an gelombang radio dalam ruangan
TRANSCRIPT
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 1/30
1
PERAMBATAN GELOMBANG RADIO DALAM RUANGAN
1. PERAMBATAN GELOMBANG RADIO
Perambatan gelombang radio memiliki peranan penting dalam sistem
komunikasi tanpa kabel (wireless), karena proses pengiriman informasi dari
pengirim (transmitter ) menuju penerima (receiver ) melalui gelombang radio.
Pada sistem komunikasi wireless telah umum dikenal kondisi LOS dan NLOS.
Hal ini berkaitan dengan daerah pancar antara pengirim dan penerima yang
dikenal dengan Fresnel Zone. Pada gambar 1.1, daerah Fresnel Zone clearance
tergantung pada frekuensi kerja dan jarak antara pengirim dan penerima.
Pada kondisi LOS, antara pengirim dan penerima tembus pandang secara
langsung tanpa ada rintangan ( first Fresnel Zone). Apabila kriteria ini tidak
terpenuhi, maka penerimaan sinyal akan menurun secara drastis. Pada kondisi
NLOS, sinyal yang sampai pada penerima telah melalui pemantulan (reflections),
pemencaran (scattering) dan pembiasan (diffractions). Sinyal yang akan diterima
merupakan gabungan dari direct path, multiple reflected paths, scattered energy
dan diffracted propagation paths. Kondisi multipath ini akan memberikan
perbedaan polarisasi, redaman, delay pancaran dan ketidakstabilan dibandingkan
dengan sinyal yang diterima secara langsung melalui direct path, ilustrasi terdapat
pada gambar 1.2. Oleh sebab itu pemodelan perambatan gelombang radio
merupakan bagian yang paling rumit dari suatu perancangan sistem konunikasi
bergerak.
Putu Surya Gs, [email protected]
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 2/30
2
Jika antara pengirim (Tx) dengan penerima (Rx) terletak dalam suatu garis
pandang, maka pemodelan perambatan gelombang yang digunakan adalah Free
Space Propagation Models. Pemodelan ini mengacu pada rumusan Friis yaitu :
( ) 22
2
t r t
d 4π λGGPPr(d)= (1.1)
dimana,
P r(d) : daya yang diterima pada penerima [watt]
P t : daya yang dikirim. [watt]
G t : gain dari antena pengirim [watt]
Gambar 1.1 Fresnel Zone
Gambar 1.2 Ilustrasi LOS dan NLOS
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 3/30
3
G r : gain dari antena penerima [watt]
λ : panjang gelombang [meter]
d : jarak antara pengirim dan penerima [meter]
Nilai Gt dan Gr bergantung pada appertur efektif antena ( Ae) ,dalam
[meter2]. Appertur antenna merupakan suatu permisalan luasan dari antenna, yang
akan menyerap daya ketika luasan tersebut dikenai gelombang radio.
2λ
π4=
e AG (1.2)
Sedangkan λ merupakan panjang gelombang dari frekuensi carrier ( f c) ,
dalam [Hz], gelombang radio yang dipancarkan
cc
c
f
c
ω
π2==λ (1.3)
Suatu antenna yang dialiri oleh arus akan menghasilkan medan elektrik dan
medan magnetik di sekitar antenna tersebut, dari kedua medan inilah gelombang
radio terbentuk, dimana frekuensi dari gelombang ini yang akan menjadi
frekuensi carrier suatu informasi. Medan elektrik ( E ), dalam [volt/meter], dan
medan magnetik ( H ), dalam [ampere/meter] direpresentasikan sebagai fungsi
sinusoidal. Perkalian antara E dan H (secara vektor) akan menghasilkan power
flux density atau rapat daya (Pd ), dalam [watt/meter2], yaitu daya yang mengenai
satuan luasan, yang arahnya merupakan arah rambatan gelombang radio. Suatu
karakteristik impedans (η), dalam [Ω], diperoleh dari Pembagian antara E dengan
H, yang menyatakan hambatan pada ruang.
