Pengenalan WCDMA

Pengenalan WCDMA

Ini adalah resume tulisan lama yg belum di publis di blog ini karena kesibukan lain.

Untuk memulainya, ada baiknya di mulai dari evolusi teknologi nya sbb :

Adapun ada beberapa evolusi / release dari WCDMA, yg sering di bahas adalah sbb :

Release 99 (R99)

-Ini adalah release komercial, sebelumnya sudah ada release2 lainya

-Core di bagi menjadi CS (ciscuit swith) dan PS (paket switch)

-Interface BSC ke MSC masih ATM (belum banyak pilihan)

-kecepatan sampai 384 kbps 

Gambar Rel 99

Release 4 (Rel 4)

-Support ATM, IP, TDM

-Perubahan CS Domain, MSC terbagi 2 bagian : MSC server dan MGW

Release 5 (Rel 5)

-HSDPA

Release 6 (Rel 6)

-HSUPA

Prinsip utama WCDMA

Inti dari kemunculan WCDMA menjadi mungkin untuk di terapkan datang dari teori yg di jelaskan pertama kali oleh Claude Shannon. Di jelaskan bahwa channel Bandwith,  carrier informasi, signal to noise adalah berbatas berdasarkan rumus :

Dengan kata lain dapat di jelaskan bahwa, kapasitas chanell dalam kecepatan missal Bits/second adalah terbatas yg di pengaruhi oleh bandwith dan signal to noise ratio (S/N). semakin besar bandwith, semakin besar kapasitas  channel yg di dapat, semakin bagus kualitas signal di area tsb semakin bagus juga kapasitas channel nya.

Sebelumnya Ada baiknya di bahas perbedaan multiple akses  FDMA, TDMA dan WCDMA/CDMA  untuk mempermudah pemahaman di antara Multiple akses yg ada sbb:

FDMA (Frekuency Division Multiple access)

Metoda akses dengan FDMA bisa di analogikan dengan satu user memakai satu frekuensi dengan bandwith tertentu. User lainya menggunakan frekuensi yang lain dan seterusnya.

Contoh analogi, Misal Suatu operator mempunyai Bandwith Frekuensi 5Mhz dengan dengan pemakain 30khz per user, maka dengan 5Mhz bandwith tsb dapat di pakai :

N user = Jumlah Bandwith / Bandwith 1 user = 5Mhz/30khz = 166 user

Maka Bisa di katakan dengan Bandwith 5 Mhz, operator tsb sanggup melayani 166 user dalam satu area tsb. Perhitungan tsb belum memasukan frekuensi guarband yaitu frekuensi di antara user 1 dengan yang lainya. Karena tanpa guarband akan terjadi interferency/gesekan antar satu frekuensi dengan frekuensi terdekatnya. Berikut Gambaranya :

Maka Jika dengan Guarband, misal Guardband = 10khz, maka  satu user = 30 khz + Guardband = 30 + 10 =40 khz. Maka hitungan baru:

N user = 5 Mhz/ 40khz = 125 user.

TDMA (Time Division Multiple Access)

Sesuai namanya teknik TDMA memakai pewaktuan untuk melayani user nya. Bisa di katakan satu set frekuensi bisa di pakai bersama beberapa user dengan pembagian waktu dalam orde ms. Karena orde pewaktuanya sangat cepat (ms), sehingga seolah olah satu set frekuensi bisa melayani lebih dari 1 user dalam waktu bersamaan.

Ambil Contoh teknik TDMA yg di pakai operator GSM, dimana satu set frekuensi adalah 200khz dan dapat di gunakan oleh 8 user atau 8 time slot. Dimana satu set frekuensi tsb di gilir ke 8 user tsb dalam orde ms, sehingga seolah olah frekuensi tersebut bisa melayani 8 user simultan.

Kenapa satu set nya memakai 200khz? Kenapa tidak memakai 30khz saja seperti contoh di FDMA?

Jawabanya cukup kompleks. Di buat mudah saja karena untuk standarisai semua vendor. Bisa saja memakai 30khz atau lainya, tetapi dengan 200khz berarti bandwith lebih besar sehingga kualitas akan lebih bagus. Sekarang hitung2 an efesiensi bilah di bandingkan dengan FDMA :

Analoginya sama, mempunya 5Mhz bandwith dengan 1 set frekuensi =200khz, maka ada N set frekuensi :

N Set Frekuensi = Jumlah Bandwith / 1 set Frekuensi = 5Mhz/200khz = 25 Set frekuensi

1 set Frekuensi bisa untuk 8 user, maka Jumlah User = 25 x 8 = 200 user

Maka Perbandinganya adalah :

FDMA = 125 user, TDMA = 200user maka efisiensi yg bisa di dapat setelah memakai TDMA sekitar 62% atau bisa di katakan dengan TDMA bisa mendapatkan kapasitas 60% lebih banyak dari FDMA.

