E-ISSN: 2528-3049 5
Perkembangan Sistem Telekomunikasi Nirkabel Dari Sisi
Jumlah Antena Pemancar dan Penerima
Nyoman Gunantara
Fakultas Teknik Universitas Udayana
Email: gunantara@unud.ac.id
Gambar Topik (Sesuai Dengan Artikel)
Keterangan: gambar ini akan ditampilkan pada website Scimag
Pendahuluan
Transmisi nirkabel dengan kecepatan dan kualitas tinggi merupakan tantangan karena membutuhkan sifat yang real time. Disamping itu, transmisi nirkabel dengan kecepatan dan kualitas tinggi membutuhkan bandwidth yang tinggi dan
Highlight
Telekomunikasi nirkabel rentan terhadap kondisi lingkungan propagasi serta dibatasi oleh bandwidth. Sehingga komunikasi single input single output (SISO) beralih ke teknologi antena jamak pada sisi pemancar dan penerima atau multi input multi output
(MIMO). Teknologi MIMO ini mempunyai keunggulan dalam hal meningkatkan kapasitas kanal dan kehandalan komunikasi dibandingkan dengan teknologi SISO. Namun dalam penerapannya banyak hambatan sehingga berkembang komunikasi kooperatif. Komunikasi kooperatif yang menggunakan antena tunggal dalam skenario multinode bekerjasama memanfaatkan antena dari masing-masing node sehingga menciptakan diversitas koperatif seperti sistem MIMO.
Kata kunci : Telekomunikasi Nirkabel, SISO, MIMO, Komunikasi Kooperatif
E-ISSN: 2528-3049 6
sensitif terhadap error. Transmisi tersebut biasa digunakan untuk komunikasi multimedia yaitu video digital. Sementara kanal nirkabel rentan terhadap kondisi lingkungan propagasi serta dibatasi oleh bandwidth. Sehingga komunikasi point to point dengan antena tunggal beralih ke teknologi antena jamak pada sisi pemancar maupun penerima. Teknologi ini disebut multi input multi output (MIMO). Teknologi MIMO ini mempunyai keunggulan dalam hal meningkatkan kapasitas kanal dan kehandalan komunikasi dibandingkan dengan teknologi antena tunggal [1]. Keunggulan dari teknologi MIMO tersebut sudah banyak diketahui secara luas namun dalam penerapannya banyak hambatan. Dilihat dari sisi peralatan radionya yaitu dibatasi oleh ukuran, biaya, kemampuan daya dari baterai, dan perangkat keras yang tidak mendukung [2].
Melihat kondisi tersebut maka dikembangkan teknologi komunikasi yaitu peralatan radio antena tunggal (node) yang dapat mengimbangi keunggulan dari sistem MIMO. Teknologi komunikasi tersebut adalah komunikasi kooperatif. Gagasan utama dibalik berkembangnya komunikasi kooperatif adalah berasal dari penelitan kanal relay yang diusulkan oleh Van Der Meulen. Penelitiannya tentang komunikasi menggunakan tiga node untuk merumuskan kapasitas kanal [3]. Dalam komunikasi kooperatif seperti yang dilaporkan oleh Sendonaris dkk dan Laneman dkk, setiap node dalam skenario multi node bekerja sama dan berkoordinasi yang mengakibatkan meningkatnya gain diversitas akibat membentuk virtual array seperti sistem MIMO [4], [5].
Uraian Isi
1. SISO
Awal ditemukannya teknologi komunikasi nirkabel, pengiriman informasi dari pemancar ke penerima menggunakan antena tunggal pada peralatan pemancar dan penerima disebut dengan SISO. Informasi yang akan dikirim dilakukan proses modulasi selanjutnya dilewatkan pada antena untuk kemudian dipancarkan. Pada penerima, informasi diterima oleh antena kemudian dilakukan proses demodulasi untuk mendapatkan sinyal informasi yang dikirim. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Komunikasi SISO
E-ISSN: 2528-3049 7
siaran radio, siaran televisi, bluetooth,Wi-Fi, dan lain-lain. Pada sistem komunikasi SISO, data yang dikirim harus dimodulasi pada sisi pemancar sebelum dikirimkan. Kemudian data yang telah diterima akan didemodulasi ulang oleh penerima agar data sesuai dengan data yang telah dikirimkan. Sistem komunikasi SISO hanya membawa satu deret data karena hanya terdapat satu kanal.
2. MIMO
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi komunikasi, pengiriman informasi dari pemancar ke penerima menggunakan multi antena pada peralatan pemancar dan penerima atau desebut MIMO. Komunikasi MIMO dapat dibagi menjadi dua yaitu C-MIMO dan D-MIMO [6]. C-MIMO (Conventional Collocated Multi Input Multi Output) dapat dilihat pada Gambar 2 [7].
Tx
Gambar 2. Sistem C-MIMO (M,N)
Banyak keuntungan yang didapatkan dengan menerapkan teknik C-MIMO. Pertama, efisiensi spektrum dimana terbatasnya spektrum frekuensi untuk komunikasi nirkabel. Kedua, daya pancar yang digunakan untuk mengirimkan informasi menjadi berkurang dengan menerapkan diversity pada pemancar. Ketiga, informasi yang dapat dikirimkan menjadi bertambah karena kapasitas kanal meningkat [1].
