Aplikasi Network Planning DVB-T2

Dalam dunia penyiaran televisi digital, memastikan sinyal DVB-T2 mendarat dengan sempurna di rumah pemirsa bukanlah sekadar perkara memperbesar daya pemancar (Transmitter). Terdapat kalkulasi matematis tingkat tinggi yang mengatur jangkauan sinyal agar jaringan efisien dan bebas dari blank spot. Jika Anda seorang Network Planner, RF Engineer, atau sekadar programmer yang tertarik dengan telekomunikasi, artikel ini akan membedah otak di balik simulasi sinyal TV digital.

Kita akan coba menerjemahkan standar ITU ke logika aplikasi.

Aplikasinya bisa di buka di: https://dvb-t2-signal.vercel.app/

Apa itu ITU-R BT.2254-5?

Dokumen ITU-R BT.2254-5 adalah "kitab suci" bagi para perencana jaringan penyiaran digital yang diterbitkan oleh International Telecommunication Union (ITU). Pedoman ini berfungsi sebagai cetak biru komprehensif yang memuat metrik pengukuran, parameter sistem modulasi (seperti 64-QAM, ukuran FFT 8K atau 32K), hingga perhitungan redaman lingkungan.

Tanpa dokumen ini, insinyur di berbagai negara tidak akan memiliki standar yang seragam dalam menentukan apakah sebuah wilayah layak diklaim "ter-cover" sinyal digital atau tidak.

Fokus pada Section 3.3.2: Jantung Kalkulasi Sinyal

Bagian paling krusial dalam mendesain cakupan (coverage) berada di Section 3.3.2. Di sinilah ITU mendefinisikan tiga tingkatan parameter kuat sinyal yang harus dihitung secara berurutan: U_min, E_min, dan E_med. Mari kita bedah satu per satu beserta logikanya di JavaScript.

1. U_min (Minimum Receiver Input Voltage)

Ini adalah batas tegangan absolut paling rendah di ujung konektor Set-Top Box (STB) atau televisi. Jika sinyal yang masuk ke STB jatuh di bawah nilai ini, alat tidak akan mampu melakukan dekode (blank). Nilai ini bergantung pada Thermal Noise Power (P_n) dan target Carrier-to-Noise Ratio (C/N) dari modulasi yang digunakan.

Rumus dasarnya berasal dari batas minimum daya (P_{s_min}):

P_{s_min} = P_n + C/N

U_min = P_{s_min} + 138.75

Implementasi JavaScript:

const calculateUmin = (nf, bw, cnReq) => {
    // nf: Noise Figure, bw: Bandwidth (misal 7.77 MHz untuk 32K Ext)
    const pn = -204 + nf + 10 * Math.log10(bw * 1e6);
    const psMin = pn + cnReq;
    const umin = psMin + 138.75;
    
    return { psMin, umin };
};

2. E_min (Minimum Field Strength)

Jika U_min adalah apa yang dibutuhkan oleh mesin STB, maka E_min adalah kuat medan sinyal murni di udara tepat di sekitar antena penerima (di atap rumah). Nilai ini secara fisika mutlak dipengaruhi oleh Frekuensi pancaran (karena panjang gelombang memengaruhi tangkapan antena), Gain Antena, dan redaman kabel alias Feeder Loss (L_f).

E_min = P_{s_min} - A_a + L_f + 145.8

Catatan: A_a adalah bukaan efektif antena yang diturunkan dari frekuensi dan Gain.

Implementasi JavaScript:

const calculateEmin = (psMin, freq, gain, lf) => {
    const lambda = 300 / freq; // Panjang gelombang
    // Aa = Aperture Antena (menggabungkan Gain dan Konstanta fisika)
    const aa = gain + 2.15 + 10 * Math.log10((lambda * lambda) / (4 * Math.PI));
    
    const emin = psMin - aa + lf + 145.8;
    return emin;
};

3. E_med (Median Minimum Field Strength)

Ini adalah nilai akhir (Target KPI) yang dicari oleh Network Planner. Nilai E_min di atas masih terlalu teoretis karena berasumsi udara kosong. Di dunia nyata, sinyal harus bersaing dengan Man-Made Noise (MMN) — seperti gangguan dari mesin motor, pabrik, atau alat elektronik lain — serta memperhitungkan Location Probability (peluang jangkauan, misalnya target 70%, 95%, atau 99%).