Ini baru dari satu sisi perbandingan dan masih ada lainya.

CDMA /WCDMA

Di teknik CDMA semua user di layani oleh frekuensi yang sama dengan teknik pengcodean untuk memisahkan user satu dengan lainya.

Banyak pertanyaan kenapa bisa memakai frekuensi yang sama untuk semua user? Jawaban di permudahnya adalah bahwa jika ada pemakain frekuensi yang sama maka akan saling menginterferensi, tetapi di CDMA memakai bandwith yang besar sehingga bisa menekan level interferensinya, untuk pembeda memakai kode yg di sebut OVSF (orthogonal variable spreading factor). Semakin besar bandwith yg di pakai, semakin kebal terhadap interferensi. Sehingga di sistem CDMA, perhitungan kapasitasnya berdasarkan level interferensinya. Jadi ada level tertentu sampai user ke sekian, sampai batas toleransi interferensi akan tercapai batas maximalnya.

CDMA sendiri di kembangkan oleh beberapa developer, yang sekarang di kenal ada 2 :

1. CDMA 2000
Di kembangkan oleh kerangka 3gpp2 dan di kenal dengan nama CDMA. Memakai bandwith frekuensi 1.25Mhz. evolusi yg setara 3G nya adalah EVDO

2. WCDMA
Di kembangkan oleh 3GPP dan di kenal sebagai UMTS, atau banyak yg menyebutnya 3G, HSDPA dan kawan kawanya. Merupakan evolusi dari GSM untuk generasi ke tiganya. Memakai bandwith yang lebih besar dari CDMA 2000.

Kembali ke theory Shannon, di sebutkan salah satu masukannya adalah bahwa kecepatan data dari suatu informasi akan lebih baik jika mendapat bandwith tertentu yg lebih besar. Semakin besar bandwith semakin baik. Selanjutnya di kenal sebagai Procesing Gain / Spreading gain, sebagai contoh :

WCDMA carrier signal = 3840 Mcps

Information rate = 9600 bps

Maka Spreading Gain = 3840/9600 = 400, convert ke satuan dB = 10 Log 400 = 26 dB.

Maka jika ada user dengan information rate yg sama maka :

Spreading Gain = 3840/ (2x9600) = 200, convert ke satuan dB = 10 Log 200 = 23 dB.

Jika dihitung dengan jumlah user lain, resumenya sbb :

semakin banyak user akan semakin mengecilkan nilai processing Gain nya, ini menjadi limitasi sampai batas tertentu yg masi bisa di toleransi. Dari sini kita bisa menghitung prediksi kasar kapasitas WCDMA untuk voice, maka jika batas toleransi Prosesing Gain adalah 5dB, maka jumlah maksimum user / carrier (5Mhz bandwith/3.84Mcps) adalah 128 user. Tentu ada berbagai factor lain yg mempengaruhi seperti carrier frekuensi dari BTS lainya, interferensi dari sumber lain sehingga realitas di lapangan sangat jauh berbeda.

Selanjutnya memahami Bits, Simbol, dan chips agar lebih memudahkan pemahaman selanjutnya :

Bits adalah Kode 0 atau 1 yang berasal dari Informasi/sumber nya sebelum adanya pengkodean lain.

Simbol adalah kode 0 dan 1 yg berasal dari keluaran yg sudah di encode agar lebih kebal dari eror seperti setelah keluaran CRC, Turbo coding dll. Dimana symbol 0 atau 1, di dalamnya bisa mewakili jumlah bits tertentu.

Chips adalah 0 atau 1 keluaran yang telah di spreading (di kalihkan dengan frekuensi pembawa 3.84Mcps) melalui carier tertentu. Untuk mudahnya bisa liat gambar :

Selanjutnya adalah mengenal Kode spreading WCDMA yg di gunakan untuk identifikasi BTS atau Handset sbb :

-Untuk pengkodean sector BTS agar di kenali oleh Handset di gunakan Gold Code, yang di gunakan sebanak 512 scrambing Code (SC). Di CDMA di sebut PN Code

-OVSF (orthogonal variable Spreading factor) di gunakan untuk identifikasi (Channel/user separation) agar antar satu handset dengan Handset lainya dapat di kenali karena saling orthogonal.