Rekayasa Radio SEMESTER GANJIL 2008 / 2009 Disusun oleh Gideon Jonatan
PEMAHAMAN d B 01 Def: dB perbandingan Power dalam bentuk logaritma:
Argument logaritma harus merupakan perbandingan power. - Expresi dikanan benar tetapi P 2 da n P 1 tidak dp t diberi satuan dB karena bukan perbandingan - Supaya benar maka expresi diatas harus dirubah menjadi : Jika p 1 =5 w da n p 2 =150 W g tetap 30 Maka expresinya menjadi sama saja. Ha l in i tidak boleh terjadi karena akan menimbulkan kebingungan. Da n perma ‐ salahannya adalah pembandingnya. Yang diatas 1 mw yang dibawah 1 w Jadi perlu diberi catatan pembandingnya
. -
5 mw g= 30 × 30×5mw=150 mw Dengan logaritma P 2 = 10 lo g p 2 = 10 lo g g + 10 lo g p 1 P 2 = G dB + P 1
- 10 lo g =10 log g + 10 log Atau P2 dB = G dB + P1 dB P2 dB = 14.8 dB+ 7dB= 21.8 dB
=1 0 lo g g + 10 lo g - 10 lo g P2 dB = G dB + P1 dB P2 dB = 14.8 dB+ 7dB= 21.8 dB
Maka expresi yang tepat adalah dB adalah satuan yang ( berdimensi / ta k berdimensi ) pada dasarnya dB da n dB w sama – sama dB ( benar / salah ) atau P 2 dB w =14.8 dB w +7dB=21.8 dB w Mengapa menggunakan satuan dB ? → ja wa b : ta k berdimensi Ketika tangan kita ditekan dengan 1 kg kemudian dilipat ga n ‐ → ja wa b : benar karena W hanya dakan dengan tekanan 2 kg , apakah kita akan merasa 2 kali merupakan catan dengan ap a besaran power lebih sakit? it u dibandingkan Kesimpulan : Jawab: Titik pada blok diagram harus ad a catatan Transfer blok di a ‐ a. Logaritma menggunakan operasi +/ ‐ lebih gram tidak pakai catatan mudah dari pada ×/ ÷ - Contoh lain. Sebuah motor dn g knalpot dibuka pada ja ra k 1 b. Sifat power di dunia in i logaritmis m dari telinga (jelaskan) menimbulkan kekerasan 90 dBpw. Jika 4 motor yang dibunyikan berapa kekerasan pada telinga. p 1 × g = p2 P1 + G = P2 90 DB w +1 0 lo g 4 = 96 db PW
Mari latihan : nume ‐ ri k dB 1
n um um e ri ri k nume ‐ ri k 5
1 dB 2 dB 2 4 dB *
3 4
hal 2
6 7 8 9 10
dB
*
24 25 35 36 37 72 73
dB
n um um e ri ri k
dB 17 26 ‐4 ‐ 15 2.7 ‐ 6 ,5 6,5
Rekayasa
PEMAHAMAN d B 01 Def: dB perbandingan Power dalam bentuk logaritma:
Argument logaritma harus merupakan perbandingan power. - Expresi dikanan benar tetapi P 2 da n P 1 tidak dp t diberi satuan dB karena bukan perbandingan - Supaya benar maka expresi diatas harus dirubah menjadi : Jika p 1 =5 w da n p 2 =150 W g tetap 30 Maka expresinya menjadi sama saja. Ha l in i tidak boleh terjadi karena akan menimbulkan kebingungan. Da n perma ‐ salahannya adalah pembandingnya. Yang diatas 1 mw yang dibawah 1 w Jadi perlu diberi catatan pembandingnya
. -
5 mw g= 30 × 30×5mw=150 mw Dengan logaritma P 2 = 10 lo g p 2 = 10 lo g g + 10 lo g p 1 P 2 = G dB + P 1
- 10 lo g =10 log g + 10 log Atau P2 dB = G dB + P1 dB P2 dB = 14.8 dB+ 7dB= 21.8 dB
=1 0 lo g g + 10 lo g - 10 lo g P2 dB = G dB + P1 dB P2 dB = 14.8 dB+ 7dB= 21.8 dB
Maka expresi yang tepat adalah dB adalah satuan yang ( berdimensi / ta k berdimensi ) pada dasarnya dB da n dB w sama – sama dB ( benar / salah ) atau P 2 dB w =14.8 dB w +7dB=21.8 dB w Mengapa menggunakan satuan dB ? → ja wa b : ta k berdimensi Ketika tangan kita ditekan dengan 1 kg kemudian dilipat ga n ‐ → ja wa b : benar karena W hanya dakan dengan tekanan 2 kg , apakah kita akan merasa 2 kali merupakan catan dengan ap a besaran power lebih sakit? it u dibandingkan Kesimpulan : Jawab: Titik pada blok diagram harus ad a catatan Transfer blok di a ‐ a. Logaritma menggunakan operasi +/ ‐ lebih gram tidak pakai catatan mudah dari pada ×/ ÷ - Contoh lain. Sebuah motor dn g knalpot dibuka pada ja ra k 1 b. Sifat power di dunia in i logaritmis m dari telinga (jelaskan) menimbulkan kekerasan 90 dBpw. Jika 4 motor yang dibunyikan berapa kekerasan pada telinga. p 1 × g = p2 P1 + G = P2 90 DB w +1 0 lo g 4 = 96 db PW
Mari latihan : nume ‐ ri k dB 1
n um um e ri ri k nume ‐ ri k 5
1 dB 2 dB 2 4 dB *
3 4
hal 2
6 7 8 9 10
dB
*
24 25 35 36 37 72 73
dB
n um um e ri ri k
dB 17 26 ‐4 ‐ 15 2.7 ‐ 6 ,5 6,5
Rekayasa
Hitunglah : 5 dB
+
25 dB =
13 dB m +
20 dB m + 20 dB m =
dB m
)
20 dB m + 21 dB m =
dB m
dB m (20mW×10= )
20 dB m + 22 dB m = 20 dB m + 23 dB m =
dB m dB m
20 dB m + 24 dB m = 20 dB m + 25 dB m =
dB m dB m
20 dB m + 26 dB m =
dB m
20 dB m + 27 dB m =
dB m dB m dB m
tugas
10 dB =
‐ 12 dB + 3 dB w =
dB (3.2 × 32 = dB w
0 dB + 0 dB w =
dB m
5 dB m + 12 dB =
dB W
0 dB m + 0 dB m =
dB m
0 dBm
O
dBm
20 dB m + 28 dB m = 20 dB m + 29 dB m =
O
dBm
20 dB m + 30 dB m = 20 dB m + 31 dB m =
dB m dB m
20 dB m + 32 dB m =
dB m
0 dBm
0 dBm 0 dBm
dBm 1O
dBm
20 dB m + 33 dB m =
0 dBm -12 0 dBm
dBm
=
dBm
12 dB m + 10 dB – 15 dB
=
dB m
+ 30 dB m +1 3 dB =
dB m
0 dB w
dB m
dB m
seli ‐ si h
20
20
0
20
21
1
20
22
2
20
23
3
20
24
4
20
25
5
20
26
6
20
27
7
20
28
8
20
29
9
20
30
10
20
31
11
20
32
12
dB m
0 dB m + 0 dB m + 12 dB
Ko r th d yg besar
dB m
+3
dB m
Sekarang hitunglah : P1 P2 P3 P4 P5 12 dB m +1 0 dB m +1 5 dB m +1 9 dB m +21dB m = ∆ 2 ko r 2. 1 ∆4 ko r 1. 5 14.1 dB m + 20.5 dB m + 21.dBm ∆ 6. 4 kor. 0. 9 21.4 dB m + 21 dB m ∆ 0. 4 ko r 2. 8 →24.2 dB m Dihitung dengan kalkulator: p1 p2 p3 p4 p5 1. 2 1 1. 5 1. 9 2. 1 10 10 10 10 10 P to t = 15.85+10+ 31.62+79.43+125.89mw = 262.80 mw → 24.19621 db m Tugas : hitunglah P1 P2 P3 P4 P5 22 dB m +1 8 dB m +1 5 dB m +19dB m +23dB m =27.26 dB m P1 P2 P3 P4 P5 2 dB m –1 dB m +1.5 dB m + 2 dB m + 0d B m =8.04dBm
Gambar dibawah in i menunjukkan sebuah penerimaan yang merentang pada frekwensi 88MHz – 88 .0 3 MHz. dengan power density = ‐ 11 5 dBm/Hz Berapakah total power terima?
-115 dbm/hz
88.0 Mhz
88.03 MhZ
Jawab : - Secara numeric : BW = 30.000 Hz ‐11.5 ‐11.5 1 Hz = 10 mw → total = 30.000 × 10 mw Secara logaritmik P to t = BW + Pm /h z → P to t =1 0 lo g 30.000 dB Hz + ‐11 5 dbm/hz = 44,8+ ‐115dbm = ‐ 70 dB m 2 Pada sebuah antenna yang luas permukaannya 13 m datang gelombang elektromagnetik dengan kepadatan 2 2 ‐12,5 daya ( flux density = FD ) adalah ‐12 5 dBw/m (1 0 w/ m ). Jika efisiensi penangkapan power oleh antenna adalah 55%, berapakah daya yang masuk kedalam antenna ? -125 dBw/m 2
Jawab: Secara numeric : 2 2 ‐12,5 P = 10 w/ m × 13 m × 55%= …. . Secara logaritmis : 2 2 P= ‐ 12 5 dB w/ m +1 0 log13 dB m +1 0 log0,55= ‐125+11.2dBw+10 log0,55dB=‐116.6 dBw
Rekayasa Radio
hal 3
•
•
input 10 watt loss 6 dB maka output =1 0 dB w ‐ 6dB=4dB w 4mw
-12
35
10
39
6dBm
dB
dB
dB dBm
input =3 volt dengan impedansi =600 Ω sedangkan output 5 volt dengan impedansi = 60 0 Ω 2 2 2 adalah:G=10 log[(5 /600)/(3 /600)= 10 log(5/3) 2
• Jangan lupa bahwa dB adalah perbandingan power. Sebab it u G= 10 lo g P2/P1 = 10 lo g E2 / E1 dianggap sama. Maka G = 20 lo g E2/E1 atau 20 lo g I 2 /I 1 •
2
maka gain
sedangkan R
Sebuah bo x mempunyai gain = 30 dB berapakah perbandingan tegangan listrik pada input da n output. 3/ 2 30 = 20 lo g E o /E i → E o /E i =1 0 =3 4 X
bagaimanakah menyatakan besar level/ power: 10watt dalam db : jw . Power = 10 lo g (1 0 watt/1watt ) =1 0 db W . Atau Power = 10 lo g (1 0 watt/ 1 mwatt) =3 0 dB m • Sebuah amplifier mempunyai power output = 20 watt. Nyatakan dalam dB W da n dBm. • input sebuah amplifier = 0.0004 watt nyatakan input tersebut dalam dBm. Apakah arti minus dalam hasil perhitungan. C/N1 Koreksi C C/ seli ‐ th d yg C/ N 1 N2 si h besar N1 16 16 0 C/N2 N2 16 17 1 16 18 2 16 19 3 Maka 16 20 4 Contoh perhitungan : 16 21 5 Jika tidak ad a N 2 maka yang ad a adalah C/ N 1 = p Jika tidak ad a N 1 maka yang ad a adalah C/ N 2 = q 16 22 6 Hitungan secara numerik 16 23 7 Dimana N 1 = c/ p N 2 = c/ q → N t = N 1 +N 2 16 24 8 N t = c/ p + c/ q maka 16 25 9 •
Jika C/ N 1 =1 5 dB → 32 ×
16
da n C/ N 2 = 15 dB → 32 ×
26
10
16 27 11 → C/ N t = 12 dB Maka 16 28 12 Kerjakan soal ‐ soal dikanan ini: 16 29 13 Jika : C/ N 1 = 15 dB C/ N 2 = 17 dB C/ N 3 =1 2 dB da n C/ N 4 = 14 dB berapakah C/ N t Buatlah sendiri soal – soal latihan bagi anda, sampai anda menguasainya TEKNIK TRANSMISI Transmisi adalah proses pengiriman sinyal dari satu tempat ketempat yang ja uh melalui suatu media. Pengiriman sinyal in i dapat dianalogikan dengan pengiriman barang / surat lewat kantor pos. EM=elektro magenetic wave VBW
MOD
MUX
CONV
informasi
AMP
RF
IF Gel pembawa
Pt
EM
ant EIRP
N Media trans → Path loss
N
Noise
N C=PR
DELV
1. 2.
3.
4. 5.
DEMUX
DEMOD
CONV
LNA
N
Perbandingan transmisi barang dengan transmisi sinyal Pengiriman barang (transmisi b a r a n g ) P e n g i r i m a n sinyal (transmisi sinyal) 1 . Sinyal yang akan dikirim dibawa ke sentral tele ‐ Barang yang ma u dikirim dibawa kekantor pos. Petugas kantor po s melakukan pembatasan ukuran po n 2 . Sentral melakukan pembatasan bandwidth sinyal suara menjadi VB W (dari 20 Hz – 10 KH z menjadi Kemudian mengelompokkan berdasarkan tujuan.dan 30 0 Hz – 3400 Hz ) 3 . Sentral meneruskan sinyal yang sd h dibatasi ke dilempar kebelakang kantor. perangkat lain yang disebut multiplexer berdasar Bagian belakang mengumpulkan semua barang yang tujuan 4 . Multiplexer mengemas barang tersebut da n me ‐ setujuan, membungkusnya (packing) Sesudah dipacking, maka barang ditumpangkan keda ‐ nyiapkan untuk dikirim, diproses lebih lanjut.
hal 4
Rekayasa
la m truk sebagai pembawa. Truk bergerak sesudah diberi bensin untuk pergi menuju tempat tujuan. 6. Jika barang it u harus dibawa ja uh melewati laut da n udara, maka truk it u di tumpangkan ke dalam kapal atau pesawat terbang 7. Pesawat terbang diberi bensin da n siap terbang ke angkasa 8. Ditempat tujuan, truk dikeluarkan dari kapal 9. Oleh petugas maka truk dibongkar ( de ‐ tumpang).. . 10 . Petugas penerima di kantor po s tujuan melakukan de ‐ gabung (bongkar) menjadi informasi – informasi tunggal. 11 . Informasi tunggal oleh petugas po s depan dideliver kepada pelanggan Jika media yang digunakan FO . Perlu ad a modulator ju ga merubah ge l sinyal ja di ge l cahaya
5 . Sinyal yang sudah digabungkan, di tumpangkan pada gelombang pembawa (carrier). Proses modulasi dilakukan oleh modulator. Carrier di ‐ perkuat (amplified) kemudian diterbangkan 6 . Gelombang pembawa (carrier) ditumpangkan lagi kepada gelombang radio lewat perangkat UP converter. Jadi proses penumpangan terjadi du a kali. . 7 . Sesudah diperkuat maka gelombang radio dipan ‐ carkan keudara Mengalami peredaman diudara sehingga power ‐ ny a menjadi berkurang ja uh Dipenerima gelom ‐ bang radio diperkuat supaya siap diproses lebih lanjut 8 . Ditempat tujuan, carrier di convert menjadi ge ‐ lombang pembawa ( down converter) 9 . Oleh pesawat de ‐ modulator maka carrier di ‐ bongkar da n dijadikan informasi yang tergabung. 1 0. Oleh pesawat de ‐ modulator maka carrier di ‐ bongkar da n dijadikan informasi yang terga ‐ bung. 1 1. Oleh de ‐ multiplexer sinyal tergabung diurai menjadi da n dideliver kepada pelanggan
Pembentukan sinyal dari beberapa sinusoi ‐ da.(pendahuluan fourier ) Ad a tiga buah sinusoida dengan berbagai nilai ampli ‐ tude, frekwensi da n phasa. Ketiga sinusoida in i bekerja pada satu titik. Maka hasil kerja ketiga sinusoida tergambarkan pada sinyal yang keempat dengan garis tebal.. Sinyal keempat bukan sinusoida, tetapi terbentuk dari beberapa sinusoida. Jika sinusoida pembentuk banyak maka sulit sekali menggambarkannya. Untuk it u yang digambarkan hanya amplitude, frekwensi da n phasa awal.
