Penyebaran Sinyal Radio Frekuensi (RF) dalam Lingkungan yang Tidak Berhadapan Langsung (NLOS)
Penyebaran sinyal radio frekuensi (RF) yang digunakan oleh para insinyur biasanya merujuk pada komunikasi garis pandang (Line of Sight, LOS). Garis pandang berarti transmitter dan receiver dapat melihat satu sama lain tanpa adanya penghalang antara mereka. Sayangnya, hal ini tidak mungkin terjadi untuk sebagian besar sistem komunikasi seperti telepon genggam, di mana antenna tower dan antenna mobile mungkin tidak dapat melihat satu sama lain.
Dalam sistem nyata, sifat-sifat penyebaran yang tidak berhadapan langsung (NLOS), yaitu refleksi, difraksi, dan pembantukan, datang ke permainan. Meskipun LOS diinginkan, tiga sifat NLOS ini memainkan peranan besar dalam mengangkut energi dari transmitter ke receiver.
Refleksi
Sinyal RF dapat direfleksikan ketika sinyal yang dipancarkan jatuh pada benda yang memiliki dimensi sangat besar dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal. Perangkat mobile beroperasi di frekuensi di atas 1 GHz, yang berarti panjang gelombang sekitar 30 cm. Bangunan, pohon, kendaraan, dan badan air besar dapat menjadi reflektor untuk sinyal-sinyal dalam spektrum digunakan untuk telepon genggam yang jatuh dari 800 MHz hingga 3 GHz.
Refleksi dapat berupa zero bila material itu menyerap gelombang elektromagnetik (EM) seperti graphene karbon. Refleksi sebagian terjadi ketika sinyal jatuh pada bahan dengan konduktivitas rendah. Bahan seperti kaca dan dinding dapat memantulkan bagian dari sinyal, while sisanya diizinkan melewati objek-objek tersebut. Sinyal refleksis maksimum ketika sinyal jatuh pada konduktor sangat baik seperti aluminium.
Arah aktual penyebaran sinyal refleksis tergantung pada sudut di mana sinyal jatuh pada benda dan properti permukaan, seperti apakah permukaan itu kasar atau halus.
Difraksi
Sinyal RF dalam perjalan ke receiver dari transmitter memiliki properti untuk melengkapi sekeliling objek. Hal ini mengarahkan perubahan arah penyebaran sinyal dari jalan yang direncanakan. Walaupun hal ini mungkin tampak seperti kerugian, difraksi adalah kunci dalam penyebaran sinyal yang memungkinkan sinyal melintasi kurvanya.
Gambar-1 menunjukkan receiver 1 (Rx1) di atas bukit, mendapat sinyal garis pandang langsung dan receiver 2 (Rx2) terhalang oleh bukit namun tetap dapat terhubung ke jaringan karena jalur penyebaran difraksional.
Skattering
Skattering berarti sinyal yang jatuh pada permukaan kasar dan kemudian bergerak dalam beberapa arah dalam ruang tiga dimensi. Refleksi sempurna terjadi ketika permukaan itu halus, tetapi tidak ada lingkungan praktis. Sinyal yang menimpakan permukaan kasar menghasilkan skattering sinyal. Gambar-2 menunjukkan tiga sifat penyebaran: refleksi, difraksi, dan skattering. R dan D mewakili refleksi dan difraksi dari sinyal asli RF, sedangkan garis-garis tipis menunjukkan jalur penyebaran yang terjadi.
Total Power Received
Power dari transmitter tiba di receiver melalui dua jalan penyebaran utama – LOS dan NLOS. Untuk mendapatkan persamaan umum, power transmit dilakukan dengan mengnormalkan dan diatur pada 1.
Persamaan teoritis Pr = PLOS + Pref + Pdif
Di mana PLOS, Pref, dan Pdif adalah power yang diterima melalui garis pandang, refleksis, dan difraksi.
Dalam prakteknya, akan ada beberapa refleksi sebelum sinyal tiba di tujuan. Sebagian besar power digunakan oleh lingkungan yang diwakili oleh Pabs.
Power transmit (Pt) dapat dinyatakan sebagai:
Pt = PLOS + Pref + Pdif
Dalam prakteknya, PT akan lebih kecil daripada total power yang dipancarkan, karena sebagian besar energy tersebut hilang karena penghambatan dan absorpsi oleh lingkungan.
Artikel ini menunjukkan bahwa penyebaran sinyal RF dalam lingkungan yang tidak berhadapan langsung dapat terjadi melalui proses refleksi, difraksi, dan skattering. Dalam prakteknya, penyebaran sinyal RF sangat dipengaruhi oleh karakteristik benda dan lingkungan sekitar.