Dimana : Gt
= Gain total antena. Pt
= Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena terukur dBm. Ps
= Nilai level sinyal maksimum yang diterima antena referensi dBm. Gs
= Gain antena referensi.
2.4.3 Pola Radiasi Antena
Pola radiasi antena atau pola antena didefinisikan sebagai fungsi matematik atau representasi grafik dari sifat radiasi antena sebagai fungsi dari
koordinat. Di sebagian besar kasus, pola radiasi ditentukan di luasan wilayah dan direpresentasikan sebagai fungsi dari koordinat directional [7]. Pola radiasi
antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena atau plot 3-dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah
antena [3]. Pola radiasi antena menjelaskan bagaimana antena meradiasikan energi ke
ruang bebas atau bagaimana antena menerima energi.
a. Pola Radiasi Antena Unidirectional
Antena unidirectional mempunyai pola radiasi yang terarah dan dapat menjangkau jarak yang relative jauh. Gambar 2.2 merupakan gambaran secara
umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena unidirectional [9].
Gambar 2.2 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional
b. Pola Radiasi Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional mempunyai pola radiasi yang digambarkan seperti bentuk kue donat doughnut dengan pusat berimpit. Antena
Omnidirectional pada umumnya mempunyai pola radiasi 360 jika dilihat pada
bidang medan magnetnya. Gambar 2.3 merupakan gambaran secara umum bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena omnidirectional [9].
Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional
2.4.4 Polarisasi Antena
Polarisasi antena merupakan orientasi perambatan radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu antena di mana arah elemen antena
terhadap permukaan bumi sebagai referensi arah. Dalam jaringan wireless, polarisasi dipilih dan digunakan untuk mengoptimalkan penerimaan sinyal yang
diinginkan dan mengurangi derau dan interferensi dari sinyal yang tidak diinginkan. Gambar 2.4 menunjukkan gambar polarisasi antena. Ada empat
macam polarisasi antena yaitu polarisasi vertikal, polarisasi horizontal, polarisasi circular dan polarisasi cross [8].
Gambar 2.4 Polarisasi Antena
a. Polarisasi Vertikal
Antena dikatakan berpolarisasi vertikal jika elemen antena vertikal terhadap permukaan tanah. Polarisasi vertikal banyak digunakan pada
jaringan wireless [8]. Gambar 2.5 menunjukkan polarisasi vertikal.
Gambar 2.5 Polarisasi Vertikal
b. Polarisasi Horizontal
Antena dikatakan berpolarisasi horizontal jika elemen antena horizontal terhadap permukaan tanah. Polarisasi horizontal digunakan
pada beberapa jaringan wireless [8]. Gambar 2.6 menunjukkan polarisasi horizontal.
Gambar 2.6 Polarisasi Horizontal
c. Polarisasi Circular
Polarisasi circular pernah digunakan pada beberapa jaringan wireless. Dengan antena berpolarisasi circular, medan elektromagnetik
berputar secara konstan terhadap antena [8]. Gambar 2.7 menunjukkan polarisasi circular.
e
Gambar 2.7 Polarisasi Circular
Ada dua jenis turunan pada antena polarisasi circular berdasarkan cara membuatnya yaitu left hand circular dan right hand circular. Medan
elektromagnetik pada right hand circular berputar searah jarum jam ketika meninggalkan antena. Medan elektromagnetik pada left hand circular berputar
berlawanan arah jarum jam ketika meninggalkan antena.
d. Polarisasi Cross
Polarisasi cross terjadi ketika antena pemancar mempunyai polarisasi horizontal, sedangkan antena penerima mempunyai polarisasi vertikal atau
sebaliknya [8]. Gambar 2.8 menunjukkan polarisasi cross.