A
t
A
f
φ
2f
f
3f
f Dari gambar penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa sebuah sinyal bukan sinusoida dapat diurai terdi ‐ ri dari beberapa buah sinyal sinusoida. Gambar dikanan in i memberi contoh lain, dengan sinu ‐ soida yang lebih banyak da n hasilnya adalah pulsa. Sebenarnya ju ml ah sinusoida yang membentuk pulsa diatas adalah ta k berhingga → bisa digambar terus.
A
0
T
τ
τ+T 2τ 2τ +T 3τ 3τ+T
A
f Gambarkan ju ml ah sinusoida yang membentuk pulsa dikanan ini. Ad a dimana saja da n berapa besarnya. Je ‐ laskan mengapa gambar frekwensi domainnya seperti dikanan bawah ini. Jumlah power yang membentuk pulsa tersebar luas da n power yang terbesar berada pada frekwensi dibawah. Jika kita ambil bagian yang terbesar saja, maka rentang frekwensi disebut bandwidth yang tersalurkan.
0
τ
f
Rekayasa Radio
hal 5
VBW Suara manusia terdiri dari kombinasi banyak frekwensi, yang powernya berlainan. - Distribusi power suara manusia terlihat pada grafik dika ‐ nan. Da n 85% berada pada frekwensi VBW(voice band width) 300 – 3400 KHz dan sisanya pada frekwensi di ‐ atasnya. - Jika penyaluran dilakukan hanya untuk VBW, maka suara it u masih dapat dikenali dengan baik - Berapakah bandwidth power yang diteruskan oleh pe ‐ rangkat sentral. - Jika kurang dari VB W mungkin tidak dapat dikenali, te ‐ tapi informasi masih dapat diterima - Coba bunyikan nada A dengan mulutmu. It u adalah frekwen dasar 440 Hz. Lalu naikkan sampai 1760 Hz bi ‐ sakah? Dapatkah kita katakana bahwa suara kita bisa sampai 20.K Hz? - Sebenarnya suara manusia indah karena adanya frek ‐ wensi ‐ frekwensi ikutan yang memberi warna pada su ‐ ara. dan frekwensi ikutan it u yang berada pada -
-
-
frekwensi tinggi. Jika frekwensi ikutan dihilangkan maka suara kita akan hambar → ta k berwarna. Coba dengarkan suara yang dikeluarkan pada frekwensi 44 0 Hz, 880 Hz dan 1760 Hz. Untuk te r ‐ dengar sama kerasnya, pada frekwensi mana power harus diberi lebih besar? mengapa Secara lambang VB W diberi notasi bandwidth pada frekwensi domain 0.3 KHz 3. 4 KHz Dalam perencanaan telekomunikasi, maka frek‐ wensi VB W di ambil :
0 KHz 4 KHz Manusia menyadari walau tanpa sadar bahwa telinga akan meredam suara pada frekwensi rendah dan frekwensi tinggi. Oleh sebab it u ketika berbicara maka manusia menggunakan frekwensi antara 600 Hz s/d 1200 Hz yang tidak teredam. Noise masuk pada frekwensi dimana saja. Maka dipenerimaan telinga signal tidak teredam banyak tetapi noise teredam banyak. Dengan demikian S/ N ketika masuk telinga mengalami perbaikan sebesar W (psophometric weighted noise ) = 2.5 dB
0
‐10 ‐40
.3
.6
0.8
1
2
3.4
Voice Activation(VA) Dalam sebuah session pembicaraan, maka tiap – tiap pihak tidak mungkin menggunakan 100% waktunya untuk bi ‐ cara. Tentu ada waktu untuk berpikir dan mendengar pihak lain bicara. Pertanyaan : berapa persen waktu yang betul – betul dipakai untuk bicara? > 50%? → it u namanya bertengkar. = 50% → tiap – tiap pihak hanya ingin bicara ta k mau dengar Tentu dibawah 50%. Tetapi berapa ? Menurut statistic maka pembicaraan normal tiap – tiap pihak menggunakan waktu untuk bicara = 27%.(VA) . Untuk perencanaan sarana transmisi angka VA = 40% Hubungan 4 kawat da n 2 kawat . Saluran A B - Hubungan 4 kawat adalah hubungan 2 kawat antara du a terminal dimana arah pergi da n arah pulang menggunakan sarana yang berbeda. - Sedangkan hubungan 2 kawat pergi da n pulang menggunakan sarana Tetapi hubungan dari handphone ke BT S adalah hubungan 4 ka ‐ yang sama. wa t karena dari BT S ke HP menggunakan frekwensi F 1 da n dari - Hubungan telepon dari rumah ke HP ke BT S menggunakan frekwensi yang lain. sentral telepon adalah hubungan du a kawat karena saluran kedua arah menggunakan kawat yang sama
-
-
Sepanjang perjalanan maka carrier pembawa mengalami gangguan ( noise ) mulai dari Up converter sampai dengan down coverter. Noise in i merusak gelombang pembawa. Jika power noise lebih besar dari pada po w ‐ er gelombang pembawa, maka sinyalnya ju ga mungkin rusak da n ta k terkenali. Perbandingan power carrier ( pembawa ) terhadap noise di tempat kirim besar sekali. Karena power baru berangkat da n masih besar sedangkan noise masih kecil. Tetapi ketika gelombang sampai ditempat terima maka power gelombang pembawa menjadi sangat kecil se ‐ hal 6
Rekayasa
dangkan noise menjadi besar. Maka C/ N kecil. walaupun demikian C/ N harus >> 0 Pengukuran C/ N dilakukan di input demodulator. Karena dititik itulah terakhir perjalanan gelombang pe m ‐ bawa. Nilai C/ N in i akan mempengaruhi S/N. Jika C/ N je le k maka S/ N ju ga terpengaruh. Tetapi peranan tipe demo ‐ dulator ju ga mempengaruhi besar S/N. - Proses modulasi da n demodulasi mempengaruhi besar S/N. maka dapatlah dituliskan S/ N = C/ N + MI F MI F = Modulation improvement Factor. Secara umum ji ka bandwidth carrier besar maka MI F akan lebih baik. Rumus MI F diberikan sesudah pembahasan proses modulasi
-
-
-
-
-
Contoh analogi : Menumpangkan ayam di atas stang motor atau boncengan motor. dibanding dengan membungkus ayam da ‐ la m peti pendingin da n petinya ditaruh di tempat boncengan. Manakah yang lebih baik unjuk kerjanya. Perhatikan cara penumpangan mempengaruhi kwalitas unjuk ke r ‐ ja . Transmisi digital adalah transmisi dengan informasi yang dibawah adalah berbentuk digital ( pulsa “1 ” atau “0”) Jika suara manusia dikirim secara digital maka suara it u dikodekan dulu menjadi digital baru dikirim. ‐6 Kwalitas transmisi digital diukur dengan parameter Bi t Error Rate (BER). Contoh BE R = 10 artinya 1 bi t er ‐ 6 ro r dari 10 bi t yang dikirim.\ ‐6 ‐3 BE R untuk data mi n 10 , ut k kode suara manusia mi n 10 (mengapa?) MODULASI SINYAL CARRIER / PEMBAWA a m = Asin( ω t+ ψ ) ω =2 π f t MODULASI AM :a m = A( 1 + ka s ) si n ( ω t + ψ ) MODULASI FM a m = A si n [ ω (1 + ka s )t + ψ ] MODULASI PHASA a m = A si n [ ω t + ψ (1 + ka s ) ] - MODULASI digital a s = A s . si n ( ω s t+ ψ ) ω s =2 π f s t Pada model mathematic in i maka f s hanya ditulis satu harga saja. Sebenarnya f s bisa berbentuk VB W yang terdiri dari banyak frekwensi.
f c‐f s
f c
f c+f s Fc
f s
Modulator Am Sinyal pemodulasi s = A s sin( ωs t )
Filter
X
Carrier termodulasi Ym=Y(s+1)
Carrier siap dimodulasi Y= A c s i n ( ω t + ψ )
Y m =Y.s= A c (1+A s sin( ω s t))sin( ω c t+ ψ ) =y+A m cos[( ω c + ω s) t+ ψ ] ‐ A m cos[( ω c ‐ ω s) t ‐ ψ ] Difilter → o/ p → Y m =A m cos[( ωc+ ω s) t+ ψ ] Gambar sinyal sb g fungsi waktu. Di analisa dari sudut math untuk modulasi AM .
ji ka pemfilteran dilakukan untuk menghi ‐ langkan komponen f c ‐ f s atau f c +f s da n me ‐ ninggalkan yang lain → modulasi disebut AM Single Side Band ji ka dikeluarkan semu ‐ f c‐f s f c f c+f s anya disebut AM Double Side Band. Jika yang disalurkan adalah f c ‐ f s1 da n f c +f s1 maka modulasi disebut AM IS B (Idependent Side Band) Kalau f c tidak dilewatkan maka disebut supresed carrier Ternyata bandwidth sesudah modulasi sama besar dengan bandwidth aslinya. Maka MI F untuk AM bisa dikatakan 0d B
S Y
0.3 3.4 KHz
ym
Pada demodulator dilakukan proses yang sama dimana s adalah sinyal yang termodulasidimodulasikan lagi dengan oscillator yang sama maka akan diperoleh s kembali Contoh Pada modulasi AM y m =y.s= A c (1 + A m cos[( ω c+ ω s) t+ ψ ]sin( ωc t+ ψ ) = A c sin( ω c t+ ψ ) + A c A m cos[( ωc+ ω s) t+ ψ ]sin( ω c t+ ψ ) = A c sin( ω c t+ ψ ) +A si n (2 ω c + ω s +2 ψ )t + A sin( ω s t) difilter maka diperoleh y m = A sin( ω s t) ← s Multiplexing Multiplexing FD M Multiplexing adalah proses menggabungkan bebera ‐ pa VB W menjadi satu paket da n siap ditumpangkan ( X dimodulasi ) ke gelombang pembawa. Modula ‐ Jenis – je ni s mulplexing tor AM SSB 60 64 a. Multiplexing FDM(Frequency Division Multiplex ‐ 0 4 ing) Osc b. Multiplexing TD M (Time Division Multiplexing) → 60 KHz PC M (Pulse Code Modulation) da n ADPCM (Adaptive difference PCM)
Rekayasa Radio
hal 7
c.
Multiplexing TD M → Paket
X
60 64 X
64
+
Jika dipasang 12 converter den‐ gan frkwensi 60 64 68 60,64,68,….104 KHz. Maka ter‐ gabunglah 12 buah VBW . 1 block BW=60–108KHz
converter
60
108 +
5 grup @12 VBW
312 552KHz Super group 60 VBW
Skema in i dapat diteruskan hingga terbentuk 4×60 VBW= 24 0 VB W yang disebut master grup → atau di ‐ teruskan bisa tergabung ( ter”multiplexing” sebanyak 15 × 60 VBW.
Jika multiplexing bekerja pada 15 buah supergrup berarti 15 × 60 VBW=900 VB W berapakah frekwensi paling tinggi ji ka frekwensi paling bawah = 31 2 KHz.? Da n ja ra k antar supergrup =8 KH z Jawab: 31 2 + 15 × (240+8) KH z = 4032 KH z Kita katakan f ch = 4032 KH z (frek tertinggi pada input modulator ). Multiplexing FD M (Frequency Division Multiplexing ) sekarang in i sudah tidak digunakan karena segalanya sudah “digital” ka n Multiplexing TD M → PC M PC M adalah method merubah sinyal suara (p d VBW) analog menjadi sinyal digital. ‐ Jumlah sampling minimal yang diperlukan 2 buah perperi ‐ oda. ( bisa lebih, semakin banyak semakin baik ) ‐ Jadi untuk VB W → 4 KH z maka ju ml ah sampling minimal = 8 Ksampling/det ‐ Kwantisasi adalah proses merubah sampling menjadi dereta bit. Jumlah bi t untuk mengkodekan 1 sampling tergantung kebutuhan. Misalnya untuk Indonesia, Eropa diambil 8 bi t persampling. (Amerikan da n Jepang mengambil 7 bi t pe r sampling) ‐ 8 bi t persampling berarti ju ml ah level kwantisasi yang dapat 8 dikodekan adalah 2 = 25 6 level. ‐ Bi t rate yang dihasilkan adalah : 4 KHz×2 samp/Hz × 8 bit/samp=64 KBPS Multiplexing PC M ‐ 32 buah VB W di sampling da n samplingnya diambil satu pe r ‐ satuan bergantian. ‐ Jarak antara sampling = 1/8000 detik = 12 5 µs berarti kece ‐ patan mengambilnya harus 1/32 ×125µs ‐ Jumlah sampling sekarang = 32 ×8Ksamp/det=256 KSamp/det ‐ Quantisasi 8 bi t /samp → bi t rate=2048 KBPS ‐ Ch 0 da n 16 dibiarkan kosong. Ch 0 digunakan untuk sinkro ‐ nisasi. Is i ch 0 selalu “x0011011” ‐ sedangkan ch 16 digunakan untuk signaling diisi dengan info signaling untuk tiap – tiap VBW. Is i slot 16 adalah 8 bi t da n dapat diisi oleh info signaling 2 ch . ‐ Untuk memenuhi info signaling 32 channel maka diperlukan 16 kali putaran. ‐ Ja di ju ml ah kanal pe r PC M hanya 30 buah. Ji ka ingin lebih dari 30 maka dilakukan pu ta ra n scan yang kedua, tetapi yang discan sekarang bukan lagi sampling tetapi bit. Bi ‐ asanya 4 buah 2048 KBPS di gabung menjadi satu dengan kedepatan 4 × 2048 KBPS + overhead Di ujung terima maka pr os es kebalikan dilakukan untuk me n ‐ dapatkan kembali sinyal analog yang terkodekan tadi.
