smart antena

SMART ANTENNAS FOR WIRELESS COMMUNICATION

What Are Smart Antennas?



Television and radio broadcasts yang kita tahu sekarang ini menggunakan system yang tradisional : satu antena pemancar sinyal dan kedua antena penerima. Konfigurasi dari itu biasa disebut single-input, single-output (SISO). Sekarang ini banyak system wireless yang menggunakan desain basic yang sama: satu antenna pengirim di access point dan lainnya, di a notebook computer atau device lainnya, penerima data.
Gambar 1 smart antenna
Technologi radio terbaru yang menarik adalah dimana pengirin dan penerima menggunakan multiple antenna di kedua komunikasi terakhir. Device seperti itu disebut multiple-input, multiple-output (MIMO), dan terlihat di figure1 untuk menangani sinyal yang banyak, MIMO systems membutuhkan lebih besar kepandaian daripada simple SISO configurations. Jadi ,system multiple antenna systems dianjurkan untuk system di smart antenna systems.

Prinsip dasar dari smart antennas adalah tipa antenna penerima terpisah dan tersendiri. Tergantung bagaimana wireless system di set, di penerima mungkin di kombinasikan sinyal dari multiple signals untuk menunjukan kualitas dari penerima data; atau mungkin di extract multiple data streams untuk menaikan bandwidth.
Diambil dari Wikipedia, pengertian smart antenna adalah "The basic concept is that the smart antenna either physically rotates toward the signal, or is stationary, but has elements pointed in different directions and uses only those elements pointed toward the signal. This is accomplished by feedback from the control device, such as a digital-to-analog converter box, telling the smart antenna when the signal is stronger or weaker."
Smart antenna merupakan kombinasi dari beberapa susunan elemen antenna dengan kemampuan pengolahan sinyal untuk mengoptimalkan daya pancar sesuai dengan respon linkungan sinyal tersebut. Sistem ini telah digunakan untuk keperluan militer,seperti: sistem radar untuk melacak sasaran. Dan juga diteliti untuk keperluan telekomuniksi bergerak dalam hal penentuan posisi MS. Adapun hal utama yang membuat suatu sistem antenna menjadi smart, yaitu kemampuan untuk mengestimasi sudut kedatangan sinyal, Angel of Arrival (AOA). Untuk analisis dan simulasi pada tugas akhir ini akan menggunakan algoritma MUSIC untuk penentuan AOA dan teknik eigen untuk beamforming-nya.
Kunci penting di teknologi Smart Antenna :

 Smart antennas dilengkapi dengan menambah jangkauan sinyal,hole filling, dan penetrasi bangunan yang lebih baik.
 jangkauan sinyal, deployment costs intuk menginstall wireless system dapat diubah.
 Smart antennas dilengkapi dengan robustness untuk system perturbations dan mengubah sensitivitas untuk kesempurnaan non-ideal.
 Link quality dapat di diperbaiki dengan multipath management.
Smart antenna dapat memperbaiki kapasitas system.
Bagaimanakah teknologi MIMO bekerja ?
Berikut ini beberapa penjelasan singkat aplikasi MIMO dan penerapannya pada beberapa varian produk wireless :
1. Standard 802.11g Wi-Fi (teknologi lama / standard technology)
Antena dengan standard 802.11g mengirim dan menerima data dari dan ke segala arah pada salah satu dari sebelas channel pada frekuensi 2.4 GHz yang digunakan oleh 802.11b dan g Wi-Fi.
2. Airgo Networks’ True MIMO
Produk pengguna : Belkin Wireless Pre-N Router, Linksys Wireless- G Broadband Router with SRX, and Netgear Pre-N Wireless Router
Performa : Teknologi ini merupakan teknologi dengan performa yang paling konsisten dari semua test performa yabg ada, dan untuk jarak yang lebih jauh merupakan teknologi dengan kapasitas transmisi data yang tercepat. Airgo’s Network mematenkan teknologi True MIMO yang memperkenalkan apa yang disebut dengan karakteristik spatial multipath pada gelombang radio. Produk ini secara simultan menggunakan dua buah radio untuk mengirim dua buah stream data (aliran data) yang bersifat unik (yang satu berbeda dengan yang lainnya) pada channel tunggal 2,4 GHZ. Pada sisi penerima, tiga buah antena dan radio melakukan dekoding (penguraian kembali) stream data yang diterima dan menggabungkannya kembali menjadi diuntungkan dengan adanya teknologi spatial multipath tersebut.
3. Atheros’s beamforming MIMO
Produk pengguna -Link Super G MIMO Wireless Router
Performa : hasil terbaik di capai pada jangkauan menengah. Produk yang menggunakan teknologi ini memiliki unit-unit transmisi yang mengarahkan stream data secara langsung ke antena penerima. Antena dapat mendeteksi keberadaan client, kemudian memfokuskan stream data ke antena penerima secara langsung.
4. Video54’s BeamFlex MIMO
Produk pengguna : Netgear RangeMax Wireless Router
Performa : menghasilkan kapasitas transmisi yang terbesar pada jarak menengah apabila dibandingkan dengan produk MIMO yang lainnya, akan tetapi hasil secara keseluruhan menunjukkan inkonsistensi. Produk router RangeMax yang mengimplementasikan teknologi ini menggunakan tujuh buah antena internal yang dapat disusun dengan kombinasi berbeda untuk menghasilkan transmisi data yang optimal berdasarkan lokasi client dan lingkungan di sekitarnya.
Susunan Antena

Susunan antena berfungsi sebagai penangkap sinyal datang, dimana tiap elemen menangkap sinyal yang sama, tetapi dengan perbeadaan fasa yang disebabkan adanya jarak antar elemen antenna. Perbedaan fasa inilah yang menandakan AOA sinyal datang. Sinyal yang ditangkap pada tiap antenna ini nantinya akan diolah untuk mencari AOA.

Teknik-teknik estimasi DOA

Teknik-teknik yang digunakan untuk estimasi AOA antara lain: teknik konvensional, teknik berbasis Subspace, teknik maximum likelihood, dan teknik terintegrasi. Teknik konvensional berdasar pada beamforming klasik di mana teknik ini memerlukan jumlah elemen antenna yang cukup banyak untuk mendapatkan resolusi yang tinggi. Teknik berbasis subspace adalah suatu teknik beresolusi tinggi yang memanfaatkan struktur eigen pada input data matrix. Teknik maximum likelihood adalah sutu teknik yang optimal, dimana teknik ini memberikan kinerja yang baik meskipun berada pada kondisi SNR yand rendah. Teknik terintegrasi adalah suatu teknik yang memisahkan multiple signal dan mengestimasi AOA dengan memanfaatkan teknik subspace. Algoritma MUSIC sebagai salah satu teknik estimasi AOA yang berbasis subspace. Algoritma MUSIC pertama kali diperkenalkan oleh Schmidt pada tahun 1979, yang merupakan teknik klasifikasi beberapa sinyal resolusi tinggi yang didasarkan pada pemanfaatan struktur eigen dari matriks input kovarians.