Teknologi Power Control Pada Jaringan Seluler CDMA

PENDAHULUAN

Code Division Multiple Access (CDMA) adalah alternatif sistem seluler baik untuk Frequency Division Multiple Access (FDMA) dan Time Division Multiple Access (TDMA). Pada strategi FDMA, fokusnya adalah pada dimensi frekuensi. Di sini, total bandwidth (B) dibagi menjadi irisan frekuensi narrowband N. Jadi beberapa pengguna diizinkan untuk berkomunikasi secara bersamaan dengan menetapkan irisan frekuensi narrowband kepada pengguna, di mana frekuensi narrowband/pita sempit diberikan kepada pengguna yang ditunjuk setiap saat. Karena total bandwidth (B) dibagi lagi menjadi irisan frekuensi N atau channels (kanal-kanal), hanya pengguna N yang dapat didukung secara bersamaan. Dalam TDMA semua pengguna menggunakan seluruh bandwidth tetapi dalam slot waktu yang berbeda. Tidak seperti FDMA dan TDMA, pengguna sistem CDMA mentransmisikan secara bersamaan menggunakan spektrum frekuensi yang sama. Skema CDMA memungkinkan banyak pengguna untuk berbagi bandwidth yang sama. Setiap pengguna diidentifikasi oleh kode yang ortogonal dalam teori untuk semua pengguna lain karena co-pengguna diisolasi oleh kode daripada frekuensi, kemampuan untuk menggunakan kembali frekuensi sangat tinggi. Ini semakin meningkatkan efisiensi spektral keseluruhan. Berbeda dengan (FDMA), CDMA memiliki kapasitas yang lebih lunak. Ini berarti bahwa tidak ada batasan keras untuk berapa banyak pengguna yang dapat kami izinkan pada sistem. Setiap kali pengguna ditambahkan, noise untuk pengguna lain meningkat. CDMA memiliki keuntungan memiliki kapasitas sistem yang lebih besar daripada skema akses ganda lainnya. Keuntungan lain adalah bahwa CDMA melawan multipath fading karena fakta bahwa sinyal tersebar pada bandwidth yang besar, dan bahwa setiap jalur dapat dilacak secara terpisah di ujung penerima dan tidak diperlukan manajemen frekuensi atau waktu. Pada kenyataannya sulit untuk mengimbangi sifat ortogonal dari kode, sehingga ini ditambah dengan propagasi multipath dan masalah sinkronisasi akan mengakibatkan interference. Dalam FDMA dan TDMA jumlah frekuensi yang tersedia dan slot waktu adalah faktor pembatas untuk jumlah pengguna. Pemblokiran terjadi ketika jumlah pengguna melebihi frekuensi yang tersedia dan slot waktu, sedangkan dalam pemblokiran CDMA terjadi ketika batas toleransi untuk interference dilampaui. Oleh karena itu dalam CDMA tingkat interference adalah faktor pembatas. Untuk memenuhi meningkatnya permintaan pelanggan seluler untuk berbagai layanan seperti multimedia, internet, transfer data besar seperti gambar digital, sangat penting untuk memiliki kapasitas yang lebih tinggi dan persyaratan Kualitas Layanan (Quality of Service / QoS) yang lebih baik, untuk memenuhi persyaratan ini. teknologi dan manajemen sumber daya yang ditingkatkan termasuk assignment channel, power control /  kontrol daya dan handoff diperlukan.

Power Control

Dengan kontrol daya yang tepat, CDMA menawarkan kapasitas tinggi dibandingkan dengan FDMA dan TDMA. Karena sistem CDMA tidak secara eksplisit menjadwalkan slot waktu atau frekuensi di antara pengguna, mekanisme sentral untuk alokasi sumber daya dan manajemen interference adalah kontrol daya. Setiap penggunaan mengubah aksesnya ke sumber daya dengan menyesuaikan daya pancar ke saluran yang berubah dan kondisi interferenece. Oleh karena itu kontrol daya juga dikenal, sebagai Transmit Power Control (TPC) yang merupakan masalah desain yang signifikan dalam sistem CDMA. Kontrol daya mencakup teknik dan algoritma yang digunakan untuk mengelola daya yang ditransmisikan dari BTS dan ponsel. Kontrol daya membantu mengurangi interference saluran bersama, meningkatkan kapasitas sel dengan mengurangi interference dan memperpanjang masa pakai baterai pada perangkat mobile (Mobile Station /MS) dengan menggunakan daya pemancar minimum. Dalam sistem CDMA, kontrol daya memastikan distribusi sumber daya di antara pengguna. Ketika kontrol daya tidak diterapkan, semua ponsel mentransmisikan sinyal mereka dengan daya yang sama tanpa mempertimbangkan fading yang terjadi dan jarak dari stasiun (Base Transceiver Station / BTS), dalam hal ini ponsel yang dekat dengan BTS akan menyebabkan gangguan tingkat tinggi pada ponsel yang jauh dari stasiun pangkalan, masalah ini dikenal sebagai near-far-effect yaitu karena semua user menggunakan bandwitdh dan waktu yang sama, maka terjadi interferensi antar user. Daya terima pada user akan bebeda sesuai dengan jarak ke BS, seperti yang  ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Sementara itu mekanisme penggunaan kontrol daya yang  dapat dijelaskan pada gambar di bawah ini 

 

Reverse link (MS ke BTS) memerlukan kontrol daya untuk menyelesaikan masalah yang dekat dan jauh tersebut. Semua ponsel mentransmisikan pada kanal frekuensi yang sama pada waktu yang sama tetapi dengan kode yang berbeda. Karenanya pengguna dapat saling menginterferensikan. Menutrut Mahes Subramaniam, Alagan Anpalgan “A brief Introduction to Power Control Techniques in Cellular DS-CDMA Networks” Computer Science and Engineering Conference May.2003, CSE2003, kualitas sinyal yang diterima MS di BTS berbanding terbalik dengan kekuatan interferensi dari ponsel lain. Kontrol daya pada reverse link  juga berkaitan dengan karakteristik atenuasi kanal multipath fading yang berubah dengan cepat. Kontrol daya mengelola masalah yang disebutkan di atas dengan terus-menerus mengendalikan daya yang diterima dari ponsel dan secara terus-menerus menyesuaikan daya pancar untuk mencapai beberapa tingkat kinerja yang telah ditentukan seperti Signal to Noise Ratio / SNR. Masalah near-far dapat dihindari oleh kekuatan transmisi MS tersebut.