Proses TDM/PCM sampling
Quanti-
Multiplex-
sampling
1 0 1 1001 1 contoh
Perhatikan bahwa VB W dengan BW = 4 KH z ketika dikonversikan ke digital menjadi 64 KBPS. Inilah salah satu kerugian dalam penggunaan digital. Tetapi keuntungan yang lain ja uh lebih banyak. 0 blank 1 2 16 blank
Deretan sampling
Quantisasi
31
PC M 2 MBPS merupakan unit o/ p sentral. 2 MBPS -1 2 MBPS -2
Deretan bit 4× 2 MBPS
Tahapan multiplexing: PC M kanal KBPS PC M KBPS (eropa) (JPN) Tk 1 30 2048 24 1544 Tk 2 12 0 8 44 8 96 6312 Tk 3 48 0 34368 48 0 32064 Tk 4 1920 139264 1440 97728 Tk 5 7680 625000 5760 Untuk lengkapnya bacalah buku Hand Book of transmission. Karangan Roger R. Freeman
hal 8
Rekayasa
n
‐ Tetapi 2 adalah level kwantisasi maksimum, pada distorsi dalam quantisasi n kenyataannya tak pernah level bicara sampai 2 ‐ Level analog sebenarnya tidak merupakan bilangan bulat dari jumlah kwantisasi ( dibulatkan ). Misal. Tinggi level sebenarnya 57.3 unit level ‐ Mempertimbangkan beberapa hal maka biasanya → dibulatkan jadi 57 → error 0.3 level diambil : S/D=1.8 + 6n dB n ‐1 ‐ Tinggi kwantisasi maksimum = 2 buah error terbesar 2 maka per‐ ‐ Untuk kwantisasi dengan 256 level kwantisasi → n n+1 ‐1 bandingan sinyal terhadap distorsi → S/D = 2 / 2 → 2 atau S/D= 20 n=8 maka S/D = 49.8 dan untuk 128 level n+1 log 2 S/D=43.8 S/D = 20 log 2 + 20n log 2 → S/D=6 + 6n ‐ Untuk pengukuran kwalitas digital tak dapat digunakan S/N tetapi BER. ‐3 ‐ BER yang minimal untuk komunikasi suara dengan baik adalah 10 , sedangkan kwalitas suara ditentukan lewat S/D. ‐6 ‐ Untuk sinyal berbentuk data maka BER maximal 10 Multiplexing TD M dengan ADPCM 1024 MBPS ADPCM ‐ Selisih satu sampling dengan sampling berikut < 8 level quantisasi . (jarak du a sampling waktu 12 5 µs).. 3 1024 MBPS ADPCM ‐ Jumlah bi t yang perlu dikirim hanya 3 buah ( 2 =8), teta ‐ pi diperlukan bi t yang keempat untuk menunjukkan perbedaan it u positip atau negatip. Total 4 bit. 2 buah ADPCM digabungkan akan menghasilkan ‐ Bitrate yang diperlukan 1024 MBPS. Multiplexing in i saluran dengan 2 MBPS.. disebut ADPCM ( Adaptive difference PCM) DS I (Digital Speech Interpolation) 1024 MBPS ADPCM ‐ Baik PC M ataupun ADPCM akan tidak bermanfaat ji ka mesin 2 mbps 1024 MBPS ADPCM slot channel ad a yang tidak aktif. ( mungkin sedang DSI 1024 MBPS ADPCM berpikir, mendengar → VA=40%) 1024 MBPS ADPCM ‐ Dengan pengaturan buffer memori maka saluran dari ADPCM lain dapat disisipkan sehingga penggunaan sa ‐ Tetapi, tiap – tiap slot harus diberikan tanda asal ‐ luran effektif. nya. Misalnya dari 2MBPS yang mana da n chanel ‐ Dengan VA =0.4 maka yang dapat disalurkan pada 2 ke berapa. Pada prakteknya multiplier yang bisa MBPS adalah : diterima da n cukup effektif 4 × ADPCM 2 × ADPCM = 5 ADPCM → 15 0 ch VBW. Diatas angka 4 mungkin terjadi freezing. 0, 4 Multiplexing TDM Paket ‐ D e n g a n a d a n y a t e k n o l o g i k o m p r e s i d a t a maka VB W d a p a t d i r u b a h b e n t u k m e n j a d i u r u t a n d a t a dengan b it r a t e y a n g l e b i h r e n d a h . ‐ S e b a g a i c o n t o h : f o t o bunga y a n g m e m b u t u h k a n s p a c e memori 1 . 4 4 M B P S d a p a t decompress m e n j a d i 64 KBPS. ‐ M a k a V B W d a p a t d i k o m p r e s m e n j a d i 4, 8 , 9 . 6 , 16 KBPS da n │ EOM │GT S │ Adr │SOM│ M b u k a n 64 K B P S ( p e l a j a r i t e k n i k kompresi j ik a b e r m i n a t da ‐ l a m p e l a j a r a n P SD → p e n g o l a h a n s i g n a l d i g i t a l ) S= bit – bit sinchronasasi ‐ U n t u k H a n d p h o n e maka V B W d e c o m p r e s s m e n j a d i 9, 6 K B P S Adr = Adress yang mencantumkan asal PCM ke berapa, slot ke berapa, dan tujuan) d a n k w a l i t a s n y a s u d a h dicoba da n d i k e t a h u i ‐ K e t i k a k e l u a r d a r i s e n t r a l maka P C M t e r s e b u t d i b o n g k a r SOM = Start Of Message M = Message l e b i h d u l u , kemudian d i k o m p r e s s d a n d i s u s u n k e m b a l i da ‐ EOM = End Of Message l a m b e n t u k p a k e t – p a k e t . GT=guard time waktu sela antara message Paket itu berbentuk sebagai berikut : ‐ S+Adr + SOM+EOM disebuat header dan biasanya 20% dari message. ( data yang cukup panjang ) jika datanya pendek A n a l og i d e n g a n s u r a t , y a n g s e t i a p s e b u a h s u r a t d i b e r i sa m ‐ maka Header dapat mencapai 40% ( mengapa? ) p u l , pe r an g ko , a l a m a t p e ne ri m a d a n p e ng i r im , i si s u r a t . ‐ P a k e t – p a k e t i ni d i s u s u n s a t u demi s a t u k e m u d i a n dima ‐ s u k k a n d a l a m s a l u r a n d e n g a n bi t r a t e 2 M B P S . ‐ J e l a s u n t u k s l o t P C M y a n g k o s o n g , maka t i d a k a k a n d i k i r i m k a n k a r e n a m e s s a g e n y a n o l . D e n g a n d e m i ‐ k i a n p e n g g u n a a n TD M p a k e t s u d a h m e m p e r h i t u n g k a n V A . Sinyal suara yang didigitalkan dapat di”compress” dengan banyak algoritma antara lain : ADPCM, RELP, A C E L P d an l a i n l a i n . Secara prinsip yang mudah algoritmanya sebagai berikut: a . P e n g u r a n g a n s a m p l i n g da n j ug a k w a n t i s a s i s e l i s i h . misalkan s a m p l i n g d i k u r a n g k a n d a r i 8 K S / d e t m e n j a d i 2 K S / d e t . P a d a sisi t e r i m a d i l a k u k a n p e n a m b a h a n s a m p l i n g k e m b a l i dengan m e n g e s t i m a s i b e r d a s a r k a n s t a t i s t i c ( p a t e r n s u a r a manusia ) . Maka k e c e p a t a n m e n j a d i 2 K S / d e t x 4 b i t / s a m p l i n g = 8 KBPS. b . D a n a da b a n y a k l a g i a l g o r i t m a y a n g d a p a t digunakan. Yang j a di t i t i k ukur k w a l i t a s k o m p r e s s i a d a l a h MO S ( most o p i n i o n s c o r e ) . misalkan. 10 0 o r a n g d i s u r v e y u n t u k mendengarkan s u a r a asli da n b a n ‐ d i n g k a n dengan s u a r a h a s i l c o m p r e s s i . ( t a n p a m e m b e r i t a h u mana y a n g a s l i da n mana y a n g compre ‐ si). Hasil yang diperoleh adalah : P a d a A D P C M 9 6 o r a n g m e n g a t a k a n t i d a k d a p a t membedakan P a d a A C E L P 5 . 3 KBPS → 92 % o r a n g t i d a k d a p a t m e m b e d a k a n . D s t . A D P C M + F ax / d a t a d e t e c t o r . ‐ D a r i t e l e p o n r u m a h dimungkinkan u n t u k m e n g i r i m k a n d a t a b e r b e n t u k d i g i t a l y a n g d i m o d u l a s i k a n k e j a r in ga n t e l e p o n . ( m o d u l a s i d i g i t a l d i b a h a s kemudian) ‐ Data ini ditumpangkan pada voice (VBW) ‐ K e t i k a k e l u a r d a r i s e n t r a l t e t a p m a s i h d a l a m w a d a h V B W d an o l e h s e n t r a l d i k i r i m d e n g a n k e c e p a t a n 64 KBPS.
Rekayasa Radio
hal 9
‐ K e c e p a t a n f a x a t a u d a t a t e r s e b u t , t e r g a n t u n g pada k w a l i t a s l i n k t e l e p o n . J i k a k w a l i t a s n y a b a i k d a p a t s a m p a i 30 K B P S .
k e b a n y a k a n k e c e p a t a n d a t a pada s a l u r a n t e l e p o n < 10 K B P S d a n t i d a k e f f i s i e n j ik a h a r u s d i s a l u r k a n d e n g a n k e c e p a t a n 64 K B P S ‐ S e b e l u m d i m u l t i p l e x e r , o u t p u t s e n t r a l di a n a l i s a dulu a d a k a h s i n y a l f a x a t a u d a t a . J i k a a d a , maka si ‐ n y a l f a x i t u d i c a r i b e n t u k asli d i g i t a l n y a . ( < 1 0 K B P S ) k e m u d i a n d i k u m p u l k a n u n t u k masuk d a l a m 1 slot 32 KBPS. ‐ D e n g a n d e m i k i a n 1 slot A D P C M d a p a t b e r i s i 1 0 – 15 i n f o r m a s i f a x a t a u d a t a . ( 3 2 K B P S / 3 K B P S f a x ) FE C ( f o r w a r d error c o r r e c t i o n ) ‐ A d a l a h p e n y i s i p a n b e r a p a buah bi t ( p a r i t y ) k e d a l a m s u a t u s u s u n a n d a t a . P e n y u s u n a n b it y a n g d i s i s i p k a n s e d e m i k i a n r u p a sehingga d a p a t m e n d e t e k s i k e s a l a h a n ( bi t ) d i t e m p a t p e n e r i m a a n . ‐ C o n t o h : d i k i r i m 3 bi t “ 1 0 1 ” t a m b a h k a n bi t k e e m p a t d e n g a n a l g o r i t m a , j um l a h s e m u a 1 a d a l a h g e n a p maka bi t k e e m p a t d a r i “ 1 0 1 ” a d a n “ 0” i n f o r m a s i m e n j a d i : 1010 ‐ S e b a l i k n y a “ 1 0 0 ” → “ 1 0 0 1 ” . J i k a d i p e n e r i m a s a l a h t e r i m a m i s a l k a n ‘ 1 0 1 1 ” maka p e n e r i m a a k a n meno ‐ l a k n y a k a r e n a j u ml a h “ 1 ” a da 3 b u a h . ‐ P e n y i s i p a n bi t i ni membuat bi t r a t e m e n j a d i b e r t a m b a h . D a l a m ha l d i a t a s k o d e F EC di s e b u t ¾ a r t i n y a : d a r i 3 m e n j a d i 4 . C o n t o h n u m e r i c : 9 bi t m e n j a d i 12 bi t k a r e n a p e n a m b a h a n 3 b u a h b i t . ( ) ‐
‐ 3 → 4 d a p a t m e n d e t e k s i k e s a l a h a n , t e t a p i 9 → 1 2 d a p a t m e n d e t e k s i 1 k e s a l a h a n m u n g k i n 27 → 36 d a p a t mendeteksi lebih dari satu kesalahan. ‐ F EC = ½ l e b i h b a i k d a r i p a d a ¾ t e t a p i bi t r a t e y a n g d i h a s i l k a n j ug a t a m b a h b e s a r . ‐ A p a k a h u n t u n g n y a memakai F E C , k a l a u b it r a t e m e n j a d i b e r t a m b a h . ‐ K a r e n a d e n g a n F EC d a p a t m e m p e r b a i k i s e n d i r i k e s a l a h a n , maka k w a l i t a s t r a n s m i s i t i d a k p e r l u t e r l a l u bagus. Berarti C/N dapat dikurangi dengan suatu parameter yang dinamakan Coding Gain ( CG) ‐ C o d i n g gain m e r u p a k a n f u n g s i d a r i B e s a r F E C , B ER y a n g d i p a k a i . CG 6 db
Coding gain FE C 1 2 3 4 5 6
0.75 2 2.7 3.2 3.6 3.8 3.9
0.5 2 3.2 4.1 4.9 5.4 5.8
0.3 3 2 3.5 4.7 5.6 6.4 7
FEC= ⅓ 4
½
¾ (9/12)
3 2 1 0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 BER
‐
C a t a t a n – c a t a t a n l a i n : ‐6 ‐ J i k a t a n p a m e n g g u n a k a n F EC da n Bi t e r r o r r a t e ( B E R ) y a n g d i b u t u h k a n < 1 0 maka C / N r e q = 12 d B maka ‐4 d e n g a n FE C = ¾ u n t u k BE R t r a n s m i s i = 10 maka C / N = 1 2 – 3 dB ‐ B e r a p a k a h b i t r a t e y a n g t e r j a d i j i ka : P a d a h a n d p h o n e V BW d i k o m p r e s s s a m p a i 8 K B P S , FE C = ¾ da n o v e r h e a d = 2 0 % . ‐ S i n y a l TV m e m p u n y a i s p e c t r u m f r e k w e n s i a n t a r a 0 – 6 MH z ( P A L c o l o r ) , j i ka d i k w a n t i s a s i k a n d e n g a n 11 b i t maka bi t r a t e y a n g t e r j a d i a d a l a h : 6 MH z × 2 S a m p / h z × 1 1 bi t / s a m p = 1 3 2 M B P S . J e l a s t e r l a l u be ‐ s a r u n t u k d i s a l u r k a n . Maka p e m a n c a r TV t i d a k menggunakan m o d u l a s i d i g i t a l m e l a i n k a n m o d u l a s i A B S SB maka B a n d w i d t h n y a = 6 MH z da n g u a r d b a n d ( b a n d p e m b a t a s d e n g a n c h a n n e l b e r i k u t n y a = 1 . 3 × ) maka B a n d w i d t h y a n g d i a l o k a s i k a n u n t u k pemancar TV AM = 8 M Hz ‐ S e k a r a n g i n i t e k n o l o g i k o m p r e s s i s u d a h s a n g a t m a j u sehingga 1 32 M B P S d a p a t dikompress m e n j a d i sa n ‐ g at k e c i l . Imaginasikan proses berikut ini. ‐ L a y a r p a d a t e l e v i s i d i t a n d a i dengan t i t i k – t i t i k , da n t i t i k – t i t i k i t u d i k a r a k t e r i s t i k k a n d e n g a n 5 b u a h p a r a m e t e r . Y a i t u ( p a r a m e t e r k o o r d i n a t X,Y, p a r a m e t e r c h r o m i n a n R e d , G r e e n , B l u e . ( S e b e n a r n y a bu ‐ k a n g r e e n t a p i Y e l l o w ) . D a t a – d a t a i n i l a h y a n g d i k i r i m k a n . D a l a m 1 d e t i k m a k a s e k i t a r 30 0 d a t a l a y a r d i k i r i m k a n . C o b a h i t u n g b e r a p a b i t r a t e n y a . T e n t u b e s a r s e k a l i . ‐ K o m p r e s i d i l a k u k a n d e n g a n c a r a m e n g i r i m k a n h a n y a d a t a t i t i k y a n g mengalami p e r u b a h a n . D a n s e b a ‐ gian besar titik tidak mengalami perubahan kalau hanya dalam hitungan 1/300 detik. Jenis tayangan y a n g j a r an g b e r u b a h a d a l a h t a y a n g a n b e r i t a . ( 1 .5 M B P S ) y a n g k e d u a a d a l a h s i n e t r o n / f i l e m ( 3 . 5 M b p s ) da n s p o r t ( 4. 8 M B P S ) . ‐ M u l t i p l e x i n g d i g i t a l TV d a p a t j u ga d i l a k u k a n s e c a r a d i n a m i s . A r t i n y a j i ka s u a t u s t a s i u n TV b e r u b a h d a r i s i n e t r o n m e n j a d i b e r i t a , maka k e c e p a t a n n y a p un t u r u n d a n s e t e r u s n y a . Redaman saluran kabel Saluran adalah media transmisi yang langsung menyalurkan sinyal TD M atau FD M melalui kabel. ‐ Redaman saluran pada kabel tergantung pada besarnya frekwensi fundamental yang melaluinya. Redaman ‐ ( α )~ f da n diameter kabel tembaga. ‐ Dalam menyalurkan sinyal digital harus dicari frekwensi fundamental serendah mungkin.