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 4/30
4
η=
η×=×=
2 E E
E H E Pd dengan H
E =η (1.4)
dimana untuk ruang hampa ( free space) , η = 120 π ≈ 377.
Dari rumusan diatas maka daya yang diterima oleh pemancar dapat juga diperoleh
dari perkalian rapat daya dengan appertur efektif antenna
( ) 22
2
t r t
eed r d 4π
λGGP
= A
E
APd P ×η=×=
2
)( (1.5)
Pemodelan diatas merupakan pemodelan yang sangat sederhana dimana
daya yang diterima oleh penerima hanya bergantung pada kekuatan antenna
pengirim dan penerima serta jarak antara pengirim dan penerima, pada suatu
lintasan lurus. Pada pembahasan selanjutnya akan dijelaskan lebih lanjut
mengenai pemodelan yang memperhitungkan variable yang lebih kompleks
seperti kondisi dan struktur lintasan.
2. MEKANISME PERAMBATAN GELOMBANG
Pada kondisi sebenarnya, umumnya sistem komunikasi bergerak beroperasi
di daerah perkotaan yang cenderung bersifat NLOS, terdapat banyak penghalang
antara pengirim dan penerima seperti gedung-gedung dan pepohonan, sehingga
permodelan perambatan gelombang radio akan semakin rumit. Demikian pula
untuk sistem komunikasi di dalam ruangan, bahkan memiliki tingkat kesulitan
yang lebih tinggi karena memiliki variable yang lebih banyak, seperti : adanya
sekat antar ruang, pengaruh tubuh manusia, kondisi ruangan, jumlah jendela dan
pintu yang terbuka dan lain-lain. Secara umum, mekanisme perambatan
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 5/30
5
gelombang radio ketika menemui penghalang dibedakan menjadi tiga yaitu
pemantulan (reflection), pembelokan (diffraction) dan penghamburan (scattering).
a. Pemantulan
Pemantulan terjadi ketika rambatan gelombang radio berbenturan
dengan suatu objek yang mempunyai dimensi yang lebih besar jika
dibandingkan dengan panjang gelombang radio tersebut. Dengan kata lain
jika gelombang radio merambat dari suatu medium ke medium lain yang
mempunyai sifat elektriks berbeda, maka gelombang tersebut sebagian akan
dipantulkan ke medium pertama dan sebagian akan diteruskan menuju
medium kedua.
Pemodelan pemantulan gelombang radio dalam komunikasi bergerak
menggunakan 2-Ray model , digambarkan pada gambar 2.1, dimana pada
pemodelan ini diasumsikan permukaan bumi datar.
Gambar 2.1 Two Ray Ground Reflected Model
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 6/30
6
Dari gambar 2.1 dapat dilihat bahwa terdapat dua perambatan
gelombang yang diterima oleh penerima yaitu gelombang langsung ( line of
sight ) yang merambat melalui lintasan d’ dipresentasikan dengan
persamaan :
( ) (( ) )c
d t
d
d E = ,t d E c LOS
′-ω
′′
00cos (1.11)
dan gelombang pantul yang merambat melalui lintasan d”, yang
dipresentasikan dengan persamaan :
( ) (( ) )c
d t
d
d E = ,t d E cg
′′-ω
′′Γ′′ 00
cos , untuk 1-=Γ⇒θ=θ t i (1.12)
sehingga ETOT = ELOS + Eg
= (( )) ( ) (( ))c
d t
d
d E
c
d t
d
d E cc
′′-ω
′′1-+
′-ω
′0000coscos (1.13)
dengan( )
( ) 22
22
++=′′
+-=′
d hhd
d hhd
r t
r t
d
hhd d
r t 2≈′-′′=Δ (1.14)
dimana E 0 dan merupakan medan elektrik pada free space dengan jarak
referensi sebesar d 0 dari transmitter .
