ABSTRAK
Dalam sistem komunikasi radio, salah satu tantangan utama adalah gangguan sinyal yang disebabkan oleh fading atau pelemahan sinyal selama perambatan. Gangguan ini dapat terjadi karena adanya pantulan, hamburan, atau pembiasan gelombang, yang membuat sinyal tiba di penerima dengan kualitas yang tidak stabil. Untuk mengatasi masalah ini, digunakan pendekatan diversity, yaitu strategi yang memungkinkan sinyal dikirim atau diterima melalui beberapa jalur atau cara berbeda agar transmisi tetap dapat berjalan lancar. Artikel ini membahas lima jenis diversity utama dalam sistem komunikasi nirkabel: keragaman frekuensi, waktu, ruang, sudut, dan polarisasi. Masing-masing teknik memiliki pendekatan berbeda dalam mengatasi gangguan sinyal, seperti penggunaan frekuensi berbeda, pengulangan sinyal pada waktu berbeda, atau penggunaan antena ganda yang diposisikan secara strategis.
Beberapa teknik, seperti space diversity dan polarization diversity, terbukti efektif dalam menghadapi efek multipath dan menjaga kestabilan sinyal pada sistem komunikasi garis pandang langsung (LOS). Dengan penerapan yang tepat, diversity tidak hanya meningkatkan daya tahan sinyal terhadap gangguan, tetapi juga memperkuat keandalan jaringan secara keseluruhan. Penerapan teknik diversity menjadi bagian penting dalam desain sistem komunikasi modern, khususnya pada jaringan seluler dan gelombang mikro. Hasil studi dan simulasi menunjukkan bahwa pendekatan ini mampu meningkatkan performa jaringan dan menurunkan kemungkinan terjadinya kesalahan transmisi.
ABSTRACT
In radio communication systems, one of the main challenges is signal interference caused by fading or signal attenuation during propagation. This interference may result from wave reflection, scattering, or refraction, which causes the signal to arrive at the receiver with inconsistent quality. To address this issue, diversity techniques are employed—strategies that allow signals to be transmitted or received through multiple paths or methods to ensure reliable communication.
This article discusses five primary types of diversity in wireless communication systems: frequency diversity, time diversity, space diversity, angle diversity, and polarization diversity. Each technique offers a different approach to mitigating signal disturbances, such as using different frequencies, retransmitting signals at different times, or utilizing multiple strategically placed antennas.
Certain techniques, such as space diversity and polarization diversity, have proven effective in overcoming multipath effects and maintaining signal stability in line-of-sight (LOS) communication systems. When applied appropriately, diversity not only enhances signal resilience against interference but also improves the overall reliability of the network. The implementation of diversity techniques plays a vital role in the design of modern communication systems, especially in cellular and microwave networks. Studies and simulations have shown that this approach can significantly improve network performance and reduce the likelihood of transmission errors.
⦁ Pendahuluan
Diversity Adalah pengoperasian secara simultan, dua atau lebih sistem atau subsistem. Dengan kata lain sistem atau subsistem yang dipasang secara berlebihan (redundancy), dan digunakan sebagai salah satu mekanisme untuk menjamin tercapainya equipment availability maupun path availability. (Untung S.,2025). Dalam sistem komunikasi radio, keandalan transmisi suatu data menjadi hal yang krusial. Salah satu Penerapan teknik diversity merupakan pendekatan teknis yang efektif dalam meningkatkan keandalan sistem. Salah satu pendekatan teknis yang terbukti efektif dalam meningkatkan keandalan ini adalah penerapan teknik diversity.
Diversity bertujuan mengurangi dampak buruk dari fading , yang merupakan fenomena umum akibat efek propagasi suatu gelombang seperti refleksi, difraksi, dan hamburan. Dalam konteks ini, kita akan membahas lima jenis utama teknik diversity: frequency, time, space, angle, dan polarization diversity. Penggunaan teknik diversity dalam sistem komunikasi tidak hanya membantu memperbaiki kualitas sinyal yang diterima, tetapi juga berperan penting dalam memperpanjang masa operasional layanan serta meningkatkan kenyamanan pengguna. Hal ini menjadi sangat relevan terutama dalam konteks komunikasi bergerak, seperti jaringan seluler dan sistem radio terestrial, di mana kestabilan sinyal menjadi kebutuhan utama.
⦁ Teori
Teknik diversity berfungsi untuk menjaga agar sinyal dalam sistem komunikasi tetap stabil saat mengalami gangguan seperti fading. Fading sendiri terjadi ketika sinyal melemah akibat hambatan dalam perjalanannya, seperti pantulan dari bangunan, pembelokan oleh objek, atau hamburan di udara. Gangguan ini sering terjadi dan dapat menurunkan kualitas komunikasi.
