Analisis Probabilitas Outage pada Komunikasi Full Duplex Nirkabel

Kebutuhan untuk komunikasi dengan kecepatan pengiriman data yang tinggi  saat ini sangat dicari khususnya pengguna jaringan seluler/nirkabel (lihat gambar 1). Penelitian dan pengembangan di komunikasi nirkabel pun terus berkembang untuk mendapatkan kebutuhan yang diinginkan. Berbagai macam teknik seperti OFDM, relay network dan berbagai macam teknik lain digunakan untuk dapat meningkatkan transfer rate dan mendapatkan efisiensi spektral yang tinggi.

Perkembangan Kecepatan Transfer Rate Sistem Seluler [1]

Full-duplex ialah jenis komunikasi dua arah, dimana masing-masing user dapat melakukan pengiriman ataupun penerimaan informasi pada saat yang bersamaan. Jadi tergantung apakah lawan bicara sedang melakukan pengiriman informasi ataupun tidak. Hal ini dimungkinkan karena masing-masing user menggunakan kanal (frekuensi) yang berbeda-beda untuk melakukan mengiriman informasi (uplink) ataupun untuk menerima informasi (downlink). Frekuensi uplink antara satu user dengan user lainnya juga berbeda, demikian juga dengan frekuensi downlinknya, sehingga memungkinkan seorang user pada saat yang bersamaan untuk mengirimkan dan menerima informasi dari lawan bicaranya. Contoh dari komunikasi full-duplex ini ialah telepon. Selain menggunakan kanal frekuensi yang berbeda, full-duplex juga memungkinkan untuk menggunakan pita frekuensi yang sama dengan waktu uplink dan downlink yang sama, namun hal ini mengakibatkan timbulnya self-interference. Self-interference pada skripsi ini, diasumsikan ditekan dengan menggunakan active dan passive cancellation, dimana active cancellation merupakan metode penekanan dari daya sinyal self-interference dengan menggunakan teknik analog dan digital signal cancellation, sedangkan passive cancellation merupakan teknik penekanan dari daya sinyal self-interference dengan menggunakan pemisahan antena (antenna separation).

Teknologi full-duplex dan MIMO (Multiple Input Multiple Output) merupakan teknologi yang saat ini sedang berkembang karena mampu untuk meningkatkan transfer rate dan mendapatkan efisiensi spektral yang tinggi. Teknologi full-duplex memungkinkan untuk menggunakan pita frekuensi yang sama untuk melakukan pengiriman sinyal informasi dan penerimaan sinyal informasi dalam waktu yang bersamaan, namun mode ini memiliki permasalahan yaitu, adanya self-interference antara antena pengirim dan penerima, yang mengakibatkan sinyal yang diterima pada penerima tidak hanya sinyal informasi dari sumber namunnya juga sinyal penggangu yang berasal dari antena pengirim (self-interference).  Pada tugas akhir ini, saya menganalisa probabilitas outage dari teknologi full-duplex dengan menggunkan sistem MIMO (2x2) dengan memperhatikan faktor dari self-interference. Faktor self-interference pada tugas akhir ini diasumsikan telah ditekan dengan menggunakan active dan passive cancellation, namun setelah melalui proses cancellation ini, masih tetap ada suatu interferensi yaitu, residual interference yang nantinya akan dinyatakan didalam persamaan closed-form dari probabilitas outage. Diasumsikan kanal yang dilalui sinyal antar 2 node merupakan kanal Rayleigh dan kanal yang dilalui sinyal interferensi merupakan kanal Rician. Selanjutnya, akan diperhatikan nilai dari probabilitas outage akibat dampak dari perubahan faktor K,  adalah SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), threshold rate (R) dan jumlah antena (N) serta menganalisa hasil dari simulasi. Pada hasil simulasi didapatkan bahwa Probabilitas outage meningkat jika nilai K meningkat, dikarenakan besar dari komponen LOS dari sinyal self-interference sama dengan besar dari nilai K yang akan mempengaruhi nilai dari probabilitas outage, dimana nilai K merupakan perbandingan komponen LOS dan NLOS dari sinyal self-interference Probabilitas outage menurun jika nilai SINR meningkat, disebabkan nilai daya sinyal informasi yang diinginkan akan melebihi nilai dari daya sinyal self-interference dengan mempertimbangkan adanya proses active cancellation dan passive cancellation. Probabilitas outage meningkat jika nilai R meningkat, dikarenakan daya sinyal self-interference melebihi daya sinyal informasi. Probabilitas outage menurun jika nilai N meningkat, sebab kapasitas kanal juga akan bertambah saat jumlah antena ditambah dimana akan menghasilkan kapasitas kanal yang besar untuk mendukung kecepatan pengiriman data yang tinggi dan juga dengan menggunakan MIMO error dalam proses transmisi dapat dikurangi karena MIMO memanfaatkan teknik diversity.