Persamaan 1.13 dapat disederhanakan dengan mengganggap bahwa
semakin besar jarak antara pengirim dan penerima, maka Δ akan semakin
kecil sehingga :
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 7/30
7
d
d E
d
d E
d
d E
′′≈
′≈
000000(1.15)
dari persamaan (1.15), (1.14), (1.3) maka persamaan (1.13) dapat
disederhanakan
d
hh
d
d E d E
r t
TOT λ
π22≈
00)( (1.16)
kemudian dengan mengkombinasikan persamaan (1.2), (1.5) dan (1.16)
maka didapatkan persamaan 4
22
=d
hhGGPP
r t
t r t r (1.17)
maka rugi-rugi lintasan untuk pemodelan ini sebagai berikut:
PL(dB) = 40logd – (10logGt + 10logGr + 20loght + 20loghr ) (1.18)
Mekanisme pemantulan gelombang radio di dalam ruangan
diilustrasikan pada gambar 2.2 dibawah ini :
Gambar 2.2 Ilustrasi pemantulan gelombang radio dalam ruangan
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 8/30
8
b. Difraksi
Pembelokkan terjadi ketika rambatan gelombang radio menabrak suatu
ujung yang tidak dapat ditembus. Ketika menemui penghalang yang
mempunyai permukaan tajam, maka gelombang radio akan dilewatkan pada
permukaan yang tajam tersebut. Dengan adanya pembelokkan gelombang
maka gelombang akan dapat merambat melalui kurva permukaan bumi,
melewati horizon dan perambat dibelakang penghalang. Berdasarkan prinsip
Huygen’s, maka terdapat sumber gelombang kedua yang dibentuk
dibelakang penghalang meskipun tidak ada jalur. Pada gambar 2.3 terlihat
ketika gelombang yang dipancarkan oleh transmitter menemui penghalang,
maka gelombang tersebut akan dilewatkan ujung penghalang yang tajam
untuk dibelokkan, sedangkan sumber gelombang kedua dibentuk di
belakangnya.
a. T dan R sama tinggi b. T dan R berbeda tingginya
Dari gambar 2.3 maka didapatkan persamaan :
( )
21
21
2 +
2≈
Δ d d
d d h
dan λ
Δπ2
=φ (1.19)
Gambar 2.3 Knife-edge diffraction
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 9/30
9
dengan Δ = selisih antara lintasan langsung (line of sight ) dengan
lintasan yang mengalami pembelokan.
Φ = beda fase antara lintasan langsung dan yang mengalami
pembelokan.
Seperti pada pemantulan gelombang, pada pembelokan gelombang
terdapat suatu parameter yang akan mempengaruhi penerimaan gelombang
pada receiver yaitu parameter fresnel kirchoff diffraction yang
dipresentasikan sebagai berikut :
( )
21
21
λ
+2=
d d
d d hv (1.20)
Pada pembelokan gelombang rugi-rugi pembelokan gelombang
merupakan fungsi dari selisih lintasan disekitar penghalang dipresentasikan
dengan fresnel zone, yaitu daerah dimana gelombang kedua sukses
mendapatkan lintasan, dimana lintasan tersebut lebih besar nλ/2 dari lintasan
total line of sight .
Untuk menghitung rugi-rugi akibat adanya pembelokkan gelombang
maka digunakan Knife-edge Diffraction Model yang menggunakan
parameter fresnel kirchoff diffraction dalam perhitungannya adalah sebagai
berikut : ∫∞
2
0
)2 / )-exp((2
1)(
v
d dt t j j
v L E
E
(1.21)
Dalam satuan dB maka rugi-rugi pembelokan gelombang
dipresentasikan : Gd (dB) = 20 log | L(v)| (1.22)
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 10/30
10
Mekanisme difraksi didalam ruangan banyak terjadi pada pintu, jendela
yang terbuka maupun pada sekat-sekat ruangan, ilustrasi mekanisme
difraksi ditunjukkan oleh kotak merah pada gambar 2.4.
c. Penghamburan
Penghamburan gelombang terjadi ketika gelombang radio melalui
media yang mempunyai dimensi yang lebih kecil dibandingkan panjang dari
gelombang radio tersebut. Scattering dihasilkan oleh permukaan yang kasar
dan benda berukuran kecil, misalnya daun-daunan. Pada gambar 2.5
ditunjukkan mekanisme penghamburan gelombang ketika menemui
penghalang yang mempunyai permukaan kasar
.