Untuk mengurangi dampaknya, sistem komunikasi menggunakan lebih dari satu jalur sinyal. Jika satu jalur terganggu, jalur lain bisa tetap digunakan untuk menerima sinyal dengan kualitas yang lebih baik. Hampir semua Sistem Komunikasi Radio, menerapkan teknik diversity , yaitu pada Sistem Komunikasi Radio Terestrial, Sistem Komunikasi satelit, Sistem Komunikasi Selular, Sistem Trophoscatter. Beberapa jenis diversity yang umum diterapkan di antaranya adalah frequency diversity (mengirim sinyal lewat frekuensi berbeda), time diversity (mengirim ulang di waktu berbeda), space diversity (memakai antena di lokasi berbeda), angle diversity (menerima sinyal dari arah yang berbeda), dan polarization diversity (menggunakan perbedaan arah polarisasi gelombang). Penggunaan teknik-teknik tersebut menjadikan sistem komunikasi tetap berfungsi dengan baik dan menjaga kestabilan kualitas suatu sinyal, meski berada pada lingkungan yang kurang mendukung.
⦁ Pembahasan
⦁ FREQUENCY DIVERSITY
Frequency diversity merupakan salah satu cara dalam teknik diversity yang digunakan untuk mengatasi gangguan fading pada sistem komunikasi radio. Caranya adalah dengan mengirimkan sinyal yang sama melalui beberapa frekuensi pembawa yang berbeda. Dengan begitu, jika salah satu frekuensi mengalami gangguan atau fading, sinyal dari frekuensi lain masih bisa diterima dengan baik. Pada penerima, sinyal-sinyal dari berbagai frekuensi tersebut akan diproses dan digabungkan agar menghasilkan data yang lebih akurat. Proses penggabungan ini disebut combining, dan membutuhkan perangkat RF ganda di sisi pemancar dan penerima. Perbedaan frekuensi yang dipilih biasanya sekitar 2% hingga 5% lebih besar dari lebar kanal sinyal, supaya masing-masing jalur frekuensi tidak saling berkorelasi.
Metode ini cukup efektif dalam mengurangi masalah selective fading, yaitu kondisi ketika fading hanya terjadi pada sebagian frekuensi saja. Karena karakteristik propagasi setiap frekuensi berbeda-beda, kemungkinan semua frekuensi mengalami fading secara bersamaan sangat kecil. Oleh sebab itu, komunikasi menjadi lebih stabil dan dapat diandalkan, terutama pada sistem komunikasi radio terestrial maupun gelombang mikro.
Meski begitu, teknik frequency diversity ini juga memiliki kekurangan, seperti memerlukan perangkat yang lebih kompleks dan penggunaan spektrum frekuensi yang lebih luas. Namun, dengan peningkatan keandalan dan kualitas sinyal yang didapatkan, frequency diversity tetap menjadi pilihan utama untuk sistem komunikasi yang memerlukan kestabilan dan performa tinggi. Pemakaian teknik diversity ini, memiliki konsekuensi bahwa diperlukan 2 buah stage RF di Penerima dan 2 buah Stage RF di Pemancar.
GAMBAR 1. Skema Frequency Diversity
⦁ TIME DIVERSITY
Time Diversity adalah salah satu pendekatan dalam teknik diversity yang bertujuan untuk mengatasi masalah fading, terutama yang berubah seiring waktu (time-varying). Prinsip kerjanya yaitu dengan mengirim ulang sinyal yang sama di waktu yang berbeda. Jadi, kalau sinyal pertama mengalami gangguan saat ditransmisikan, ada kemungkinan salinan sinyal yang dikirim belakangan bisa diterima dengan lebih baik. Agar metode ini bisa bekerja secara optimal, jarak waktu antar pengiriman sinyal harus cukup jauh, sehingga tidak terkena gangguan fading yang sama. Biasanya, jeda waktu ini disesuaikan dengan karakteristik kanal transmisinya agar setiap pengiriman mengalami kondisi propagasi yang berbeda.
Time diversity juga sering dipakai di banyak sistem komunikasi digital modern, misalnya di Automatic Repeat Request (ARQ) dan Hybrid ARQ. Jadi, kalau data yang dikirim terjadi kesalahan saat diterima, sistem ini akan secara otomatis mengirim ulang data-data tersebut. Selain itu, teknik time diversity juga dipakai di sistem OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Di sana, data disebar secara acak lewat proses interleaving dan error correction coding supaya kalau ada gangguan, kemungkinan besar data masih bisa diterima dengan benar.
