Documents
Resources
Learning Center
Upload
Plans & pricing Sign in
Sign Out

MAKALAH SDMA

VIEWS: 18 PAGES: 9

Technology Digital

More Info
									                              BAB I. PENDAHULUAN
        Teknologi wireless telah banyak diaplikasikan dalam menunjang penggelaran
infrastruktur telekomunikasi khususnya di daerah yang sulit dijangkau oleh infrastruktur
wireline. Disamping untuk memenuhi kebutuhan telekomunikasi di daerah rural, teknologi ini
juga digunakan untuk service mobilit.
        Seperti diketahui bersama bahwa komunikasi wireless, khususnya selular, telah
mengalami perkembangan yang sangat pesat dengan munculnya berbagai sistem di antaranya
: DECT, PHS, IS-95, IS-136, GSM dll. Dengan semakin banyaknya pelanggan yang
menggunakan sistem wireless, muncul permasalahan yaitu bagaimana meningkatkan
kapasitas sistem di daerah yang demand-nya besar serta bagaimana memperbesar coverage di
daerah dimana pelanggannya relatif sedikit untuk mengurangi biaya pembangunan
infrastruktur dan pemeliharaan.
        Untuk mengatasi permasalahan tersebut telah dikembangkan suatu teknik multiple
Access baru yang dikenal dengan nama Space Division Multiple Access (SDMA).
Keuntungan utama SDMA adalah dengan digunakannya intelligent processing terhadap
informasi yang diterima dari antena array. Dan keuntungan ini merupakan pelengkap dari
keuntungan yang telah ada dari penggunaan domain lain. Sehingga SDMA dapat lebih
meningkatkan kapasitas, kualitas dan lebih ekonomis terhadap sistem wireless konvensional.
SDMA ini dapat diterapkan ke semua jenis format modulasi atau akses, seperti : CDMA,
TDMA, FM atau kombinasinya.
        Pada pembahasan selanjutnya akan disampaikan dahulu prinsip antena array sebagai
elemen dasar SDMA. Selanjutnya akan diuraikan konsep dasar SDMA serta keuntungan atau
keunggulan digunakannya teknik ini.
                               BAB II. PEMBAHASAN

A. Prinsip Antena Array

        Dengan mengkombinasikan output tiap antena (elemen) dalam suatu array akan
diperoleh gain dan direktivitas yang jauh berbeda dari elemen pembentuk array. Sebagai
contoh, terdapat m elemen yang sama dan masing-masing berjarak setengah panjang
gelombang. Jika sinyal datang secara simultan ke tiap elemen secara tegak-lurus atau
broadside terhadap sumbu array maka sinyal output antena merupakan perkalian m x besar
sinyal output tiap elemen.
        Gambar 1 menunjukkan pola radiasi efektif antena yang dihasilkan dari elemen
tunggal, dua dan enam buah. Panjang pola radiasi proporsional dengan gain atau kekuatan
sinyal pada output array. Dari pola radiasi tersebut terlihat bahwa terjadi kenaikan gain pada
arah broadside dengan bertambahnya jumlah elemen antena yang digunakan.
        Sistem phased-array konvensional memiliki pola radiasi yang hampir sama dengan
Gambar 1 kecuali arah gain maksimum mungkin tidak broadside. Sistem yang lebih maju
Dapat melakukan optimalisasi untuk memperbesar sinyal user tertentu dimana pada saat yang
bersamaan juga dapat memperkecil interferensi. Disamping itu antena array dapat
dikombinasikan dengan software yang memungkinkan terjadi perubahan pola radiasi sesuai
kebutuhan operasional.




Beberapa jenis teknologi antena array yang telah dikembangkan diantaranya :

      Switched-diversity, dimana dua atau beberapa buah antena yang identik disusun
       dalam jarak sekian lambda dan masing-masing dihubungkan dengan sebuah receiver.
        Teknik ini tidak bisa meningkatkan kapasitas ataupun coverage tetapi mampu
        mengatasi permasalahan fading.
       Swiched-beam, sistem ini menggunakan elemen antena yang memiliki beamwidth
        kecil serta software untuk memilih beam atau sektor yang akan digunakan untuk
        berkomunikasi dengan tiap user. Sistem secara kuntinyu memonitor output tiap beam
        serta memilih beam yang outputnya paling besar. Teknik ini umumnya hanya
        digunakan untuk arah terima.
       Adaptive-array, terdiri dari antena array, RF dan komponen digital serta pengolah
        sinyal digital. Sistem ini secara kontinyu memonitor coveragenya, serta mencoba
        melakukan adaptasi terhadap perubahan propagasi.


