SMART ANTENNAS

MAKALAHDisusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Antena dan Propagasi

Disusun Oleh:Hanif Yahya Muhtadin115060301111010

Jurusan Teknik ElektroFakultas TeknikUniversitas BrawijayaMalang2014

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan kasih karunia-Nyalah sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mengenai Smart Antennas ini tepat pada waktunya. Di mana makalah ini diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Antena dan Propagasi.Pada kesempatan ini kami juga tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih untuk semua bimbingan, arahan, dukungan dari berbagai pihak yang membantu sehingga makalah Smart Antennas ini dapat selesai.Kami menyadari bahwa penulisan makalah mengenai Smart Antennas ini masih sangat sederhana dan masih belum sempurna, sehingga kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.Akhir kata kami mengucapkan terima kasih, semoga penulisan makalah mengenai Smart Antennas ini dapat bermanfaat dan diterima dangan baik.

Malang, April 2014

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...............................................................................iDAFTAR ISI ..............................................................................................iiBAB I PENDAHULUAN .........................................................................11.1 LATAR BELAKANG .........................................................................11.2 RUMUSAN MASALAH ....................................................................11.3 TUJUAN PENULISAN ......................................................................2BAB II PEMBAHASAN ..........................................................................32.1 ANALOGI SMART ANTENNA .......................................................32.2 EVOLUSI SISTEM RADIO SELULAR ...........................................42.2.1 Sistem Omnidirectional .............................................................52.2.2 Sistem Smart-Antenna ..............................................................62.3 PROPAGASI SINYAL ...................................................................... 112.4 MANFAAT SMART ANTENNA ..................................................... 142.5 KERUGIAN SMART ANTENNA ....................................................152.6 ANTENA ............................................................................................162.6.1 Disain Array ..............................................................................162.6.2 Linear Array ..............................................................................172.6.3 Planar Array ..............................................................................182.7 ANTENNA BEAMFORMING ..........................................................192.8 DISAIN SISTEM SMART ANTENNA, SIMULASI, DAN HASIL ................................................................................................20BAB III PENUTUP ..................................................................................223.1 KESIMPULAN ....................................................................................223.2 SARAN ................................................................................................22DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................23

smart antennas_hanif yahya ( ii5060301111010 )22

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANGSelama dekade terakhir, teknologi nirkabel telah tumbuh pada tingkat yang tinggi, sehingga menciptakan layanan baru dan lebih baik dengan biaya lebih rendah. Hal ini menyebabkan peningkatan penggunaan airtime dan jumlah pelanggan. Solusi yang paling praktis untuk masalah ini adalah dengan menggunakan pengolahan spasial. Seperti Andrew Viterbi, pendiri Qualcomm Inc, yang menyatakan "Pengolahan spasial tetap sebagai yang paling menjanjikan, jika tidak perbatasan terakhir, dalam evolusi beberapa sistem akses".Pengolahan spasial adalah ide sentral antena adaptif atau sistem Smart Antenna. Meskipun mungkin kelihatannya bahwa antena adaptif telah baru saja ditemukan, Kembali ke Perang Dunia II dengan Bartlett beamformer konvensional. Hal ini hanya dari kemajuan saat ini diprosesor sinyal digital yang murah, tujuan umum prosesor (dan ASICs - Application-Specific Integrated Circuits), serta teknik pengolahan sinyal berbasis software yang inovatif (algoritma), bahwa sistem Smart Antenna telah menerima minat yang sangat besar di seluruh dunia. Bahkan, banyak ikhtisar dan tutorial telah muncul, dan banyak penelitian sedang dilakukan pada adaptif dan direction-of-arrival (DOA) algoritma untuk sistem smart antena. Karena jumlah pengguna dan permintaan untuk layanan nirkabel meningkat pada tingkat yang eksponensial, kebutuhan untuk daerah cakupan yang lebih luas dan kualitas transmisi yang lebih tinggi meningkat. Sistem Smart Antenna memberikan solusi untuk masalah ini.Makalah ini akan menyajikan pengenalan dan gambaran umum dari Sistem Smart Antenna. Pertama, memberikan wawasan tentang Sistem Smart Antenna menggunakan sistem pendengaran manusia sebagai analogi. Kemudian, menyajikan tujuan untuk Smart Antenna dengan memperkenalkan sistem radio selular dan evolusinya. Sebuah gambaran singkat dari propagasi sinyal diberikan untuk menekankan kebutuhan untuk Sistem Smart Antenna. Topik-topik ini diikuti oleh teori antena array, waktu kedatangan dan algoritma pengolahan digital adaptif, saling kopling, jaringan mobile ad hoc, desain antena, dan simulasi dan dampak dari desain antena pada kapasitas jaringan/throughput dan saluran komunikasi bit error rate ( BER ).

