Komunikasi Cahaya Tampak: Potensi dan Tantangannya – bagian 4

3.1.2 Rugi-rugi Jalur dan Daya Terima

Berdasarkan luminous flux yang dihitung di atas, kita akan turunkan nilai dari path loss sekarang. Telah dibuktikan pada [24] bahwa path loss pada ranah photometrik (dirujuk sebagai luminous path loss L_L) sama dengan path loss pada ranah radiometrik (dirujuk sebagai path loss daya optik L_P). Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa pada propagasi udara bebas line-of-sight, path loss dapat diasumsikan tidak tergantung pada panjang gelombang. Kemudian, kita bisa hitung L_L menggunakan luminous flux yang diturunkan pada bagian sebelumnya. Khususnya, L_L adalah perbandingan luminous flux penerima ( F_R) dan pengirim (F_T). F_T dapat dihitung seperti persamaan (4).

Untuk menghitung F_R, perlu ditentukan posisi relatif pengirim dan penerima. Penentuan posisi relatif ini ditunjukkan pada Gambar 6. Di sini, jarak antara penerima dan pengirim adalah D, dan jari-jari permukaan penerima adalah r. Sudut antara normal penerima dan garis pengirim-penerima adalah is a (dirujuk juga sebagai sudut datang). Jika sudut pandang pengirim adalah b (dirujuk juga sebagai sudut pancar). Sudut penerima jika dilihat dari pengirim adalah W_r dan daerah penerima adalah A_r sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6, maka

Dari Gambar 6, flux penerima  dapat dihitung sebagai

Path loss optik  dapat dihitung menggunakan persamaan (4), (5) dan (6) sebagai

Kebanyakan sumber LED memiliki distribusi berkas Lambertial yang artinya intensitas luminous spasialnya adalah fungsi kosinus

dimana m adalah orde dari emisi Lambertial. Nilai m tergantung pada sudut LED pada setengah pancaran

Dengan mensubsitusi persamaan (8) dan q_max pada persamaan (7), kita dapatkan nilai path loss untuk sumber LED Lambertian sebagai berikut

Jika pancaran LED tidak dapat dimodelkan menggunakan fungsi kosinus Lambertian, maka perlu dilakukan pengukuran  untuk LED yang diberikan, dan menggunakannya untuk menghitung  dari persamaan (7).

Daya terima optik sekarang dapat dihitung menggunakan path loss. Biasanya fotodetektor penerima dilengkapi dengan filter optik.  menyatakan respon spektral dari sebuah filter optik. Gambar 7 menunjukkan  dari sebuah fotodetektor tertentu.Dengan menggunakan , daya terima optik  untuk link optik line-of-sight dapat dihitung sebagai

dimana  dan  serta  masing-masing adalah nilai cut-off panjang gelombang bawah dan atas dari filter optik.

Dengan mempertimbangkan persamaan (10) dan (11), daya terima tergantung pada tiga faktor – jarak pengirim-penerima (D), sudut datang (a) dan sudut pancar (b). Ketiga faktor ini tidak bergantung pada perangkat keras pengirim dan penerima, dan bergantung pada pergerakan dan orientasi penerima. Sebagai contoh, jika penerima merupakan telepon pintar yang dilengkapi dengan fotodioda, ketiga faktor tersebut akan berubah tergantung pada pergerakan pengguna dan orientasi perangkat. Adalah penting untuk memahami akibat fator-faktor ini terhadap daya terima untuk  mengevaluasi kapasitas yang dapat dicapai. Penulis pada [26] mengamati akibat penggunaan fotodioda telepon pintar sebagai penerima. Gambar 8 menunjukkan bagaimana daya terima ternormalisasi (yang diukur sebagai intensitas cahaya pada fotodioda telepon pintar) bervariasi terhadap perubahan D, a dan b. Gambar 8a, menunjukkan bagaimana daya terima teredam oleh D sebagai fungsi kuadrat terbalik (persamaan (10)). Sudut datang mengukur perubahan pada orientasi telepon pintar (0^o artinya fotodioda menghadap langsung pada LED). Begitu sudut datang (a) membesar, energi dimana foton menumbuk fotodioda akan mengecil, yang selanjutnya mengakibatkan penurunan daya terima. Begitu pula, daya terima menurun dengan kenaikan sudut pancar (b) yang mengkonfirmasi pola pancar Lambertian dari LED. Akibat dari ketiga faktor ini memiliki implikasi penting terhadap penjaminan SNR tinggi pada jaringan akses VLC dan pengaturan interferensi inter-sel yang akan kita bahas pada bagian 4.2.