B. Konsep Dasar SDMA

        Secara prinsip Adaptive-array dapat dianalogikan dengan telinga manusia dimana mampu
mengidentifikasi dari arah mana sinyal atau suara datang dengan tingkat akurasi yang tinggi. Otak
akan mengolah informasi atau sinyal yang diterima oleh kedua telinga serta melakukan perhitungan
dari arah mana suara berasal. Suara-suara dari arah lain masuk juga, tetapi secara keseluruhan suara
yang dikehendaki akan terdengar dua kali lebih besar dibanding arah lain dan tentu saja mengetahui
dari arah mana suara tersebut.


        Dalam frekuensi radio jumlah elemen yang dapat digunakan tentu saja bisa lebih dari dua
(tidak seperti manusia yang hanya memiliki dua "elemen") sehingga sinyal yang didapat bisa jauh
lebih kuat serta lebih selektif.


          SDMA diimplementasikan pada base station yang mengkombinasikan algortima,
perangkat pemrosesan sinyal digital dan antena array. Pemrosesan sinyal output dari antena
array menghasilkan suatu perkiraan posisi azimuth terminal user secara real-time. Informasi
angular ini digunakan untuk mengarahkan komunikasi ke terminal tersebut. Pada arah
downlink (Base station ke terminal), jika dibandingkan dengan base station konvensional
yang meradiasikan sinyal RF secara omni, sinyal transmisi yang terarah tersebut dapat
mengirimkan power ke terminal sama dengan base station konvensional dengan daya pancar
yang lebih rendah. Pada arah uplink, penerimaan directive reception memberikan gain karena
adanya pemrosesan sinyal, mengurangi permasalahan multipath dan interferensi.
        Gambar 2 menggambarkan suatu cell site SDMA dengan tiga sektor. Komunikasi
antara base station dengan terminal dilakukan melalui multi-element array (Adaptive Array)
pada tiap sektor. Array pada aplikasi ini berupa array satu dimensi dan disusun dari elemen-
elemen individual yang dipisahkan dengan suatu jarak tertentu. Spasi antar elemen ini kurang
–lebih setengah panjang gelombang frekuensi carriernya. Pada operasi 2 Ghz, panjang
gelombangnya adalah 0.15 m dan jika menggunakan sepuluh elemen maka panjang satu
sektor kurang lebih 1 meter. Komponen dasar base station yang menggunakan SDMA dapat
dilihat pada Gambar 3.




        Komponen dasar base station terdiri dari :

         1. Sub-sistem Antena Rx/Tx
         2. Processor SDMA
         3. Spatial Mux/Demux
         4. Modulator/Demodulator

        Secara garis besar cara kerja sistem SDMA ini adalah :
        1.   Sinyal sampling diterima oleh elemen-elemen, dikonversi ke sinyal digital dan
             disimpan di memori.
        2.   SDMA processor menganalisis sampling tersebut untuk mendapatkan perkiraan
             environment propagasi, identifikasi user dan interferensi serta lokasi-lokasinya.
         3. Processor menghitung kombinasi sinyal antena untuk mendapatkan sinyal user
             secara optimal. Dengan cara ini maka sinyal tiap user diterima dengan gain
             setinggi mungkin disamping mengurangi sinyal interferensi atau dari user lain
             sekecil mungkin.
        4.   Perhitungan analog dilakukan untuk menghasilkan transmisi spatial, tiap sinyal
             user secara efektif ditransmisikan melalui kanal komunikasi yang terpisah dan
             dikenal dengan nama " Spatial Channel ".

