tugas paper - antena dan propagasi

8/15/2019 Tugas Paper - Antena Dan Propagasi

1/16

Muhammad Fauzi (41413110025)

Dana Mulya Abadi (41413110031)

Putra Rifki Kurniaan (41413110123)

Fakultas Teknik


2/16

ABSTRAK

Tuntutan komunikasi nirkabel yang handal dan kapasitas sistim yang tinggi tidak terlepas dari

ketersediaan resource berupa spectrum frekuensi yang cukup. Pemanfaatan spectrum secara efisien yang

semaksimal mungkin dengan interferensi yang bisa ditoleransi adalah tujuan penting sistim radio kognitif.

Ada tiga langkah penting dalam radio kognitif, observasi kondisi lapangan, mengambil keputusan melalui

suatu proses optimasi dan men-setting parameter pemancar. Hal kunci dalam sistim radio kognitif adalah

managemen spectrum yang dinamis, suatu interval frekuensi yang bebas digunakan oleh pengguna, di

kala pengguna utamanya (primary user sedang tidak menggunakan. Penggunaannya tidak terikat pada

suatu teknologi tertentu.

1. PENDAHULUAN

!alam dunia telekomunikasi nirkabel ("ireless #ommunications spectrum frekuensi

adalah hal yang mendapatkan perhatian penting, karena melalui spectrum inilah data bisa

dikirimkan, semakin besar interval frekuensi didapatkan, semakin tinggi pula kecepatandata (data rate dalam bps yang bisa diperoleh. $arena spectrum sangat penting dan

merupakan sumber daya (resource yang terbatas, penggunaannya harus dilakukan secara

efisien dan se-maksimal mungkin. !i sini yang lain, penggunakan spectrum secara

maksimal sering kali bertemu dengan kondisi negative yang akan muncul karenanya, yaitu

membesarnya interferensi antar pengguna saluran telekomunikasi ini. $onsep radio

kognitif diharapkan bisa menanggulangi masalah ini.

%stilah radio kognitif (cognitive radio pertama kali diperkenalkan oleh &itola , yang mana,

radio kognitif didefinisikan sebagai sistim radio yang memahami konteks keberadaan

dalam suatu lingkungan komunikasi, yang bisa mengatur parameternya secara optimal

dalam melakukan proses komunikasi. 'ejak saat itu, istilah cognitive sering digunakan oleh

para peneliti di seluruh dunia, dengan berbagai macam penamaannya. %stilah sederhana

untuk menggambarkan radio kognitif adalah sebuah radio yang sangat cerdas. 'istim radio

memang semakin bertambah cerdas dalam beberapa decade terakhir ini, misalnya, alat

komunikasi generasi ketiga () yang mampu untuk mengubah level daya pancarnya

secara dinamis sesuai dengan kondisi di lapangan.

!alam prakteknya, perangkat radio kognitif diharapkan untuk merasakan hunian channel

sama band di seluruh spektrum dan mandiri beradaptasi dengan transmisi utama. Proses

penginderaan kontinyu (atau terputus-putus pada band*idth yang besar memaksakan

kendala yang berbeda di bagian depan-ujungnya radio-frekuensi terminal sekunder. +ebih

tepatnya, persyaratan ini membatasi masalah yang ketat pada desain antena, kebisingan

rendah amplifikasi, thesiers frekuensi syn menyediakan frekuensi pemba*a dari puluhan

hert mega sekitar )H, pencampuran taji, dan spectrum /roadband dan merdu antenna

penginderaan, Amplifier multiband, filter 01, mi2er langsung konversi broadband, filter

baseband, dan A!# 3 !A# yang diperlukan untuk me*ujudkan peralatan soft*are-defined

radio kognitif. $omponen 01 ini diharapkan beroperasi pada rentang frekuensi yang luas.


3/16

!alam radio kognitif, radio reconfigurable front-end dapat diprogram untuk mengirimkan,

mengarahkan band apapun, tune ke saluran band*idth apapun, dan menerima diterima

skema modulasi. $emampuan untuk merancang komponen linear dan spektral lincah dan

arsitektur di akhir depan-radio-frekuensi transceiver dianggap perhatian teknologi utama

dalam arsitektur radio kognitif.