Gambar 2.8 Polarisasi Cross
2.4.5 Beamwidth Antena
Beamwidth Adalah besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi radio utama main lobe yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe
utama [4]. Besarnya beamwidth adalah sebagai berikut [8] :
2.10
Dimana : B = 3 dB beamwidth derajat
= frekuensi GHz d = diameter antena m
Gambar 2.9 menunjukkan tiga daerah pancaran yaitu lobe utama main lobe,nomor 1, lobe sisi samping side lobe, nomor dua dan lobe sisi belakang
back lobe, nomor 3. Half Power Beamwidth HPBW adalah daerah sudut yang dibatasi oleh titiktitik ½ daya atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada
lobe utama. First Null Beamwidth FNBW adalah besar sudut bidang diantara dua arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol.
Gambar 2.9 Beamwidth Antena
2.4.6 Bandwidth Antena
Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut
antena dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Bandwidth Antena
Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antena . Misalnya sebuah antena bekerja pada frekuensi
tengah sebesar f
C
, namun ia juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f
1
di bawah f
C
sampai dengan f
2
di atas f
C
, maka bandwidth antena tersebut adalah [8] :
2.11 Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan
untuk menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit narrow band. Sedangkan untuk band yang lebar broad band biasanya digunakan definisi rasio
antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.
2.4.7 Impedansi Antena
Impedansi antena didefinisikan sebagai perbandingan antara medan elektrik terhadap medan magnetik pada suatu titik [4]. Dengan kata lain pada
sepasang terminal maka impedansi antena bisa didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan terhadap arus pada terminal tersebut.
I V
Z
T
=
2.12
Dimana : Z
T
= impedansi terminal V = beda potensial terminal
I = arus terminal
2.4.8 Voltage Standing Wave Ratio VSWR
Pada saat sinyal merambat ke arah tertentu dalam saluran transmisi, maka perbandingan antara tegangan dan arus sinyal dapat dipandang sebagai impedansi
karakteristik saluran. Akan tetapi setelah sinyal mencapai ujung saluran dimana beban berada, keadaan akan lain tergantung pada kondisi beban tersebut.
Bila besar impedansi beban tepat sama dengan impedansi karakteristik saluran, maka daya sinyal yang datang ke beban akan diserap seluruhnya oleh
beban. Tetapi bila besar impedansi beban tidak sama dengan impedansi karakteristik saluran, maka sebagian sinyal yang datang ke beban itu akan
memantul dan kembali menuju ke sumbernya semula. Besarnya sinyal yang dipantulkan kembali menuju sumber ini bergantung kepada bagaimana
ketidaksamaan antara impedansi karakteristik saluran terhadap impedansi beban. Perbandingan antara level tegangan yang datang menuju beban dan yang
kembali ke sumbernya disebut koefisien pantul atau koefisien refleksi yang dinyatakan dengan simbol Γ.
Harga koefisien pantul ini dapat bervariasi antara 0 sampai 1. Jika bernilai 0 artinya tidak ada pantulan dan jika bernilai 1 artinya sinyal yang datang ke
beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya. Hal ini dinyatakan dalam persamaan [8] :
+ −
= Γ
V V
2.13 Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik dan
impedansi beban dapat dituliskan [8] :
o l
o L
Z Z
Z Z
+ −
= Γ
2.14
Pantulan daya pada saluran yang direpresentasikan dengan adanya tegangan pantul dan arus pantul di sepanjang saluran akan bertemu dengan
gelombang datang dan menimbulkan gelombang resultan yang disebut dengan gelombang berdiri standing wave. Gelombang berdiri memiliki tegangan
maksimum dan minimum dalam saluran yang besarnya tergantung pada tegangan maupun arus pantul. Perbandingan antara tegangan maksimum terhadap tegangan
minimum ini disebut voltage standing wave ratio VSWR. Secara sederhana VSWR dapat dituliskan sebagai [8] :
min max
V V
VSWR =
2.15 VSWR merupakan parameter yang menentukan kualitas dari transmisi
suatu sinyal dari sumber ke beban. Besar nilai VSWR yang ideal adalah 1, yang artinya dalam saluran tidak ada gelombang pantul atau semua daya yang
diradiasikan antena pemancar diterima semua oleh antena penerima. Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan semakin besar. Gambar
2.11 menunjukkan gambar VSWR. Hubungan VSWR dengan koefisien refleksi dapat dituliskan [8] :
Γ −
Γ +
= 1
1 VSWR
2.16
Gambar 2.11 Voltage Standing Wave Ratio
2.5 Antena Isotropis
Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Karena itu
dikatakan pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam dunia nyata dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan
menganalisa stuktur antena yang lebih kompleks [7]. Gambar 2.12 menunjukkan gambar antena isotropis.