E_med = E_min + MMN + C_l

C_l adalah faktor koreksi lokasi yang didapat dari perkalian fungsi kuantil (z-score) probabilitas dengan deviasi standar (Standard Deviation Aggregate).

Implementasi JavaScript:

const calculateEmed = (emin, mmn, probPercent, stdDev) => {
    // q-factor (z-score) sederhana untuk 70%, 95%, 99%
    let q = 0;
    if (probPercent === 70) q = 0.5244;
    else if (probPercent === 95) q = 1.6449;
    else if (probPercent === 99) q = 2.3263;

    const cl = q * stdDev; // Location Correction
    const emed = emin + mmn + cl;
    
    return emed;
};

Apa Pentingnya Mengetahui Parameter Tersebut?

Jika kita ibaratkan sebuah sistem logistik air bersih:

• U_min adalah jumlah air minimal yang dibutuhkan seseorang di dalam rumah agar tidak kehausan.
• E_min adalah debit air di ujung pipa rumah (sebelum masuk ke dalam), mempertimbangkan ukuran pipa dan kebocorannya (L_f).
• E_med adalah debit air yang harus disuplai dari waduk pusat (Pemancar) dengan memperhitungkan resapan tanah, curah hujan, dan gangguan eksternal di sepanjang jalan menuju perumahan tersebut.

Angka E_med (dalam satuan dBµV/m) inilah yang nantinya dimasukkan ke dalam software simulasi spasial untuk memetakan kekuatan daya Transmitter (Tx) yang harus dibeli dan dipasang di atas menara stasiun TV.

Realita Lapangan: Logika di Balik Height Loss (L_h)

Perhitungan kita belum selesai. Parameter referensi kuat sinyal minimum yang tertera pada ITU-R BT.2254-5 diasumsikan diterima pada ketinggian antena atap (rooftop) standar yakni 10 meter (ref Fixed ITU).

Namun, pada implementasi perencanaan riil, pengukuran lapangan (field test) sering kali menunjukkan rata-rata pemasangan antena jauh lebih rendah (misalnya 5 meter (ref Fixed Indo)). Dan untuk Drive Test, rata-rata tinggi antena penerima diletakkan pada ketinggian 1.5 meter (ref Portable).

Penurunan tinggi antena ini menimbulkan redaman hambatan (clutter) yang signifikan. Sebagai bagian dari network planning, redaman tambahan akibat penurunan ketinggian ini perlu dikompensasi ke dalam nilai target E_med.

Berdasarkan rumusan redaman dan merujuk kepada dokumen ITU-R BT.2254-5 Annex 1.3.4 (halaman 95 - 96) dan tabel A1.5 (halaman 96), redaman ini dihitung menggunakan fungsi interpolasi logaritmik. Inilah yang kita sebut sebagai Height Loss (L_h).

Penyesuaian Akhir di JavaScript (Adjusted E_med):

// Mengaplikasikan Height Loss (Lh) pada Emed akhir
const finalAdjustedEmed = emed + lhValue;

console.log(`Target pancaran (Adjusted Emed) adalah: ${finalAdjustedEmed.toFixed(1)} dBµV/m`);

Perencanaan Pengukuran

Jika menggunakan alat ukur maka parameter CH (Freq), Gain, dan Lf harus dimasukkan ke dalam alat ukur tsb. Alat ukur hanya bisa mengukur Voltase (U) bukan Field Strength.

Pada gambar diatas, alat ukur Hexylon Gsertel ada opsi Field Strength ON. Jika ON maka alat ukur akan mengkonversikan dBµV menjadi dBµV/m.

