ANTENA CERDAS (SMART ANTENNA)

ANTENA PROPAGASI

LISTA MUTIA SARI7708030007

PROGRAM STUDI MULTIMEDIA BRADCASTINGTEKNOLOGI KOMUNIKASI

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

ANTENA CERDAS (SMART ANTENNA)

Gambar 1. Smart antenna

Antena Cerdas atau Smart Antenna (bisa dikenal sebagai antenna array adaptif, antena multiple dan akhir-akhir ini biasa dikenal sebagai teknologi MIMO) adalah antena array dengan algoritma sinyal prosesing cerdas digunakan untuk mengenali tanda sinyal spasial seperti DOA (Direction of Arrival) dari sebuah sinyal, dan digunakan untuk mengkalkulasikan (memperhitungkan) vektor beamforming, serta untuk mengenali lokasi dari beam suatu antena pada keadaan mobile/bergerak serta terdapat sensor pada antena ini.

Smart antena merupakan suatu sistem antena komunikasi wireless digital yang difungsikan sebagai diversity dari Transmitter, Receiver, atau kedua-duanya. Di dalam komunikasi wireless, pada umumnya antena tunggal digunakan di pengirim, dan antena tunggal lain digunakan di tujuan. Selain itu, Smart antenna merupakan suatu sistem yang menggabungkan antara tekologi antenna array dengan digital signal processing dimana sistem antenna tersebut dapat merubah pola radiasinya secara otomatis berdasarkan lingkungan sinyalnya sehingga diharapkan dapat meningkatkan kinerja dari sistem wireless.

Teknologi smart antenna yang telah dikembangkan, meliputi teknologi switched beam antenna dan antenna adaptive.

1. Switched beam antennaSystem ini memiliki pola yang pasti dan membentuk berbagai beam yang telah ditetapkan dengan heightened sensitivity khususnya arah. Sistem Antena ini mendeteksi kekuatan sinyal, kemudian memilih salah satu dari beberapa beam yang ditentukan tadi. Antena directional membentuk pola desain physical dari elemen tunggal (seperti suatu antena sectorized), switched beam mengkombinasikan output dari berbagai antena sedemikian rupa untuk membentuk pola beam sectorized yang baik (directional) dengan spatial selectivity yang lebih konvensional.

Gambar 2. Switched Beam System Coverage Patterns (Sectors)

2. Adaptive array Teknologi Antena adaptif menggunakan berbagai signal-processing algoritma. Sistem adaptif berguna secara efektif sebab mampu menempatkan berbagai jenis sinyal dengan memperkecil gangguan dari interferensi dan memaksimalkan sinyal yang diinginkan.

Gambar 3. Jangkauan Array Adaptif

Pada gambar diatas menjelaskan bahwa suatu Lobe Utama menjulang ke arah user dengan melebar ke arah Cochannel Interferer.

KARAKTERISTIK ANTENA CERDAS

Beberapa karakteristik dari antenna cerdas adalah sebagai berikut: Signal gain (efektif dalam mencover sinyal tertentu) Interference rejection (kemampuan antenna untuk diarahkan kepada saluran yang

tidak mengandung channel interference) Power efficiency (energi yang dihasilkan efisien dibandingkan antenna biasa ) Path rejection (kemampuan menghindari gangguan) Cost effective (hemat biaya) Dapat menerima sinyal dalam kapasitas besar Dapat merubah pola radiasi secara otomatis

DESAIN ATAU PERANCANGAN ANTENA CERDAS

Prinsip kerja antena ini sama dengan prinsip kerja tubuh kita. Berikut ini spesifikasinya : Susunan elemen antena berfungsi seperti telinga, kulit, dan hidung, Yaitu mampu

menerima kedatangan sinyal berupa sudut fasa sinyal datang. Algoritma signal processing berfungsi seperti otak, yaitu mampu mengkorelasikan semua

sinyal datang yang dideteksi dan mengestimasinya sehingga dapat ditentukan lokasi sinyal datang tersebut serta mampu membedakan sinyal yang diinginkan dan sinyal yang tidak diinginkan.

Beamforming berfungsi seperti mulut, yaitu mampu memberikan informasi kepada user yang dideteksi dengan cara mengirimkan kembali sinyal tersebut pada arah yang sama saat kedatangan sinyal tersebut.

Antena cerdas adalah system komunikasi antenna digital wireless dengan beberapa elemen antenna pada sumbernya (pemancar), tujuan (penerima), atau keduanya,dimana sinyal dari elemen antena yang berbeda digabungkan atau dibuat dengan algoritma. Sistem antena cerdas ini bisa digunakan dalam beberapa cara. Antena ini dapat digunakan untuk meningkatkan kapasitas dan cakupan (beam forming) dalam sistem komunikasi

mobile. Antena ini juga dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas link,estimasi posisi pengguna, dan untuk mengurangi penyebaran delay.

Ada beberapa teknik yang digunakan sebagai pendekatan untuk sistem ini, seperti berikut ini:

1. SISO (single input - single output)Merupakan komunikasi wireless konvensional, dimana antena tunggal digunakan pada pemancar, dan antena tunggal lain digunakan di tempat tujuan (penerima).

Gambar 4. Sistem komunikasi SISO

System antena ini memiliki beberapa kekurangan antara lain pemancar dengan elemen antena tunggal mentransmisikan ke segala arah dan antena penerima menangkap sinyal yang datang dari segala arah sehingga tidak hemat energi. Kelemahan lain dengan sistem SISO adalah mereka rentan terhadap multipathefek. Sinyal dapat terhalang oleh benda-benda seperti bukit, dinding, dll sehingga menciptakan beberapa path ke penerima dan menyebabkan peningkatan jumlah kesalahan yang mengakibatkan penurunan data rate. Antenna cerdas bisa mengatasinya dengan mengubah pola radiasi terhadap lingkungan.

