteristics– Small multipath delay spread and shallow

fading imply the feasibility of higher data-ratetransmission

– Mostly used in crowded urban areas– If transmitter antenna is lower than the

surrounding building than the signalspropagate along the streets: Street Microcells

TekTransSel-Modul#4

Macrocells versus Microcells

Item Macrocell Microcell

Cell Radius 1 to 20km 0.1 to 1km

Tx Power 1 to 10W 0.1 to 1WTx Power 1 to 10W 0.1 to 1W

Fading Rayleigh Nakgami-Rice

RMS Delay Spread 0.1 to 10 s 10 to 100ns

Max. Bit Rate 0.3 Mbps 1 Mbps

TekTransSel-Modul#4

Street Microcells

• Most of the signal power propagates alongthe street.

• The sigals may reach with LOS paths ifthe receiver is along the same street withthe transmitter

• The signals may reach via indirectpropagation mechanisms if the receiverturns to another street.

• Most of the signal power propagates alongthe street.

• The sigals may reach with LOS paths ifthe receiver is along the same street withthe transmitter

• The signals may reach via indirectpropagation mechanisms if the receiverturns to another street.

TekTransSel-Modul#4

Street Microcells

BA

D

C

Breakpoint

Building Blocks

log (distance)log (distance)

received power (dB) received power (dB)A

C

BA

D

Breakpointn=2

n=4

n=2

n=4~8

15~20dB

TekTransSel-Modul#4

MOBILE

Building

IncidentWave = incident angle relative to streetBuilding

Building

Building

R

Diagram Parameter

w

b

Mobile

R

hb

hb

hrhmhm

Cell siteGROUND

TekTransSel-Modul#4

Model Rugi-Rugi Propogasi

( Khusus Free Space Loss )Pengaruh pada Komunikasi Bergerak

TekTransSel-Modul#4

MODEL1. OKUMURA’S model :

* Frek : 150 – 2000 MHz.* Jarak : 1 – 100 km.* hTx : 30-300 m.* hRx : >3 m.

2. SAKAGMI and KUBOI model :* Frek : 450 – 2200 MHz.* Jarak : 0,5 – 10 km.* hTx : 20 – 100 m.* Lebar jalan : 5 – 50 m.* Tinggi gedung : 5 – 80 m.

1. OKUMURA’S model :* Frek : 150 – 2000 MHz.* Jarak : 1 – 100 km.* hTx : 30-300 m.* hRx : >3 m.

2. SAKAGMI and KUBOI model :* Frek : 450 – 2200 MHz.* Jarak : 0,5 – 10 km.* hTx : 20 – 100 m.* Lebar jalan : 5 – 50 m.* Tinggi gedung : 5 – 80 m.

TekTransSel-Modul#4

3. HATA’S model :* Frek : 150 – 1500 MHz.* Jarak : 1 – 20 km.* hTx : 30 – 200 m.* hRx : 1 – 10 m.

4. M.F.IBRAHIM and J.D.PARSONS model :* Frek : 168 – 900 MHz* jarak : 2 – 10 km.* hRx < 3m.

5. W.C.Y LEE model :* Frek : 900 Mhz.*

3. HATA’S model :* Frek : 150 – 1500 MHz.* Jarak : 1 – 20 km.* hTx : 30 – 200 m.* hRx : 1 – 10 m.

4. M.F.IBRAHIM and J.D.PARSONS model :* Frek : 168 – 900 MHz* jarak : 2 – 10 km.* hRx < 3m.

5. W.C.Y LEE model :* Frek : 900 Mhz.*

TekTransSel-Modul#4