Kelebihan dari time diversity adalah dapat meningkatkan keandalan penerimaan data tanpa perlu menambah frekuensi atau antena. Namun, kelemahannya adalah bisa menimbulkan keterlambatan, terutama jika pengulangan sinyal dibutuhkan dalam kondisi waktu nyata (real-time).
⦁ SPACE DIVERSITY
Space diversity, juga dikenal sebagai antenna diversity. Disebut demikian karena pada teknik ini minimal pada penerima (Far end) memiliki lebih dari satu antena yang terpisah dengan jarak di kisaran 10 kali panjang gelombang. Merupakan salah satu teknik dalam sistem komunikasi radio yang bertujuan untuk mengurangi pengaruh multipath fading yaitu fenomena pelemahan sinyal akibat adanya banyak jalur propagasi sinyal. Teknik ini banyak diterapkan dalam sistem komunikasi gelombang mikro, terutama pada jaringan line-of-sight (LOS) dan radio relay. Agar space diversity dapat berfungsi secara maksimal, penempatan antena harus disesuaikan dengan kondisi kanal propagasi terutama frekuensi yang digunakan dan panjang lintasan sinyal. Dengan jarak penempatan yang tepat, kemungkinan seluruh antena mengalami gangguan fading secara bersamaan menjadi sangat kecil. Sinyal dari setiap antena kemudian diolah dan dikombinasikan menggunakan metode tertentu, seperti selection combining, equal gain combining, atau maximal ratio combining, untuk memperoleh sinyal akhir yang lebih stabil dan dapat diandalkan.
GAMBAR 2. Skema Space Diversity
Teknik ini banyak diterapkan dalam sistem komunikasi radio yang bersifat line-of-sight (LOS), seperti jaringan microwave dan sistem seluler. Salah satu contoh aplikasinya adalah pada stasiun pemancar maupun penerima gelombang mikro, di mana antena utama dan antena cadangan dipasang pada titik ketinggian yang berbeda pada satu menara. Cara ini terbukti efektif dalam menjaga kestabilan kualitas sinyal, khususnya di wilayah yang rentan terhadap gangguan propagasi seperti kondisi cuaca ekstrem, refleksi dari bangunan, atau kontur medan yang tidak merata.
Implementasi Space Diversity pada Komunikasi Line-of-Sight, Teknik space diversity efektif mengurangi pengaruh multipath fading pada sistem komunikasi radio line-of-sight (LOS). Dengan menempatkan dua atau lebih antena secara strategis, keandalan sistem dapat meningkat signifikan, bahkan mencapai 99,9999133%. Bagian ini akan membahas peran space diversity dalam mendukung performa jaringan komunikasi seluler, khususnya untuk menjaga stabilitas sinyal dan memenuhi standar keandalan yang tinggi.
GAMBAR 3. Multipath Space Diversity
Keunggulan utama dari space diversity adalah kemampuannya meningkatkan keandalan komunikasi tanpa perlu penambahan spektrum frekuensi atau pengiriman ulang data. Namun demikian, pendekatan ini juga memiliki keterbatasan, seperti kebutuhan akan ruang fisik tambahan untuk antena serta meningkatnya kompleksitas perangkat keras pada sisi penerima karena setiap antena memerlukan jalur pemrosesan tersendiri.
⦁ ANGLE DIVERSITY
Angle diversity merupakan salah satu metode dalam teknik diversity yang ditujukan untuk mengatasi permasalahan fading, terutama yang terjadi akibat perubahan arah datangnya sinyal karena pantulan atau hamburan objek di sekitar. Cara kerja teknik ini melibatkan dua atau lebih antena penerima yang diarahkan ke sudut yang berbeda satu sama lain. Tujuannya adalah untuk memperbesar peluang setidaknya satu antena bisa menangkap sinyal dengan kualitas baik ketika sinyal dari arah tertentu mengalami gangguan. Agar hasilnya maksimal, sudut orientasi antar antena harus diatur sedemikian rupa sehingga masing-masing mampu menangkap sinyal dari jalur propagasi yang saling independen. Penyesuaian arah ini biasanya mempertimbangkan kondisi fisik lingkungan sekitar, seperti bangunan tinggi, pepohonan, atau permukaan reflektif lainnya. Angle diversity dimanfaatkan, terutama di lingkungan yang banyak hambatan seperti kota besar, area dalam gedung, atau lorong sempit. Pada situasi seperti itu, sinyal cenderung datang dari berbagai arah akibat pantulan, dan penggunaan antena yang diarahkan ke sudut berbeda bisa membantu menangkap sinyal dengan lebih baik. Teknologi ini umum digunakan pada perangkat seperti WLAN, sistem radar, maupun alat komunikasi bergerak. Biasanya, sinyal dari masing-masing antena akan diproses secara terpisah, lalu digabungkan menggunakan metode seperti selection combining atau maximal ratio combining, agar sistem tetap bisa menerima sinyal dengan kualitas yang optimal.