Gambar 5. Efek multipath

2. SIMO (single input – multiple output)Dalam sistem SIMO, satu antena digunakan di transmitter, dan dua atau lebih antena digunakan pada penerima.

Gambar 6. Sistem komunikasi SIMO

3. MISO (multiple input – single output)Dalam sistem MISO, dua atau lebih antena digunakan pada pemancar, dan satu antena digunakan di penerima.

Gambar 7. Sistem komunikasi MISO

4. MIMO (multiple input – multiple output)Dalam system ini, dua atau lebih antenna digunakan papa pemancar dan dua atau lebih antenna juga digunakan pada penerima.

Gambar 8. Sistem komunikasi MIMO

Gambar 9. Sistem MIMO menggunakan beamforming

Gambar diatas merupakan system MIMO menggunakan beamforming untuk mentransmisikan sinyal di arah tertentu dan menciptakan beam untuk menangkap sinyal yang datang dari arah itu. Sebuah sistem MIMO terutama digunakan untuk tiga tujuan yang berbeda yaitu beamforming, diversity dan spatial multiplexing.

BeamformingBeamforming adalah sebuah metode yang digunakan untuk membuat

pola radiasi dari antena array atau teknik pemrosesan sinyal yang digunakan dalam sensor array untuk arah dari sinyal transmisi atau penerimaan. Beamforming dapat digunakan untuk radio atau gelombang suara.

Beamforming telah menemukan berbagai aplikasi dalam radar, sonar, seismologi, komunikasi nirkabel, astronomi radio, akustik, dan biomedis. Adaptive beamforming digunakan untuk mendeteksi dan memperkirakan sinyal pada keluaran sensor array dengan menggunakan filtering data spasial adaptif dan penolakan gangguan.

Diversity Diversity merupakan satu dari beberapa skema keragaman nirkabel

yang menggunakan dua atau lebih antenna untuk menigkatkan kualitas dan keandalan link nirkabel. Seringkali, terutama di lingkungan perkotaan dan indoor, tidak ada line of sight (LOS) antara pengirim dan penerima. Sebaliknya sinyal tercermin bersama beberapa jalur sebelum akhirnya diterima. Masing-masing pantulan dapat mengenali pergeseran fasa, penundaan waktu, redaman, dan bahkan distorsi yang destruktif yang dapat mengganggu satu sama lain di sisi antena penerima. Diversity antenna sangat efektif dalam mengurangi situasi ini multipath. Penggunaan yang umum adalah pada jaringan Wi-Fi dan telepon nirkabel untuk mengkompresi interferensi multipath.

Multiplexing spatialMultiplexing spatial merupakan teknik transmisi pada komunikasi

nirkabel MIMO untuk mengirimkan data sinyal yang dikodekan secara terpisah dari masing-masing multiple transmit antenna. Oleh karena itu, dimensi ruang digunakan kembali, atau multiplexing, lebih dari satu kali. Teknik ini menawarkan peningkatan kapasitas transmisi simultan beberapa datastreams. Hal ini dilakukan oleh multiplexing datastream ke dalam beberapa datastreams paralel yang dikirim dari elemen antena terpisah sebagai ditunjukkan dalam Gambar 10. Data yang diterima kemudian harus diselesaikan oleh algoritma pemrosesan sinyal sebelum bisa digabungkan ke dalam datastream satu lagi. Dalam cara ini MIMO dapat memanfaatkan fenomena propagasi multipath untuk meningkatkan throughput, atau mengurangi tingkat bit error.

Gambar 10. Data ditransmisikan terpisah dari multiple transmit antenna

APLIKASI ANTENA CERDAS

Teknik antena cerdas biasanya digunakan pada prosesing sinyal akustik, memantau dan memindai RADAR, radio astronomi, dan radio teleskop, dan lebih banyak digunakan pada sistem seluler seperti W-CDMA dan UMTS.

Teknologi MIMO dapat digunakan pada sistem telepon rumah dan sistem telepon mobil GSM, multipleksing berdasarkan frekuensi (frequency division multiplexing) yang digunakan untuk mengatur kanal komunikasi pada spektrum radio amatir, dan multipleksing berdasarkan kode (code division multiplexing) yang digunakan pada sistem CDMA (Code Division Multiple Access). Sistem Digital Video Broadcasting (DVB) dan Digital Audio Broadcasting (DAB) di Eropa, digunakan pada standar IEEE 802.11 Hyper LAN2 yang mengatur tentang komunikasi data nirkabel pada jaringan komputer lokal (local area network, LAN). Smart antenna juga digunakan dalam teknologi Wi-Fi.

REFERENSI

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Smartantenna[2] http://www.waena.org/index.php?option=com_content&task=view&id=5284&Itemid=1[3] Miqdad, Riq’ie ; Penggunanan Sistem Smart Antenna dalam Komunikasi Seluler ; 2007 ;

fak.Teknik ; UNUD[4] http://yasdinulhuda.wordpress.com/2009/04/29/antenna/[5] http://badien.wordpress.com/2008/07/11/antena-cerdas-pada-gsm-bts/[6] Azlina Nur ; Simulation of Smart Antenna System ; 2008 ; Faculty of Electrical

Engineering ; University Teknologi Malaysia