Analisis Lintasan Sinyal

Dalam mendisain sistem komunikasi digital wireless, sangat penting untuk memahami karakteristik kondisi lintasan propagasi sinyal. Rugi-rugi lintasan dapat sangat besar dikarenakan adanya pengaruh dari tinggi antena terminal yang rendah, banyaknya halangan pada kondisi lingkungan sekitar yang banyak pepohonan atau bangunan-bangunan seperti di kota besar. Oleh karena itu kondisi Line of Sight (LOS) sangat kecil atau jarang sekali kemungkinannya untuk terjadi.

Propagasi Gelombang Pada Sistem Komunikasi Radio
Macam propagasi gelombang yang dipilih dipengaruhi oleh frekuensi radio (RF) dan sistem komunikasi radio yang digunakan. Jika dilihat dari frekuensi radio yang digunakan, maka propagasi gelombang yang umum digunakan adalah sebagai berikut.
o Gelombang permukaan, merambat “relatif dekat” dengan permukaan bumi jika dibandingkan terhadap panjang gelombangnya, contohnya pada band frekuensi LF ke bawah.
o Gelombang ruang (merupakan resultante antara gelombang langsung dan gelombang pantul), merambat “relatif jauh” dengan permukaan bumi jika dibandingkan terhadap panjang gelombangnya, contohnya pada Frekuensi Radio > 1GHz, yang juga dikenal sebagai gelombang “mikro”.
o Gelombang langit (merupakan gelombang ruang yang dipancarkan ke langit), contoh pada band frekuensi HF dan pada frekuensi > 250MHz.


Propagasi Pada Gelombang Langsung
Lintasan gelombang langsung merupakan lintasan bebas pandang (Line of Sight space propagation). Hubungan antara daya pancar dan daya terima telah diturunkan oleh Friis dalam suatu fomula Friis Free Space Propagation Formula, sebagai berikut :

Sinyal informasi dipancarkan oleh antena pada stasiun radio. Pemancar ke udara berupa gelombang elektromagnetik, kemudian di stasiun radio penerima diterima oleh antena penerima. Pada pemodelan Friis semua kondisi di stasiun pemancar, stasiun penerima dan kanal radio di udara diasumsikan berada pada kondisi ideal.
Pemodelan Friis ini digunakan untuk menentukan besarnya pengaruh ruang bebas terhadap propagasi gelombang. Mula-mula diasumsikan antena di stasiun pemancar dan stasiun penerima berupa antena model, antena isotropis, berupa antena titik, dimana pola radiasinya berupa bola.

Gambar Sistem Transmisi Radio Ideal, pada Model Friis Transmission

Pada model sistem transmisi radio ideal di atas, rapat daya yang diterima di antenna isotropis penerima :

Jika antena di stasiun pemancar dan stasiun penerima diganti dengan antena real, misalnya antena dipole, antena yagi atau antena lainnya. Sedangkan saluran transmisi diasumsikan lossless, dengan :
EIRP = PTX.GTx watt
maka rapat daya di antena penerima

Sedangkan receiver signal level, RSL adalah :
RSL = PD . Aeff
Dimana Aeff adalah luas efektif antena adalah :
Aeff = η . AGeometri
Dimana AGeometri adalah luas geometri dari antena, sedangkan hubungan antara gain antena dan luas efektif antena Aeff adalah sebagai berikut :

Sedangkan rasio antara RSL terhadap daya pancar PTx, adalah :

Dari persamaan di atas terlihat bahwa rasio tersebut tidak hanya dipengaruhi oleh GTx dan GRx, tetapi juga oleh suatu parameter yang merupakan 1/Lfs. Jadi Lfs merupakan rugi-rugi ruang bebas yang dialami oleh pancaran gelombang elektromagnetik, yaitu :

Propagasi Pada Gelombang Pantul

a = koefisien refleksi
θ1, θ2 = sudut pantul gelombang
Dimana, harga koefisien refleksi tergantung dari polarisasi gelombang pantulnya.

Polarisasi Horizontal


Polarisasi Vertikal


Dimana :
εc = konstanta dielektrik medium
εr = permitivitas medium
σ = konduktivitas dielektrik medium
λ = panjang gelombang
θ1 = θ2 = sudut datang / pantul gelombang
ah = koefisien pantul untuk gelombang dengan polarisasi horizontal
av = koefisien pantul untuk gelombang dengan polarisasi vertikal
фh = pergeseran fasa gelombang dengan polarisasi horizontal
фv = pergeseran fasa gelombang dengan polarisasi vertikal

Apabila, tinggi relatif antara MS dan BTS sangat kecil (<<) dan jarak relatif antara BTS dan MS maksimum dengan tinggi MS sangat kecil (<<). Maka sudut datang gelombang pada bidang pantul θ1 juga sangat kecil (<<). Sehingga nilai koefisien pantul -1 (a -1).