Karakterisitik Kanal Wireless

Pada sistem komunikasi mobile, sinyal yang ditransmisikan melalui kanal wireless akan mengalami proses propagasi yang melibatkan mekanisme refleksi (pemantulan), difraksi/shadowing (pembiasan), dan scattering (hamburan). Pada kenyataannya, jalur komunikasi LOS (Line Of Sight) antara MS dan BS hampir tidak pernah terjadi karena lingkungan propagasi yang cukup padat antara BS dan MS.

Sinyal-sinyal yang diterima BS adalah kombinasi sinyal dengan amplituda dan fasa (delay waktu) yang berbeda, dimana superposisi sinyal-sinyal tersebut bisa bersifat konstruktif maupun destruktif, tergantung dari perbedaan fasa semua sinyal yang diterima. Dengan kata lain, sinyal yang ditransmisikan melalui gelombang radio akan mengalami fluktuasi akibat karakteristik mediumnya yang selalu berubah-ubah. Pada dan, fluktuasi tersebut dapat dibagi menjadi dua yaitu:

  • Large-Scale Propagation
  • Small-Scale Fading (Multipath)

Large-scale propagation

Large-scale propagation loss menunjukkan fluktuasi redaman propagasi yang relatif konstan pada daerah yang luas dan interval waktu yang lama. Terdapat tiga macam mekanisme propagasi yang menghasilkan fluktuasi yaitu refleksi, difraksi, dan Scattering. Refleksi muncul ketika gelombang radio mengenai benda rata dengan dimensi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang dari gelombang tersebut. Difraksi timbul jika antara pemancar dan penerima terhalang oleh benda dengan permukaan tajam (sharp edge). Peristiwa difraksi menimbulkan gelombang semu yang muncul di belakang benda penghalang yang terus merambat menuju penerima.

Munculnya gelombang semu ini disebut sebagai shadowing. Scattering timbul jika gelombang radio merambat melalui medium dengan dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal. Permukaan medium tersebut biasanya kasar. Scattering menyebabkan gelombang tersebut akan dipantulkan ke bermacam arah.

Small-scale Fading (multipath fading)

Small-Scale Fading merupakan fluktuasi redaman propagasi pada daerah yang sempit dan interval waktu yang singkat. Model propagasi small scale sangat penting untuk menjelaskan efek propagasi multipath. Ada dua macam perwujudan/manifestasi propagasi multipath [4]:

  • Fluktuasi amplitude karena superposisi destruktif atau konstruktif dari jalur sinyal yang diterima (kanal time variant).
  • Dispersi waktu (time spreading) dari sinyal yang diterima karena perbedaan waktu kedatangan dari jalur yang berbeda.

Time Spreading Sinyal

Time spreading sinyal mengamati fenomena small scale fading dari waktu transmisi antar symbol dan dispersi symbol yang ditransmisikan. Tidak samanya waktu sampai semua komponen multipath di penerima akan mengkibatkan timbulnya multipath delay spread ( ) yang didefinisikan sebagai perbedaan delay waktu antara kedatangan komponen pertama sinyal ( = 0) dan komponen terakhir sinyal ( = ). Jika  lebih besar dari pada waktu simbol (Tsym), maka tidak semua komponen multipath sampai sebelum waktu simbol berakhir. Akibatnya sebagian komponen multipath akan mempengaruhi simbol berikutnya. Fenomena ini disebut intersymbol interference (ISI). Distorsi akan terjadi pada simbol selanjutnya. Sebaliknya, jika  jauh lebih kecil dibandingkan Tsym, maka semua komponen multipath akan sampai di penerima sebelum simbol berakhir. Pada peristiwa ini tidak terjadi ISI. > Tsym disebut sebagai frequency selective fading, sementara jika  << Tsym disebut sebagai flat fading.

Time spreading sinyal juga dapat dilihat dari bandwidth koheren kanal (W0). W0 merupakan pengukuran secara statistik dari suatu range frekuensi di mana kanal dapat dianggap “flat”, yaitu kanal melewatkan semua komponen spektral dengan gain yang rata-rata tetap dan memiliki fasa linear. Bandwidth koheren berbanding terbalik dengan delay spread. Jadi flat fading terjadi jika W0 >> W dan frequency selective fading terjadi jika W0 << W, dimana W merupakan bandwidth sinyal.

 Time Varying Kanal

Time varying kanal (variasi waktu pada kanal) disebabkan oleh pergerakan antara pemancar dan penerima (jarak MS dan BS yang sedang berubah). Pada fluktuasi ini dikenal istilah waktu koheren (T0) yang didefinisikan sebagai durasi waktu ketika respon kanal tidak bergantung pada waktu (time invariant). Jika waktu koheren kanal (T0) jauh lebih kecil dibandingkan waktu durasi simbol (Tsym), disebut sebagai kanal fast fading. Jika waktu koheren kanal lebih besar dibandingkan waktu durasi simbol, disebut sebagai kanal slow fading.

Frekuensi Doppler (fD) merupakan besaran yang menunjukkan kecepatan gerak mobile station. Mekanisme fast fading terjadi jika frekuensi Doppler lebih besar dibandingkan bandwidth kanal. Jika sebaliknya, frekuensi Doppler lebih kecil dibandingkan bandwidth kanal, terjadi mekanisme slow fading.

Pada kanal fast fading akan timbul distorsi pada sinyal yang diterima karena gain kanal tidak tetap selama periode simbol. Hal ini tidak terjadi pada slow fading karena gain kanal memiliki rataan yang konstant. Akan tetapi pada slow fading terjadi penurunan SNR akibat fluktuasi sinyal untuk beberapa simbol. Pada fast fading distorsi simbol membuat simbol menjadi tidak sinkron dan turunnya nilai SNR. Penurunan SNR pada fast fading juga disebabkan oleh fluktuasi sinyal seperti halnya slow fading.

Pada kanal fast fading akan timbul distorsi pada sinyal yang diterima karena gain kanal tidak tetap selama periode simbol. Hal ini tidak terjadi pada slow fading karena gain kanal memiliki rataan yang konstant. Akan tetapi pada slow fading terjadi penurunan SNR akibat fluktuasi sinyal untuk beberapa simbol. Pada fast fading distorsi simbol membuat simbol menjadi tidak sinkron dan turunnya nilai SNR. Penurunan SNR pada fast fading juga disebabkan oleh fluktuasi sinyal seperti halnya slow fading. Penggunaan power control pada fast fading tidak memberikan hasil yang memuaskan mengingat adanya delay pada proses power control. Power control menjadi tidak dapat mengejar kecepatan fading. Sebaliknya, walaupun ada delay, power control memberikan hasil yang bagus pada slow fading mengingat waktu koheren kanal yang cukup lama.

Karakteristik small-scale fading (multipath fading) dapat dipetakan baik pada domain waktu maupun frekuensi seperti yang terlihat pada gambar di bawah.

Tipe Small Scale-Fading

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s