Tentu saja alat ukur tsb perlu tahu impedansi yang digunakan, Loss Feeder, dan Gain Antenna. Dalam contoh diatas Hexylon Gsertel Portable (halaman 16 - 17) ada Opsi Connector bisa dipilih 75 Ohm atau 50 ohm, lalu untuk Feeder Loss bisa digunakan External Amp/Attenuation. Sedangkan Gain Antenna, ini harus memilih tipe antenna.

AM-030 setara dengan antenna dipole 0 dBd.

Alternatif lain matikan Field Strength, sehingga hasil output yang di keluarkan alat ukur murni dBµV dan bisa dilakukan konversi manual ke Field Strength.

Manual Hexylon Gsertel-1 [download]

Manual Hexylon Gsertel-2 [download]

Dalam manual book Hexylon-2 halaman 83 dijelaskan cara menambahkan Custom Antenna:

Terlihat bahwa, kita perlu membuat file CSV dengan format:

• Kolom 1: Frekuensi (MHz)
• Kolom 2: Faktor K (dB) saat antena diberi daya (powered)
• Kolom 3: Faktor K (dB) saat antena tidak diberi daya (not powered)

Di dalam manual (Halaman 8, Section Technical Specifications), disebutkan bahwa alat Hexylon memiliki fitur catu daya untuk penguat luar (Preamp powering) yang dapat mengeluarkan tegangan sebesar 5, 13, 18, 24 Vdc dengan daya maksimum 12 W.

Jadi jika menggunakan antenna yang tidak ada pre-amp diatasnya spt antenna dipole 0 dBd, maka K factor kolom 2, dan kolom 3 akan sama.

Pengukuran untuk stationary akan menggunakan antena Dipole 0 dBd, dan untuk pengukuran drive test akan menggunakan antenna omni -2 dBd. Kedua antenna menggunakan impedansi 50 Ohm sesuai dengan Gsertel yang juga 50 Ohm.

Kanal UHF	Frekuensi Tengah (MHz)	K-Factor Dipole 0 dBd (dB/m)	K-Factor Omni -2 dBd (dB/m)
CH 22	482	21.72	23.72
CH 23	490	21.86	23.86
CH 24	498	22.00	24.00
CH 25	506	22.14	24.14
CH 26	514	22.28	24.28
CH 27	522	22.41	24.41
CH 28	530	22.55	24.55
CH 29	538	22.68	24.68
CH 30	546	22.80	24.80
CH 31	554	22.93	24.93
CH 32	562	23.06	25.06
CH 33	570	23.18	25.18
CH 34	578	23.30	25.30
CH 35	586	23.42	25.42
CH 36	594	23.54	25.54
CH 37	602	23.65	25.65
CH 38	610	23.77	25.77
CH 39	618	23.88	25.88
CH 40	626	23.99	25.99
CH 41	634	24.10	26.10
CH 42	642	24.21	26.21
CH 43	650	24.32	26.32
CH 44	658	24.42	26.42
CH 45	666	24.53	26.53
CH 46	674	24.63	26.63
CH 47	682	24.73	26.73
CH 48	690	24.84	26.84

Catatan Penting:

Di Hexylon Gsertel menggunakan impedansi 50 ohm, sehingga antenna Dipole dan Omni serta kabel feeder juga disarankan pakai yang 50 ohm. 

Secara praktis: Tegangan 75 Ohm = Tegangan 50 Ohm + 1.76

Contoh: Jika di layar Gsertel Anda tertera angka 50.0 dBµV, maka sebenarnya STB atau TV di rumah "merasakan" tegangan sebesar 51.76 dBµV.

Jika Atenna 75 ohm, kabel Coax RG6 75 ohm, tapi Gsertel nya 50 ohm, maka di ujung kabel 75 Ohm, tepat sebelum dicolokkan ke alat ukur Gsertel (50 Ohm), kita perlu pasang alat kecil bernama Matching Pad (Impedance Transformer) 75-to-50 Ohm.

Jika tidak memungkinkan pakai Matching Pad, maka tetap bisa digunakan, tapi di Gsertel di set Ant Att 1.76 + kompensasi VSWR naik 0.18 = 1.94 dB

<eof>