Dewasa ini, antara pemancar dan penerima yang menggunakan multi antena letaknya tidak dalam satu lokasi melainkan secara terdistribusi yang disebut D-MIMO (Distributed MIMO) dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Konfigurasi D-MIMO (M,N,K) [1]
E-ISSN: 2528-3049 8
Sistem D-MIMO dianalogikan dengan sistem selular, port-port pemancar sebagai BTS sedangkan peralatan penerima sebagai stasiun bergerak. Sehingga sistem D-MIMO mempunyai daerah cakupan. Kelebihan D-MIMO dibandingkan C-MIMO adalah mudah dalam perencanaan sel dan memperpendek jarak akses pemancar dan penerima, dan macrodiversity. Selain itu kapasitas kanal untuk sistem D-MIMO lebih besar dibandingkan dengan sistem C-MIMO [8].
3. Komunikasi Kooperatif
Komunikasi kooperatif adalah sistem dimana source (S) bekerja sama dan berkoordinasi dengan relay (R) sebelum sampai pada destination (D) untuk meningkatkan kualitas transmisi. Untuk lebih jelasnya mengenai komunikasi kooperatif tersebut untuk skenario tiga node dapat dilihat pada Gambar 4 [9].
S
D R
Ps
Pr
hs,r
hr,d
hs,d
Gambar 4. Komunikasi kooperatif pada tiga node
Komunikasi kooperatif dapat diterapkan pada jaringan ad-hoc yang merupakan kumpulan node yang berkomunikasi secara dinamis tanpa infrastruktur. Sebagai contoh pemilihan pasangan lintasan optimal pada jaringan ad-hoc multi kriteria dengan metode skalarisasi dan Pareto [10], [11].
Dalam sistem komunikasi kooperatif ada dua metode relay yang biasa digunakan yaitu :
a. Metode amplify and forward (AF)
Pada metode AF, source mengirim sinyal informasi ke relay. Sinyal yang diterima oleh relay bercampur dengan noise dikuatkan amplitudonya untuk mengkompensasi akibat adanya fading pada transmisi dan selanjutnya dikirimkan ke destination.
b. Metode decode and forward (DF)
E-ISSN: 2528-3049 9
Kesimpulan
Transmisi nirkabel dengan kecepatan dan kualitas tinggi merupakan tantangan karena membutuhkan sifat yang real time. Disamping itu, transmisi nirkabel dengan kecepatan dan kualitas tinggi membutuhkan bandwidth yang tinggi dan sensitif terhadap error. Sehingga dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi komunikasi, maka sistem telekomunikasi nirkabel berkembang terus. Awalnya berkembang teknologi SISO yaitu komunikasi nirkabel di mana pengiriman informasi dari pemancar ke penerima menggunakan antena tunggal pada peralatan pemancar dan penerima. Selanjutnya berkembang komunikasi MIMO yaitu pengiriman informasi dari pemancar ke penerima menggunakan multi antena pada peralatan pemancar dan penerima. Akhirnya berkembang komunikasi kooperatif adalah komunikasi dimana source bekerja sama dan berkoordinasi dengan relay sebelum sampai pada destination untuk meningkatkan kualitas transmisi.
Referensi
1. H. Zhang and H. Dai, “On The Capacity of Distributed MIMO Systems”, Conference on Information Sciences and Systems, Princeton University, March 17-19, 2004.
2. Cui, S., Goldsmith, A. J., and Bahai, A., Energy-efficiency of MIMO and Cooperative MIMOTechniques in Sensor Networks, IEEE Journal On Selected Areas In Communications, vol. 22, no. 6, 2004.
3. Meulen, V. D. E.C., Transmission of information in a T-terminal discrete memorylesschannel. Ph.D. Thesis, Department of Statistics, University of California, Berkeley, CA, 1986.
4. Sendonaris, A. E., Erkip, E., and Aazhang, B., User cooperation diversity-part I: system description and User cooperation diversity diversity-part II: implementation aspects and performance analysis, IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 11, 2003.
5. Laneman, J. N., Tse, D., and Wornell, G. W., Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 50, no. 12, 2004, pp. 3062–3080.
6. N. Gunantara, Analisis Unjuk Kerja Teknik Pengkodean STBC dan Waterfilling Pada Sistem D-MIMO, Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, vol. 7, no. 2, 2008, Juli – Desember.
7. A. Goldsmith, Wireless Communications. Stanford University Press, 2005. 8. N. Gunantara, Kapasitas Kanal dan Bit Error Rate Sistem D-MIMO Dalam Variasi Spasial Daerah Cakupan, Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, vol. 5, no. 2, 2006, Juli – Desember.
9. Nosratinia, A., Hunter, T. E., and Hedayat, A., Cooperative Communication in Wireless Networks, IEEE Commun Magazine, vol. 42, no. 10, 2004, pp. 74-80.
E-ISSN: 2528-3049 10