hal 10
Rekayasa
1 0 1 0 1 0 T 2T 3T 4T Frek fundamental = 1/T Return to zero 1
0
1
0
1
0 T 2T 3T 4T Frek fundamental = 1/2T Non Return to zero Pengkodean 2B1Q (2 bit dikode 1 Quadratur) Algoritma pengkodeaan saluran dilakukan dengan menganalisa 2 bit untuk dikode menjadi sesuatu yang lain. (lihat tabel di‐ bawah ini) terlihat diatas bahwa fo < R/8. tetapi inipun bukan konfigurasi terburuk. Carilah kombinasi bit sedemikian hingga diperoleh kondisi terburuknya. Jawab: fo= R/4
1101001001
00 01 10 11
‐3v ‐1v 1v 3v Kabel tembaga Frk
1.
KH
3
z
m
0.9 m m
k a b e l coax W a v e guide Frek MHz
Db /km
0.2 1 2 3 4 5
2 2,4 3,4 4,2 4,7 3,4
m
0 50 100 150 200 250
1,1 1,4 2,1 2,5 3,4 4,1
2,3 2,9 3,8 4,6 5,6 6,8
Fre k GH z 0,4 40 50 60 70 80
Db /km
2,5 1,88 1,5 1,3 1,19 1,16
a. pengkodean return to zero b. menggunakan no n return to zero. Berapakah redaman perkm?
Kabel 0. 9 mm menyalurkan data dengan kecepatan 20 0 KBPS menggunakan Pengkodeaan AM I (Alternate mark Invertion) KODE AM I mempunyai algoritma sebagai berikut : Du a bu a digit “1 ” berurutan diberi bertegangan high da n lo w , sementara digit “0 ” dalam 1000011 100001 digambarkan berlawan arah.Sementara digit 0 tegangan no l Gambarlah deretan digit 100110111 ‐ Tentukan frekwensi fundamental tertinggi dengan menggunakan kode AM I ‐ Apakah keuntungan menggunakan kode AM I dibandingkan dengan Return to zero ‐ Apakah yang terjadi ji ka ad a bi t 0 atau 1 yang sangat panjang. Misalkan 100000000000000000000001 ji ka tidak menggunakan kode AM I Kode HDB3. Algoritmanya. HDB3 tetap menggunakan kode AMI, da n tiap 4 digit “0 ” dalam “10000” berturutan * * dirubah menjadi “10001 ” 1 berarti tegangan tinggi tetapi tidak mengikuti aturan AM I → ja di tetapi dinilai salah ( bukan 1) 10000
Kode HDB3 digunakan untuk menghindari tegangan DC yang panjang da n menghindari hilangnya perubahan hingga mempersulit aquisisi bi t di penerima Untuk bi t 1 yang panjang tidak mungkin terjadi . Mengapa ? 10000 001 Kode B6NZ’s mengkodekan 6 bi t 0 berturutan menjadi suatu deretan bi t yang bervariasi tetapi tetap mengikuti aturan AMI. Contoh: 10000001 dikodekan menjadi MODULASI Frekwensi (FM) Carrier termodulasi
Sinyal pemodulasi
ωc
oscilator
Y = A si n [ (1+ka s )t + ]
Rekayasa Radio
∆ F tergantung pada ka s effektif F ch =frekwensi tertinggi dari a s B ch = VB W ji ka yang disalukan suara. Ji ka ∆F da n B FM makin besar maka MI F akan semakin tinggi Contoh : f c =8 8 MH z ( radio Fm ) B ch = 15 KH z du a buah ( stereo) da n ∆F =100 KH z sedangkan frkwensi sinyal tertinggi = 50 KH z maka BW FM =2×(0.1+0.05)MHz=0.3 MH z
hal 11
P = Preemphasis factor ~ 4 dB W = Weighted factor ~ 3. 5 dB Jadi :
S Y ym Penggambaran dengan domain frekwensi :
f ch
∆F
Supaya diperoleh S/ N = 50 dB maka perlu diusahakan C/ N = 23.5 dB
f ch ∆F BWFM= 2(∆F +f ch)
Pada demodulator dilakukan proses Demodulasi seperti yang telah dipelajari di siskom Untuk Televisi FM maka rumus S/ N menjadi
sekarang in i modulasi FM sudah tidak lagi digunakan untuk transmisi telekomunikasi karena penggunaan modulasi digital lebih mudah, flexible da n dapat dikompress hingga menghasilkan bandwidth yang lebih re n ‐ dah. Modulasi digital. Modulasi digital: a. Modulasi BPSK Modulasi QPSK b. Modulasi 8 PS K Modulasi 16 QA M c. Modulasi yang lebih tinggi d. Modulasi MFSK Algoritma modulasi : BPSK → setiap perubahan posisi signal high voltage to low voltage, maka phasa carrier melompat 180 º perhati‐ kan contoh dibawah ini. Dan setiap perubahan terjadi minimum pada selang waktu T detik
T f c=1/Tc BW
ψ=220º →40º 180º → 0º
f c-2/T
f c-1/T
f c 1/2T f c+1/T
f c+2/T
Penggambaran dalam time domain frekwensi domain: Bagian power terbesar ada didaerah BW da n it u mencakup 67% dari seluruh power carrier termodulasi pada saat it u BW = 1/T=R Maka pada kenyataanya, power pada frekwensi diluar BW dibuang da n disebut band width nyquist → BW N =R Tetapi tidak ad a filter yang begitu tajam hingga membentuk pesegi. Selalu ad a roll of f factor BW = BW N ×( 1 + α) Dimana α adalah factor ketajaman filter da n nilainya antara 0, 2 s/ d 1. α = 1 saja sudah dibilang je le k ap a lagi lebih dari 1. Mengapa?
BWNyquist Ingat bahwa BW = R(1+ α ) ji ka perubahan phasa terjadi pada selang waktu T detik.
Algoritma modulasi : QPSK → setiap perubahan 2 posisi bit, maka phasa carrier melompat 45º(00),135º(01) , 225º(11) atau 315º(10) perhatikan contoh dibawah ini. Da n setiap perubahan terjadi minimum pada selang waktu T de ‐ ti k
Penggambaran dalam frekwensi domain:
BW
f c‐2/2T f c‐1/2T
f c
f c+1/2T
f c+2/2T
Perubahan terjadi setelah 2 pulsa → 2T Bagian power terbesar ad a didaerah BW da n it u me n ‐
hal 12
Rekayasa
T
T f c=1/Tc
Tentukan BW un ‐ dengan algoritma ha n : perubahan setelah 3T .
cakup 67 % dari seluruh power carrier termodulasi un ‐ tu k (b w nyquist)
2T
111
000 001
110
tu k 8PSK peruba ‐ terjadi
Bentuklah rumus umum untuk BW transmisi berbagai m modulasi digital MPSK. Dengan M= 2
010
011
101 100
Modulasi FS K Jika pada PS K maka phasa yang berubah, maka pada FS K yang berubah adalah frekwensi. Contoh untuk modulasi 4 FS K maka akan ad a 4 frekwensi yang berkaitan dengan : 00(f 1 ) 01 (f 2 ) 11(f 3 ) 10 (f 4 ). Da n setiap perubahan terjadi pada selang waktu 2T 8FSK dengan alogritma perubahan frekwensi 000(F 1 ), 001(F 2 ), 010(F 3 ), 011(F 4 ), 100(F 5 ),101(F 6 ), 110(F 7 ), 111(F 8 ) Perubahan terjadi sekali tiap 3 T Unjuk kerja modulator . Unjuk kerja MODEM diukur dengan parameter B ER y a n g p a s t i b e r k a i t a n d e n g a n C / N . d i k a n a n i ni t e r g a m b a r u n j u k k e r j a b e r m a c a m – macam mo d ‐ ulasi digital. J u m l a h f a s a y a n g b a n y a k akan m e n i m b u l k a n d e ‐ t e k s i y a n g l e b i h s u l i t k a r e n a p e r g e s e r a n y a n g se ‐ d i k i t s a j a k a r e n a p e n g a r u h n o i s e dp t m e n y e b a b ‐ ka n s a l a h t e r i m a . U n t u k m e n g h i n d a r i s a l a h t e r i m a maka power carrier harus lebih besar. Dengan perka‐ taan lain C/N harus diperbesar. E b = Energi c a r r i e r t e r i m a pe r b i t C = p o w e r c a r r i e r t e r i m a maka E b = C / R N= noise yang masuk sedangkan N o = p o w e r n o i s e d a l a m t i a p H z. Dengan demikian : Atau U n t u k FSK, s e m a k i n t i n g g i t i n g k a t m o d u l a s i n y a maka b a n d w i d t h n y a a k a n s e m a k i n b e s a r . D e n g a n d e m i k i a n maka E b / N o y a n g d i b u t u h k a n a k a n s e ‐ makin turun . S e c a r a m a t h e m a t i c maka b e s a r p r o b a b i l i t y BE R = f ( E b / N o ) s e p e r t i gambar disamping. U n t u k BE R y a n g sama maka E b / N o y a n g d i b u t u h ‐ k a n a k a n s e m a k i n k e c i l j ik a m o d u l a s i n y a n a i k .