1.2 RUMUSAN MASALAHAdapun masalah yang diangkat berdasarkan latar belakang adalah sebagai berikut. Apa yang maksud Smart Antenna? Bagaimana sistem radio selular dan evolusinya? Bagaimana propagasi sinyal untuk Sistem Smart Antenna?

1.3 TUJUAN PENULISANAdapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut. Mengetahui pengertian Smart Antenna. Mengetahui sistem radio selular dan evolusinya. Mengetahui propagasi sinyal untuk Sistem Smart Antenna.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 ANALOGI SMART ANTENNABeberapa fungsi dari sistem rekayasa yang mudah dipahami ketika berhubungan dengan sistem tubuh manusia. Oleh karena itu, untuk memberikan wawasan tentang bagaimana sebuah sistem smart- antena bekerja, mari kita bayangkan dua orang sedang melakukan percakapan di dalam ruangan gelap. Pendengar di antara dua orang yang mampu menentukan lokasi dari pembicara saat ia bergerak tentang ruang karena suara pembicara tiba di masing-masing sensor pendengar, yaitu telinga, pada waktu yang berbeda. Prosesor sinyal manusia, yaitu otak, menghitung arah pembicara dari perbedaan waktu atau penundaan suara yang diterima oleh kedua telinga. Setelah itu, otak menambah kekuatan sinyal dari masing-masing telinga sehingga untuk fokus pada suara arah dihitung. Selain itu, jika speaker tambahan bergabung dalam percakapan, otak dapat menghilangkan interferensi yang tidak diinginkan dan berkonsentrasi pada satu percakapan pada suatu waktu. Sebaliknya, pendengar dapat merespon kembali ke arah yang sama dari pembicara yang diinginkan oleh orientasi pemancar (mulut) terhadap pembicara.

Gambar 16.1 Smart-antenna analogy. (a) Human analogy; (b) Electrical equivalent.Sistem smart-antena listrik bekerja dengan cara yang sama menggunakan dua antena bukan dua telinga dan prosesor sinyal digital bukan otak [lihat Gambar 16.1 (b)]. Oleh karena itu, setelah prosesor sinyal digital mengukur penundaan waktu dari setiap elemen antena, menghitung arah kedatangan (DOA) dari signal-of-interest (SOI), dan kemudian menyesuaikan Eksitasi (keuntungan dan fase sinyal) untuk menghasilkan pola radiasi yang berfokus pada saat SOI, idealnya, tuning keluar signal-not-of-interest (SNOI).

2.2 EVOLUSI SISTEM RADIO SELULARMempertahankan kapasitas selalu tantangan sebagai jumlah layanan dan pelanggan meningkat. Untuk mencapai kebutuhan kapasitas yang diperlukan oleh meningkatnya jumlah pelanggan, sistem radio selular harus berevolusi selama bertahun-tahun. Untuk membenarkan kebutuhan untuk sistem smart-antena pada saat struktur sistem selular, sejarah singkat pada evolusi sistem radio selular disajikan sebagai berikut.

2.2.1 Sistem OmnidirectionalSejak awal, para perancang sistem tahu bahwa kapasitas akan menjadi masalah, terutama ketika jumlah saluran atau frekuensi yang diberikan oleh Federal Communications Commission (FCC) adalah terbatas. Oleh karena itu, untuk mencapai kapasitas yang diperlukan untuk ribuan pelanggan, struktur selular yang cocok harus dirancang, sebagai contoh struktur yang dihasilkan digambarkan pada gambar 16.2.

