Modulasi Digital dan Propagasi Gelombang

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.

Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.

Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu :

- modulasi analaog

- modulasi digital

· Modulasi Analog

Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog.

Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :

· Modulasi berdasarkan sudut

o Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)

o Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)

· Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)

o Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)

o Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)

o Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)

o Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)

o Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)

o Quadrature amplitude modulation (QAM)

· Modulasi Digital

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi).
Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).

Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK

1. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.

2. Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi

3. Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.

1. Amplitude Shift Keying

Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. ASK(Amplitudo Shift Keying) adalah modulasi yang menyatakan signal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-matikan pemancar, kira-kira mirip sinyal morse

Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja.

Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.

2. Frequncy Shift Keying

Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. PSK(Phase Shift Keying) adalah modulasi yang menyatakan signal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu dengan beda fase tertentu pula (misalnya tegangan 1 volt beda fase 0 derajat), dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (yang sama dengan nilai tegangan sinyal PSK bernilai 1, misalnya 1 Volt) dengan beda fase yang berbeda (misalnya 180 derajat). Tentunya pada teknik-teknik yang lebih rumit, Hal ini bisa di modulasi dengan perbedaan fase yang lebih banyak lagi.

Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.
FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT.

FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap.

Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja.

Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil.

Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).

3. Phase Shift Keying

Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. FSK(Frequency Shift Keying) adalah Modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu (misalnya f1 = 1200 HZ), sementara signal digital 0 dinyatakan sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu yang berbeda (misalnya f2=2200 Hz). Sama seperti modulasi fase, pada modulasi freukensi yang lebih rumit dapat dilakukan pada beberapa frekuensi sekaligus. Dengan cara ini pengiriman data menjadi lebih effisiensi

Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima.

Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi).

Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu :

· BPSK

BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK. Menggunakan dua yang tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi.

· QPSK

Kadang-Kadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4-PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisa menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadrature-phase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas.

Propagasi Gelombang Radio

1. Dasar-Dasar Propagasi Gelombang Radio

· Propagasi Gelombang

Definisi dari propagasi gelombang adalah perambatan gelombang pada media perambatan. Media perambatan atau biasa juga disebut saluran transmisi gelombang dapat berupa fisik yaitu sepasang kawat konduktor, kabel koaksial dan berupa non fisik yaitu gelombang radio atau sinar laser. Pada Gambar 1 merupakan gambaran singkat tentang propagasi gelombang (J, Herman, 1986: 1.4).

Gambar 1. Propagasi Gelombang

· Gelombang Radio dan Spektrum Elektromagnetik

Gelombang radio termasuk keluarga radiasi elektromagnetik meliputi infra merah (radiasi panas), cahaya tampak (visible light), ultraviolet, sinar-X, dan bahkan panjang gelombang Gamma yang lebih pendek dan sinar kosmik. Gelombang elektromagnetik berasal dari interaksi antara medan listrik dan medan magnet seperti pada Gambar 2 (Reed, 2004: 20.1).

Gambar 2. Medan listrik dan magnet pada gelombang elektromagnetik

Pembagian spektrum gelombang elektromagnetik dapat di lihat pada Gambar 3 berikut ini.

Gambar 3. Spektrum elektromagnetik

Menurut John (1988: 8-10) Nilai panjang gelombang λ berhubungan dengan frekuensi f dan kecepatan gelombang v, dimana kecepatan gelombang bergantung pada media. Dalam kasus ini medianya adalah ruang bebas (free space/vacuum).

λ= v / f

dimana : v= c (ruang bebas)= 3 x 10⁸ m s^-1

Pada Gambar 4 ditunjukkan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi pada v = c. Banyak jenis frekuensi yang ada seperti Gambar 3 diatas. Berikut ini adalah daftar frekuensi yang lebih rinci dalam tabel 1.

Gambar 4. Panjang gelombang berbanding frekuensi untuk v = c

· Polarisasi Gelombang Elektromagnetik

J. Herman (1986: 1.43) menyatakan polarisasi gelombang didefinisikan sebagai sifat gelombang elektromagnetik yang menjelaskan arah dan amplitudo vektor kuat medan magnet sebagai fungsi waktu. Ada tiga macam polarisasi gelombang yaitu polarisasi linier, polarisasi lingkaran, dan polarisasi eliptis.