Gambar 2.12 Antena Isotropis
2.6 Antena Directional
Berdasarkan direktivitasnya, antena unidirectional dibagi menjadi antena unidirectional dan antena omnidirectional. Antena unidirectional adalah antena
yang memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Sedangkan antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari
segala arah.
2.6.1 Antena Unidirectional
Antena unidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari satu arah. Hal ini ditunjukkan dengan bentuk pola radisinya yang terarah. Antena
unidirectional mempunyai kemampuan direktivitasnya yang lebih dibandingkan jenis – jenis antena lainnya. Kemampuan direktivitas ini membuat antena ini
lebih banyak digunakan untuk koneksi jarak jauh. Dengan kemampuan direktivitas ini membuat antena mampu mendapatan sinyal yang relative kecil
dan mengirimkan sinyal lebih jauh. Umumnya antena unidirectional mempunyai spesifikasi gain tinggi tetapi beamwidth kecil. Hal ini menguntungkan karena
kecilnya beamwidth menyebabkan berkurangnya derau yang masuk ke dalam antena. Semakin kecil bidang tangkapan aperture, semakin naik selektivitas
antena terhadap sinyal wireless yang berarti semakin sedikit derau yang ditangkap oleh antena tersebut [8]. Beberapa macam antena unidirectional antara
lain antena Yagi-Uda, antena parabola, antena helix, antena log-periodic dan lain – lain [8]. Gambar 2.13 memperlihatkan beberapa contoh antena unidirectional.
Gambar 2.13 Contoh Antena Unidirectional
2.6.2 Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah dengan daya yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang
luas, gain antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal, dengan mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Dengan demikian,
keuntungan dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak dan biasanya digunakan untuk posisi pengguna yang melebar.
Kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan untuk posisi pelanggan
yang melebar. Direktivitas antena omnidirectional berada dalam arah vertikal. Bentuk pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk kue donat
doughnut dengan pusat berimpit. Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi horizontal. Antena omnidirectional
dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks [8]. Contoh antena omnidirectional antara lain antena dipole,
antena brown, antena coaxial, antena super-turnstile, antena groundplane, antena collinear, antena slotwave guide dan lain – lain [8]. Gambar 2.14 memperlihatkan
beberapa contoh antena omnidirectional.
Gambar 2.14 Contoh Antena Omnidirectional
2.7 Material
Banyak desain antena membutuhkan pemilihan bahan dielektrik yang sesuai. Kekuatan, berat, konstanta dielektrik, loss tanent dan ketahanan terhadap
kondisi lingkunga adalah parameter utama yang harus diperhatikan [8].
2.7.1 Dielektrik
Bahan dielektrik dapat didapatkan dalam proporsi bentuk dipasaran. Keramik, kaca, plastic, styrofoom adalah beberapa yang termasuk dalam kategori
dielektrk. Bahan ini digunakan secara luas sebagai segel untuk komponen gelombang mikro dan sekat pada reflektor. Bahan ini biasanya digunakan untuk
aplikasi dengan daya yang rendah. Untuk aplikasi dengan daya yang tinggi bisa menggunakan semua dielektrik kecuali keramik. Plastik yang diperkuat juga
digunakan secara luas sebagai penyusun antena, feeder dan mounting surface.