Gambar 16.2 Typical cellular structure with 7 cells reuse patternSetiap bidang heksagonal diarsir pada Gambar 16.2 merupakan wilayah geografis namedcell kecil dengan maksimum radius R. Di tengah-tengah setiap sel berada base station dilengkapi dengan antena omnidirectional dengan band dengan frekuensi tertentu. BTS di sel yang bersebelahan ditugaskan pita frekuensi yang mengandung frekuensi yang berbeda dibandingkan dengan sel tetangga. Dengan membatasi area cakupan ke dalam batas-batas sel, band yang sama frekuensi dapat digunakan untuk menutupi sel-sel yang berbeda yang terpisah dari satu sama lain dengan jarak yang cukup besar untuk menjaga tingkat interferensi di bawah ambang batas yang lain. Proses desain memilih dan mengalokasikan pita frekuensi yang sama pada sel-sel yang berbeda BTS seluler dalam sebuah sistem yang disebut sebagai frekuensi reuse. Sel-sel yang memiliki pola yang sama berbayang menggunakan spektrum frekuensi yang sama. Pada bagian pertama sistem radio selular dikerahkan, masing-masing base station dilengkapi dengan antena omnidirectional dengan pola amplitudo khas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.3. Karena hanya sebagian kecil dari total energi mencapai pengguna yang diinginkan, energi yang tersisa itu terpancar dalam arah yang diinginkan. Karena jumlah pengguna meningkat, begitu pula gangguan, sehingga mengurangi kapasitas. Solusi cepat untuk masalah ini adalah untuk membagi sel menjadi sel-sel yang lebih kecil; Teknik ini disebut ascell membelah.

Gambar 16.3 Omnidirectional antenna pattern2.2.2 Sistem Smart-AntennaMeskipun manfaatnya, sectoring sel tidak memberikan solusi yang diperlukan untuk masalah kapasitas. Oleh karena itu, perancang sistem mulai melihat ke dalam suatu sistem yang dinamis bisa sectorize sel. Oleh karena itu, mereka mulai memeriksa antena cerdas.

Gambar 16.5 Sectorized base-station antenna.

Figure 16.6 Cochannel interference comparison between (a) sectoring, and (b) omnidirectional.Banyak mengacu pada sistem smart-antena sebagai antena cerdas, tetapi dalam kenyataannya antena tidak pintar, itu adalah pemrosesan sinyal digital, bersama dengan antena, yang membuat sistem cerdas. Meskipun mungkin kelihatannya bahwa sistem smart-antena adalah teknologi baru, teori dasar pintar (adaptif) antena bukanlah hal yang baru. Bahkan, telah diterapkan dalam sistem yang berhubungan dengan pertahanan sejak Perang Dunia II. Sampai tahun terakhir, dengan munculnya murah prosesor sinyal digital (DSP), tujuan umum prosesor (dan Application-Specific Integrated Circuits - ASICs), serta algoritma pemrosesan sinyal yang inovatif, sistem smart-antena telah menjadi praktis untuk komersial gunakan.Sistem Smart-antena pada dasarnya merupakan perpanjangan dari sectoring sel di mana cakupan sektor terdiri dari beberapa balok. Hal ini dicapai dengan menggunakan antena array, dan jumlah balok di sektor (misalnya, 120o) adalah fungsi dari geometri array. Karena antena cerdas bisa fokus pola radiasi mereka terhadap pengguna yang diinginkan dan menolak gangguan yang tidak diinginkan, mereka dapat memberikan cakupan area yang lebih besar untuk setiap base station. Selain itu, karena antena cerdas memiliki gangguan penolakan yang lebih tinggi, dan tingkat kesalahan bit karena itu lebih rendah (BER), mereka dapat memberikan peningkatan kapasitas yang cukup besar. Sistem ini secara umum dapat diklasifikasikan sebagai Switched-Beamor Adaptive Array.A. Sistem Switched-BeamSistem Aswitched-beam adalah sebuah sistem yang dapat memilih dari salah satu dari banyak pola yang telah ditetapkan dalam rangka untuk meningkatkan sinyal yang diterima (lihat Gambar 16.7), dan hal ini jelas perpanjangan sectoring sel sebagai masing-masing sektor dibagi menjadi sektor yang lebih kecil. Sebagai unit ponsel bergerak di seluruh sel, sistem-beam diaktifkan mendeteksi kekuatan sinyal, memilih pola balok yang telah ditetapkan sesuai, dan terus switch balok yang diperlukan. Tujuan keseluruhan dari sistem switched-beam adalah untuk meningkatkan keuntungan sesuai dengan lokasi pengguna. Namun, karena balok tetap, pengguna dimaksudkan mungkin tidak di pusat setiap balok utama yang diberikan. Jika ada interferer dekat pusat balok aktif, hal itu dapat ditingkatkan lebih dari yang diinginkan user.B. Sistem Adaptive ArraySistem Adaptive Array, memberikan derajat lebih kebebasan karena mereka memiliki kemampuan untuk beradaptasi secara real time pola radiasi ke lingkungan sinyal RF. Dengan kata lain, mereka dapat mengarahkan balok utama menuju sinyal pilot atau SOI sementara menekan pola antena di arah interferers atau SNOIs. Sederhananya, sistem array yang adaptif dapat menyesuaikan pola radiasi yang sesuai untuk tiap individu. Ini jauh lebih unggul kinerja sistem diaktifkan- balok, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.8. Angka ini menunjukkan bahwa tidak hanya sistem-beam diaktifkan mungkin tidak mampu menempatkan sinyal yang diinginkan pada maksimum lobus utama tetapi juga menunjukkan ketidakmampuan untuk sepenuhnya menolak interferer. Karena kemampuan untuk mengontrol pola radiasi padan cakupan area yang lebih besar secara keseluruhan untuk masing-masing situs sel, seperti yang digambarkan pada gambar 16.9, sistem array yang adaptif sangat meningkatkan kapasitas. Gambar 16.9 menunjukkan perbandingan, dalam hal cakupan area relatif, dari sectorized beralih-balok dan adaptif array konvensional. Di hadapan gangguan tingkat rendah, kedua jenis antena cerdas memberikan keuntungan yang signifikan atas sistem sektoral konvensional. Namun, ketika gangguan tingkat tinggi hadir, kemampuan penolakan gangguan sistem adaptif menyediakan signifikan lebih cakupan daripada baik konvensional atau sistem-beam diaktifkan.