Gambar 2.4 Difraksi gelombang radio dalam ruangan
Gambar 2.5 Mekanisme Scattering
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 11/30
11
Perhitungan rugi-rugi yang diakibatkan oleh hamburan digunakan
Radar Cross Section Model . Radar cross section (σ) didefinisikan sebagai
perbandingan antara besarnya daya hamburan dengan rapat daya yang
mengenai benda penghambur, dalam [meter2]
Dengan rumusan Friis maka daya yang diterima oleh benda
penghambur (Ps) sebagai berikut
22λ
σ=
s
APP
et
s(1.23)
jika benda penghambur bersifat isotrop ( Ae = λ2 /4π ) maka daya yang
diterima oleh receiver diperoleh sebagai berikut
( )222
2
22
2
λ ′π4
σ
=λ ′
π4λ ×
= ss
AP
s
AP
P
et es
r
/
(1.24)
Dari kombinasi persamaan (1.2) dan (1.24) didapat persamaan Pr dalam
[dB]
( )[ ]ssGdBmPdBmP t r ′20+20+π430-σ10+λ 20+20+= loglog)log()log(loglog)()(
(1.25)
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 12/30
12
3. PERAMBATAN GELOMBANG DI DALAM RUANGAN
Dari pembahasan sebelumnya telah diketahui bahwa mekanisme-
mekanisme perambatan gelombang radio di luar dan di dalam ruangan adalah
sama, namun terdapat perbedaan mendasar pada propagasi di dalam ruangan,
jarak yang ditempuh jauh lebih kecil. Dalam rentang pemisahan Tx-Rx yang lebih
kecil, dijumpai variasi lingkungan yang lebih banyak, antara lain : layout
bangunan, material konstruksi bangunan, tipe bangunan, peletakan antena, sekat
dalam ruangan, dan jumlah pintu atau jendela yang terbuka. Berikut ini akan
dijelaskan beberapa pemodelan indoor propagation.
a. Model Perambatan Gelombang Terpisah Sekat
Pada sebuah bangunan terdapat berbagai interior dan bermacam-macam
jenis sekat penyusun gedung yang akan mejadi penghalang bagi rambatan
gelombang. Sekat dalam ruangan memegang peranan penting karena sekat dapat
menyebabkan pelemahan sinyal radio ketika melewati sekat-sekat tersebut. Sekat-
sekat dalam bangunan tersebut dibedakan menjadi dua yaitu:
1. Hard partition merupakan bagian dari struktur bangunan dan tidak
dapat dipindahkan seperti dinding internal tetap, lantai beton antar
lantai. Ilustrasi pada gambar 3.1
2. Soft partition merupakan sekat sementara yang dapat dipindahkan dan
tingginya tidak mencapai atap bangunan, misalnya sekat dalam kantor
yang mudah dipindahkan, pada gambar 3.2
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 13/30
13
Pada pemodelan ini diasumsikan pengirim dan penerima berada dalam
satu gedung di lantai yang sama dan antara pengirim dan penerima terpisah suatu
sekat. Akan sangat menyulitkan untuk menerapkan model general untuk instalasi
indoor yang spesifik karena material penyusun sekat bermacam-macam dan
memiliki karakteristik listrik serta fisik yang beragam. Tetapi dari berbagai
macam penelitian yang dilakukan berulang-ulang pada beberapa gedung yang
berbeda oleh para peneliti didapatkan rata-rata karakteristik rugi-rugi yang
diakibatkan oleh sekat, dapat dilihat pada tabel 1.1
Tabel 1.1 menunjukkan Loss (dB) ketika melewati partisi (sekat) yang
terbuat dari materi tertentu. Misalnya antara penerima dan pengirim terhalang oleh
sekat yang terbuat dari metal, maka loss yang terjadi sebesar 26 dB. Dari tabel
juga terlihat frekuensi carrier akan berpengaruh pada pemodelan ini, untuk jenis
material yang sama dilewatkan pada frekuensi yang berbeda diperoleh rugi-rugi
Gambar 3.1 Hard Partition Gambar 3.2 Soft Partition
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 14/30
14
yang berbeda pula, semakin tinggi frekuensi, maka semakin besar daya yang
berkurang.
