04 - Diversity Techniques dalam Sistem Komunikasi Radio: Meningkatkan Keandalan Transmisi

Abstrak 

Artikel ini membahas secara komprehensif teknik-teknik diversity dalam sistem komunikasi radio sebagai solusi untuk meningkatkan keandalan transmisi sinyal. Keandalan sistem komunikasi radio seringkali terhambat oleh fenomena fading akibat propagasi multipath dan kondisi lingkungan yang dinamis. Teknik diversity memanfaatkan prinsip redundansi dengan menyediakan multiple versi sinyal informasi melalui jalur transmisi yang berbeda dan tidak berkorelasi, sehingga mengurangi probabilitas terjadinya fading parah secara simultan pada semua jalur. Artikel ini mengklasifikasikan dan menguraikan prinsip kerja dari lima teknik diversity utama: frequency diversity, time diversity, space diversity, angle diversity, dan polarization diversity. Untuk setiap teknik, dibahas konsep dasar, rumus-rumus penting, keuntungan, kerugian, serta contoh soal dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Tujuan dari artikel ini adalah memberikan pemahaman mendalam mengenai berbagai teknik diversity sebagai fondasi penting dalam perancangan dan implementasi sistem komunikasi radio yang andal dan efisien di era digital.

1. Pendahuluan 

Dalam era digital yang semakin berkembang, sistem komunikasi radio memegang peranan penting dalam mendukung berbagai layanan, mulai dari telekomunikasi seluler, siaran radio, hingga jaringan data nirkabel. Namun, keandalan transmisi sinyal radio seringkali menghadapi tantangan besar akibat fenomena fading, interferensi, dan kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Fading multipath, misalnya, dapat menyebabkan fluktuasi kekuatan sinyal secara tiba-tiba, sehingga meningkatkan risiko terjadinya error dalam transmisi data. 

Sistem komunikasi radio modern menghadapi berbagai tantangan dalam menjaga kualitas transmisi sinyal, terutama dalam lingkungan yang penuh dengan interferensi dan fading. Fenomena fading merupakan salah satu masalah utama yang dapat menyebabkan degradasi kualitas sinyal secara signifikan, khususnya dalam komunikasi nirkabel bergerak. Fading terjadi akibat fluktuasi amplitudo, fase, dan sudut kedatangan sinyal yang disebabkan oleh propagasi multipath, efek Doppler, dan shadowing oleh objek-objek di sekitar jalur transmisi. 

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, teknik diversity telah dikembangkan sebagai solusi efektif untuk meningkatkan keandalan dan kualitas transmisi sistem komunikasi radio. Diversity merupakan teknik yang memanfaatkan multiple copies dari sinyal informasi yang sama melalui jalur transmisi yang berbeda dan tidak berkorelasi, sehingga probabilitas semua jalur mengalami fading secara bersamaan menjadi sangat kecil. Diversity juga memanfaatkan prinsip dasar redundansi dengan mengirimkan informasi yang sama melalui beberapa jalur atau cara yang berbeda, sehingga kemungkinan seluruh jalur mengalami gangguan secara bersamaan menjadi sangat kecil. Dengan demikian, sistem dapat memilih atau menggabungkan sinyal terbaik yang diterima, sehingga kualitas komunikasi tetap terjaga meskipun salah satu jalur mengalami gangguan. 

Tiga pendekatan utama dalam diversity techniques adalah frequency diversity, time diversity, dan space diversity. Masing-masing teknik memiliki prinsip kerja, keunggulan, dan tantangan tersendiri, serta dapat diimplementasikan secara terpisah maupun terintegrasi untuk mencapai performa optimal. Artikel ini akan membahas konsep, jenis, serta rumus-rumus yang mendasari ketiga teknik diversity tersebut, sebagai fondasi penting dalam pengembangan sistem komunikasi radio yang andal dan efisien. 

