Resume

ANALISIS KAPASITAS KANAL TERHADAP

JUMLAH ANTENA PADA SISTEM  MIMO

(MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT) 

oleh

Ahmadi, Candra 

Jurnal Ilmiah SISFOTENIKA Vol. 5, No. 1,  Januari  2015 

MIMO adalah singkatan dari Multiple Input Multiple Output. Teknologi ini diperkenalkan pertama kali oleh seorang ahli dari Bell Laboratories pada tahun 1984. Pada metode MIMO, sebuah receiver dan transmitter menggunakan lebih dari satu antena, tujuannya adalah untuk menjadikan sinyal pantulan sebagai penguat sinyal utama sehingga tidak saling menggagalkan. Dengan menggunakan antena jamak tersebut mengakibatkan kinerjanya menjadi lebih baik jika dibandingkan dengan sistem Singel Input Singel Output (SISO). Meskipun dalam pengiriman sinyal lebih cepat, MIMO juga masih memilki kelemahan yaitu adanya waktu interval yang menyebabkan delay pada antena saat mengirimkan sinyal. Waktu interval ini terjadi karena adanya proses dimana sistem harus membagi sinyal mengikuti jumlah antena yang dimiliki oleh perangkat MIMO yang jumlahnya lebih dari satu.

Skema antenna pengirim dan penerima

MIMO merupakan suatu teknologi yang muncul menggunakan prinsip diversity dengan tujuan meningkatkan data rate dalam range yang lebih besar tanpa membutuhkan bandwidth atau daya transmisi yang besar. Performansi MIMO sendiri dipengaruhi oleh kombinasi jumlah antena pada pengirim dan penerima serta metode/algoritma deteksi MIMO-nya.  

Untuk bagian atas pada sistem mimo merupakan kanal sedangkan pada bagian bawah merupakan bagian signal processing dan coding. Komponen RF berada pada kanal karena mempengaruhi transfer function end-to-end (TF end-to- end). Dalam sistem ini, data Q dinyatakan dengan symbol vektor b (n) (n adalah indeks waktu) yang diencode kedalam kode x  (n) yang berupa baseband kompleks diskrit time sebanyak dan data dalam bentuk discret ekompleks pada sisi pemancar. Bagian Coding mendistribusikan data tersebut (simbol) ke block pulse shaping. Block ini berfungsi untuk mengkonversi data sample time discrete menjadi sinyal continue dalam bentuk (ωx), dimana ω adalah frekuensi, selanjutnya akan disalurkan ke input dari kanal (pada bagian RF chain dan antenna). Kanal ()ωH menggabungkan sinyal input untuk memperoleh elemen output pada system penerima vector sinyal rn()ωy, filter yang sesuai kemudian memproduksi sample data dalam waktu discrete, dan selanjutnya space atau time decoder membangkitkan data kembali dalam domain waktu ke sisi penerima.

Sistem Distributed Multiple Input Multiple Output (D-MIMO) atau yang dapat disebut dengan sistem MIMO terdistribusi merupakan system komunikasi yang menggunakan beberapa antena pada satu sisi (dalam hal ini sisi pemancar) secara terdistribusi diantara port-port yang terpisah secara lebar, dimana setiap port yang ada saling mengirimkan informasi ke satu penerima dengan cara tertentu. Perbedaan utama antara sistem D-MIMO dan C MIMO terletak pada banyaknya antena yang berada pada satu sisi (pada kasus ini pada sisi pemancar) yang letaknya terdistribusi diantara port-port yang terpisah secara lebar (multiple widely separated radio ports) dan fading yang terjadi berupa fading skala kecil dan besar akan diukur pada masing-masing link antara port-port radio tersebut.  

Pada model kanal realitas, kanal berada pada lingkungan penuh dengan scattering.  Faktor penting yang mempengaruhi kapasitas sistem mimo adalah jumlah kondisi kanal k dengan nilai k yang tergantung pada perbandingannya. Untuk mimo konvensional atau dikenal sebagai colocated mimo atau C MIMO terdapat beberapa kasus khusus yang terjadi yaitu Kanal C MIMO ideal dan Korelasi fading. Kanal C MIMO ideal terjadi ketika fading tidak berkorelasi pada kedua sisi pemancar dan penerima, hal tersebut terdapat sejumlah jalur independent antar keduanya, dengan teori central limit matriks kanal yang mempunyai tipe full rank dan dalam keadaan baik. Sedangkan korelasi fading terjadi ketika fading berkorelasi pada kedua sisi yang berkaitan dengan ketidak sesuaian scattering, jarak antena atau sebaran sudut, tetapi masih dalam keadaan kanal  matriks di atas menjadi kurang sempurna.

Dengan bantuan lintasan propagasi radio yang jamak akibat adanya berbagai obyek penghambur gelombang di sekeliling antena, perangkat penerima dapat didesain untuk mampu memilah-milah sinyal yang berbeda-beda tersebut. Sistem MIMO mampu memanfaatkan keberadaan lintasan jamak ini untuk menciptakan sejumlah kanal ekivalen yang seolah-olah terpisah satu sama lain. Ini bisa dipandang sebagai suatu mukjizat tersendiri karena pada kondisi normal keberadaan lintasan jamak justru bersifat merugikan sebab menimbulkan fading. Aplikasi MIMO pun kemudian dapat diarahkan untuk mencapai dua tujuan yang berbeda yang diwujudkan dalam dua teknik: multipleks spasial dan pengkodean ruang-waktu. Multiple Input Multiple Output (MIMO) Sistem ini menggunakan sejumlah M antena pemancar dan sejumlah N antena penerima untuk dapat mentransmisikan sinyal informasi dari beberapa pengirim ke beberapa penerima.

IEEE 802.11n dibuat berdasarkan standard sebelumnya 802.11 dengan menambahkan Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) dan operasi Channel-bonding / 40 Mhz pada layer Physical, dan aggregasi frame pada layer MAC.  MIMO menggunakan beberapa antenna transmitter dan receiver untuk memperbaiki kinerja systemnya. MIMO adalah technology yang menggunakan beberapa antenna untuk secara koheren mengurai lebih banyak informasi dibanding menggunakan satu antenna tunggal. Dua keuntungan penting yang diberikan kepada 802.11n adalah keragaman antenna dan spatial multiplexing. Pada multipleks spasial, aliran data berlaju tinggi dipecah-pecah menjadi sejumlah aliran paralel sesuai dengan jumlah antena pemancar, masing-masing dengan laju yang lebih rendah dari aliran aslinya.

Teknology MIMO mengandalkan sinyal-2 dari berbagai arah. Sinyal-2 dari berbagai arah ini adalah pantulan sinyal-2 yang sampai pada antenna penerima beberapa saat setelah transmisi sinyal utama yang satu garis (Line of sight) sampai.  Pada jaringan 802.11a/b/g yang bukan MIMO, sinyal-2 dari berbagai arah ini diterima sebagai interferensi yang hanya mengurangi kemampuan penerima untuk mengumpulkan informasi yang ada dalam sinyal.