Gambar 5. Polarisasi gelombang elektromagnetik

2. Gelombang Ruang Bebas (Free Space)

· Pembiasan (Refraction) oleh Atmosfir Bumi

Pada atmosfir bumi terjadi pembiasan gelombang sekitar 18 km dari permukaan bumi di daerah khatulistiwa dan sampai sekitar 8 dan 11 km di daerah kutub selatan dan utara. Untuk itu radius bumi diubah disesuaikan demikian hingga kelengkungan relatif antara gelombang dan bumi tetap seperti yang ditunjukkan Gambar 6 Radius kelengkungan bumi yang telah disesuaikan dengan perbandingan antara radius efektif bumi dan radius bumi yang sesungguhnya disebut dengan faktor K. Pada kondisi atmosfir normal, dalam perhitungan radius bumi ekuivalen biasanya digunakan K = 4/3 (J, Herman, 1986: 3.2).

Gambar 6. Radius efektif bumi

Gambar 7. Profil lintasan (path profile) dengan faktor K = 4/3

· Propagasi Line of Sight (LOS)

Propagasi gelombang pada frekuensi diatas 30 MHz memanfaatkan gelombang langsung dan gelombang pantul oleh permukaan bumi. Pada Gambar 8 berikut ini adalah gambaran dari propagasi Line of Sight (LOS).

Gambar 8. Daerah Freshnel di sekitar lintasan langsung

Pada propagasi LOS terdapat daerah yang harus dan wajib terhindar dari halangan, daerah itu disebut dengan daerah fresnel (fresnel zone). Seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 9. Pemetaan daerah-daerah Freshnel

Berdasarkan Gambar 9 dan keterangan di atas, F₁ disebut sebagai radius daerah Freshnel pertama, yang dirumuskan dengan (Aswoyo, 2006: 101) :

· Redaman pada ruang bebas (free space loss)

Redaman LOS berharga rata-rata sama dengan redaman ruang bebas. Dalam perhitungan redaman lintasan dianggap tetap sehingga untuk LOS adalah (J, Herman, 1986: 3.29):

L_p = 32,5 + 20 log d (km) + 20 log f (MHz) (2.5)

3. Difraksi (Diffraction) dan Hamburan (Scattering)

· Difraksi oleh Penghalang (Knife Edge Diffraction)

Difraksi adalah kemampuan gelombang untuk berbelok setelah mengalami benturan dengan penghalang. J, Herman (1986: 4.5) menyatakan difraksi oleh bukit, pohon, bangunan dan lain-lain sulit sekali dihitung, akan tetapi perkiraan redamannya dapat diperoleh dengan mengingat harga-harga ekstrim yang disebabkan oleh difraksi rintangan tajam yang menyerap sempurna (Knife Edge Diffraction).

Gambar 10. Difraksi pada penghalang

· Hamburan oleh Troposfir (Troposphere Scatter)

Sistem komunikasi radio yang mengunakan sifat hamburan gelombang elektromagnetik oleh partikel-partikel troposfir yang disebut sistem tropo atau thin line troposcattering system. Jaraknya berkisar 200 – 800 km dan frekuensi yang dipakai yaitu 300 – 30.000 MHz berada di daerah UHF dan SHF (J, Herman,1986: 4.11). Pada Gambar 11, adalah mekanisme troposcattering.

Gambar 11. Mekanisme hambuiran oleh troposfir.

4. Gelombang Langit (Sky Wave)

· Lonosfir

Lonosfir tersusun dari 3 (tiga) lapisan , mulai dari yang terbawah yang disebut dengan lapisan D, E dan F. Sedangkan lapisan F dibagi menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2 (yang lebih atas), seperti Gambar 12.

Gambar 12. Lapisan ionosfir

Untuk lebih jelasnya tentang fenomena masing-masing lapisan pada ionosfir klik tombol nama-nama lapisan ionosfir.