        Hasil dari proses diatas adalah bahwa sistem SDMA dapat menghasilkan suatu
jumlah spatial channel dua-arah pada kanal konvensional tunggal apakah itu frekuensi, time
atau kode.
        Jumlah dan tipe elemen dalam tiap array merupakan parameter desain sistem dan
menentukan secara langsung processing gain SDMA. Transmisi ke terminal dilakukan
dengan semua antena dalam array memancarkan sinyal, tetapi masing-masing antena
memancar dengan daya yang berbeda sehingga jika dikombinasikan semuanya menjadi
terarah secara azimuth ke terminal. Sehingga jika dibandingkan dengan sebuah antena yang
memancar dengan daya yang sama, akan mendapatkan gain sebesar :

                                           Gd = 20 log10 M

        Dimana M adalah jumlah elemen dalam array. Sebagai contoh , suatu SDMA base
station yang memiliki sepuluh elemen dan tiap elemen didrive oleh daya rata-rata 1 W akan
dapat menyediakan daya ke suatu arah azimuth tertentu sebanding dengan elemen tunggal
yang memancarkan daya sebesar 100 W. Kedua sistem tersebut memancarkan daya yang
sama ke terminal, tetapi total radiated power dari SDMA base station 1/10 yang dipancarkan
oleh power amplifier dengan requirement output 1/100-nya. Hal ini berkaitan langsung
dengan cost dari amplifier-nya.

        Untuk suatu effective radiated power (ERP) yang tetap, daya transmitter SDMA
hanya memerlukan 1/Gd relatif terhadap base station dengan antena tunggal. Sifat keterarahan
dari dowlink SDMA secara langsung mengurangi multipath dan interferensi yang
memberikan implikasi error-rate lebih rendah, dan kemungkinan peningkatan data rate
melalui penggunaan pengkodean dengan overhead error-correction yang lebih sedikit.




        Multipath dapat membuat komunikasi menurun kualitasnya, seperti terlihat pada,
terlepas dari delay propagarsi pada dua jalur tersebut, sinyal multipath ini yang menuju ke
SDMA bse station dapat diatasi jika azimuth sinyal pantul berbeda beberapa derajat dari
sinyal utama.

        SDMA secara spatial memfilter komponen multipath dan mengurangi kompleksitas
perangkat channel equalization. Permasalahan dalam mengimplementasikan uplink dan
downlink yang directive dipermudah dengan kemampuan mengestimasikan azimuth terminal.
Estimasi azimuth tersebut dilakukan dengan melakukan pemrosesan yang koheren terhadap
sinyal-sinyal yang diterima oleh elemen-elemen array. Estimasi tersebut dapat diperbaharui
secara konsisten. Seperti untuk aplikasi sistem komunikasi mobile, sebuah mobil bergerak
dengan kecepatan 160 km/jam pada jarak 1 km dari base station mempunyai angular rate


dihasilkan informasi tracking berdasarkan perkiraan tersebut.

        Uji coba dengan menggunakan 8-element intelligent Antenna DCS-1800 selama 25
menit dari jarak 5 sampai 15 kilometer dari BTS di daerah sub-urban menunjukkan bahwa
terdapat perbaikan performansi jika dibandingkan dengan antena tunggal, 2 antena switched
diversity dan sistem switched-beam. Terjadi perbaikan 9 dB terhadap antena tunggal. Dengan
kenaikan 9 dB tersebut akan meningkatkan jangkauan BTS dimana terminal masih mampu
melakukan demodulasi sinyal dengan baik.

        Processing gain uplink dan downlink yang dihasilkan oleh SDMA memberikan
perancang sistem fleksibilitas dalam menentukan kapasitas sistem, level noise, daya jangkau
dan kualitas sinyal. Dengan desain yang sesuai, SDMA meningkatkan performansi sistem
secara keseluruhan jauh di atas performansi yang dapat ditampilkan oleh teknologi base
station konvensional yang menggunakan antena omnidirectional atau sertor.

C. Keuntungan Sistem SDMA

Beberapa keuntungan sistem SDMA adalah :

      Memperluas jangkauan. Coverage area sistem array jauh lebih besar dibandingkan
       dengan sistem antena tunggal karena gain array lebih tinggi. Ketika suatu sistem
       menggunakan SDMA, jumlah sel yang diperlukan untuk mengcover suatu area
       tertentu secara substansial dapat dikurangi. Array dengan sepuluh elemen
       memberikan gain 10 kali, yang memberi implikasi jarak jangkau sel menjadi dua kali
       lipat.
      Mengurangi interferensi. Interferensi dari sistem lain maupun dari user dari sel lain
       secara signifikan dapat dikurangi. Pada areal dengan tingkat noise yang tinggi dimana
       jarak dibatasi oleh tingkat interferensi, spatial channel akan menghasilkan jangkauan
       yang lebih luas.
      Mengurangi multipath. Sinyal multipath , yang dapat merusak sinyal utama, dapat
       dikurangi. Pada hal-hal tertentu sinyal multipath digunakan untuk memperkuat sinyal
       yang diinginkan.

