Model path loss propagasi untuk perencanaan jaringan seluler generasi kelima (5G) dalam spektrum milimeter wave (mmwave) atau high-band, seperti spektrum frekeunsi 28 GHz dan 38 GHz. Terlihat bahwa dengan implementasi 5G dengan mmwave (high-band) didaptkan jumlah 5G base station (sel 200 m) sekitar tiga kali lebih banyak dibandingkan dengan sistem 3G dan 4G (sel 500 m hingga 1 km).
Namun penggunaan mmwave (high-band) menghasilkan keunggulan dalam hal peningkatan kapasitas yang lebih besar dan juga speed dari teknologi sebelumnya.
Model path loss memainkan peranan utama dalam perencanaan sistem seluler nirkabel. Model – model tersebut mewakili beberapa persamaan matematika dan algoritma yang digunakan untuk meramal propagasi sinyal radio di daerah tertentu. Secara umum, model kanal propagasi dapat dikelompokan menjadi tiga kelompok besar, yaitu :
Merupakan model yang diturunkan dari hasil pengukuran lapangan di lokasi-lokasi yang dianggap mewakili sampel lingkungan nirkabel.
Merupakan model yang dikembangkan dari teori propagasi gelombang elektromagnetik dan digunakan untuk perhitungan daya pancar di lokasi yang ditinjau.
Merupakan model yang menyertakan peubah acak sebagai representasi kondisi lingkungan yang berubah dari waktu ke waktu dan dari satu lokasi ke lokasi lain.
Dari ketiga model kanal propagasi di atas, model kanal propagasi empirik merupakan model yang paling banyak digunakan untuk penelitian karena kemudahan penggunaan serta toleransi terhadap ketidaktersediaan informasi area.
Model Empirik selanjutnya membagi dua bagian yaitu, dispersif waktu dan dispersif non waktu. Model dispersif waktu adalah model untuk memprediksi path loss dari hasil pengukuran kanal propagasi. Sementara model dispersif non waktu adalah model untuk memprediksi rata – rata path loss dari fungsi jarak, tinggi antena, frekuensi, dan lain – lain.
Model Path Loss SUI (Stanford University Interim)
Model Stanford adalah perluasan dari model Hata dengan parameter koreksi tambahan untuk frekuensi di atas 1900 MHz. Model SUI dapat digunakan untuk ketinggian antena base station dari 10 m hingga 80 m, tinggi antena penerima berkisar dari 2-10m, jari-jari sel dari 100 m – 8 km. Apa yang signifikan dalam model ini adalah keberadaan variabel acak, path loss eksponen, γ dan standar deviasi fading, s. Model ini memiliki tiga jenis area (wilayah) yang disebut A, B, dan C.
- "Tipe A" mewakili wilayah dengan path loss tertinggi dan dapat digunakan untuk daerah berbukit dengan vegetasi sedang atau sangat padat. Daerah perkotaan padat penduduk masuk dalam tipe A ini.
- "Tipe B" digunakan untuk wilayah berbukit dengan vegetasi langka, atau dataran datar dengan kepadatan pohon sedang atau berat. Path loss pada tipe ini nilainya di pertengahan, lingkungan sub urban (pinggir kota) masuk dalam tipe B ini.
- "Tipe C" cocok untuk dataran datar atau pedesaan (rural) dengan vegetasi ringan, di sini path loss nilainya minimum.
Model SUI yang dikembangkan oleh Stanford University, diusulkan sebagai standar dalam pemodelan kanal pada pita frekuensi di bawah 11 GHz oleh dari IEEE 802.16 Broadband Wireless Access working group.
Persamaan dasar untuk path loss model SUI untuk d> d0 adalah:
Dimana;
> Untuk area urban / perkotaan yang Line Of Sight (LOS) nilai γ =2, untuk perkotaan yang Non LOS (NLOS) nilai 3< γ >5.
Namun penggunaan mmwave (high-band) menghasilkan keunggulan dalam hal peningkatan kapasitas yang lebih besar dan juga speed dari teknologi sebelumnya.
Model path loss memainkan peranan utama dalam perencanaan sistem seluler nirkabel. Model – model tersebut mewakili beberapa persamaan matematika dan algoritma yang digunakan untuk meramal propagasi sinyal radio di daerah tertentu. Secara umum, model kanal propagasi dapat dikelompokan menjadi tiga kelompok besar, yaitu :
- Model Empirik
Merupakan model yang diturunkan dari hasil pengukuran lapangan di lokasi-lokasi yang dianggap mewakili sampel lingkungan nirkabel.
- Model Deterministik
Merupakan model yang dikembangkan dari teori propagasi gelombang elektromagnetik dan digunakan untuk perhitungan daya pancar di lokasi yang ditinjau.