1/ 2T
f 1
f 2
f 3
f 4
MR/m(1+ ) ‐1
10
BER
10‐2 10‐3 10‐4
BPSK /QPSK
8 PSK
16PSK
10‐5 10‐6
Eb/No(dB) 1
10,5
16
24
M e n u r u t p e r h i t u n g a n m a t h e m a t i c maka b e s a r p r o b a b i l i t y BE R = f ( E b / N o ) s e p e r t i gambar d i a t a s . U n t u k B ER y a n g sama maka E b / N o y a n g d i b u t u h k a n akan s e m a k i n b e s a r j i ka m o d u l a s i n y a n a i k
10‐1
BER
10‐2 10‐3
4 FSK 8 FSK
4
10‐
16 FSK
10‐5 10‐6
5
7
9
Eb/No(dB)
P e r t i m b a n g a n f a c t o r Coding g a i n , penerapan a k a n mempengaruhi b e s a r Eb/No y a n g dibutuhkan. ‐ Penggunaan F EC a k a n mengurangi k e b u t u h C / N dengan b e s a r Coding G a i n . ‐ P e r h i t u n g a n m a t h e m a t i c harus d i a n t i s i p a s i k e c a c a t a n n y a k e t i k a di i m p l e m a t a s i k a n . B e r i k a n m a r g i n MI ‐ Maka : dimana R/BW= 10 log (1+ )/m dan MI =3 → 5 Db
Rekayasa Radio
hal 13
Modulasi yang digunakan adalah QPSK da n FE C = ¾ berapakah C/ N yang diperlukan untuk bi t rate 2 MBPS ‐5 supaya menghasilkan BE R = 10 → Eb/No yang dibutuhkan= 9. 5 dB ‐5 ‐3 Jw . Dengan FE C maka BE R transmisi yang dipakai tidak perlu 10 cukup 10 saja. Maka Coding gain = 2. 9 dB ( lihat grafik ) Maka
= 9.5 + 2.2 – 2.9 + 3 = 11.8 dB Frekwensi Output Modulator disebut IF ( Intermediate Frequency) yang besarnya : 70 MHz atau 140 MHz ( yang ada dipasaran) dan 45 MHz untuk perangkat radio FM Up converter. ‐ Pada dasarnya up converter adalah sebuah modulator AM . Karena sinyal IF dari modulator dirubah frekwensinya menjadi frekwensi RF tanpa merubah bandwidth atau yang lainnya. (hanya menggeser frekwensi ) ‐ Pada Up converter maka oscilatornya dapat di se t ( rubah) untuk pemilihan frekwensi yang dibutuhkan. ‐ Dalam prakteknya untuk menaikkan frekwensi kerja maka penumpangan (modulasi ) it u dapat terjadi 2 kali. ‐ Pada Modulator terdapat filter yang dengan BW cukup lebar ‐ Tetapi BW output mo d sempit. : mengapa harus ‐ Pertanyaan 70MHz 930 MHz 5925 ‐ 6425 menggunakan Up converter. Apakah X X MHz tidak bisa ji ka oscilator modulator di se t ‐45 dbm ‐35 dBm G=10 dB pada frekwensi RF . s/d osc ‐30 dBm 1 GHz ‐20 dBm ‐ Jawabnya tidak bisa, karena filter yang o/p Mod Osc synth diperlukan harus sangat selektiv. Ingat seletivitas filter = f k e r j a / BW c a r r i e r 6855 – 7355 MHz ‐ Contoh numerik: Contoh up conv untuk SB ke satelit Modulator dengan BW = 2 MH z da n dengan synthesizer yang frekwensinya dapat di atur ( seperti frekwensi IF = 70 MH z maka faktor televisi ) S(electivitas ) = 35 . Jika menggunakan Power input antara ‐45 dBm s/d – 30 dbm sedangkan power output ‐ frekwensi RF ( mi s 4 GH z ) maka faktor antara ‐ 35 dbm s/d ‐ 20 dbm karena Gain Up conv=10 dB selektivitasnya = 4000/2 = 2000. Biasanya didepan osc di pasang variabel attenuator 0 – 20 dB ‐ Filter in i sulit direalisasikan ‐ Frek out put bervariasi dari 3700 – 4200 ‐ Perhatikan gambar skema Up converter ‐ Kedua penentuan frekwensi tergantung Down Conv. Kerja terbalik dan spesifikasi jug a terbalik ijin dari Direktorat frekwensi. Maka Modulator tidak dapat dibuat masal → Mahal. Sedangkan Oscilator dapat dibuat masal Respons frekwensi up converter. Dikanan in i adalah contoh respons frekwensi up converter. Beberapa parameter yang perlu diketahui adalah : ‐ Peak to peak variation ‐ Gain Slope = ∆G/ ∆ f dB/MHz ‐ Gain transfer = power O/ p – Power I/ P Amplifier terakhir (power amp) ‐ Merubah gelombang listrik (o/p up conv ) menjadi gelombang elektromagnetik. ‐ Input ‐35 dB m s/ d ‐20 dB m ‐ Output tergantung pada besarnya power rating amplifier tsb. Apakah 1 w, 10 W atau 70 0 watt atau yang lainnya ‐ Pada input amplifier ad a variable attenuator yang bisa diatur untuk mengatur power output. ‐ Pada output amplifier ad a divider da n attenuator untuk mengeluarkan power sample ( untuk pengukuran ). Nilai antenuator ~ 37 dB ‐ Parameter penting yang harus dilihat dari amplifier adalah : • Rating power output • Peak to peak variation • Gain slope • Gain transfer. ( gain power kecil da n gain power besar / saturasi ) ‐ Didekat saturasi penguatan tidak linier
hal 14
∆G max ∆ f 36 MHz
f
Harus sekecil mungkin ma x 1 dB Harus mendekati no l ma x 0.05 dB/MHz
WG conector PO/P sample output
Gain var
37 dB
output
Saturasi OBOL
L X dB titik Operasi
IBOL
Input
X dB
∆G max
∆ f
Rekayasa
dibawahnya linier artinya ji ka input naik 1 dB maka output ju ga naik 1 dB . . Contoh : - Power amplifier maksimum =100 w → 20 dBw (50 dBm) - Input diatur – 20 dBm maka Gain amplifier maksimum adalah [50 – ( ‐20)]= 70 dB - IBOL, OBOL =5,3 dB berarti titik linier berada pada input ( ‐20 dBm – 5 dB= ‐ 25 dBm) dan output pada (50 dBm – 3 dB) = 47 dBm - Dan gain pada titik L = 47 – (‐ 25) = 72 dB - Dan gain dibawah titik linier pasti 72 dB. - 72 dB disebut small signal gain. - Sedangkan 70 dB disebut large signal gain. - Output sampel maksimum = 50 dBm – 37 dB = 13 dBm. - Alat ukur yang dapat dipakai untuk mengukur power mempunyai signal maksimum – 10 dBm jad i harus diredam lagi sekitar 27 dB.
- Jika signal tersebut lebih besar dari – 10 db m maka alat ukur akan rusak. - Gain variation untuk ampl SB maksimum 2 dB sedangkan untuk power am p di satelit = 1 dB - Gain slope untuk am p SB maksimum 0. 5 dB/MHz untuk satelit 0. 1 dB /MHz - Ad a lagi spesifikasi yang diperlukan oleh amplifier yaitu Group delay. Tugas carilah apakah yang dimaksud dengan group delay da n berapakah nilai yang dibolehkan. - Pertanyaan : menggapa small signal gain lebih besar dari pada large signal gain. - IB O L , OB O L satelit berkisar pada angka : 5, 3 dB untuk amplifier tabung da n 3, 1 untuk amplifier solid state. - Titik operasi ditentukan nanti pada pelajaran berikutnya.
Wave Guide da n antena. Wave guide yang dipakai untuk keperluan in i umumnya mempunyai redaman 0.0025 dB/m. ji ka WG yang dipakai sepanjang 70 m maka redaman wave guide = 0.175 dB . Redaman in i tergantung pada frekwensi da n WG yang dipakai. Masalah utama WG adalah konektor antara am p ke WG . Jika pemasangannya tidak benar (berbeda hanya 0. 2 mm saja) maka redaman (pada ou t pu t amplifier ) dapat besar. Setiap perangkat dapat menimbulkan noise. Tetapi noise WG disini dapat diabaikan karena signal pancarnya besar. Prinsip antena dapat dipelajari dalam pelajaran antena da n propagasi. Secara ringkas antena dapat dikarakteristikan dengan Gain Antenna ( G= …. dB i ) Perbandingan antara power pancar dengan menggunakan antena terhadap power pancar tanpa antena ( antena isotropik) HPBW ( Half power beamwidth) sudut pada saat gain antena ½ ( ‐ 3 dB ) dari Gain maksimum.
Gmax – 3dB ΘHPBW
Gmax
Semakin besar Gain antena maka HPBW semakin sempit. Untuk parabola pancaran simetris, maka Path loss, Gain antena, EIRP - Antena memancar dengan power P secara - Maka pada ja ra k d dari titip pancar, power density FD= jika di situ ada antena dengan luas Ae maka jumlah
isotropik 2 ( w/ m ) adalah: power yang masuk ke antena
adalah : Maka :
2
dan 2
2
Ae= η (π D) / λ ; 2
8 2
8
λ =3.10 /f 2
G= 10 log π + 10 log η +10 log f – 10 log (3.10 ) +10 log D 2
2
18
8 2
= 10 log π +10 logη+10 logf GHz + 10 log10 –10 log(3.10 ) +20 logDm G = 20.45 + 10 log η + 20 log f GHz + 20 log Dm 2
8 2
PL = 10 log 4π + 20 log d + 20 log f – 20 log (3.10 ) 2
9
8 2
PL = 10 log 4π +20 log dkm.1000+20 log f GHz.10 –20 log (3.10 )
PL = 92.45 + 20 log f GHz+ 20 log dkm. secara resiprokal maka kita dapat katakan bahwa Gain transmit ju ga sama formulanya. J i k a p o w e r p a n c a r t i d a k d i g a n t i , m e l a i n k a n a n t e n a y a n g d i g a n t i maka d i p e n e r i m a a k a n d i t e r i m a c a h a y a pancaran lebih kuat. Penerima mengatakan pancaran tetap isotropik tetapi power transmit diganti dengan yang lebih besar E dB. D a l a m h al in i maka e = p × g a n t / l o s s f e e d e r a t a u E = P + G – L o s s F e e d e r . M e n g a p a E s e r i n g d i s e b u t EIRP ( E q u i v a l e n t I s o t r o p i c a l R a d i a t e d P o w e r ) . W h y ? - Perhatikan bahwa Path Loss bukanlah redaman / absorbsi power melainkan loss yang disebabkan penerima tidak dapat menerima semua power yang dipancarkan.
Rekayasa Radio
hal 15
Macam – macam antena : - Antena Yagi : gambarkan dan cari rumus gain serta beamwidthnya. - Antena reflektor ( parasitik) parabola Parabola biasa Parabola case grain Parabola offset Parabola receive only Permasalah pada antena parabola adalah besarnya feed horn serta besi penyangganya yang menghalangi pancaran / penerimaan gel elektromagnetik. Tetapi untuk antena besar tidak jad i masalah, hanya antena yang kecil perlu konfigurasi yg lain. η antena untuk : parabola biasa yg bagus 55% casegrain 65% (1 dB up krn ada subreflektor) Off set antena 40% karena jat uh sinar datang tidak ⊥ pada permukaan parabola. Untuk lengkapnya maka tabel η antena tercantum dikanan ini. Hitunglah beamwidth antena parabola yg bagus dengan diameter 1 m, 3 m, 4 m, 5 m da n 10 m. tulislah hasilnya dikanan ini. diameter eff antena diameter eff antena 0.6 37% 5 55% 0.8 37% 6 55% 1 37% 7 60% 2 37% 8 60% Parabola Biasa case grain Off set 3 45% 9 65% 4 50% 10 65% Hitunglah beamwidth antena parabola yg bagus dengan diameter 1 m, hasilnya dikanan ini.
3 m, 4 m, 5 m da n 10 m. tulislah
Power Receive Power Receive adalah power yang di penerima sesudah antenna. Untuk menghitung power Receive dapat dilakukan penalaran sebagai berikut : C = PR = E − LP + GR Hitunglah power receive ji ka Power transmit = 0. 6 watt sedangkan Diameter antena terima da n pancar = 0. 8 m da n frekwensi yang dipakai adalah 3 GH z untuk ja ra k antara terminal = 40 km . Jw :
NOISE DALAM TRANSMISI . Noise : agitasi elektron Elektron bergerak a. Berapakah Equivalensi tempe ‐ ratur noise ji ka power noise mengelilingi atom → pergerakan adalah – 12 0 dB m dengan BW = 2 MHz. elektron menimbulkan gelombang Jawab: ‐ 12 0 dBm= ‐15 0 dB w elektromagnetik. N = K. T. B atau Sifat gelombang N = K + T + B ( dl m dB ) 6 elektromagetik in i tergantung pada ‐ 150= ‐ 228,6+T+10 log(2.10 ) keadaan bendanya. Yang pasti frekwensi T= ‐150+228,8 ‐ 63 = 15,6 dB K yang ditimbulkan elektron in i tidak = 36 ºK menentu (random ). Diantara frekwensi yang b. Sebuah perangkat tertulis di spesifikasinya bahwa noise ditimbulkannya pasti ad a nilai yang temperaturnya adalah 20 0 ºK . da n BW signal yang dilaluinya sama dengan frekwensi radio yang adalah 1 MHz. perangkat in i dioperasikan sehingga tempera ‐ direncanakan → yang timbul adalah tu r perangkat mencapai 47 º C noise. Berapakah power noise yang ditimbulkannya? - Besar power noise yang ditimbulkan pada tiap Hz kita notasikan dengan N o Untuk membandingkan noise satu dengan noise yang lain, maka dibuat formula Boltzman sebagai berikut : No= k T Dimana : o ‐ 23 k= 1.38 10 Watt/Hz. K atau = ‐ 228,6 dB …. . da n N = No . BW → N= k T B
hal 16
Rekayasa
T = Konversi noise ke sa t Temp. T bukan temparatur benda. Mengukur Temperatur konversi noise sebuah Perangkat.(NF → gambaran Noise perangkat ) Ref signal Perangkat dikanan ini. - Perhatikan setup pengukuran Pwr Under test - Noise Generator adalah sebuah peralatan pembangkit noise ( Meas simulator) yang menghasilkan power noise sesuai dengan Gain temperatur ruang yang digunakan. Jadi T disini benar – benar T=noise perang‐ Noise temperatur ruang. Katakanlah T o adalah temperatur kat Gen. ruang yang diatur. Biasanya 290ºK yang membangkitkan - Reference signal adalah generator lain frekwensi yang sesuai dengan spesifikasi perangkat under test. BW yang digunakan untuk pengukuran selalu sama dengan BW perangkat. De f NF = gambaran noise perangkat yang didef. Sbb:
- Power Measurement adalah alat ukur yang peka. - Reff signal dikalibrasikan dulu dengan power meas. → S diperoleh perbandingan dan pwr meas mengukur S/Nin - Kemudian power measurment dipindahkan ke ou t perangkat. - Mula – mula yang dimasukkan adalah Noise ge n → baca pengukuran Pw r Meas. → N=k.(T 0 +T)B.G - Masukkan power maka diperloleh pengukuran pwer meas maka dapat dibaca S/ N ou t Maka NF = S/ N in ‐ S/No dapat diperoleh dari pembacaan. Pada label spesifikasi sebuah perangkat tertulis NF = 2 - Secara mathematik S ou t = Sin. G da n N ou t = k.(T 0 +T)BG da n dB . Perangkat beroperasi pada temperatur 47ºK. berapakah power noise ji ka BW = 1 MH z Berapakah Temperatur Noise yang ditimbulkan NF perangkat adalah : perangkat ? NF = 2 dB = 1. 6 × → Maka T = (1.6 ‐ 1 ).290 = 174º K Mengapa menggunakan angka 290ºK da n bukan → T = (NF‐1)To 320(273+47)? To = temperatur ruang pada saat pengukuran. Jika tidak ada pemberitahuan khusus maka harga T o diset oleh pabrik sebesar 17º C = 290 º K Hitunglah NF gabungan perangkat
Sin
G1 NF1
T0 T1
G3 Sout NF3
G2 NF2
T2
T3
T 1 =(NF 1 ‐ 1) T o ; T 2 =(NF 2 ‐ 1) T o; T 3 =(NF 3 ‐ 1) T o Sout= S in . G 1 .G 2 .G 3 Nin= KT o B Ntot =kB[(To+T 1 )G 1 G 2 G 3 +T 2. G 2 G 3 +T 3 G 3 ] NF to t = kB[(To+T 1 )G 1 G 2 G 3 +T 2. G 2 G 3 +T 3 G 3 ] KT o B G 1 .G 2 .G 3 NF to t = (To+T 1 ) +T 2. +T 3 . To ToG1. To G1G2. = 1 + T 1 +T 2. +T 3 . . To T o G 1 . T o G 2 G 3 . Tprk to t = T 1 +T 2. +T 3 . G 1. G3 G2 . Perhatikan susunan perangkat dibawah ini:
C=PR =‐ 96 dbm & Tatm=290ºK feed er
Amp
Masukan nilai – ni la i sebagai berikut kedalam rumus dibawah da n dapatkan harga Tprk to t . kemudian berikan kesimpulan anda. T= G 1 = ‐ 0. 5 dB NF 1 = 0. 5 dB
D conv
C/N?