1. Lapisan D terletak sekitar 40 km – 90 km. Ionisasi di lapisan D sangat rendah, karena lapisan ini adalah daerah yang paling jauh dari matahari. Lapisan ini mampu membiaskan gelombang-gelombang yang berfrekuensi rendah. Frekuensi-frekuensi yang tinggi, terus dilewatkan tetapi mengalami redaman. Setelah matahari terbenam, lapisan ini segera menghilang karena ion-ionnya dengan cepat bergabung kembali menjadi molekul-molekul.
2. Lapisan E terletak sekitar 90 km – 150 km. Lapisan ini, dikenal juga dengan lapisan Kenelly–Heaviside, karena orang-orang inilah yang pertama kali menyebutkan keberadaan lapisan E ini. Setelah matahari terbenam, pada lapisan ini juga terjadi penggabungan ion-ion menjadi molekul-molekul, tetapi kecepatan penggabungannya lebih rendah dibandingkan dengan lapisan D, dan baru bergabung seluruhnya pada tengah malam. Lapisan ini mampu membiaskan gelombang dengan frekuensi lebih tinggi dari gelombang yang bisa dibiaskan lapisan D. Dalam praktek, lapisan E mampu membiaskan gelombang hingga frekuensi 20 MHz.
3. Lapisan F terdapat pada ketinggian sekitar 150 km – 400 km. Selama siang hari, lapisan F terpecah menjadi dua, yaitu lapisan F1 dan F2. Level ionisasi pada lapisan ini sedemikian tinggi dan berubah dengan cepat se iring dengan pergantian siang dan malam. Pada siang hari, bagian atmosfir yang paling dekat dengan matahari mengalami ionisasi yang paling hebat. Karena atmosfir di daerah ini sangat renggang, maka penggabungan kembali ion-ion menjadi molekul terjadi sangat lambat (setelah terbenam matahari). Karena itu, lapisan ini terionisasi relatif konstan setiap saat. Lapisan F bermanfaat sekali untuk transmisi jarak jauh pada frekuensi tinggi dan mampu membiaskan gelombang pada frekuensi hingga 30 MHz.

· Propagasi Gelombang dalam Ionosfir

Pada frekuensi tinggi atau daerah HF, yang mempunyai range frekuensi 3 – 30 MHz, gelombang dapat dipropagasikan menempuh jarak yang jauh akibat dari pembiasan dan pemantulan lintasan pada lapisan ionospher. Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfer ini disebut sebagai gelombang ionosfer (ionospheric wave) (Aswoyo, 2006: 89).

Gambar 13. Propagasi Gelombang Ionosfir

5. Gelombang Permukaan Bumi (Ground Wave)

· Permukaan Bumi sebagai Penumpu Gelombang Elektromagnetik

Gelombang permukaan bumi berpolarisasi vertikal, karena setiap komponen horisontalnya akan dihubung singkat oleh permukaan bumi. Daerah frekuensi utama gelombang ini adalah 30 kHz – 3 MHz yaitu band MF dan LF dan konfigurasi medannya terlihat seperti pada gambar.

Perubahan kadar air mempunyai pengaruh yang besar terhadap gelombang tanah. Redaman gelombang tanah berbanding lurus terhadap impedansi permukaan tanah. Impedansi ini merupakan fungsi dari konduktivitas dan frekuensi. Jika bumi mempunyai konduktivitas yang tinggi, maka redaman (penyerapan energi gelombang) akan berkurang. Dengan demikian, propagasi gelombang tanah di atas air, terutama air garam (air laut) jauh lebih baik dari pada di tanah kering (berkonduktivitas rendah), seperti padang pasir. Rugi-rugi (redaman) tanah akan meningkat dengan cepat dengan semakin besarnya frekuensi. Karena alasan tersebut, gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi di atas 2 MHz.

Gambar 14. Perambatan Gelombang permukaan bumi

· Propagasi Gelombang dalam Air Laut

Propagasi gelombang permukaan merupakan satu-satunya cara untuk berkomunikasi di dalam lautan Untuk memperkecil redaman laut, maka digunakan frekuensi yang sangat rendah, yaitu band ELF (Extremely Low Frequency), yaitu antara 30 hingga 300 Hz. Dalam pemakaian tertentu dengan frekuensi 100 Hz, redamannya hanya sekitar 0,3 dB per meter. Redaman ini akan meningkat drastis bila frekuensinya makin tinggi, misalnya pada 1 GHz redamannya menjadi 1000 dB per meter.