2. Tinjauan Pustaka 

Beberapa studi telah membuktikan efektivitas teknik diversity dalam mengatasi permasalahan fading pada komunikasi radio. Menurut Molisch [1], penggunaan diversity spatial secara signifikan mengurangi tingkat error dalam sistem komunikasi nirkabel dengan karakteristik multipath yang kompleks. Sementara itu, Simon dan Alouini [2] menjelaskan bahwa penggunaan kombinasi teknik diversity dapat mencapai peningkatan performa hingga 10 dB dalam skenario fading berat. Tse dan Viswanath [3] menyebutkan bahwa penggunaan teknik MIMO, yang merupakan bentuk lanjutan dari space diversity, dapat menggandakan kapasitas kanal tanpa memerlukan tambahan bandwidth atau daya. Di sisi lain, penggunaan time diversity melalui teknik seperti interleaving dan ARQ terbukti efektif dalam lingkungan yang mengalami fading temporal atau noise impulsif [4]. Ketiga teknik ini menjadi komponen penting dalam perancangan sistem komunikasi modern yang andal. 

3. Klasifikasi dan Prinsip Kerja Teknik Diversity 

Teknik diversity bekerja berdasarkan prinsip bahwa ketika satu jalur komunikasi mengalami kondisi fading yang buruk (deep fading), jalur-jalur alternatif masih dapat menyediakan sinyal dengan kualitas yang memadai. Hal ini dimungkinkan karena fenomena fading bersifat acak dan bergantung pada kondisi propagasi spesifik dari setiap jalur. Dengan demikian, probabilitas seluruh jalur mengalami deep fading secara bersamaan menjadi sangat kecil, terutama jika jalur-jalur tersebut memiliki korelasi yang rendah Keberhasilan teknik diversity sangat bergantung pada tingkat korelasi antar jalur diversity. Korelasi yang rendah (ideally mendekati nol) antar jalur diversity merupakan syarat mutlak untuk memperoleh diversity gain yang optimal. Korelasi tinggi antar jalur akan menyebabkan fading yang terjadi pada jalur-jalur tersebut memiliki pola yang serupa, sehingga mengurangi efektivitas teknik diversity. 

4. Definisi Diversity 

Dalam konteks sistem komunikasi radio, diversity merujuk pada teknik yang digunakan untuk mengurangi dampak fading dan meningkatkan keandalan transmisi sinyal dengan memanfaatkan beberapa jalur atau kondisi propagasi yang independen secara statistik. Inti dari teknik diversity adalah bahwa meskipun satu jalur komunikasi mungkin mengalami gangguan atau degradasi sinyal, kemungkinan semua jalur mengalami kondisi buruk secara bersamaan sangat kecil, sehingga kualitas penerimaan tetap dapat dipertahankan. Diversity dapat diimplementasikan dalam berbagai domain seperti waktu (time diversity), frekuensi (frequency diversity), ruang (space diversity), dan bahkan polarisasi. 