Gambar 16.7 Switched-beam system.

Gambar 16.8 Comparison of (a) switched-beam scheme, and (b) adaptive array scheme

Figure 16.9 Relative coverage area comparisonamong sectorized systemsC. Spatial Division Multiple Access (SDMA)Tujuan utama dalam pengembangan sistem radio selular adalah SDMA. SDMA adalah salah satu pemanfaatan yang paling canggih teknologi smart-antena, kemampuan spasial-processing canggih memungkinkan untuk menemukan banyak pengguna, menciptakan sinar yang berbeda untuk setiap pengguna, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.11. Ini berarti bahwa lebih dari satu pengguna dapat dialokasikan ke saluran komunikasi fisik yang sama dalam sel yang sama secara bersamaan, dengan hanya pemisahan sudut. Hal ini dicapai dengan memiliki N beamformers paralel pada base station beroperasi secara independen, di mana setiap beamformer memiliki algoritma beamforming sendiri adaptif untuk mengendalikan set sendiri bobot dan direction-of-arrival algorithm (DOA) untuk menentukan waktu tunda dari masing-masing sinyal pengguna (lihat Gambar 16.12). Setiap beamformer menciptakan maksimum ke arah user yang diinginkan sementara nulling atau mengurangi pengguna lain. Teknologi ini secara dramatis meningkatkan kemampuan penindasan gangguan sementara sangat meningkatkan frekuensi reuse, mengakibatkan peningkatan kapasitas dan mengurangi biaya infrastruktur. Pada dasarnya, kapasitas meningkat tidak hanya melalui frekuensi reuse Intercell tetapi juga melalui penggunaan kembali frekuensi intrasel.