Keunggulan utama angle diversity terletak pada kemampuannya mempertahankan kualitas sinyal tanpa harus menambah daya pancar atau kapasitas frekuensi. Ini membuatnya efisien dalam situasi di mana interferensi arah sulit dihindari. Meski demikian, sistem ini menuntut tata letak antena yang tepat dan perangkat penerima yang mampu mengelola sinyal dari beberapa arah secara bersamaan, sehingga aspek teknis dan desain fisik menjadi tantangan tersendiri.
⦁ POLARIZATION DIVERSITY
Polarization diversity adalah salah satu teknik untuk mengatasi gangguan sinyal akibat fading, khususnya yang muncul karena pantulan atau hambatan di sekitar jalur propagasi. Caranya yaitu dengan menggunakan dua antena yang punya arah polarisasi berbeda—biasanya satu vertikal dan satu lagi horizontal, atau dalam bentuk silang. Tujuannya sederhana: kalau sinyal dari satu arah polarisasi terganggu, masih ada kemungkinan sinyal dari arah polarisasi lainnya bisa masuk dengan lebih baik.
Teknik ini sering dipakai di sistem komunikasi yang butuh sinyal stabil tapi tetap ingin efisien dari sisi penggunaan frekuensi. Contohnya ada di sambungan microwave, komunikasi satelit, sampai jaringan 4G dan 5G yang mengandalkan teknologi MIMO. Kelebihan dari polarization diversity adalah kita bisa pakai satu perangkat antena untuk menangani dua arah polarisasi sekaligus, jadi hemat tempat dan peralatan. Tapi biar hasilnya optimal, sistem penerima harus bisa mengenali dan mengelola sinyal dari tiap arah polarisasi secara tepat. Kalau tidak, justru bisa muncul gangguan antar sinyal yang bikin penerimaan jadi tidak maksimal.
Kelebihan dari frequency diversity adalah kemampuannya dalam menjaga kestabilan sinyal tanpa bergantung pada satu jalur frekuensi saja, sehingga lebih tahan terhadap gangguan lokal. Namun, kekurangannya adalah membutuhkan lebih banyak spektrum frekuensi, yang bisa jadi terbatas dan mahal, terutama pada sistem komunikasi yang diatur ketat oleh regulasi spektrum.
⦁ Kesimpulan
Penerapan berbagai jenis teknik diversity dalam sistem komunikasi radio terbukti membantu menjaga kestabilan sinyal, terutama saat menghadapi gangguan seperti fading. Masing-masing dari beberapa metode mulai dari frequency, time, space, angle, hingga polarization diversity memiliki cara yang berbeda dalam mengurangi risiko kehilangan sinyal, tergantung pada karakteristik kanal dan kondisi lingkungan.
Teknik seperti frequency dan time diversity mengandalkan variasi dalam frekuensi atau waktu pengiriman, sedangkan space, angle, dan polarization memanfaatkan perbedaan posisi antena atau arah datangnya sinyal. Dengan strategi ini, sistem tetap bisa menerima sinyal yang baik meskipun salah satu jalur mengalami gangguan.
Secara keseluruhan, penggunaan teknik diversity mampu meningkatkan keandalan dan kualitas sistem komunikasi tanpa harus menambah daya atau frekuensi secara berlebihan. Meskipun penerapannya bisa saja menuntut perangkat tambahan atau pengaturan khusus, manfaatnya sebanding karena dapat membuat sistem lebih tangguh dalam berbagai situasi.
DAFTAR PUSTAKA
Goldsmith, A. (2005). Wireless communications. Cambridge University Press.
Haykin, S. (2005). Communication systems (4th ed.). Wiley.
Proakis, J. G. (2001). Digital communications (4th ed.). McGraw-Hill.
Rappaport, T. S. (2002). Wireless communications: Principles and practice (2nd ed.). Prentice Hall.
Simon, M. K., & Alouini, M.-S. (2005). Digital communication over fading channels (2nd ed.). Wiley.
Untung Samudra (2025). Diversity Komunikasi Radio G