4.1 Frequency Diversity 

Frequency diversity adalah metode pengiriman sinyal melalui dua atau lebih kanal frekuensi yang berbeda untuk mengatasi efek dari frequency-selective fading. Karena fading biasanya hanya memengaruhi sebagian kecil dari spektrum, penggunaan kanal yang tersebar secara frekuensi memungkinkan sinyal tetap dapat diterima dengan kualitas yang memadai meskipun sebagian kanal mengalami degrades. Prinsip dasar dari teknik ini adalah memanfaatkan sifat frequency selective fading, yaitu fenomena di mana kanal radio memiliki respons yang berbeda pada frekuensi yang berbeda. Dengan kata lain, fading yang dialami oleh sinyal pada satu frekuensi cenderung tidak berkorelasi dengan fading yang dialami oleh sinyal pada frekuensi lain, asalkan kedua frekuensi tersebut dipisahkan oleh jarak yang cukup. Efektivitas frequency diversity sangat bergantung pada pemisahan frekuensi antara sinyal-sinyal yang ditransmisikan. Pemisahan frekuensi ini harus cukup besar sehingga fading yang dialami oleh masing-masing frekuensi tidak berkorelasi. Ukuran kritis untuk menentukan pemisahan yang memadai adalah coherence bandwidth (Bc) dari kanal. Coherence bandwidth (Bc) adalah rentang frekuensi di mana dua komponen sinyal frekuensi yang berbeda akan mengalami fading yang berkorelasi secara signifikan. Jika lebar pita sinyal yang digunakan lebih besar dari Bc, kanal dikatakan mengalami frequency selective fading. Untuk mencapai diversity gain yang optimal menggunakan frequency diversity, perbedaan frekuensi (Δf) antara dua sinyal yang digunakan harus lebih besar dari coherence bandwidth kanal. Rumus pendekatan untuk menghitung coherence bandwidth (Bc) adalah: 𝐵𝑐 ≈ 1 2𝜋𝜏rms 𝑎𝑡𝑎𝑢 ∶ 𝐵𝑐 ≈ 1 5𝜏rms Keterangan: • 𝐵𝑐𝐵𝑐𝐵𝑐: 𝐶𝑜ℎ𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒𝑏𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ(𝐻𝑧) • 𝜏𝑟𝑚𝑠𝜏rms𝜏𝑟𝑚𝑠: 𝑅𝑜𝑜𝑡𝑀𝑒𝑎𝑛𝑆𝑞𝑢𝑎𝑟𝑒(𝑅𝑀𝑆)𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦𝑠𝑝𝑟𝑒𝑎𝑑(𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) Suatu kanal komunikasi memiliki delay spread rata-rata . Hitunglah coherence bandwidth menggunakan: a) Contoh Soal: 𝐵𝑐 ≈ 1 2𝜋𝜏rms dan b) 𝐵𝑐 ≈ 1 5𝜏rms Jawab: Diketahui: τrms = 2~μ𝑠 = 2 × 10 −6~𝑠 a. 𝐵𝑐 = 1 2π×2×10−6 = 1 12.566×10−6 ≈ 79.58~kHz b. 𝐵𝑐 = 1 5×2×10−6 = 1 10−5 = 100~kHz Jadi, nilai coherence bandwidth berkisar antara 79.58 kHz hingga 100 kHz. Keuntungan dan Kerugian Frequency Diversity : Keuntungan : • Sangat efektif melawan frequency selective fading karena memang dirancang untuk mengatasi fading yang berbeda di frekuensi yang berbeda • Tidak menambah latensi Kerugian : • Inefisiensi Spektrum: Ini adalah kerugian paling signifikan. Frequency diversity membutuhkan alokasi dua atau lebih pita frekuensi untuk mentransmisikan data yang sama, yang sangat tidak efisien dalam penggunaan spektrum frekuensi radio yang terbatas dan sangat berharga • Peningkatan Kompleksitas Hardware: Membutuhkan beberapa modulator, transmitter, dan receiver (atau bagian RF dari receiver) yang mampu beroperasi pada frekuensi yang berbeda secara bersamaan, meningkatkan biaya dan konsumsi daya Pada intinya, Frequency diversity merupakan teknik penting dalam sistem komunikasi radio yang digunakan untuk meningkatkan keandalan transmisi sinyal pada lingkungan dengan gangguan frekuensi selektif. Dengan menyebarkan sinyal pada beberapa kanal frekuensi yang saling independen dan terpisah lebih besar dari coherence bandwidth, sistem dapat menghindari kerusakan data akibat fading pada satu kanal tertentu. Teknik ini terbukti efektif dalam menurunkan bit error rate (BER) dan mempertahankan kualitas layanan tanpa memerlukan peningkatan daya atau bandwidth yang signifikan. Penerapannya yang luas pada teknologi seperti OFDM, Wi-Fi, dan sistem seluler modern seperti 4G/5G menunjukkan bahwa frequency diversity tidak hanya relevan secara teori, tetapi juga krusial dalam arsitektur komunikasi praktis masa kini. Dengan implementasi yang tepat, frequency diversity mampu menjamin performa sistem komunikasi dalam kondisi kanal yang fluktuatif dan tidak dapat diprediksi. 