Meningkatkan kapasitas sistem. Kapasitas sistem dapat ditingkatkan dengan dua cara :

      Reuse channel dapat ditingkatkan secara signifikan karena interferensi co-channel
       dari sel lain dapat dikurangi.
      Spatial channel terpisah dapat diciptakan pada tiap sel pada kanal konvensional yang
       sama. Dengan kata lain, penggunaan kanal konvensional dapat dilakukan dalam satu
       sel (intra-cell).
      Power. Karena SDMA menggunakan spatial channel maka base station dapat
       meradiasikan daya yang lebih kecil dibanding base station konvensional. Salah satu
       hasilnya adalah mengurangi polusi RF. Hal lain adalah pengurangan ukuran daya
       amplifier karena daya dibagi dalam elemen-elemen dan daya tiap elemen berkurang
       karena adanya gain dari pengarahan daya pancar base station ke terminal.
      Arah. Arah dari tiap spatial channel dapat diketahui dan dapat digunakan secara
       akurat untuk menentukan posisi sumber sinyal, suatu prasyarat untuk service berbasis
       lokasi.
      Kompatibilitas. SDMA kompatibel dengan hampir semua metode modulasi,
       bandwidth atau band frekuensi termasuk AMPS, GSM, PHP, DECT, IS-54, IS-95 dan
       format-format lain. SDMA dapat diimplementasikan dengan berbagai tipe dan
       geometris antena.


D. Pengaruh Efisiensi SDMA pada Sistem

         Jika diintegrasikan pada sistem mobile secara keseluruhan, SDMA akan
memberikan manfaat pada layer di atas layer RF. Dengan kemampuan mengarahkan
penerimaan, perkiraan posisi terminal dapat dilakukan secara akurat. Base Station yang
dilengkapi dengan SDMA dapat melakukan perhitungan astimasi azimuth terminal mobile
yang sedang dilayani oleh Base Station disebelahnya. Informasi estimasi azimuth ini
dikombinasikan untuk menentukan secara akurat posisi terminal mobile. Kemampuan untuk
menentukan posisi terminal yang digabungkan dengan tracking information akan
meningkatkan algorithma "hand-off" sehingga tidak mengalami hand-off yang berlangsung
terus-menerus jika terminal berada sepanjang perbatasan antar sel.
         SDMA mampu meningkatkan kapasitas sistem dengan menggunakan beberapa
mekanisme.Yang paling sederhana adalah dengan digunakannya SDMA mengakibatkan daya
pancar dari terminal dapat dikurangi sehingga frequency-reuse dapat digunakan dimana reuse
empat sel dapat diterapkan dimana untuk sistem konvensional menggunakan reuse tujuh atau
duabelas sel.
         Mekanisme lain adalah dengan menggunakan intra-cell reuse (co-channel, co-cell).
Teknik ini dapat dilakukan asalkan terdapat cukup beda azimuth antara user-user dalam co-


terlalu parah. Teknik terakhir adalah dengan menggunakan dinamic reuse plan dimana
dengan informasi lokasi user maka channel dapat diassign secara dinamis ke daerah yang
padat dan membutuhkan channel lebih banyak.
                                BAB III. PENUTUP

   A. Kesimpulan
       Beberapa tahun mendatang sepertinya sistem personal wireless akan dibangun dengan
memanfaatkan smart-antena. Smart-antenna jika diaplikasikan dengan tepat dapat
mengurangi initial cost secara substansial. Sistem antena inteligent seperti SDMA dapat
meningkatkan kualitas sinyal dan meningkatkan kapasitas sistem. Dan yang paling penting
adalah bahwa teknologi SDMA memberikan tawaran kepada perencana sistem suatu tool
untuk mendesain sistem komunikasi secara kontinyu dan otomatis.

								
To top