&anajemen spectrum secara tradisional adalah proses untuk mengkordinir bagaimana

spectrum itu digunakan (untuk aplikasi apa dan menggunakan teknologi apa, dan siapa

yang menggunakan. Proses bagaimana spectrum digunakan dinamakan allocation, dan

proses siapa yang menggunakan disebut juga assignment. Target dari manajemen spectrum

adalah mendapatkan keuntungan komunitas (society gain, dengan dipergunakaannya

resource ini secara maksimal, dengan interferensi yang minimal antar pengguna. 0egulator,

yang pada level global di*akili oleh %nternational Telecommunication 4nion (%T4,

mengalokasikan spectrum dari 5 kH sampai 678 )H ke beberapa *ilayah pemakaian. !i

level negara ada regulator yang bertugas menga*asi pemakaian spectrum ini. Pemberian

dan kontrol yang ketat ini memudahkan regulator untuk me-manage interferensi. 'ebuahinterval frekuensi diberikan pada suatu organisasi atau pemakai spectrum, dan tak ada

pengguna lain memakainya. $ondisi pemberian spectrum yang seperti ini, seperti yang

akan ditunjukkan melalui pengukuran di bagian nanti, tidaklah efisien dalam

penggunaannya. Ada terlalu banyak *hite spot atau fre9uency hole pada spectrum tersebut.

:ang dimaksud dengan kedua istilah itu adalah spectrum yang *alaupun secara hokum

diberikan pada suatu pemakai, tetapi pada *aktu-*aktu tertentu (dan ini bisa cukup

sering, atau pada lokasi-lokasi geografis tertentu, tidak terpakai. &engapa tak boleh

digunakan oleh pihak lain ;

Pengelolaan spektrum secara dinamis memberikan harapan yang memiliki prospek cukup

bagus.


4/16

mudah diintegrasikan dengan sistem communication terus meningkat. 0econfigurable dan

frekuensi arsitektur sebagian besar dirancang saat ini dalam rangka memecahkan alokasi

frekuensi yang luas dan untuk mengurangi jumlah blok fungsional. $erja intensif telah

dilakukan dalam merancang antena untuk aplikasi radio kognitif. Penggunaan antena

*ideband untuk spektrum sensing dan ro*band antena nar- untuk transmisi telah diusulkan

oleh komunitas riset. Penginderaan dan transmisi antena dapat juga ditemukan dalam

struktur, seperti yang ditunjukkan pada )ambar .

)ambar . Antena konfigurasi

( antena reconfigurable 1rekuensi? frekuensi antena disetel untuk memiliki satu antena

multifungsi sebagai terminal kecil untuk berbagai layanan, dengan pola radiasi yang tersisa

tidak berubah sedangkan frekuensi berubah.

(6 pola radiasi antena reconfigurable? antena dapat mengarahkan pola radiasi balok ke-

beda arah yang berbeda. 1rekuensi tetap tidak berubah sedangkan pola radiasi perubahan pada persyaratan sistem.( Polarisasi reconfigurable antena? memberikan gelar tambahan kebebasan untuk

meningkatkan kualitas link sebagai bentuk beralih antena keragaman dengan peningkatan

kinerja penerimaan sinyal di multipath fading lingkungan.

3. KONFIGURASI SISTEM KOGNITIF

!alam melakukan konfigurasi sistim kognitif dilakukan pen-settingan parameter pada

sistim tersebut. Ada banyak pen-settingan yang bisa dilakukan, mulai dari frekuensi, lebar

pita frekuensi (band*idth, durasi sinyal, teknik modulasi, daya pancar (penggunaan

baterei, dan sebagainya. !alam melakukan pen-settingan ini perlu diperhatikankonsekuensinya, banyak konsekuensi positif ataupun negative. Pen-settingan sistim

tergantung dari hard*are dan soft*are yang tersedia di piranti komunikasi, juga tergantung

dari standard dan regulasi yang memba*ahi piranti tersebut. @isi dari sistim kognitif

adalah tidak adanya hambatan yang membatasi kemungkinan dan kemampuan untuk

melakukan konfigurasi, kecuali konsekuensi negative yang akan muncul. )ambar 6

menunjukkan komponen di piranti sistim radio kognitif. !ari hasil observasi dengan


5/16

spectrum analyer yang terintegrasi di dalam sistim, ditambah data-data lainnya, misalnya

dari data base regulasi dan spesifikasi alat, dilakukan proses pengambilan keputusan, yang

akan memicu proses pen-settingan parameter pemancaran dan penerimaan untuk

melakukan komunikasi secara kognitif.