Gambar 16.10 Functional block diagram of an adaptive array system

Gambar 16.11 SDMA multibeam system

2.3 PROPAGASI SINYALSampai sekarang, masalah kapasitas telah dikaitkan semata-mata dengan gangguan cochannel dan dengan menipisnya saluran karena tingginya jumlah pengguna. Namun, multipath fading dan delay spread juga berperan dalam mengurangi kapasitas sistem. Untungnya, karena kemampuan sistem smart- antena untuk beradaptasi dengan lingkungan sinyal, mereka dapat sangat mengurangi delay spread dan multipath fading, sehingga meningkatkan kapasitas. Bagian ini memberikan gambaran singkat tentang propagasi sinyal.Sinyal yang dihasilkan oleh perangkat mobile pengguna omnidirectional di alam. Oleh karena itu, hal itu menyebabkan sinyal akan terpantul oleh struktur, seperti bangunan. Pada akhirnya, hasil kedatangan ini beberapa versi tertunda (multipath) dari sinyal utama (langsung) pada base station, seperti digambarkan pada Gambar 16.13. Kondisi ini disebut sebagai multipath. Secara umum, beberapa sinyal ini tertunda tidak cocok dalam fase karena perbedaan panjang lintasan pada base station, seperti yang ditunjukkan oleh contoh pada Gambar 16.14. Karena sistem smart-antena dapat menyesuaikan diri dengan lingkungan sinyal, mereka dapat memanfaatkan atau menolak sinyal tercermin tergantung apakah sinyal yang tertunda salinan SOI atau SNOIs. Ini merupakan keuntungan karena antena cerdas tidak hanya mampu untuk penggalian informasi dari jalur langsung dari SOI tetapi mereka canalso ekstrak informationfrom tercermin versionof SOI dan menolak semua interferers atau SNOIs. Oleh karena itu, karena kemampuan ini untuk mengelola sinyal multipath, sistem smart-antena meningkatkan kualitas link. Sebagai sinyal yang tertunda, fase komponen sinyal multipath dapat menggabungkan destruktif selama bandwidth yang sempit, tofading dari tingkat sinyal yang diterima terkemuka. Hal ini menyebabkan pengurangan kekuatan sinyal, dan contoh yang representatif diilustrasikan pada Gambar 16.15.

.

Gambar 16.13 Multipath environment

Gambar 16.14 Two out-of-phase multipath signals

Gambar 16.15 Fade effect on a user signal

Gambar 16.17 Phase cancellation.Kadang-kadang, sinyal multipath 180o keluar dari fase, seperti ditunjukkan pada gambar 16.17. Masalah multipath ini adalah pembatalan called phase. Ketika hal ini terjadi, panggilan tidak dapat dipertahankan untuk jangka waktu yang panjang, dan itu dijatuhkan. Dalam sinyal digital, efek multipath menyebabkan kondisi yang disebut delay spread. Dengan kata lain, simbol-simbol yang mewakili bit bertabrakan dengan satu sama lain menyebabkan intersymbol-interference (ISI), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.18. Ketika hal ini terjadi, tingkat kesalahan bit (BER) meningkat, dan degradasi nyata dalam kualitas dapat diamati

Gambar 16.18 Delay spread and ISI.

2.4 MANFAAT SMART ANTENNAAlasan utama untuk kepentingan tumbuh di sistem smart-antena adalah peningkatan kapasitas. Di daerah padat penduduk, sistem mobile biasanya gangguan terbatas, yang berarti bahwa gangguan dari pengguna lain adalah sumber utama kebisingan dalam sistem. Ini berarti bahwa sinyal-to-interference ratio (SIR) jauh lebih kecil daripada signal-to-noise ratio (SNR). Secara umum, smart antena akan, dengan secara simultan meningkatkan tingkat sinyal yang diterima berguna dan menurunkan tingkat gangguan, meningkatkan SIR tersebut.

Gambar 16.19 Cochannel interference comparison of the different systems.Manfaat lain yang sistem smart-antena memberikan tambahan jangkauan. Karena smart antena yang lebih terarah daripada antena omnidirectional dan sectorized, potensi peningkatan rentang tersedia. Dengan kata lain, antena cerdas mampu memfokuskan energi mereka terhadap pengguna yang dituju, bukan mengarahkan ke arah yang tidak perlu lainnya (membuang) seperti antena omnidirectional lakukan. Ini berarti bahwa BTS dapat ditempatkan jauh terpisah, yang mengarah ke pengembangan biaya yang lebih efisien. Oleh karena itu, di daerah pedesaan dan jarang penduduknya, di mana cakupan radio daripada kapasitas yang lebih penting, sistem smart-antena juga cocok.Keuntungan lain ditambahkan keamanan sistem smart antena. Masyarakat Indonesia yang menjadi lebih bergantung pada melakukan bisnis dan mengirimkan informasi pribadi, keamanan merupakan masalah penting. Smart antena membuat lebih sulit untuk menyadap sambungan karena penyusup harus diposisikan dalam arah yang sama sebagai pengguna seperti yang terlihat dari base station untuk berhasil menyadap sambungan.Akhirnya, karena sifat deteksi spasial sistem smart-antena, mereka dapat digunakan untuk mencari manusia dalam keadaan darurat atau untuk layanan lokasi spesifik lainnya

