13 - Diversity

Pendahuluan 

Dalam sistem komunikasi nirkabel, sinyal yang dikirimkan dari pengirim ke penerima sering kali mengalami degradasi kualitas karena fenomena yang dikenal sebagai Fading. Fading sering terjadi karena multipath propagation, yakni sinyal mencapai penerima melalui berbagai jalur dengan waktu tempuh berbeda-berbeda, menyebabkan interferensi destruktif. Untuk mengatasi hal ini, salah satu strategi yang umum digunakan adalah diversity. Diversity adalah teknik untuk mengirimkan sinyal dalam beberapa bentuk atau melalui berbagai jalur independen guna meningkatkan keandalan komunikasi. Dalam konteks ini, jika satu jalur mengalami gangguan, kemungkinan besar jalur lain tetap dapat menyampaikan sinyal dengan baik. Artikel ini akan membahas lima jenis diversity utama dalam komunikasi nirkabel, yaitu: frequency diversity, time diversity,space diversity, angle diversity, dan polarization diversity. 

1. Frequency Diversity 

Pengertian Frequency diversity (diversitas frequency) melibatkan pengiriman sinyal yang sama pada dua atau lebih frekuensi berbeda. Teknik ini mengandalkan fakta bahwa fading bersifat selektif terhadap frekuensi. Dengan memanfaatkan frekuensi-frekuensi yang cukup terpisah, kemungkinan semua sinyal mengalami fading secara bersamaan menjadi sangat kecil. Implementasi Implementasi frequency diveeristy dapat dilakukan melalui Teknik seperti:  Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Di sini, sinyal melompat dari satu frekuensi ke frekuensi lain sesuai pola tertentu.  Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) OFDM membagi sinyal menjadi banyak subcarrier orthogonal yang dikirim secara pararel, yang secara efektif memanfaatkan frequency diversity. Kelebihan dan Keurangan Kelebihan  Efektif terhadap frequency-selective fading  Dapat dikombinasikan dengan coding gain Kekurangan  Membuthkan badnwith yang lebih besar  Perlu desain system yang kompleks 

2. Time Diversity 

Pengertian Time diversity (diversitas waktu) melibatkan pengiriman sinyal atau informasi yang sama pada waktu yang berbeda. Teknik ini bertujuan untuk mengatasi fading yang bersifat temporal, seperti yang disebabkan oleh mobilitas pengguna atau perubahan lingkungan. Implementasi Beberapa metode yang menggunakan time diversity meliputi:  Interleaving dan Forward Error Corection (FEC) Data dikodekan dengan FEC dan kemudian diacak (interleaved) sebelum dikirim, sehingga kesalahan akibatfading temporer dapat diperbaiki oleh penerima.  Automatic Repeat request (ARQ) Jika sinyal tidak diterima dengan benar, system akan meminta pengiriman ulang pada waktu yang berbeda. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan  Tidak memerlukan frekuensi tambahan  Cocok untuk system dengan fading cepat Kekurangan  Menambah latency komunikasi  Peforma menurun jika fading konstan 

3. Space Diversity 

Pengertian Space diversity (diversitas ruang) melibatkan penggunaan beberapa antenna yang dipasang terpisah secara fisik, baik di sisi pengirim, penerima, atau keduanya. Karena jalur propagasi dari masing-masing antenna berbeda, sinyal yang diterima cenderung tidak mengalami fading secara bersamaan. Jenis-Jenis Space Diversity  Receive Diversity : Beberapa antenna digunakan di sisi penerima. Contoh : SIMA (Single input, Multiple Output).  Transmit Diversity : Beberapa antenna digunakan di sisi pemancar. Contoh : Alamouti Scheme.  MIMO (Multiple Input, Multiple Output): Menggunakan banyak antenna dikedua sisi. Ini merupakan teknologi kunci dalam 4G dan 5G. Teknik Penggabungan  Selection Combing: Memilih sinyal dengan SNR tertinggi.  Maximal Ratio Combing (MRC): Menggabungkan semua sinyal dengan bobot sama. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan  Efektif dalam semua jenis fading  Dapat dikombinasikan dengan Teknik lain Kekurangan  Membuthkan ruang untuk antenna  Biaya perangkat keras lebih tinggi 