Tabel 1.1 Rata-rata Rugi-rugi sinyal
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 15/30
15
Tabel 1.1 Rata-rata Rugi-rugi sinyal (Lanjutan)
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 16/30
16
b. Model Perambatan Gelombang Antar Lantai
Pada pemodelan ini diasumsikan bahwa antara pengirim dan penerima
berada dalam satu gedung namun terpisah lantai atau berada di lantai yang
berbeda. Melemahnya sinyal antar tingkat dalam gedung ditentukan oleh beberapa
faktor, seperti: dimensi eksternal gedung, material bangunan, konstruksi bangunan
dan keadaan sekitar bangunan.
Pada pemodelan ini terdapat suatu koefisien yang mempengaruhi
penerimaan sinyal ketika gelombang merambat melewati satu atau lebih dari satu
lantai, yaitu floor attenuation factor (FAF). Koefisien ini seperti pada pemodelan
sebelumnya didasarkan atas beberapa percobaan yang dilakukan berulang-ulang
pada beberapa gedung yang berbeda.
Dari tabel 1.2 dapat diamati karakteristik perambatan gelombang dalam
suatu gedung. Jika antara pengirim dan penerima terpisah satu lantai maka sinyal
akan mengalami pelemahan kira-kira sebesar 12.9 dB kemudian meningkat
kurang lebih 6 dB untuk setiap penambahan lantai.
Tabel 1.2 Rata-rata FAF pada dua gedung yang berbeda
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 17/30
17
c. Log-distance Path Loss Model
Pemodelan ini mengindikasikan bahwa daya yang dikirim oleh suatu
transmitter akan menurun secara logaritma berbanding dengan jarak, sesuai
perumusan ( )σ
0
0 +10+=
-=
X d
d ndbd PdBd P
PPP
ll
lt r
log])[(])[((1.32)
dimana Pl(d 0) : rugi lintasan pada free space dengan jarak referensi sebesar d 0
n : faktor lingkungan
X σ : variable normal acak yang mempunyai satandar deviasi σ
Pemodelan ini merupakan hasil percobaan yang dilakukan pada beberapa
gedung yang mempunyai lingkungan berbeda-beda. Dari hasil percobaan yang
dilakukan secara acak (penerima dan pengirim diletakkan berbeda-beda tetapi
tetap dalam satu gedung ) maka akan didapatkan koefisien n yang merupakan
karakteristik gedung yang diamati. Beberapa nilai n ditampilkan dalam tabel 1.3.
Dari tabel 1.3 dapat diamati, misalnya pengirim dan penerima berada
dalam pabrik Metalworking maka akan mempunyai n sebesar 1.6, yang kemudian
digunakan untuk perhitungan penerimaan daya pada persamaan (1.32). Dari tabel
1.3 juga terlihat bahwa suatu kantor yang mempunyai hard partition akan
mempunyai n lebih besar daripada kantor yang mempunyai soft partition. Hal ini
disebabkan karena untuk soft partition terdapat ruang bebas di atas sekat yang
dapat dilalui gelombang, dimana suatu gelombang mempunyai sifat lebih memilih
merambat melalui ruang bebas.