4.2 Time Diversity 

Time diversity adalah teknik mitigasi fading yang melibatkan pengiriman ulang atau penyebaran sinyal dalam dimensi waktu. Ide utamanya adalah bahwa kondisi kanal berubah terhadap waktu; sehingga, dengan mengirim ulang informasi pada waktu yang berbeda, kemungkinan seluruh pengiriman gagal akibat fading dapat dikurangi. Teknik ini bekerja dengan cara mengirimkan sinyal yang sama secara berulang pada waktu yang berbeda, dengan interval waktu antar pengiriman melebihi coherence time ($T_c$) dari saluran. Hal ini memastikan bahwa setiap salinan sinyal mengalami kondisi fading yang berbeda dan tidak berkorelasi, sehingga peluang seluruh sinyal mengalami fading secara bersamaan menjadi sangat kecil. Rumus Teoritis: Untuk sistem dengan retransmisi berulang (redundancy L kali), BER secara kasar dinyatakan: 𝑃𝑏 = (𝑃𝑏0 ) 𝐿 Namun, dalam sistem komunikasi nyata yang menggunakan Forward Error Correction (FEC) dan interleaving, analisis BER menjadi kompleks. Dalam sistem BPSK dengan time diversity dan interleaving yang efektif, perolehan waktu setara dengan: 𝐺𝑡 = 10 log10(𝐿) Keterangan: • 𝐺𝑡 : gain waktu dalam dB • 𝐿: jumlah waktu independen (misalnya slot retransmisi, atau ukuran interleaving efektif) Contoh Soal : Sebuah sistem komunikasi mengimplementasikan interleaving untuk menghasilkan 3 slot waktu independen dalam transmisi. Berapa besar gain yang diperoleh terhadap kondisi tanpa diversity? Jawab : 𝐺𝑡 = 10 log10(3) ≈ 4.77 dB Jadi, gain yang diperoleh dari time diversity sebesar 4.77 dB. Keuntungan dan Kerugian Time Diversity : Keuntungan : • Mengurangi efek fast fading • Tidak memerlukan spektrum tambahan • Efektif saat digunakan bersama teknik interleaving dan FEC Kerugian : • Meningkatkan latensi karena pengulangan waktu • Membutuhkan waktu dan sumber daya transmisi lebih banyak Pada intinya, Time diversity memberikan solusi efektif untuk menangani fading temporal dan burst error dengan mengandalkan pengulangan transmisi atau teknik interleaving. Meskipun menambah kompleksitas dan delay, manfaat berupa peningkatan keandalan dan kualitas transmisi sangat signifikan. Dalam dunia nyata, penerapannya terbukti sukses pada sistem komunikasi dengan dinamika kanal tinggi, seperti sistem seluler, TV digital, dan komunikasi satelit. 

4.3 Space Diversity 

Space diversity adalah teknik diversity yang menggunakan beberapa antena penerima (atau pemancar) yang ditempatkan secara fisik terpisah dengan jarak tertentu, biasanya dalam satuan panjang gelombang ($𝜆$). Tujuannya adalah untuk menerima beberapa salinan sinyal yang mengalami fading secara independen karena perbedaan posisi antena. Dengan demikian, peluang semua antena mengalami fading secara bersamaan menjadi sangat kecil, sehingga meningkatkan keandalan penerimaan sinyal. Teknik ini sangat efektif dalam mengatasi fading multipath dan gangguan lingkungan yang bersifat spasial. Jarak antar antena biasanya disarankan minimal sekitar 100 sampai 200 kali Panjang gelombang ($100𝜆$– $200𝜆$) untuk memastikan decorrelation fading yang optimal. Rumus dan Parameter Space Diversity : 𝑝 = 𝑛𝜆, 𝑛 ∈ 𝑍 + 𝜌 = 𝐽0 ( 2𝜋𝑑 𝜆 ) 𝛾MRC = ∑𝛾𝑖 𝑀 𝑖=1 𝐴diversity > 𝐴no diversity Contoh soal : Sebuah sistem komunikasi menggunakan dua antena penerima yang dipisahkan sejauh 150𝜆. Jika availability sistem tanpa diversity adalah 99,99975%, dan dengan space diversity meningkat menjadi 99,99989%, hitung peningkatan availability dalam persen. Penyelesaian: Peningkatan availability: 𝛥 = 99.99989% − 99.99975% = 0.00014% = 99.99989% − 99.99975% = 0.00014% Keuntungan dan Kerugian Space Diversity : Keuntungan : • Meningkatkan keandalan sinyal tanpa perlu bandwidth tambahan • Cocok untuk sistem gelombang mikro dan komunikasi jarak jauh • Sangat efektif melawan fading Kerugian : • Membutuhkan perangkat keras tambahan seperti antena dan receiver • Biaya instalisasi dan perawatan lebih tinggi Pada intinya, Space diversity adalah teknik efektif dalam meningkatkan keandalan sistem komunikasi radio dengan menggunakan beberapa antena yang dipisahkan secara fisik untuk menerima sinyal yang mengalami fading independen. Teknik ini meningkatkan availability dan mengurangi risiko gangguan sinyal tanpa memerlukan tambahan bandwidth atau waktu transmisi. Penerapannya sangat luas terutama dalam system MIMO yang menjadoi tulang punggung komunikasi nirkabel modern seperti WIFI dan 5G, Meskipun memerlukan investasi perangkat keras dan ruang fisik, space diversity sangat penting dalam aplikasi komunikasi kritikal dan telah menjadi standar dalam berbagai sistem komunikasi modern. 