2.5 KERUGIAN SMART ANTENNASementara antena cerdas memberikan banyak manfaat, terdapat pula kekurangan tertentu. Sebagai contoh, transceivernya jauh lebih kompleks daripada transceiver station basis tradisional. Antena membutuhkan rantai transceiver terpisah untuk setiap elemen antena array dan kalibrasi real-time yang akurat untuk masing-masing. Selain itu, beamforming antena komputasi intensif, yang berarti bahwa BTS antena cerdas harus dilengkapi dengan prosesor sinyal digital yang sangat kuat. Hal ini cenderung meningkatkan biaya sistem dalam jangka pendek, tapi karena manfaatnya lebih besar daripada biaya, maka akan lebih murah dalam jangka panjang. Untuk antena cerdas untuk memiliki kemampuan pola-adaptif dan keuntungan yang wajar, sebuah array dari elemen antena yang diperlukan.

2.6 ANTENASalah satu komponen penting dari sensor sistem smart- antena atau elemen antena. Sama seperti pada manusia telinga adalah transduser yang mengubah gelombang akustik menjadi impuls elektrokimia, elemen antena mengkonversi gelombang elektromagnetik menjadi impuls listrik. Elemen antena ini memainkan peran penting dalam membentuk dan memindai pola radiasi dan membatasi algoritma adaptif yang digunakan oleh prosesor sinyal digital. Ada sejumlah elemen antena yang bisa dipilih untuk membentuk sebuah array adaptif. Ini termasuk radiator klasik seperti dipol, monopoles, loop, lubang, tanduk, reflektor, microstrips, dan sebagainya. Dengan demikian, seorang desainer antena yang baik harus mempertimbangkan jenis elemen antena yang paling cocok untuk aplikasi.Salah satu unsur yang memenuhi persyaratan dan kemampuan dari perangkat mobile adalah bahwa dari sebuah array dari elemen dicetak. Ada sejumlah elemen geometri dicetak, patch karena mereka biasanya disebut, beberapa ditunjukkan pada Gambar 14.2. Dua yang paling populer adalah persegi panjang, secara rinci dibahas dalam bagian 14.2, dan melingkar, dibahas secara rinci dalam bagian 14.3. Sebuah array memiliki sifat-sifat untuk menyediakan bandwidth yang diperlukan, kemampuan scanning, beamwidth, dan tingkat sidelobe. Selain itu, teknologi murah cocok untuk produk komersial, selain menjadi ringan dan permukaan conformal.2.6.1 Disain ArrayMainbeam dari array yang lebih besar dapat menyelesaikan, karena beamwidth sempit nya, signals-of-interest (Sois) lebih akurat dan memungkinkan sistem smart-antena untuk lebih menolak signals-not-of-interest (SNOIs). Meskipun ini mungkin tampak menarik untuk sistem smart-antena, ia memiliki dua kelemahan utama. Salah satu kelemahan adalah bahwa ia cenderung untuk meningkatkan biaya dan kompleksitas dari implementasi perangkat keras, dan yang lainnya adalah bahwa hal itu meningkatkan waktu konvergensi untuk algoritma adaptif, sehingga mengurangi bandwidth yang berharga. Oleh karena itu, masalah ini diselesaikan atas dasar analisis network. Konfigurasi array yang cocok untuk komunikasi mobile biasanya array planar. Konfigurasi array linier tidak begitu menarik karena ketidakmampuan untuk memindai di ruang 3-D. Di sisi lain, array planar canscanthe mainbeam dalam arah (elevasi) dan (azimuth). Awalnya, array linear akan dianalisis untuk menunjukkan beberapa prinsip dasar teori array yang akhirnya, sebagian besar usaha akan di array planar.2.6.2 Linear ArrayArray faktor array linear OFM (bahkan) unsur-unsur yang identik dengan jarak seragam diposisikan simetris sepanjang sumbu mereka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.20

Penyederhanaan dan normalisasi (16-1), faktor array untuk bahkan jumlah elemen dengan jarak seragam sepanjang sumbu mengurangi untuk

Gambar 16.20 Linear array with elements along the y-axis.