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 18/30
18
Tabel 1.3 Beberapa nilai n dari beberapa bangunan
d. Ericsson Multiple Breakpoint Model
Model ini menganggap bahwa ada pelemahan sebesar 30 dB pada d0=1m,
yang akurat pada frekuensi 900 Mhz dan unity gain antenna
Gambar 3.3 Ericsson in-building path loss model
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 19/30
19
Pemodelan ini memberikan batas deterministik pada kisaran path loss
untuk jarak tertentu. Untuk keperluan simulasi, peneliti menggunakan distribusi
uniform untuk menghasilkan nilai path loss dalam jangkauan maksimum dan
minimum sebagai fungsi jarak.
e. Attenuation Factor Model
Pemodelan ini memperhitungkan tipe bangunan dan berbagai variasi
lainnya yang disebabkan oleh berbagai macam rintangan. Pemodelan ini
memperbaiki Log-distance Path Loss Model dan menunjukkan hasil yang lebih
akurat. Variable acak yang digunakan pada persamaan (1.32) diganti dengan suatu
variabel yang menunjukkan letak lantai antara pengirim dan penerima, factor yang
digunakan yaitu FAF sehingga persamaannya menjadi
( ) ][log])[(])[( dBFAF d
d
ndBd PdBd P SF ll +10+=0
0 (1.33)
dimana nSF merepresentasikan nilai eksponen untuk pengukuran "lantai sama".
Nilai FAF bisa digantikan dengan sebuah nilai eksponen yang sudah
diperhitungkan dengan efek-efek pemisahan multi lantai yaitu n MF , sehingga
persamaan (1.33) dapat disederhanakan menjadi
( )0
0 10+=d
d ndBd PdBd P MF ll log])[(])[( (1.34)
beberapa nilai n MF ditampilkan dalam tabel 1.4
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 20/30
20
Tabel 1.4 Beberapa nilai n MF dari beberapa bengunan
f. Ray Tracing Model
Pada pemodelan ini, karakteristik sebuah bangunan harus diketahui secara
pasti, karakteristiknya terdiri atas : material penyusun, properti dalam ruang,
lokasi, tinggi bangunan, letak antena, tinggi antena,serta jarak antara antena
pengirim dan pemancar. Hal ini penting dalam penentuan jalur antara pengirim
dan penerima. Selain karakteristik bangunan, karakteristik ruangan juga harus
diketahui misalnya properti yang ada didalam ruangan, jumlah kaca atau jendela,
jumlah pintu dan sebagainya.
Setelah semua terdefinisikan maka dengan metode penyelusuran cahaya,
banyaknya reflection, diffraction dan scattering yang terjadi dalam ruangan akibat
adanya halangan berupa property dalam ruangan tersebut dapat diperkirakan.
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 21/30
21
Suatu gelombang radio mempunyai sifat dualisme yaitu mempunyai sifat
sebagai gelombang dan bersifat sebagai foton cahaya, sehingga dari antenna
pengirim dapat diperkirakan arah rambatan gelombang radio menuju penerima
dengan penelusuran berkas foton cahaya dari gelombang radio tersebut, seperti
tampak pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Perkiraan arah rambatan gelombang dari Tx ke Rx
Dari penelusuran berkas cahaya tersebut maka gelombang yang diterima
pada receiver dapat dipresentasikan sebagi berikut :
dimana N r , N d dan N s masing-masing merupakan jumlah reflection, jumlah
diffraction dan jumlah scattering yang terjadi. τ i , τ j dan τ k, masing-masing
komponen diffraction
kom onen LOS kom onen reflection
komponen scattering
(1.35)
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 22/30
22
merupakan penundaan waktu (delay) datangnya gelombang kedua (akibat
reflection, diffraction dan sacttering) pada receiver.
Pengembangan Pemodelan Ray-Tracing sekarang ini dilakukan melalui
simulasi software computer, AWE-Communications kini mengembangkan
software simulasi sehingga dapat dengan mudah menganalisis propagasi
gelombang radio dalam ruangan. Pada software ini memiliki database material
bangunan (gambar 3.5) yang dapat ditambahkan oleh user sehingga memperoleh
hasil simulasi yang sesuai dengan karakteristik bangunannya sendiri.