4.4 Angle Diversity 

Angle diversity adalah teknik diversity dalam sistem komunikasi radio yang menggunakan beberapa antena dengan orientasi atau sudut penerimaan yang berbeda untuk menerima sinyal. Dengan memanfaatkan variasi sudut datang sinyal (angle of arrival), teknik ini dapat mengurangi efek fading dan interferensi yang bersifat spasial dan angular. Sinyal yang diterima dari berbagai sudut yang berbeda biasanya memiliki karakteristik fading yang independen, sehingga meningkatkan keandalan penerimaan sinyal. Teknik ini sering digunakan dalam sistem komunikasi bergerak dan wireless LAN untuk mengatasi multipath fading dan meningkatkan kualitas sinyal. Berbeda dengan space diversity yang mengandalkan pemisahan fisik antena untuk mendapatkan jalur propagasi yang berbeda, angle diversity berfokus pada kemampuan antena untuk "melihat" sinyal dari arah yang berbeda. Ini dapat dicapai melalui beberapa cara, yaitu: • Antena Sektoral (Sectorized Antennas) • Antena Adaptif (Adaptive Antennas/Smart Antennas) • Pemisahan Antena Vertikal Intinya, jika sinyal datang dari beberapa pantulan, masing-masing pantulan akan memiliki sudut kedatangan yang sedikit berbeda. Angle diversity mencoba menangkap sinyal-sinyal ini secara terpisah dan kemudian menggabungkannya. Contoh soal : Sebuah sistem komunikasi menggunakan 3 antena dengan orientasi sudut berbeda untuk menerima sinyal. Jika SNR masing-masing antena adalah 8 dB, 10 dB, dan 7 dB, hitung SNR total setelah penggabungan dengan metode maximum ratio combining (MRC). Penyelesaian: Konversi SNR ke linear: 𝛾1 = 108 /10 = 6.31 𝛾2 = 1010/10 = 10 𝛾3 = 107 /10 = 5.01 Total SNR: 𝛾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 6.31 + 10 + 5.01 = 21.32𝛾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 6.31 + 10 + 5.01 = 21.32 Konversi ke dB: 10𝑙𝑜𝑔 10(21.32) ≈ 13.29 𝑑𝐵10𝑙𝑜𝑔10(21.32) ≈ 13.29 𝑑𝐵 Jadi, SNR total setelah penggabungan adalah sekitar 13.29 dB. Keuntungan dan Kerugian Angle Diversity : Keuntungan : • Mengurangi efek fading dan interferensi multipath • Meningkatkan kualitas sinyal tanpa perlu bandwidth tambahan • Cocok untuk sistem bergerak dan wireless LAN Kerugian : • Membutuhkan desain antena yang kompleks • Perlu kalibrasi dan penyesuaian sudut antenna • Kurang efektif jika sinyal hanya datang dari satu arah dominan. Pada intinya, Angle diversity adalah teknik efektif untuk meningkatkan keandalan sistem komunikasi radio dengan memanfaatkan variasi sudut penerimaan sinyal. Teknik ini mengurangi efek fading dan interferensi multipath dengan menggunakan beberapa antena yang diarahkan pada sudut berbeda. Meskipun memerlukan perangkat keras dan pengolahan sinyal yang kompleks, angle diversity sangat berguna terutama dalam lingkungan dengan multipath tinggi dan sistem komunikasi bergerak. 