2.7.2 Logam
Pada saat ini tembaga, kuningan dan alumunium adalah logam penyusun paling penting pada antena. Jika berat bukan merupakan pertimbangan utama,
maka kuningan dan tembaga merupakan pilihan yang dapat digunakan secara luas. Salah satu keunggulan kedua logam ini adalah dapat dibentuk dengan
mudah tanpa perlu menggunakan peralatan yang khusus. Alumunium memiliki kemampuan yang sama bahkan melebihi kedua logam diatas kecuali dalam hal
plating. Alumunium memiliki struktur yang lebih ringan daripada tembaga dan kuningan.
2.8 Wideband Code Division Multiple Access WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access merupakan teknik multiple access yang berdasarkan spektral tersebar, dimana sinyal informasi disebar pada
pita frekuensi yang lebih besar daripada lebar pita sinyal aslinya informasi. Sistem WCDMA hanya memerlukan satu channel frekuensi radio untuk semua
pemakainya, masing-masing pemakai diberi kode yang membedakan antara pengguna satu dengan yang lain. Skema metode akses yang digunakan untuk
penyebaran sinyal WCDMA adalah direct sequence dimana code sequence digunakan secara langsung untuk memodulasi sinyal radio yang dipancarkan
dengan menggunakan sinyal penebar [13].
2.8.1 Arsitektur Jaringan WCDMA
Teknologi telekomunikasi wireless generasi ketiga 3G yaitu Universal Mobile Telecommunication
System UMTS.
Universal Mobile Telecommunication System merupakan suatu evolusi dari GSM, dimana interface
radionya adalah WCDMA, mampu melayani transmisi data dengan kecepatan yang lebih tinggi, kecepatan data yang berbeda untuk aplikasi-aplikasi dengan
QoS yang berbeda. Gambar arsitektur jaringan UMTS, terlihat pada Gambar 2.15
[13] :
Gambar 2.15 Arsitektur Jaringan WCDMA
Dari Gambar 2.15 terlihat bahwa arsitektur jaringan WCDMA terdiri dari perangkat-perangkat yang saling mendukung, yaitu sebagai berikut :
1. UE User Equipment
User Equipment merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk dapat memperoleh layanan komunikasi bergerak. UE dilengkapi dengan
smart card yang dikenal dengan nama USIM UMTS Subscriber Identity Module yang berisi nomor identitas pelanggan dan juga algoritma security untuk
keamanan seperti authentication algorithm dan algoritma enkripsi. Selain terdapat USIM, UE juga dilengkapi dengan ME Mobile Equipment yang
berfungsi sebagai terminal radio yang digunakan untuk komunikasi lewat radio.
2. UTRAN UMTS Terresterial Radio Access Network
Di dalam UTRAN terdapat beberapa elemen jaringan yang baru dibandingkan dengan teknologi 2G yang ada saat ini, di antaranya adalah RNC
Radio Network Controller dan node B.
a. RNC Radio Network Controller
RNC bertanggung jawab mengontrol radio resources pada UTRAN yang membawahi beberapa Node B, menghubungkan CN Core Network dengan user
dan merupakan tempat berakhirnya protokol RRC Radio Resource Control yang mendefinisikan pesan dan prosedur antara mobile user dengan UTRAN.
b. Node B
Node B sama dengan Base Station di dalam jaringan GSM. Node B merupakan perangkat pemancar dan penerima yang memberikan pelayanan radio
kepada UE. Fungsi utama node B adalah melakukan proses pada layer 1 antara lain : channel coding, interleaving,
spreading, de-spreading,
modulasi, demodulasi dan lain-lain. Node B juga melakukan beberapa operasi RRM Radio Resouce Management, seperti handover dan power control.
3. CN Core Network
Core Network berfungsi sebagai switching pada jaringan UMTS, memanajeman jaringan serta sebagai interface antara jaringan UMTS dengan
jaringan yang lainnya. Komponen Core Network UMTS terdiri dari :
a. MSC Mobile Switching Center
MSC didesain sebagai switching untuk layanan berbasis circuit switch seperti video, video call.
b. VLR Visitor Location Register