Sebagai contoh penggunaan software simulasi ini, kita lihat data-data hasil
pengamatan di Institute for Radio Frequency Technology, University of Stuttgart,
Germany. Informasi mengenai bangunannya sebagai berikut :
a. Material : Concrete and Glass
b. Jumlah tembok : 170
c. Transmitter : 0.90m , 20dBm , 1800 MHz
Gambar 3.5 Database material bangunan
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 23/30
23
Lebih jelasnya pada gambar 3.6. Site bangunan juga dimasukkan ke software
simulasi.
Pada gambar 3.7 , site bangunan ditampilkan di software dan dilakukan
penentuan lokasi transmitter, sehingga jalur propagasi gelombang dapat diketahui.
Pada gambar 3.8, kita dapat melihat hasil simulasi Ray Tracing Model untuk
transmitter 1. Pada daerah yang dekat transmitter menunjukkan hasil Field
strength yang bagus, warna merah muda mewakili nilai 130dB µV/m dan merah
Gambar 3.6 Karakteristik bangunan
Gambar 3.7 Site bangunan dan letak transmitter
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 24/30
24
bernilai 120 dB µV/m. Semakin jauh dari lokasi transmitter maka field strength
semakin kecil.
g. Body Shadowing Model
Dari sekian banyak pemodelan yang telah dibahas belum
memperhitungkan faktor lain yang penting yaitu : faktor bayangan manusia.
Gambar 3.9 mengilustraikan bayangan manusia yang menghalangi
jalannya gelombang radio (ray) dari suatu terminal (handphone) menuju base
satation, dimana base station berada dalam satu ruangan dengan terminal.
Gambar 3.8 Hasil simulasi propagasi gelombang
Gambar 3.9 Human body shadowing pada indoor propagation
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 25/30
25
Berikut ini adalah penjelasan mengenai salah satu pemodelan Human
Body Shadhowing yang berdasarkan pemodelan Ray Tracing.
Suatu ruangan yang akan dipakai sebagai pemodelan terlebih dahulu
didefinisikan rambatan gelombang (ray) yang terjadi dari base station menuju
terminal dengan metode Ray Tracing, gelombang dapat berupa gelombang line
of sight , maupun gelombang hasil pantulan, pembelokan dan penghamburan
ketika menemui penghalang dalam ruangan. Kemudian rugi-rugi dari masing-
masing gelombang tersebut dihitung. Besarnya kekuatan/ gain dari antenna
pengirim dan base station juga dihitung.
Kemudian dilakukan penentuan walkways, yaitu jalur yang biasa dilewati
oleh orang-orang. Dalam suatu ruangan maka pergerakan seseorang bisa kemana
saja, jalan yang dilalui juga akan dibatasi adanya barang-barang dalam ruangan
(meja, kursi, lemari dan sebagainya). Untuk mempermudah perhitungan maka
jalur yang dilalui oleh orang-orang dibatasi ditengah ruangan saja, dimana tidak
ada benda atau penghalang pada jalur tersebut. Pada langkah ini probabilitas
orang yang melalui walkways dihitung.
Dari dua langkah diatas, jalur-jalur yang terbentuk (jalur rambatan
gelombang dan walkways) digambarkan dalam satu bidang gambar, seperti pada
gambar 3.10. Kemudian dari gambar 3.10 dicari titik persimpangan antara jalur
rambatan gelombang dengan walkways, yang disebut shadowing point . Pada
shadowing point inilah yang diasumsikan terjadinya rambatan gelombang yang
terhalang bayangan manusia (shadowing event ).