)ambar 6. $omponen system radio kognitif

3.1 Konfigurai !ari u!u" #an!ang fr$%u$ni

$omponen penerima dari sistim radio kognitif yang dilengkapi oleh spectrum analyer

harus mampu untuk bisa mendeteksi *ilayah spectrum yang kosong secara akurat, di mana

dan seberapa lebar. 'istim radio kognitif ini kemudian menggunakan *ilayah yang kosong

tersebut untuk suatu *aktu tertentu, sampai ia harus kembali meninggalkannya.

)ambar . Pemanfaatan spectrum yang kosong oleh sistim radio kognitif

4ntuk melakukan proses di atas, sistim radio kognitif harus didukung oleh kemampuan

soft*are dan hard*are yang memadai, bagian frekuensi radio (radio fre9uency301 yang

berupa synthesier, filter lolos tengah yang selektif bersama dengan bagian digital yang

mempunyai kemampuan prosesor yang besar dan cepat mengupayakan pemanfaatan

spectrum yang kosong ini dengan interferensi yang minimal.

3.2 Konfigurai !ari u!u" #an!ang &o%ai g$ografi

!alam beberapa kondisi, sangat mungkin spectrum yang bisa digunakan hanya berlaku

untuk suatu *ilayah atau sector arah tertentu. )ambar 8 memberikan visualisasi pada kasus

ini. $ondisi a*al adalah sebuah scenario, yang melibatkan pemilik asal dari spectrum,

yaitu sebuah stasiun basis utama (primary /T', yang menyuplai pengguna utama


6/16

(primary users dengan frekuensi tertentu f. 'etelah dilakukan observasi dan diambil

keputusan bolehnya digunakan frekuensi f oleh sistim radio kognitif, maka stasiun basis

sekunder (/T' secondary akan menggunakan frekuensi ini dan berkomunikasi dengan

pengguna sekunder (secondary users.

)ambar . Penggunaan antena dengan beamforming khusus pada radio kognitif

Ada tiga kasus menarik yang ditampilkan di gambar .


7/16

dari sinyal tersebut terhadap derau. !ari diketahui, modulasi ordo tinggi sangat mudah

untuk diganggu derau, yang akan mengakibatkan bertambahnya bit error rate (/C0.

Penggunaan pengkodean saluran dengan coding rate yang rendah akan menaikkan

resistensi sinyal dari gangguan, karena di dalam sinyal tersebut terdapat cukup parity yang

bisa membantu piranti penerima dalam melakukan proses error detection and correction.

3.) Konfigurai !ari u!u" #an!ang %$*$#a"an "ranf$r !a"a

&odulasi dan koding merupakan proses yang langsung bisa menaikkan atau menurunkan

kecepatan transfer data. Terjadi kompromis (trade-off antara kecepatan transfer data

dengan rentanitas sinyal dari gangguan. Pada prakteknya, lebih sering data rate yang

dikorbankan untuk mendapatkan sinyal yang lebih tahan dari gangguan dan kesalahan.

'istim multiple input multiple output (&%&B, yang diperkenalkan oleh 1oschini di tahun

55D, memberikan usulan yang merupakan jalan keluar penting di akhir abad keduapuluh,

untuk menaikkan data rate dari sebuah hubungan komunikasi tanpa membutuhkan

spectrum frekuensi yang lebih besar. Pada sistim &%&B ini diperlukan antena yang

dihubungkan dengan mikroprosessor tertentu, yang akan mengatur amplitude dan phasa

dari pencatuan, sehingga bisa dihasilkan pembesaran data rate sesuai dengan jumlah antena

yang digunakan. 'eperti yang dilaporkan di, sistim &%&B akan bekerja secara efisien, jika

lingkungan tempat sistim ini berada, bersifat rich scattering, yaitu kondisi dengan

banyaknya refleksi dan difraksi, sehingga memungkinkan sinyal satu dengan sinyal lainnya

untuk mencapai penerima melalui jalur yang beraneka ragam.