De‐ mod
Data : BW transmisi = 1 MH z Gain Feeder = ‐0. 4 dB →0, 9 biasanya untuk feeder maka NF = ‐ gain
Rekayasa Radio
G 2 = 60 dB
NF 2 = 0. 8 dB
G 3 = 10 dB
NF 3 = 15 dB
Maka Tprk to t = Masukan lagi da n hitung T to t dibawah ini. Jika G 1 = 50 dB T 1 = 35ºK G 2 =1 0 dB T2=5000ºK perangkat 3 tidak ada. Apakah dengan T 2 = 5000ºK, perangkat kedua tidak meleleh atau terbakar? Tprk
to t
=
Jawab: Tsystem = T at m + T pr k T pr k =27.9 + 15 0 +3000 = 194.57 6 0. 9 0.9×10 T at m =290ºK maka T system=194.57+290=484.57 º K N = ‐ 228.6 + 10 lo g 484.57 +1 0 lo g 10 = ‐ 141.746 db W → ‐ 111.746 db m
6
Maka C/ N = ‐ 96 –( ‐ 111.746)= 15.7 dB Perhatikan. Kita memakai C pada titik o/ p antena, tetapi noise yang
hal 17
-
-
-
-
-
→ NF=0.4 → T=27.9ºK T am p = 150º K da n G amp= 60dB sedangkan T d o w n c o n v =3000º K Berapakah T s y s t e m ? da n berapakah C/ N diinput demodulator Noise Temperatur Atmosphere Yang dimaksud dengan atmosphere adalah lingkungan diluar antena. Matahari menyinari bumi maka tanah dan atmosphere menjadi panas. Setiap molekul bumi dan udara menyimpan energi sehingga elektron – elektronnya bergerak / bergetar lebih cepat dan menimbulkan noise yang lebih besar. Semakin tinggi temperatur maka power noise semakin besar. Power gelombang elektromagnetik akan masuk ke antena dan menjadi noise bagi sistem transmisi. Power matahari terbanyak diserap oleh bumi, sedangkan udara hanya sedikit saja. Sebab itu antena yang menghadap ke bumi akan menerima power noise lebih besar. Semakin elevasi antena ( ∠ dangak= α ) antena besar maka noise temperatur yang masuk keantena akan semakin kecil. Jika α kecil maka noise temp. akan tinggi. Rupanya jik a kita mendangak keatas, maka kita akan mendapatkan kedamaian karena noise menjadi berkurang. Sebaliknya jik a Tuhan memandang bumi, maka Dia akan melihat segala kekotoran didunia ini. Maka Noise menjadi sangat besar. Noise sistematik adalah noise yang ditimbul dari system
dipakai adalan semua noise perangkat sesudah antena. Jadi C/ N yang diperhitungkan adalah C/ N pada input demodulator.
sedangkan noise fourtouitous adalah noise yang timbul
sung kematahari? Jelaskan mengapa demikian. (jawab be ‐
dari luar system misalkan hujan, interference, atmos‐
sar sekali, karena )
Temperature noise 300ºK Elevasi 70° 20° 10° 5° 3° 0 2
‐2 ° 0°
5° 20° 30° 60°
10°
90° f dalam GHz
0
5
10
15
20
Gambar di atas ini adalah gambar praktis untuk menentukan Tatm yang dihasilkan oleh antena. Jika antena semakin besar, maka T atm akan semakin kecil. Mengapa? Karena beam width makin kecil. (khususnya untuk antena yang menuju kesatelit. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut …...) Berapakah temperatur noise satelit yang antenanya selalu melihat kebumi. Jw. Antara 750º K s/d 1000 ºk Tugas : Ceritakan kecenderungan –ke cend e ‐rungan perubahan dalam grafik diatas. Dan coba mencari cara untuk menghafalkan angka –an gka diatas.
d. berapakah temperature noise antenna jika melihat lang‐
phere, crosstalk. Noise sistematik terjadi karena perangkat kurang baik
e. bagaimanakah kelakuan antenna disatelit terhadap pene‐
atau setting perangkat kurang benar. contoh. Jika power masuk speaker terlalu besar maka akan timbul noise yang
rimaan noise dari muka bumi? Antenna satelit langsung melihat kebumi, maka temperature noise yang dirasakan
bunyinya “brebek “. Cara mengatasinya mudah saja. Ya
tergantung pada coveragenya. Umumnya temperature
beli perangkat yang lebh baik atau set perangkat dengan
noise di satelit mencapai 750 ° K sampai 1000 ° K.
benar. Noise fortouitous diatasi dengan cara mengantisipasi ke‐ mungkinan terjadinya, berapa besar kerugiannya dan se ‐ berapa besar kita bersedia rugi. Tugas – tugas untuk diskusi: a. jelas kan mengapa atmosphere atau ground memberi‐ kan energi noise pada antenna. b. berapakah noise atmosphere dan ground maksimum yang masuk antenna pada frekwens < 15 GHz untuk ∠
f. Dapatkah dikategorikan noise atmosphere dan ground sebagai noise systematic. Jawab ( dapat karena harganya yang sudah pasti, sudah dapat ditentukan) g. berapakah range temperature noise pada frekwensi daita‐ si 25 GHz. Jawab ( 15° s/d 80° K) h. untuk terrestrial dimana elevasi lebih kecil dari 0°, bera‐ pakah temperature noise rata – rata?
Pada berbagai
frekwensi. Jawab (290 s/d 300 ° K)
elevasi diatas 5°. Jawab (40 ° ) c. perhatikan
noise atmosphere pada frekwensi antara
20 – 25 GHz. Apakah pendapat anda?
hal 18
Rekayasa
4.1.2 Noise intermodulasi Gambar di kanan ini adalah gambar gain transfer dari sebuah amplifier. - O1 titik operasi pada daerah linier, sedangkan O2 titik operasi pada daerah tidak linier. - Input sama – sama sinusoida, tetapi out put pada O1 tetap sinusoida sedangkan pada O2 bukan sinuoida. - Model math input output seperti berikut: 2 3 4 Vout =a 1 Vin + a2 Vin + a3Vin + a4 Vin + … dengan a1 >>a 2>>a 3>>a 4… f 2f 3f Vin = b cos ωt → ω =2 π f 2 2 3 3 Vout =a1b cos ωt+a 2b cos ωt+a 3b cos ωt.. 2 2 3 3 =a1bcosωt+½a2b +½a 2b cos2ωt+a 3b cos ωt+ … Frekwensi yang keluar adalah DC, f, 2f, 3f, 4f dst 2
3
Jika b kecil maka b dan b dapat diabaikan.
Vout = a1 b cos 1t +a 1c cos 2t + 2 2 2 2 +a 2b cos 1t+a 2c cos 2t+2a2bc cos 1t cos 2t 3 3 3 3 2 2 +a 3b cos 1t+a 3c cos 2t+3a3b c cos 1t cos 2t 2 2 +3a 3bc cos 1t cos 2t Frk yang keluar adalah : f 1,f 2,f 1+f 2,2f 1,2f 2,2f 1+f 2,2f 2+f 1,2f 1+2f 2,2f 2+2f 1,3f 1+ 2f 2,3f 2+2f 1 Dalam bandwidth 3720 MHz – 3760 MHz terdapat 2 carrier yaitu 3742 Mhz dan 3745 MHz Tentukan frekwensi mana saja yang timbul jik a titik operasi di daerah tidak linier. Jw. 3739,3742,3745,3748 mengapa yang lain tidak keluar? 2 carrier masuk maka yang keluar ada 4 carrier Pengaruh Intermodulasi . - Frekwensi ikutan akan merupakan interferensi bagi carrier yang ada karena ikutan itu tidak diinginkan. - Sebab itu power noise intermodulasi harus sekecil mungkin. Dan parameter yang dipakai untuk menyata ‐ kan hal tersebut adalah C/IM (tentu diinginkan sebe ‐ sar ‐ besarnya ). - C/IM akan kecil jik a IM bertambah banyak. Tetapi jik a C besar maka C/IM bertambah besar. - C besar jik a carrier mempunyai BW dan power yang besar artinya jum ‐ lah car ‐ C/IM rier yang bisa ma ‐ suk se ‐ dikit. carrier - Kesimpulan jik a kecil (jumlah carri ‐ er yang dapat masuk ba ‐ nyak ) Jml carrier maka C/IM kecil, jik a car ‐ rier besar (jumlah carrier sedikit ) maka C/IM besar.
Rekayasa Radio
O/P
O2 L Bukan sinusoida
O1
sinusoida t I/P
t
Vin = b cos ω t → (b cos ω1t + c cos ω2t) 2
Vout =a1(b cos ω1t + c cos ω2t)+a2(b cos ω1t + c cos ω2 t) +a3(b 3 4 cos ω1t + c cos ω2t) +a 4( ) Kalau yang masuk ada 3 carrier tentukan frekwensi yang mana saja timbul ? 3 carrier masuk maka yang keluar 9 carrier carrier masuk maka yang keluar … carrier 100 carrier masuk maka yang keluar .. carrier
100 carrier masuk dan total power berada jauh di daerah linier berapa carrier yang timbul?
jml carr
C IM
jml carr
C IM
jml carr
C IM
1 30 13 21.5 200 17.5 2 28.6 14 21 300 17 3 27.9 15 20.5 400 16.5 4 27.2 16 20 500 16 5 26.5 17 19.5 600 15.6 6 25.8 18 19 700 15.5 7 25.1 19 18.5 800 15.4 8 24.4 20 18 900 15.3 9 23.7 30 17.7 1000 15.3 10 23 40 17.5 1200 15 11 22.5 50 17.3 12 22 100 18 Salah satu contoh untuk jum lah carrier yang dapat masuk suatu amplifier. Jumlah power input masih dibawah titik linier. Jika sudah dibawah titik linier maka C/IM sudah san ‐ gat kecil.
hal 19
Gangguan redaman perangkat
input flat dan filter H(j ω) membuat out bervariasi. ‐ Gain variation and peak to peak variation sangat mempengaruhi unjuk kerja sebuah 3 dB H(jω filter. - ‐ Parameter kedua adalah gain slope (ulang kembali apa yang anda ketahui ) 3 dB Level input - ‐ Effek Am to PM pada modulasi FM band‐ Jika frek berubah – ubah maka sinyal FM akan mengalami penguatan yang berbeda olehkarena filter. Timbullah AM pada FM yang tidak disengaja. - F(j ω ) merubah phasa dan juga merubah frekwensi yang dideteksi FM akibatnya informasi yang akan keluar juga akan cacat. Gangguan redaman ini tidak mungkin terjadi jika tidak ada variasi gain. Menanggulanginya dengan memakai equalizer gain di penerima.. F(j ω ) merubah phasa yang dideteksi FM akibatnya informasi yang akan keluar juga akan cacat. Kecacatan ini timbul karena effek AM pada FM aFM = A c f(j ω) cos ωc(1+kAs cos ωst) = A c aN sin ( ωNt) cos [ωc(1+kAs cos ωst)t =A R (sin( ωc[1+kAs cos ωst)t+ωN t] – AR sin[1+kAs cos ωst)t – ωNt]
Gangguan delay ( tunda ) H(j ω) menimbulkan variasi dalam gain, jug a variasi da ‐ lam phasa ( ∆φ )→ a m =A C sin ( ωc t+ ∆φ ) =A C sin ωc (t+ ∆φ / ωc ) =A C sin ωc (t+ ∆ t ) ∆t= ∆ φ/ ωc → delay karena φ berlainan untuk berbagai frekwensi. Jika φ sama untuk semua frekwensi maka ∆ φ akan =0 berarti tidak ada gangguan delay. Untuk menanggulangi gangguan delay ini maka diguna ‐ kan equalizer dipenerima, yang karakteristik filternya terbalik dari filter di pengirim,
T Pulsa yang dikirimkan
Siyal yang diterima
Pulsa yang diterima
ΔT
Berarti ketika diterima posisi pulsa berubah atau be r ‐ geser. - Pergeseran itu bisa makin lama makin jau h . - Perubahan posisi pulsa in i disebut ji tt er . - Perangkat yang baik dapat mengantisipasi perubahan jit ter ini dengan merubah posisi clock mengikuti peru ‐ bahan jit ter . Proses ini disebut “clock aquicition” - Itulah sebabnya diperlukan pengkodeaan AMI, HDB3, B6Z’s untuk mengantisipasi terjadinya “0” atau “1” ter ‐ lalu panjang jel ask an hal ini -
Gangguan Jitter - Pulsa yang dikirim mengalami pemotongan frkewensi atas, ditambah adanya noise di tengah perjalanan. Ma ‐ ka bentuk pulsa dipenerima berubah . - Pertama sisi tajam menjadi hilang, kedua dipenerima dilakukan komparasi dengan suatu level tertentu. Jika lebih rendah dari level reference jad i 0 volt jik a lebih besar jad i 5 volt. ( “0” atau “1”) - Perhatikan bahwa pulsa yang diterima tidak sama lebarnya dengan yang dikirim. Kemungkinan lebih lebar kemungkinan lebih sempit. Kemungkinan lebih lebar. • Untuk frekwensi ji tt er 400 Hz toleransi ji tt er adalah - Besar pergeseran ditentukan oleh parameter ∆T/T (1 Unit ji tt er (UJ)) Aj=0.8 UJ • Mungkin saja ad a perangkat yang bagus sehingga - Pada gambar dibawah ini, maka pergeseran dari t= 0 ke t= t 1 makin – lama makin ja uh. Tetapi sesudah t 1 per ‐ dapat mentolerasi ji tt er sampai 10 UJ geseran makin lama makin kecil hingga mencapai po ‐ - Jitter tolerance ini didapat dengan cara simulasi dengan sisi semula. Da n seterusnya setup percobaan sebagai berikut ΔT/T
Aj = A m p l i t u d o j i t t e r T J = p e r i o d a j i t t e r Aj t1
t2
t3
T j
t
- Besar per ‐ geseran ditentukan oleh pa ‐ rameter ∆ T/ T (1 Unit ji tt er ) - Sejauh mana perangkat penerima
dapat mengantisipasi ji tt er ini. • Frekwensi ji tt er ↑ maka perubahan semakin cepat da n amplitude ji tt er yang dapat diantisipasi sema ‐ kin pendek. • Contoh frek ji tt er = 20 HZ maka amplitudo ji tt er yang dapat ditoleran oleh penerima adalah Aj=1½ UJ .
hal 20
Jitter Genera‐ tor
• • • •
Tx un‐ der test
Rx under test
BER meter
Jitter generator mengirimkan pulsa – pulsa yang su ‐ dah digeser da n diatur perioda serta amplitudonya. Penerima mendeteksi informasi yang datang yang diukur oleh BER meter BER meter membandingkan informasi yang datang dengan BER yang dikirimkan. Jika BER meter menunjukkan angka yang lebih re n ‐ dah tinggi dari spesifikasi yang ditentukan percobaan → ditarik kesimpulan bahwa toleransi penerima ad a pada titik tersebut.