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 26/30
26
Langkah ketiga adalah menghitung besarnya probabilitas terjadinya
shadowing event pada masing-masing jalur rambatan gelombang. Dari besanya
probabilitas yang dihitung dapat diketahui besarnya rugi-rugi yang terjadi akibat
bayangan manusia. Jika semua jalur rambatan gelombang ternyata tidak terjadi
shadowing event (karena probabilitas terjadinya shadowing event pada seluruh
jalur rambatan gelombang kecil), maka rata-rata besarnya pelemahan sinyal ( L) :
∑1=
10-1010-=
N
i
Li L/
log [dB] (1.40)
Sedangkan jika semua jalur rambatan gelombang terhalang oleh bayangan
manusia (probabilitas terjadinya shadowing event pada seluruh jalur rambatan
gelombang besar), maka rata-rata besarnya pelemahan sinyal :
( )∑1=
10+L- i1010-=
N
i
Ls L/
log [dB] (1.41)
dimana i = jalur gelombang ke- (i = 1,2,3,..)
N = jumlah jalur gelombang.
Gambar 3.10 Prediksi jalur rambatan gelombang dan walkways
dalam satu ruangan
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 27/30
27
Li = rugi-rugi ketika tidak ada bayangan (dihitung dengan ray tracing)
Ls = rugi-rugi akibat adanya bayangan manusia.
Besarnya Ls dihitung dengan pendekatan Parameter Selection Model.
Antara terminal dan base station diambil jalur line of sight , kemudian seseorang
berjalan melintang melalui jalur line of sight tersebut, seperti tampak pada gambar
3.11. Penerimaan sinyal pada terminal diukur pada saat orang tersebut berada 1
meter sebelum jalur line of sight sampai 1 meter setelah jalur, hasilnya tampak
pada gambar 3.12.
dth = 0.9 m
Lsh = 6 dB
Gambar 3.11 Percobaan untuk menghitung Ls
Gambar 3.12 Hasil pengukuran parameter selection
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 28/30
28
Dari hasil pengukuran (pada gambar 3.12), saat penerimaan sinyal bernilai
0, merupakan saat tidak terjadi shadowing event antara pengirim dan penerima.
Jarak antara kedua saat tidak terjadi shadowing event diambil sebagai jarak
ambang atau threshold distance (d th), yaitu jarak dimana pada jarak tersebut
terjadi pelemahan sinyal akibat bayangan manusia. Dari hasil perhitungan juga
didapat nilai pelemahan sinyal akibat bayangan manusia (Lsh) yaitu 6 dB, diambil
dari rata-rata besarnya pelemahan yang terjadi.
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 29/30
29
KESIMPULAN
1. Perambatan gelombang radio memiliki peranan penting dalam sistem
komunikasi wireless.
2. Pemodelan propagasi gelombang dalam ruangan lebih rumit dibandingkan
propagasi luar ruangan karena memiliki faktor-faktor yang lebih banyak.
3. Mekanisme perambatan gelombang elektromagnetik dibedakan menjadi tiga
a. Pemantulan (reflection), terjadi pada saat gelombang elektromagnetik
menabrak medium dengan dimensi lebih besar.
b. Pembelokkan (diffraction), terjadi saat gelombang elektronagnetik
menemui suatu penghalang yang mempunyai permukaan tajam.
c. Penghamburan (scattering), terjadi saat gelombang elektromagnetik
menabrak penghalang yang berupa partikel-partikel kecil.
4. Beberapa Pemodelan perambatan gelombang dalam ruangan:
a. Model Perambatan Gelombang Terpisah Sekat
b. Model Perambatan Gelombang Antar Lantai
c. Log-distance Path Loss Model
d. Ericsson Multiple Breakpoint Model
e. Attenuation Model
f. Ray Tracing Model
g. Body Shadowing Model
5/17/2018 an Gelombang Radio Dalam Ruangan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/an-gelombang-radio-dalam-ruangan 30/30
30
DAFTAR PUSTAKA
1. Rappaport, Theodore S., 1996, Wireless Communications - Principles &
Practice., New York : Prentice Hall
2. Obayashi, S. and Zander, J., “A Body-Shadowing Model for Indoor Radio
Communication Environments”, IEEE Transactions on Antennas and
propagation., Vol 46, no 6, June 1998.
3. AWE Communications GMbh , Presentasi “Propagation Model & Scenario”
www.awe-communications.com