). PENGMATAN KONDISI FU++, LOGI-

%nformasi mengenai regulasi didapatkan dari lembaga yang ber*e*enang, di mana sistim

radio kognitif akan digunakan, informasi mengenai kemampuan piranti radio kognitif harus

diketahui dan disimpan dari produsen piranti tersebut. !ua informasi lainnya, yaitu

tuntutan komunikasi dan %nformasi mengenai lingkungan tempat sistim radio kognitif

didapatkan dengan pengamatan berupa pengukuran dari sinyal dan karakternya. !alam

realitanya, sangat mungkin semua informasi ini bukan didapatkan secara mandiri oleh

sistim radio kognitif, tetapi dapat bantuan pemberian informasi dari pihak eksternal. 'alah

satu factor pemicu munculnya sistim radio kognitif adalah kebutuhan yang mendesak akan

spectrum frekuensi, sebagai sumber daya dasar dari sebuah komunikasi nirkabel.

$elangkaan spectrum ini menyebabkan naiknya harga per&H dan terhambatnya

perkembangan aplikasi-aplikasi komunikasi lainnya. #ara alokasi (allocation dan

penyerahan (assignment spectrum yang konvensional juga menyebabkan penggunaanspectrum yang tidak efisien dan kaku.

'ebuah sistem berbasis fuy logic untuk mengambil keputusan untuk menggunakan

spektrum yang tidak terpakai diusulkan dan dipelajari. +ogika fuy digunakan karena

merupakan logika multi-nilai dan parameter masukan dapat dianggap mengambil

keputusan. &odel dari sistem berbasis fuy ditunjukkan pada )ambar 8.


8/16

)ambar 8. &odel of the proposed system

+ogika fuy digunakan karena merupakan logika multi-nilai dan parameter masukan

dapat dianggap mengambil keputusan. $ekuatan sinyal telah dianggap sebagai salah satu

penentu parameter karena radio akan memutuskan untuk perubahan saluran jika kekuatan

sinyal di channel yang dimaksud adalah tinggi. $ecepatan simpul juga merupakan salahsatu parameter masukan di sini karena lebih banyak kecepatan lebih akan menjadi

kesempatan untuk mobile node untuk mengubah posisi dan karenanya kualitas degradasi

layanan karena kekuatan sinyal rendah, terutama pada batas sel layanan atau daerah.

$ecepatan pengguna sekunder juga merupakan salah satu parameter masukan di sini

karena lebih adalah kecepatan lebih akan menjadi kesempatan bagi pengguna sekunder

untuk mengubah posisi dan karenanya kemungkinan kualitas degradasi pelayanan karena

nonavailablity dari saluran yang diinginkan. 0asio yang dibutuhkan spektrum oleh

pengguna sekunder untuk total spektrum (efisiensi spektrum yang tersedia telah terus

menjadi parameter penentu ketiga karena kebijakan akses spektrum yang dinamis ini radio

akan menggunakan spektrum kosong yang tidak terpakai. Tanpa iin pengguna harusmemilih spektrum dari berlisensi pengguna dengan spektrum kosong maksimal.


9/16

bentuk aturan linguistik. Pengetahuan ini dapat dengan mudah dikombinasikan dengan

aturan yang menggambarkan relasi antara input sistem dan output. 'elain itu, jenis

&amdani 10/' memiliki tingkat tinggi kebebasan untuk memilih yang paling cocok

fuification dan antarmuka defuifikasi komponen sebagai serta metode antarmuka itu

sendiri. $emungkinan akses spektrum di lokasi tertentu adalah dihitung sebagai 'pectrum

akses kemungkinan G nilai min berat fungsi keanggotaan. Eilai $eputusan dekat dengan

dianggap mengambil keputusan dalam mendukung mendapatkan iin untuk Akses

spektrum. &atlab 7. digunakan untuk simulasi. 10/' yang diusulkan sehingga

mengambil keputusan berdasarkan tiga parameter kunci menurut aturan dasar yang telah

ditetapkan. Hasil yang dibahas dalam bagian berikutnya

)ambar D. &embership function for signal strength (d/m

)ambar 7. &embership function for node velocity ($m3hr


10/16

)ambar F. &embership function for ratio of re9uired channels by secondary user to the total

number of free channels

)ambar 5. &embership function for distance bet*een primary user and secondary user (meters