4. Angle Diversity 

Pengertian Angle diversity adalah Teknik yang menggunakan antenna atau array antenna dengan arah penerima atau pancaran berbeda (berbagai sudut). Sehingga dapat menerima sinyal dari sudut yang berbeda terhadap sumber atrau pantulan. Penerapan  Smart Antennas: Menggunakan array antenna untuk mengarahkan beam kea rah sinyal terbaik.  Angle of Arrival (AoA) Estimation: Sistem mengidentifikasi arah datangnya sinyal yang paling kuat dan memilih jalur tersebut. Manfaat  Mengutangi efek multipath dan interferensu dari arah tertentu.  Cocok untuk lingkungan urban dengan banyak pantulan sinyal. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan  Meningkatkan kapasitas dan kualitas kanal  Dapat digunakan untuk beamforming Kekurangan  Membutuhkan system pengarah antenna yang kompleks  Implementasi lebih mahal dan rumit 

5. Polarixation Diversity 

Pengertian Polarization diversity melibatkan penggunaan dua atau lebih antenna dengan polarisasi berbeda, seperti vertical dan horizontal, atau polarisasi sirkular kanan dan kiri. Karena jalur propagasi dan hamburan dapat mempengaruhi polarisasi sinyal, maka antena dengan polarisasi berbeda dapat menerima sinyal yang berbeda pula, meningkatkan peluang keberhasilan komunikasi. Implementasi  Cross-Polarized Anntena Pairs: Digunakan pada system base station dan terminal.  MIMO dengan Polarization Diversity: Kombinasi ini memberikan keuntungan ganda Manfaat  Mengurangi korupsi sinyal akibat rotasi polarisasi dalam propagasi.  Dapat menghemat ruang antena karena antena berbeda bisa diletakkan berdekatan (tidak perlu jarak ruang yang besar) Kelebihan dan kekurangan Kelebihan  Menghemat ruang pemasangan antena  Meningkatkan reliabillitas tanpa tambahan spektrum Kekurangan  Rentan terhadap perubahan polarisasi yang tak terduga  Perlu desain antena yang presisi Kombinasi Teknik Diversity Dalam praktiknya, sistem komunikasi modern seperti LTE dan 5G mengkombinasikan berbagai jenis diversity untuk memaksimalkan kendalan. Misalnya, MIMO dalam LTE tidak hanya menggunakan space diversity, tetapi juga sering dikombinasikan dengan time diversity dan frequency diversity melalui OFDM dan FEC. Contoh skenario kombinasi: MIMO-OFDM dengan FEC:  Space diversity: dari MIMO  Frequency diversity: dari OFDM  Time diversity: dari FEC dan interleaving 

Kesimpulan 

Diversity merupakan aspek krusial dalam desain sistem komunikasi nirkabel yang andal. Setiap jenis diversity—baik frequency, time, space, angle, maupun polarization— menyediakan cara berbeda untuk mengatasi tantangan fading dan interferensi. Pemilihan teknik atau kombinasi teknik yang tepat tergantung pada karakteristik lingkungan propagasi, ketersediaan sumber daya, serta kebutuhan aplikasi. Dengan terus berkembangnya teknologi komunikasi seperti 5G dan 6G, penerapan strategi diversity akan menjadi semakin kompleks namun juga semakin vital. Inovasi seperti massive MIMO, beamforming adaptif, dan intelligent reflecting surfaces (IRS) membawa konsep diversity ke tingkat yang lebih tinggi, memungkinkan komunikasi yang lebih cepat, lebih handal, dan lebih efisien.