4.5 Polarization Diversity 

Polarization diversity adalah teknik mitigasi fading dalam sistem komunikasi yang menggunakan dua atau lebih sinyal yang dipolarisasi secara ortogonal—umumnya horizontal dan vertical, atau +45° dan -45° Karena sinyal-sinyal ini mengalami propagasi yang berbeda, peluang mereka mengalami fading simultan menjadi rendah. Dengan menggunakan antena yang mampu menerima atau mentransmisikan sinyal dalam polarisasi yang berbeda, sistem dapat memperoleh multiple versi dari sinyal yang sama untuk tujuan diversity. Dalam polarization diversity, sistem biasanya menggunakan dua antena yang dipasang pada lokasi fisik yang sama atau sangat berdekatan, tetapi masing-masing dikonfigurasi untuk menerima polarisasi yang berbeda secara ortogonal. Contoh umum adalah pasangan antena yang satu vertikal dan yang lain horizontal, atau pasangan antena dengan polarisasi ±45∘ dari sumbu vertikal Rumus : 𝐺polar = 10 log10(𝑃𝐻 + 𝑃𝑉 ) 𝑃total = 𝑤𝐻𝑃𝐻 + 𝑤𝑉𝑃𝑉 Contoh Soal : Sebuah sistem komunikasi menggunakan polarization diversity. Daya sinyal pada antena dengan polarisasi horizontal adalah 3 mW, dan pada polarisasi vertikal adalah 4 mW. a) Hitung total gain polarization diversity dalam dB. b) Jika bobot masing-masing sinyal adalah dan , hitung daya total gabungan . Jawaban: Diket: 𝑃𝐻 = 3~mW, 𝑃𝑉 = 4~mW Solusi : 𝐺polar = 10 log10(𝑃𝐻 + 𝑃𝑉 ) 𝑤𝐻 = 0.6, 𝑤𝑉 = 0.4 𝑃total = 𝑤𝐻𝑃𝐻 + 𝑤𝑉𝑃𝑉 𝑃total = 0.6 × 3 + 0.4 × 4 𝑃total = 1.8 + 1.6 = 3.4~mW Keuntungan dan Kerugian Polarization Diversity : Keuntungan : • Tidak memerlukan pemisahan fisik antar antena. • Efektif terhadap multipath fading. • Cocok untuk perangkat kecil atau portabel. Kerugian : • Memerlukan antena dengan pemisahan polarisasi yang presisi. • Risiko interferensi cross-polarization jika alignment buruk. • Efektivitas tergantung pada orientasi medan elektromagnetik dari sumber sinyal. Pada intinya, Polarization diversity menawarkan solusi efisien untuk meningkatkan keandalan transmisi tanpa memerlukan pemisahan spasial antena. Teknik ini sangat efektif untuk kondisi multipath, terutama di lingkungan urban dan dalam perangkat dengan keterbatasan ukuran fisik. Dengan memanfaatkan sinyal berpolarisasi berbeda, sistem dapat meningkatkan kualitas dan kontinuitas layanan secara signifikan. Keberhasilan penerapannya telah terbukti dalam berbagai sistem komunikasi modern seperti satelit, 4G/5G, dan siaran TV digital.  

Referensi 

[1] T. S. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice Hall, 2002. 

[2] A. Goldsmith, Wireless Communications. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2005. 

[3] D. Tse and P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2005. 

[4] J. G. Proakis, Digital Communications, 5th ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill Education, 2008. 

[5] M. K. Simon and M. S. Alouini, Digital Communication over Fading Channels, 2nd ed. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2005. 

[6] M. F. M. Molisch, Wireless Communications, 2nd ed. Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2011 

[7] A. F. Molisch, "MIMO systems with antenna diversity," Proc. IEEE, vol. 99, no. 8, pp. 1386-1399, Aug. 2011. [8] J. Li and M. K. Simon, "Performance analysis of diversity combining for hybrid satellite-terrestrial fading channels," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 11, no. 2, pp. 788-798, Feb. 2012.