Rekayasa
Fading adalah fluktuasi level terima gelombang radio pada perangkat penerima. karena pengaruh luar. Fading terjadi karena dua hal. 1.1 multipath fading 1.2 fading karena ducting.
Noise Fortuitous 1 Noise karena fading pada saluran radio. 2. Gangguan karea Hujan. 3. Gangguan interferensi
A
- Gelombang memancar dari A ke B. - sinar gelombang dari A tidak hanya 1 tetapi terpencar. - Sebagian ada yang terpantul di C dan kembali ke B - Di B terjadi superposisi gelombang tersebut - Hasil superposisi dapat memperkuat sinyal dapat pula memperlemah tergantung beda phasa gelombang lang‐ sung dan gelombang pantul.
B d1
d2
p1
r θ θ
d=d1 + d2 pantulan di C lompat phasa ½
p2
C
Beda phasa antara gelomang datang dan pantul adalah . ∆ℓ / λ = (p 1 + p 2 – d)/ λ 2
2
2 ½
2
4
p1=√(d 1 +r )=d 1[1+(r/d1) ] =d1[1+½(r/d1) ‐⅛ ((r/d1) +.. 2 2 2 ½ 2 4 p2=√(d 2 +r )=d 2[1+(r/d2) ] =d2[1+½(r/d2) ‐⅛ ((r/d2) +.. 2 2 Δ p= p1+p 2 –d 1 –d 2=½[d1 (r/d1) +d 2(r/d2) ] 2 2 +½ krn pantulan di C ∆φ = ½[d 1 (r/d1) +d 2(r/d2) ] +½ = k → r = √ [(2k‐1] λ d1d2/d) phasa lompat ½ λ 8 r = √ [(2k‐1]3.10 d1km.1000 d2km. 1000 /d km . 1000)= √ [(2k ‐1] 300 d1km d2km.] =17.3 (2k ‐1)d 1d2 9 f ghz . 10 dKM f ghz f. d superposisi menguatkan bila k =1,2,3, dst rF =
, rF √3, rF √5 dst rF disebut tinggi
f d superposisi melemahkan bila k = 1½, 2½ → r = rF√2 , 2r F untuk itu maka harga r = r disebut tinggi fresnell zone 2 r =rF , 2.25 r F Ptot = (2E) = 4 ‐10 redaman ‐ 6 dB 2 r =1.4 r F ,2 rF Ptot = (2E) =0 0 1 r= 0.6 rF Ptot = P → 0 dB up. 10 2 3 Dalam perencanaan maka 20 kan untuk mendapatkan 4 5 30
freshnel zone
pada saat 2 E → 6db up 2
E → ‐∞dbw
harga r = 0.6 rF yang diguna‐ daerah bersih dari fading.
40 ‐1
‐0.5
Contoh :Jika jarak titik A dan B = 60 km sedangkan d1= 40 km. dan frekwensi yang digunakan 3 GHz. berapakah ketinggian fresnell yang harus diperhi‐ tungkan ? jawab: rF= 17.3 √(d1d2/f d) = 36.47 m Multipath fading tidak hanya terjadi karena pantu‐ lan oleh tanah, tetapi bisa juga terjadi oleh pantu‐ lan gedung – gedung, pohon – pohon. Khususnya untuk telepon radio bergerak. Multipath fading ini menambah redaman power dengan nilai yang cukup besar.
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Multipath fading tidak terjadi jika permukaan pantulan kasar. Suatu per‐ mukaan dibilang kasar tergantung pada sudut datang dan ketinggian po‐ ‐1 hon dari permukaan. Jika h ( tinggi semak) /λ ≥ (8 cos θ ) Contoh : ketinggian semak cabai ~ 50 cm berada di antara dua terminal antenna, sedemikian hingga sudut datangnya = 85º apakah semak cabai ini dapat dianggap menimbulkan pantulan? Frek yang digunakan 3 GHz Jawab: ‐1 λ = 0.1 m h/λ = (8 cos 85) → h = 0.14 m atau 14 cm < 50 cm. maka se‐ mak cabai ini dapat dianggap permukaan kasar.
Fading karena ducting : Antara A dan B ada gumpalan awan. - Gumpalan awan ini menimbulkan pantulan didalamnya karena kera ‐ patan awan lebih besar disbanding kerapatan udara disekitarnya. - Maka sinar yang harus masuk ke B menjadi menyimpang. - Ducting ini dibentuk oleh uap yang ada diantara terminal. terbentuknya ducting tidak lepas dari kelembaban. - Berapakah besar margin yang harus diberikan supaya mengatasi ducting. Jawab: Untuk mengatasi ducting dan multipath digunakan pendekatan experiment sebagai berikut:
A
B
Unav = 6.1 10
‐7
3
a b f ghz d km 10
–F /10
unav = probability loss of service yang tidak dapat ditolerir karena fading. F=margin fading yang diperlukan ( dB)
Rekayasa Radio
hal 21
Unavailability = 100 % ‐ availability. a parameter yang mencerminkan permukaan tanah a=4 licin, a=2 medium dan a=1 kasar. b ditentukan oleh kelembaban udara b= ½ sangat lembab > 80% b=1/8 medium dan b=1/16 kering. Contoh soal: tentukan margin yang harus diberikan supaya availability mencapai 99,9 % dengan ketentuan frekwen ‐ si kerja = 4 GHz, a = 2 medium licin b = 0,25 tidak terlalu lembab dan jar ak antara dua terminal = 45 km. Jawab: unavailability = 1 ‐ 99,9% = 0,001 3 ‐7 ‐ F/10 0,001= 6,1 10 . 2. 0,25 . 4. 45 10 maka F = 20,5 dB. Kadang kala perubahan udara ini demikian cepat karena adanya angin yang bertiup. Tetapi untuk waktu yang singkat tetap saja terjadi kehilangan power pada penerima. Pada penerima mungkin saja terjadi berkas – berkas gelombang datang melalui path yang berlainan. Gelombang tersebut akan bertemu kembali pada penerima dengan phasa yang berbeda karena panjang path dan media yang dijalaninya berbeda. Gelombang – gelombang tersebut akan saling meniadakan atau saling menguatkan tergantung perbedaan path dan phasanya. Contoh soal. Jika dikehendaki C = PR = ‐ 80 dBm untuk suatu system radio point to point Line of sight pada frekwensi kerja 7 GHz dengan antenna 0.8 m dikedua terminal yang berjarak 60 km. unavailability yang diharapkan adalah = 0.1%. berapa ‐ kah power yang harus dipancarkan? Anggap a= 2 dan b = 1/8 Jawab: Margin yang harus diberikan adalah : 3 ‐7 ‐ F/10 0.1% → 0.001 = 6,1 10 . 2. 0,125 . 7. 60 10 maka F = 23,62 dB. Path Loss = 92.45 +20 log 7 + 20 log 60 = 145 dB η=0.37 G ant transmit dan Receive = 20.4 +10 log η +20 log 7 + 20 log 0.8= 31.04 dB C=P r = Pt + G t – PL +G R – Margin ( F) → ‐80 = Pt + 2×31.04 – 145 – 23.62 → Pt=26.54 dBm Atau 450 mw= 0.45 watt Gangguan redaman oleh Curah Hujan. fre aH aV bH bV - Hujan berbentuk butiran – butiran air. Jika air hujan dilintasi k gelombang maka electron ‐ elektron air hujan akan turun 1 0,000038 0.000052 0.912 0.880 bergetar dengan mengambil power gelombang. 2 0.000 154 0.001 38 0.963 0.923 - Penyerapan power gelombang tergantung pada: 4 0.000 650 0.000 5 91 1 .12 1 1 .07 5 • Deras hujan ( curah Hujan ) sesaat dan bukan rata – 6 0.001 7 5 0 .00 1 55 1.208 1.265 rata 8 0.005 5 4 0 .00 3 95 1.327 1.310 • Panjang lintasan yang menembus hujan. 10 0.010 1 0.008 87 1.276 1.264 • Frekwensi gelombang 12 0.018 8 0.016 8 1.21 1.200 • Polarisasi gelombang. Arah polarisasi gelombang ada‐ 15 0.036 7 0.033 5 1.154 1.128 lah vertical atau horizontal tergantung pada arah vec‐ 20 0.075 1 0.069 1 1.099 1.065 tor medan E. 25 0.124 0.113 1.061 1.030 - Secara umum redaman gelombang oleh hujan dapat ditu‐ 30 0.187 0.167 1.021 1.000 liskan dengan formula empiris sebagai berikut : 35 0.263 0.233 0.979 0.963 40 0.350 0.310 0.939 0.929 b α =aR dB/km → A = ℓ . α dB 45 0.442 0.393 0.903 0.897 - Harga a dan b dapat dilihat dalam table disamping ini. 50 0.536 0.479 0.873 0.868 60 0.707 0.642 0.826 0.824 70 0.851 0.784 0.793 0.793 80 0.975 0.906 0.769 0.769 90 1.06 0.999 0.753 0.754 100 1.12 1.06 0.743 0.744 120 1.18 1.13 0.731 0.732 150 1.31 1.27 0.710 0.711 200 1.45 1.42 0.689 0.690 300 1.36 1.35 0.688 0.689 400 1.32 1.31 0.683 0.684 Curah hujan R adalah ketinggian naiknya air hujan dalam 1 jam jika hujan terjadi terus menerus sepanjang 1 jam. Contoh : ketika hujan turun, ambillah ember lurus yang luas permukaannya berapa saja. Taruhlah ditengah lapangan ( jangan di cucuran atap) kemudian diamkan selama 10 menit. Ternyata air dalam ember naik sebanyak 3 cm atau 30 mm. maka curah hujan itu disebut : 30 mm per 1/6 jam atau R=180 mm/hr Curah Hujan diberbagai tempat tidak sama. Sebab itu redaman hujan juga bervariasi. ITU telah mengumpulkan semua data curah hujan dari berbagai Negara. Berdasarkan data tersebut, ITU membagi daerah curah hujan menjadi beberapa tipe, sebagai berikut. % A B C D E F G H J K L M N P 0.001 22 32 42 42 70 78 65 83 55 100 150 120 180 250 0.003 14 21 26 29 41 54 45 55 45 70 105 95 140 200 0.01 8 12 15 19 22 28 30 32 35 42 60 63 95 145 0.03 5 6 9 13 12 15 20 18 28 23 33 40 65 105 0.1 2 3 5 8 6 8 12 10 20 12 15 22 35 65 0.3 1 2 3 5 3 4 7 4 13 6 7 11 15 34 1.0 <.5 1 2 3 1 2 3 2 8 2 2 4 5 12
hal 22
Rekayasa
Gambaran daerah curah hujan di dunia
Cara membacanya :
- Untuk daerah tipe P ( Indonesia ) maka curah hujan diatas 145 mm/hr terjadi dalam persentasi waktu setahun dibawah 0.01%. kalau curah hujan diatas 145 mm/hr ( 200 mm/hr) terjadi dengan persentasi yang lebih kecil yaitu 0.003%. Peneli‐ tian ini dilakukan sudah 15 th yang lalu. Sekarang terjadi perubahan iklim yang cukup besar. Mungkin data tersebut tidak valid lagi. Tetapi sementara belum ada data baru baiklah kita memakainya. - Perhatikan eropa adalah tipe hujan E. begitu pula dengan Amerika. Sebab itu mereka memasang angka unavailability sys ‐ tem komunikasi mereka maksimal 0.01%. tetapi untuk Indonesia hal tersebut tidak mungkin. Cobalah anda mengkaji be ‐ rapakah redaman curah hujan pada 0.01 % waktu di Indonesia ( tipe P) untuk frekwensi : a. 4 GHz b. 8 GHz c. 10 GHz d. 20 GHz Coba lagi untuk daratan Eropa b. 4 GHz b. 8 GHz c. 10 GHz d. 20 GHz c. Apakah kesimpulan anda. d. Jika redaman hujan sebesar 24 dB, berapakah margin power transmit yang harus diberikan kepada system? Dapatkah anda membayangkan besarnya margin sebesar 24 dB? Nomogram 150 50 Contoh: R 60 α Frekwensi(GHz) 60 R=145 mm/hr 250 Pol horisontal 50 Frek pol Vertikal vertikal 4 GHz 40 27 Maka α =0.15 dB/km 200
32 28
30 20
150 100
15
25
10 8
20
17.5
16
14
3
14
13
1.5
12
11
4 65
24 22
35 9.5
Pakai rumus: 1.075 α=0.000591× 145 = 0.13 dB/km contoh lain: R=35 mm/hr F hor= 20 α=3.5 dB/km rumus: 3.73 dB/km
8.7
0.3 17
7.2
0.1 6.3 5.6
0.02 5
4.7 4.2 4
Rekayasa Radio
hal 23
Redaman air hujan sepanjang lintasan. Jika jarak stasiun A dan B adalah d Km. diantara A dan B ada hujan dengan curah hujan 145 mm/hr. apakah sepanjang lintasan terjadi hujan ( jarak L = 60 km )? Ternyata tidak. semakin lebat hujan maka area hujan semakin kecil ( karena air berkumpul dalam daerah sempit). Jika air ber‐ kumpul dalam daerah luas maka konsentrasi air berkurang dan hujan akan mengecil Jika jarak AB = L km maka persentasi daerah yang kena hujan adalah :
5 4
35 mm/hr luas area hu an=2 9 km diameter Maka redaman hujan yang diderita adalah :
3
b
Ingat α = a. R Dimana R adalah curah hujan yang terkait dengan persentasi unav yang diinginkan
2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 130
Hitunglah redaman air hujan untuk jarak 60km menggunakan frekwensi 3 GHz didaerah Indonesia dengan unavailability = 0.1 % jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 6 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 10 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 14 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 25 GHz jawab: Redaman air hujan untuk path ke satelit. - Ingat ketinggian hujan dari permukaan laut maksimal 4 ITU) - Panjang lintasan yang kena areal hujan adalah ∆h/sin θ
km. ( menurut penelitian (4‐h)/sin θ
θ= elevasi antenna
- Persentasi daerah kena hujan adalah θ
- Maka A = α . (4‐h)/sin θ 1+0.045 (4‐h)/tgθ Hitunglah redaman hujan yg harus diperhitungkan un‐ unav. = 0.1 % dan sudut elevasi ke satelit Telkom 1 = si 6 GHZ uplink dan 4 GHz down link. SB terletak di tinggian 2000 m dari permukaan laut. Jawab:
LG = (4‐h)/tg θ
4 – h km
4 h km
laut
tuk daerah tipe P dengan 75º menggunakan frekwen‐ puncak Cipanas dengan ke‐
Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 6 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 10 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 14 GHz jawab: Hitung pula jika frekwensi yang digunakan adalah 25 GHz jawab:
hal 24
Rekayasa
Redaman karena pengaruh atmosphere Pada dasarnya redaman karena pengaruh atmosphere sangat kecil. Hanya ada beberapa gas diudara yang memberikan redaman besar. Pada diagram disamping ini terlihat bahwa redaman terbesar terjadi pada frek 22 GHz yang disebabkan oleh uap H2O dan pada frekwensi 60 GHz dan 120 GHz karena pengaruh gas O2. Pada saat itu molekul gas beresonansi dengan gelombang yang melaluinya maka penyerapan menjadi besar. Hitunglah pernyerapan atmosphere 800 pada frekwensi 6 GHz untuk O2 jarak 60 km. untuk ketinggian muka laut 100 jawab: Db/km
Hitung pula jika yang
digunakan
H2O
10 1
H= 0
0.1
4 km
.01
8 km
frekwensi 10 GHz jawab.