Dalam (16-2) dan (16-2a), n dan n merepresentasikan, masing-masing, amplitudo dan fase eksitasi dari unsur-unsur individu. Sementara koefisien amplitudo diwakili oleh pemrosesan sinyal beamforming adalah yang paling umum untuk mewakilinya dengan n. Koefisien amplitudo n mengontrol terutama bentuk pola dan tingkat lobus major-to-minor sedangkan eksitasi fase kontrol terutama kemampuan scanning array. Distribusi amplitudo Tapered menunjukkan beamwidth lebih luas tetapi sidelobe rendah. Oleh karena itu, seorang desainer antena dapat memilih distribusi amplitudo yang berbeda untuk menyesuaikan diri dengan karakteristik aplikasi. Ini adalah ditunjukkan pada gambar 16.21, di mana faktor array linier seragam dibandingkan dengan faktor array a Dolph- Tchebyscheff array linier. Dolph-Tchebyscheff array memelihara semua lobus kecil pada tingkat yang sama sementara mengorbankan sedikit pada setengah daya beamwidth yang lebih luas.2.6.3 Planar ArraySeperti disebutkan sebelumnya, array linear tidak memiliki kemampuan untuk memindai dalam ruang 3-D, dan karena itu perlu untuk perangkat portabel untuk memindai mainbeam dalam arah (elevasi) dan (azimuth), array planar lebih menarik untuk ini perangkat mobile. Mari kita asumsikan bahwa kita memiliki MN elemen identik, Mand N menjadi bahkan, dengan jarak seragam diposisikan simetris dalam xy-planeas ditunjukkan pada Gambar 16.22.

Gambar 16.21 Array factors of an eight-element linear array (interelement spacing of 0.5)

Gambar 16.22 Planar array with uniformly spaced elements.Array faktor untuk ini berbagai planar dengan maksimal sepanjang 0, 0, untuk nomor aneven elemen dalam setiap arah dapat ditulis sebagai

2.7 ANTENNA BEAMFORMINGIntelijen, berdasarkan definisi kamus Webster, adalah kemampuan untuk menerapkan pengetahuan dan memanipulasi lingkungan seseorang. Akibatnya, jumlah intelijen sistem memiliki tergantung pada informasi yang dikumpulkan, bagaimana memperoleh pengetahuan dari informasi yang diproses, dan kemampuannya untuk menerapkan pengetahuan ini. Dalam sistem antena cerdas, pengetahuan ini diperoleh dan diterapkan melalui algoritma diproses oleh prosesor sinyal digital (DSP) seperti terlihat pada Gambar 16.10. Tujuan dari DSP adalah untuk memperkirakan1. Arah kedatangan (DOA) dari semua sinyal yang mengenai antena, dan 2. Pertimbangan yang sesuai dengan idealnya mengarahkan radiasi maksimum pola antena ke arah SOI dan menempatkan nulls menuju SNOI.Oleh karena itu, bekerja pada antena cerdas mempromosikan penelitian dalam algoritma pemrosesan sinyal adaptif seperti DOA dan beamforming adaptif. Estimasi DOA melibatkan analisis korelasi sinyal array yang diikuti oleh eigenanalysis dan formasi sinyal/noise subspace pada sebuah beamforming adaptif tujuannya adalah untuk beradaptasi balok dengan menyesuaikan besarnya dan fase setiap elemen antena sehingga pola yang diinginkan terbentuk. Bagian ini menyajikan gambaran singkat mengenai direction-of-arrival algoritma diikuti oleh tinjauan algoritma beamforming adaptif. The beamforming adaptif dimulai dengan contoh sederhana untuk memberikan aninsight pembaca onthe dasar-dasar beamforming adaptif.