Gambar 15. Perambatan antara dua antena dalam air laut

Karakteristik propagasi radio terdiri dari :

• Multipath Fading
• Shadowing
• Difraksi
• Model propagasi

KARAKTERISTIK PROPAGASI GELOMBANG

Karakteristik propagasi radio sangat penting diketahui pada saat perancangan sistem jaringan akses radio, yaitu dengan mengetahui redaman yang akan terjadi sehingga dapat diprediksi luas cakupan sel yang diinginkan.
Beberapa definisi penting yang berkaitan dengan karakteristik gelombang
dijelaskan sebagai berikut :

• Propagasi Gelombang : Kelakuan gelombang elektromagnetik yang terjadi ketika merambat pada suatu medium.
• Kanal Propagasi : medium yang digunakan untuk penjalaran gelombang elektromagnetik•Pemodelan Kanal Propagasi : pemodelan penjalaran gelombang pada medium untuk mendapatkan prediksi rugi-rugi yang diterima sinyal serta karakteristiknya.
• Perhitungan Path Loss : perhitungan rugi-rugi sinyal pada suatu jalur tertentu berdasarkan pemilihan pemodelan kanal Secara umum pemodelan kanal propagasi sangat tergantung kepada :
• Lingkungan diantara pengirim dan penerima.
• Frekuensi gelombang dan bandwidth informasi yang dikirimkan
• Gerakan pengirim dan/atau penerima relatif terhadap sekitarnya Analisis tentang karakteristik kanal propagasi akan meliputi 2 hal, yaitu :
  - Redaman propagasi, yang merupakan selisih antara daya kirim dan daya terima.
  - Fading, yang merupakan fluktusai daya yang sampai ke penerima Pemodelan propagasi dapat dikategorikan menjadi empat macam, yaitu :

1. Model Analisis Sederhana :
a. Free Space Loss Analysis
b. Refleksi
c. Difraksi knife-edge
Model ini digunakan pada kasus-kasus khusus pada lintasan individu, semisal microwave link, dll

2. Model area :
a. Okumura-Hatta
b. Walfisch-Ikegami / COST-231
Pemodelan ini digunakan berdasarkan pendekatan statistik dan biasanya digunakan pada perencanaan awal sistem komunikasi seluler.

3. Model Point to Point :
a. Ray Tracing : Lee method
b. Tech Note 101
c. Longley-Rice
Pemodelan ini berdasarkan pendekatan analitis dan digunakan untuk analisis coverage serta perencanaan sel secara detail.

4. Model Variabilitas lokal :
a. Distribusi Rayleigh
b. Distribusi Rician
c. Distribusi Normal
d. Joint Probability Techniques

Berdasarkan pendekatan statistik dan digunakan untuk analisis fluktuasi sinyal secara mikroskopik. Pada diktat ini akan dijelaskan pemodelan propagasi secara analisis sederhana dan pemodelan secara area. Dengan kedua tool ini cukup memberikan gambaran secara umum hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencaaan sistem radio selular dan juga link microwave.
Fenomena dari propagasi gelombang di medium dapat dijelaskan sebagai berikut berdasarkan macam-macam objek yang mempengaruhinya :

• Lingkungan, menyebabkan terjadinya efek :
  - Refleksi : terjadi jika sinyal mengenai objek yang mempunyai dimensi lebih besar dibandingkan panjang gelombang sinyal. Refleksi bisa bersifat konstruktif dan juga destruktif
  - Difraksi : terjadi jika sinyal mengenai objek yang mempunyai bentuk yang tajam.
  - Scattering : terjadi jika sinyal mengenai objek yang mempunyai dimensi lebih kecil dibandingkan panjang gelombang sinyal. Menyebabkan energy menyebar kesegala arah.
• Atmosphere bumi, menyebabkan terjadinya efek :
  - Refleksi dari lapisan ionosfer bumi, diabaikan dalam wireless cellular system
  - Attenuasi akibat hujan, bukan faktor utama dalam wireless cellular system
  - Difraksi, refleksi, hamburan dan ducting, dapat terjadi pada wireless cellular system

Fading merupakan gejala yang dirasakan oleh penerima akibat adanya fluktuasi level daya sinyal yang diterima oleh receiver. Dilihat dari penyebab fading ini dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu :

· Multipath, terjadi karena terdapat objek antara pengirim dan penerima sehingga gelombang yang sampai ke penerima berasal dari beberapa
lintasan (multipath). Akibat adanya fenomena ini menyebabkan efek :
- Fading, yaitu fluktuasi sinyal di penerima
- Delay Spread, yaitu distribuai time delay dari masing-masing path yang dapat menyebabkan ISI (Inter Symbol Interference). Analisa efek fading akibat multipath (Fast fading) ini dapat didekati dengan beberapa distribusi level, antara lain :
- Rician, jika sinyal yang dominan sampai ke penerima adalah sinyal yang bersifat Line Of Sight (direct path).
- Rayleigh, jika sinyal yang dominan sampai ke penerima adalah sinyal yang bersifat tidak langsung (indirect path).

· Shadowing, terjadi karena adanya efek terhalangnya sinyal sampai ke penerima akibat oleh gedung bertingkat, tembok, dll. Fluktuasi sinyal akibat shadowing ini adalah bersifat lambat (Slow Fading). Pandekatan yang dapat dilakukan untuk menganalisis efek shadowing ini adalah dengan menggunakan distribusi log normal.
Berikut ini akan dijelaskan metoda perhitungan loss untuk analisis yang sederhana :
- Free Space Loss, Diasumsikan propagasi hanya terjadi pada satu lintasan dan tidak terjadi refleksi serta zone ke-1 Fresnell harus bebas halangan. Free Space Loss terjadi akibat adanya penyebaran daya yang diradiasikan oleh antenna transmitter.Faktor yang mempengaruhi adalah frekuensi dan jarak lintasan gelombang.

Difraksi, jika antara antena Base Station dengan antena Mobile Station terhalang oleh suatu obstacles (Gedung, bukit, dll), maka MS masih dapat menerima sinyal dimana penurunan sinyalnya terhadap hubungan LOS dinyatakan dengan paramater difraksi v. Penambahan Loss yang terjadi akibat adanya difraksi merupakan fungsi dari parameter difraksi v

Refleksi, Terjadi jika sudut kedatangan sinyal langsung dan sinyal pantul kecil, dimana koefisien refleksi =1 dan refleksi menyebabkan phase gelombang berubah 1800.

Pada pemodelan loss propagasi berdasarkan karaketeristik area dapat dianalisis menggunakan pendekatan :
1. Model Okumura-Hatta
2. Model COST-231 (Walfisch-Ikegami)
Penjelasan dari masing-masing model adalah sebagai berikut :

Model Okumura-Hatta
Pemodelan Okumura-Hata merupakan formula empirik untuk estimasi mean path loss propagasi sinyal berdasarkan hasil pengukuran Okumura terhadap propagasi sinyal di kota Tokyo. Oleh Hata hasil pengukuran tersebut didekati dengan suatu formula umum untuk lokasi urban dan beserta beberapa pengkoreksiannya. Pendekatan ini dipakai luas di Eropa dan Amerika Utara untuk desain sistem pada band 800 Mhz – 900 MHz. Dari hasil penelitian yang ada harga path loss dari pendekatan ini untuk daerah urban di Inggris, Kanada dan Amerika Serikat mempunyai harga 10 dB lebih rendah, tetapi untuk daerah suburban cukup sesuai.
Perhitungan Path Loss berdasarkan kriteria :

Model COST-231 / Walfisch-Ikegami (WIM)

Model ini adalah hasil dari penelitian dibawah badan Cooperation Scientific and Technical Research (COST) dengan kode project COST-231, yang kemudian diadopsi oleh ITU untuk standard selular dan PCS. Pemodelan COST-231 atau disebut juga pemodelan Walfisch-Ikegami adalah kombinasi antara model empiris dan semideterministik untuk estimasi mean path loss
pada daerah urban.
Model ini cukup baik untuk estimasi path loss dengan frekuensi operasi 800 – 2000 MHz dan jarak tempuh 0.02 – 5 km.
Pada aplikasinya dapat digunakan pada sistem GSM dan CDMA jika ingin memasukkan unsur tambahan tinggi gedung rata-rata, separasi antar gedung lebar jalan, sudut kedatangan sinyal terhadap jalan.