- Model Stokastik
Merupakan model yang menyertakan peubah acak sebagai representasi kondisi lingkungan yang berubah dari waktu ke waktu dan dari satu lokasi ke lokasi lain.
Dari ketiga model kanal propagasi di atas, model kanal propagasi empirik merupakan model yang paling banyak digunakan untuk penelitian karena kemudahan penggunaan serta toleransi terhadap ketidaktersediaan informasi area.
Model Empirik selanjutnya membagi dua bagian yaitu, dispersif waktu dan dispersif non waktu. Model dispersif waktu adalah model untuk memprediksi path loss dari hasil pengukuran kanal propagasi. Sementara model dispersif non waktu adalah model untuk memprediksi rata – rata path loss dari fungsi jarak, tinggi antena, frekuensi, dan lain – lain.
Model Path Loss SUI (Stanford University Interim)
Model Stanford adalah perluasan dari model Hata dengan parameter koreksi tambahan untuk frekuensi di atas 1900 MHz. Model SUI dapat digunakan untuk ketinggian antena base station dari 10 m hingga 80 m, tinggi antena penerima berkisar dari 2-10m, jari-jari sel dari 100 m – 8 km. Apa yang signifikan dalam model ini adalah keberadaan variabel acak, path loss eksponen, γ dan standar deviasi fading, s. Model ini memiliki tiga jenis area (wilayah) yang disebut A, B, dan C.
- "Tipe A" mewakili wilayah dengan path loss tertinggi dan dapat digunakan untuk daerah berbukit dengan vegetasi sedang atau sangat padat. Daerah perkotaan padat penduduk masuk dalam tipe A ini.
- "Tipe B" digunakan untuk wilayah berbukit dengan vegetasi langka, atau dataran datar dengan kepadatan pohon sedang atau berat. Path loss pada tipe ini nilainya di pertengahan, lingkungan sub urban (pinggir kota) masuk dalam tipe B ini.
- "Tipe C" cocok untuk dataran datar atau pedesaan (rural) dengan vegetasi ringan, di sini path loss nilainya minimum.
Model SUI yang dikembangkan oleh Stanford University, diusulkan sebagai standar dalam pemodelan kanal pada pita frekuensi di bawah 11 GHz oleh dari IEEE 802.16 Broadband Wireless Access working group.
Persamaan dasar untuk path loss model SUI untuk d> d0 adalah:
Dimana;
- d, (dalam meters ) adalah jarak antara base station dan UE.
- d0 = 100 m
- Xf, adalah faktor koreksi untuk frekuensi di atas 2 GHz (dalam MHz).
- Xh, adalah faktor koreksi untuk tinggi antena penerima.
- sh, adalah faktor koreksi untuk efek shadowing (dalam dB), nilainya berkisar 8.2 dB sampai 10.6 dB.
- γ adalah komponen path loss, yang nilainya adalah :
> Untuk area urban / perkotaan yang Line Of Sight (LOS) nilai γ =2, untuk perkotaan yang Non LOS (NLOS) nilai 3< γ >5.
> hb adalah tinggi antena base station (dalam meter)
a, b dan c adalah konstanta yang nilainya tergantung pada tipe area (A, B atau C), nilainya ditunjukan pada tabel di bawah ini:
Faktor koreksi untuk frekuensi dan faktor koreksi untuk tinggi antena penerima untuk model SUI adalah :
Xf = 6.0 * log (f / 2000)
Xh = - 10.8 * log (hr / 2000) untuk tipe area A and B
Xh = - 20 log (hr / 2000) untuk tipe area C
*f adalah frekuensi dalam MHz,
*hr adalah tinggi antena penerima dalam meter.
Sementara untuk model path loss lain yang sudah terkenal diantaranya Okumura Hata, Cost 231, Lee, Ericsson, ECC 33, maupun Walfisch-Ikegami. Kadang dalam sebuah perhitungan penelitian sebuah model cocok / mendekati dengan hasil pengukuran lapangan, tetapi tidak jarang juga di penelitian lain mendapatkan hasil yang lain, model lain yang lebih mendekati.
Perlu juga diperhatikan frekuensi yang digunakan, misalnya mid-band frekuensi 5G yang favorit 3,5 GHz. Hasilnya kadang untuk daerah urban satu model path loss cocok, tetapi untuk sub urban dan rural kurang cocok, atau mempunyai deviasi yang jauh, begitu juga sebaliknya.
Berikut ini contoh hasil penelitian yang dilakukan oleh Department of Electrical Engineering Blekinge Institute of Technology, Karlskrona Swedia. Pada penelitian ini, tinggi antena pemancar yang digunakan adalah 20 m, power transmit yang digunakan adalah 43 dBm, dengan frekuensi operasi adalah 3,5 GHz.