2.8 DISAIN SISTEM SMART ANTENNA, SIMULASI, DAN HASILBagian ini menggambarkan proses desain sistem smart-antena. Langkah pertama dari proses ini adalah untuk memilih dan merancang elemen antena. Kemudian, elemen-elemen ini dirancang antena digabungkan dalam konfigurasi tertentu untuk membentuk sebuah array. Konfigurasi array, jarak antar elemen, dan sinyal referensi atau urutan latihan yang digunakan dalam algoritma LMS untuk menghitung bobot kompleks yang sesuai. Akhirnya, bobot ini diuji dengan menggunakan software Ensemble untuk memverifikasi desain keseluruhan. Proses desain saja dijelaskan didokumentasikan di bawah ini dengan bantuan beberapa hasil awal. Kapasitas jaringan untuk berbagai pola antena dievaluasi dalam rangka untuk memandu desain antena untuk kapasitas jaringan tinggi.Tujuan dalam pembahasan ini adalah untuk memperkenalkan suatu proses untuk merancang suatu sistem smart-antena untuk perangkat portabel. Proses perancangan yang diusulkan terdiri dari beberapa langkah atau tujuan. Langkah pertama dari proses ini adalah untuk merancang antena yang cocok untuk kebutuhan jaringan/komunikasi seperti beamwidth diperlukan untuk maintaina ditoleransi bit error rate (BER) atau throughput. Desain antena merupakan desain single-elemen (misalnya, dimensi, material, dan geometri), dan desain array (misalnya, konfigurasi, jarak interelement, dan jumlah elemen). Untuk mengoptimalkan desain antena, Ensemble, sebuah MoM (Metode moments) paket perangkat lunak simulasi, analisis desain dan menghitung S-parameter, Z-parameter, dan pola amplitudo medan jauh.Setelah langkah desain antena selesai, langkah kedua adalah untuk memilih sebuah algoritma adaptif yang meminimalkan MSE. Selain itu, teknik kontrol sidelobe diimplementasikan untuk mencegah kebisingan lingkungan atau clutter suara dari yang diterima oleh sidelobe tinggi dan mengurangi kinerja sistem secara keseluruhan. Karena kompleksitasnya, rincian langkah ini akan dihilangkan. Pembaca yang tertarik disebut.Setelah algoritma adaptif telah menetapkan bobot kompleks yang memindai sinar menuju arah SOI, dan menempatkan nulls menuju arah SNOIs, ini bobot kompleks dimasukkan dalam Ensemble sebagai langkah terakhir dari proses desain untuk memverifikasi secara keseluruhan desain. Secara khusus, langkah akhir terdiri dari membandingkan pola amplitudo medan jauh diproduksi oleh Ensemble menggunakan bobot kompleks dihitung dengan model rongga pola medan jauh (yaitu, menggunakan faktor array yang dihasilkan oleh bobot algoritma LMS dan pola single- elemen).

BAB IIIPENUTUP

3.1 KESIMPULANSelama dekade terakhir, teknologi nirkabel telah tumbuh pada tingkat yang tinggi, sehingga menciptakan layanan baru dan lebih baik dengan biaya lebih rendah. Hal ini menyebabkan peningkatan penggunaan airtime dan jumlah pelanggan. Solusi yang paling praktis untuk masalah ini adalah dengan menggunakan pengolahan spasial. Seperti Andrew Viterbi, pendiri Qualcomm Inc, yang menyatakan "Pengolahan spasial tetap sebagai yang paling menjanjikan, jika tidak perbatasan terakhir, dalam evolusi beberapa sistem akses". Pengolahan spasial adalah ide sentral antena adaptif atau sistem Smart Antenna.

3.2 SARAN Peningkatan kinerja Smart Antenna dengan meminimalkan kerugian. Dengan peningkatan teknologi yang bersifat kontinu maka diharapkan pengembangan Smart Antenna menjadi lebih efektif, efisien, dan ekonomis. Pemanfaatan Smart Antenna dengan baik untuk kemaslahatan umat manusia.

DAFTAR PUSTAKA

Constantine A, Balanis. 2005. Antenna theory Analysis and Design Third Edition. New Jersey. Willey Interscience, Inc.