No Signa& S"r$ng"' $&o*i"(S#$*"ru/

Effi*i$n*(Di"an*$ D$*iion

+o* +o* +o* +o* High

6 +o* +o* +o* &edium High

+o* +o* +o* High &edium

+o* +o* &edium +o* High

8 +o* +o* &edium &edium High

D +o* +o* &edium High &edium

7 +o* +o* High +o* &ediumF +o* +o* High &edium &edium

5 +o* +o* High High +o*

+o* &edium +o* +o* High

+o* &edium +o* &edium High

6 +o* &edium +o* High +o*

+o* &edium &edium +o* High

+o* &edium &edium &edium High


11/16

8 +o* &edium &edium High &edium

D +o* &edium High +o* &edium

7 +o* &edium High &edium +o*

F +o* &edium High High +o*

5 +o* High +o* +o* High

6 +o* High +o* &edium High6 +o* High +o* High High

66 +o* High &edium +o* High

6 +o* High &edium &edium High

6 +o* High &edium High High

68 +o* High High +o* High

6D +o* High High &edium &edium

67 +o* High High High &edium

6F &edium +o* +o* +o* High

65 &edium +o* +o* &edium &edium

&edium +o* +o* High &edium

&edium +o* &edium +o* &edium6 &edium +o* &edium &edium &edium

&edium +o* &edium High &edium

&edium +o* High +o* &edium

8 &edium +o* High &edium &edium

D &edium +o* High High &edium

7 &edium &edium +o* +o* &edium

F &edium &edium +o* &edium &edium

5 &edium &edium +o* High &edium

&edium &edium &edium +o* &edium

&edium &edium &edium &edium &edium

6 &edium &edium &edium High &edium

&edium &edium High +o* &edium

&edium &edium High &edium &edium

8 &edium &edium High High &edium

D &edium High +o* +o* High

7 &edium High +o* &edium High

F &edium High +o* High &edium

5 &edium High &edium +o* High

8 &edium High &edium &edium High

8 &edium High &edium High &edium

86 &edium High High +o* &edium8 &edium High High &edium &edium

8 &edium High High High &edium

88 High +o* +o* +o* +o*

8D High +o* +o* &edium +o*

87 High +o* +o* High +o*

8F High +o* &edium +o* +o*

85 High +o* &edium &edium +o*


12/16

D High +o* &edium High +o*

D High +o* High +o* +o*

D6 High +o* High &edium +o*

D High +o* High High +o*

D High &edium +o* +o* +o*

D8 High &edium +o* &edium +o*DD High &edium +o* High +o*

D7 High &edium &edium +o* +o*

DF High &edium &edium &edium +o*

D5 High &edium &edium High +o*

7 High &edium High +o* +o*

7 High &edium High &edium +o*

76 High &edium High High +o*

7 High High +o* +o* +o*

7 High High +o* &edium +o*

78 High High +o* High +o*

7D High High &edium +o* +o*77 High High &edium &edium +o*

7F High High &edium High +o*

75 High High High +o* +o*

F High High High &edium +o*

F High High High High +o*

0. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil simulasi ditunjukkan pada )ambar , , 6, dan . %ni dapat dilihat dari hasil

yang kesempatan mengambil keputusan jika kekuatan sinyal dari saluran yang dita*arkan

oleh primer pengguna tinggi dan jarak antara pengguna primer dan sekunder adalah rendah()ambar . !emikian pula, kesempatan semakin meningkat ketika cukup spektrum

gratis atau saluran yang tersedia ()ambar dan )ambar 6. )ambar menunjukkan

bah*a kecepatan meningkatkan kemungkinan spektrum mengakses lebih jika jarak cukup

kecil. Hasilnya adalah serupa untuk kecepatan tinggi dan kekuatan sinyal rendah ()ambar


13/16

)ambar . Bpportunistic spectrum access decision possibility (@elocity G 8 $m 3 hr and

ratio of re9uired spectrum to available spectrum G .8

)ambar . Bpportunistic spectrum access decision possibility (!istance bet*een primary

and secondary user G 8 meters and signal strength G - D d/m


14/16

)ambar 6. Bpportunistic spectrum access decision possibility (!istance bet*een primary

and secondary user G 8 meters and user velocity G 8 $m 3 hr

)ambar . Bpportunistic spectrum access decision possibility (ratio of re9uired spectrum

to available spectrum G .8 and signal strength G - D d/m


15/16

)ambar . Bpportunistic spectrum access decision possibility (distance bet*een primary

and secondary users G 8 meters and ratio of re9uired spectrum to available spectrum G

.8


16/16

0efrensi?

%nternational

!B% ? .863ijdps.6.66 6'mart 0adio 'pectrum &anagement for #ognitive 0adio

Partha Pratim /hattacharya, 0onak $handel*al, 0ishita )era, Anjali Agar*al

%nternational

tugas paper - antena dan propagasi

Documents