12km
.001
16 km
3
5
20
50 60
100 120 GHz
4.2.3 Gangguan i n t e r f e r e n s i Interferensi Adalah sinyal/ carrier yang datang dari sistem lain yang masuk kedalam sistem yang diin‐ g i n k a n pada f r e k w e n s i y a n g s a m a . N o i s e i n t e r f e r e n s i i ni d a p a t s a j a t e r j a d i d a r i s i s t e m r a d i o k e d a l a m k a b e l . D a l a m h al i n i k a b e l t e r s e b u t b e r t i n d a k s e b a g a i a n t e n a . A t a u d a r i s i s t e m r a d i o ke s i s t e m r a d i o lainnya. U n t u k m e n g a t a s i gangguan a n t a r s i s t e m r a d i o maka p e r l u d i l a k u k a n k o o r d i n a s i & p e r h i t u n g a n b e s a r ‐ ny a i n t e r f e r e n s i t e r s e b u t . Khusus u n t u k m e n g a t a s i i n t e r f e r e n s i i ni a k a n d i b a h a s t e r s e n d i r i d a l a m b ab / pelajaran lain. U m u m n y a gangguan i n t e r f e r e n s i h a n y a bisa d i t o l e r i r 1 0% d a r i j u ml a h p o w e r n o i s e l a i n n y a . C o n t o h : j i ka p o w e r C / N m e n u r u t k e b u t u h a n a d a l a h 15 dB b e r a r t i I n t e r f e r e n c e I ≤ 1 0% N atau C/I ≥ C / 0 . 1 N da n d a l a m d B C / I ≥ C /N + 1 0 dB . Untuk perhitungan dan teknik koordinasi menghindari interferensi tidak dibahas dulu dalam makalah ini. Kalau ada waktu baru di bahas. Soal 1. Berapakah power density dan power receive jik a power pancar = ½ watt, antenna yang digunakan di peman ‐ car/penerima parabola dengan diameter 0.8 m sedangkan jar ak antara pemancar dan penerima 45 km. Frekwensi yang digunakan = 2 GHz. Feeder adalah wave guide dengan panjang 90 m.
Jawab: Gain antenna= 17.8 + 20 log 0,8 + 20 log 2 = 21.88 dB feeder loss = 90 X 2/1000 = 0.18 dB EIRP = 10 log ½ + 21.88 – 0.18 = 18.7 L FS = 92.4 + 20 log d (km) + 20 log f ( GHz) = 92.4 + 20 log 45 + 20 log 2 = 131.5 dB maka power receive = 18.7 – 131.5 + 21.88 = ‐ 91.8 dBw Soal 2. Lanjutan soal 1. Berapakah besarnya C/N jik a perangkat penerima mempunyai noise figure = 4 dB sedangkan noise antenna ( dari atmosphere) =T o = 290 ° feeder loss diabaikan BW = 2MHz jaw ab: Tperangkat= (NF ‐ 1) Τ o → T sys =(NF ‐1)To + To= NF.T 0 Tsys = 2.5 . 290 ° = 725 ° K Maka C/N = ‐ 91.8 – ( ‐ 228.6 + 10 log 725 + 19 log 2.1000000) = 55 dB Soal 3. Sebuah link radio dengan : Pt = 1 watt maksimum = 10 log 1 = 0 dBW F = 7 GHz BW= 2 MHz loss feeder 15 m α = 0.0015 dB/m. antena Parabola φ = 1 m polarisai horisontal NF LNA = 10 dB Nant=290 ° (To) Jarak pemancar – penerima = 60 km. Av 99,99% Daerah hujan tipe P di Indonesia. Antara pemancar dan penerima adalah daerah berbukit dan berhutan sedangkan kelembabannya = 75% Hitung C/N. Jawab: Gant = 17.8 + 20 log 7 + 20 log 1 = 34.7 dB Loss feeder = 15 x 0.0015 dB= 0.0225 ERIP= 0 ‐ 0.0225 + 34.7= 34.6775 Tsys = Te+Tant= (NF ‐1)To + T 0 = (10 – 1)290 + 290 = 2900 G/T = 34.6775 – 10 log Tsys= 0,05
Rekayasa Radio
hal 25
Path loss = 92,45 + 20 log 7 + 20 log 60 = 145 Unavailability = 1 ‐ 99,99% = 0.01% = 0.0001 1,332 Konstanta redaman hujan : α = 0.00301x 145 =2.34 dB/km Redaman hujan = 2.34 x 60/(1+ 0.045x60)=38 dB Kemungkinan fading : 3 ‐7 ‐ F/10 ‐ F/10 0,0001= 6.1 10 1. 0,5. 7. 60 10 =2,168 → 10 maka F = 36,6 terlihat kemungkinan redaman karena hujan = 38 dB sedangkan redaman karena fading = 36,6 maka margin yang diperhitungkan adalah margin karena redaman hujan . maka
= 34.6775 – 145 + 0.05 + 288.6 – 10 log (2000000) ‐ 38= 77.3 dBw Repeater Pada transmisi melalui kabel ataupun radio, baik sinyal maupun noise akan diredam sepanjang jal an dan akan turut diperkuat jik a melalui repeater. Setiap repeater kecuali memperkuat noise, jug a memberikan noise tambahan karena tidak ada repeater tanpa noise. Soal 4. dalam buah link panjang analog dengan 5 repeater diketahui dari perhitungan bahwa: C/N 1 = 24 dB, C/N 2 = 20 (tanpa 1) dB , C/N 3 = 22 dB ( tanpa 1 dan 2 ) dan C/N 4 = 18 dB (tanpa 1,2 dan 3 ) . berapakah C/N tot ? C / N 1 = 2 4 dB ,
, C / N 3 = 22 dB
C / N 2 = 20 d B
C/N tot= C /N t o t ? C / N 4 = 1 8 dB
Jawab: 14,4 Soal 5. dalam buah link panjang digital dengan 5 repeater diketahui dari perhitungan bahwa: Eb/N 01 = 12 dB, E/N 02 = 11 (tanpa 1) dB , Eb/N 03 = 10 dB ( tanpa 1 dan 2 ) dan Eb/N 04 = 13 dB (tanpa 1,2 dan 3 ) Modulasi yang digunakan semua QPSK. berapakah E/N 0total ? ( pada tiap – iap repeater terjadi proses regenerasi ) Jawab: E b=/Nototal = 10 dB Soal 6. dalam buah link panjang digital dengan 5 repeater diketahui dari perhitungan bahwa: C/N 1= 15 dB, C/N 2 = 14 (tanpa 1) dB , C/N 3 = 14 dB ( tanpa 1 dan 2 ) dan C/N 4 = 15 dB (tanpa 1,2 dan 3 ) Modulasi yang digunakan semua QPSK denga roll off filter = 0,4 . berapakah Eb/N 0 total ? ( regenerasi hanya terjadi pada repeater kedua ) jaw ab: gabungan link 1 dan 2 menghasilkan C/N I =11,5 dB demikian pula 3 dan 4 menghasilkan C/N II = 11,5 maka E b /No ter ‐ kait adalah : C/ N = Eb/No + 10 log m/(1+ α ) → Eb/No=11,5 – 1,5=10 ‐ 5,5 ‐ 5,5 ‐6 dan BER ditiap sisi = 10 dan BER total = 2.10 = 6.10 dengan demikian Eb/No terkait adalah k. l 10 dB Soal 7. Sebuah link transmisi analog dengan modulasi FM terdiri dari 9 repeater dan dua terminal. FM tersebut mempunyai Modulation improvement factor = 35 dB. Noise yang ditimbulkan oleh tiap ruas transmisi dianggap sama. TT/N yang diinginkan di terminal terima = 52,5 dB sudah memperhitungkan perbaikan oleh filter telinga. Berapakah C/N tiap – tiap ruas link tersebut? Jawab: TT/N diujung terima = 52,5 dB sudah memperhitungkan perbaikan filter telinga. Maka noise total adalah N= 90 – 52,5 dbpwop= 37,5 dBpwp atau 5623 pwp. Maka noise tiap link rata – rata adalah 5623/10 = 562,3 pwop → 27,5 dBpwp Dengan demikian TT/N = 90 – 27,5 = 62,5 dB C/N = TT/N – MIF → C/N perlink = 62,5 – 35 = 27,5 Catatan: ITU mengatur link terrestrial microwave sepanjang 2500 km dengan TT/N diujung adalah 50 dB sudah mem ‐ perhitungkan perbaikan telinga dengan menggunakan sejumlah repeater. Berarti noise = 40 dBpwp atau 10.000 pwp. Dari noise sejumlah itu, sebanyak 2500 pwp di alokasikan untuk noise di demultipelxing. Maka noise yang sisa adalah 7500 pwp. Jika diperhitungkan noise per km adalah 7500 pwp /2500km= 3pwp/km. Soal 8. hitunglah EIRP transmiter yang dibutuhkan untuk suatu link analog FM dengan MIF = 37,5 dB termasuk per ‐ baikan psophometric. Sedangkan ja rak antara terminal adalah 60 km. Standard kwalitas yang diminta adalah standard ITU. Anggap margin tidak diperlukan. F= 3 GHz, φ ant= 0,8 m, nf=10 dB serta BW = 36 MHz G R = 25,4 Jawab: Jumlah noise transmisi = 60 x 3 pwp= 180 pwp. Berarti TT/N adalah 90 – 10 log 180 = 67.5 dB dan C/N = TT/N ‐ MIF = 67.5 – 37.5 = 30 dB = EIRP–pathloss +G R +228,6– 10 log To ‐ 10 log NF ‐ 10 log B = EIRP–137.5 + 25.4 + 228,6 – 24.6 ‐ 10 – 75,6 = 30 hal 26
Rekayasa
EIRP= 27,6 dbW = G t + P t P t =29,6 – 25,6 = ‐ 2 dBW= 28 dbm Soal 9. sebuah link transmisi digital dengan membawa bit rate = 144 MBPS. Modulasi 32 QAM dan BER yang dibu ‐ ‐6 tuhkan adalah 10 . margin implementasi = 3 dB. Noise figure perangkat = 10 dB, FEC = ⅞ coding gain bersangkutan ‐6 = 2 dB. Jarak antara terminal = 60 km. antena yang dipergunakan adalah 0,8 m E b /No untuk BER =10 , 32 QAM= 30 dB f=3GHz Berapakah : P t yang dibutuhkan? Jawab: BW = 144 M/[( ⅞ ).5] x ( 1,4) = 46,08 MHz 6 Noise sistem = ‐ 228,8 + 10 log 290 + 10 + 10 log 46 10 = ‐116 C/N = Eb/No + m/(1+ α ) = 30 + 10*log(5/1,4)= 35.5 dB maka C= ‐116+ 35.5 = ‐ 80.5 dBW C= EIRP – L P +G r = EIRP = 31.6 dBW ‐80.5 = EIRP – 137,5 + 25.4 dengan G t = 25,6 dB maka Pt = 31,6 – 25,6 = 6 dBw 1.
2. 3. 4.
Pada noise intermodulasi, maka : a. tentukan apakah yang akan keluar jika input adalah 3 frekwensi f1, f2 dan f3. b. Dengan memperhitungkan lebar pita frekwensi 0.3 – 3.4 KHz, dimasukan input 700 dan 900 Hz. Tentukan sinyal yang keluar sesudah difilter dengan VBW. c. tentukan, noise intermodulasi mana yang sangat mengganggu dan perlu mendapat perhatian secara umum. Buktikan bahwa pengurangan noise karena filter handset mencapai 2.5 dB untuk band 0.3 ‐ 3.4 KHz. Berapakah besarnya power thermal noise sebuah penerima dengan lebar pita B = 2 MHz dan effektif noise tempera‐ tur = 2000 K ? berapakah NF perangkat penerima tersebut ? dari gambar dibawah ini : NF=‐3 dB
NF= 10dB
G= 15
Hitunglah NF total dan Te total. Apakah kesimpulan anda ? NF= 3
NF= 5dB G = 60dB
G=‐3 B
5. a. b. c. d. 6. -
G= 15
Hitunglah NF total dan Te total. Apakah kesimpulan anda ? Definisikan apakah yang dimaksud dengan : Bandwidth e. C/No DBm f. Intermodulation noise Multipath fading g. Rain outage RMS h. Noise weighting Hitunglah NF total sebuah sistem penerima yang terdiri dari : Filter dengan NF =1.5 gain = ‐ 1.5 dB Amplifier dengan NF = 6.0 gain = 60 dB Down converter NF = 35
Jika Down converter diganti sehingga NF = 10 dB ( jauh lebih baik daripada sebelumnya ) Hitunglah NF total sekarang. Bandingkan NF kedua keadaan diatas, Apakah pendapat anda ? 7.
Sebuah amplifier diberi dua buah sinyal input dengan frekwensi masing masing f 1 dan f 2 Hz. Gambarkan frekwensi – frekwensi yang timbul pada output jika titik operasi amplifier tersebut tidak pada daerah linier. OBO IBO
8.
Anggaplah out put sebuah non linier divice mempunyai output Vo untuk input Vi dimana : 2 Vo = a Vi + b Vi dan Vi = A cos ωIt + B cos ω2t Identifikasikan carrier yang diinginkan, harmonik dan prooduk intermodulasi pada out put device tsb. Jawab : 2 Vo = aVi + b Vi 2 = a (Acos ωI t + Bcos ω2t) + b(Acos ωI t + B cos ω2 t) 2 Menggunakan cos x = ½ + ½ cos 2x Dan cos x cos y = ½ cos ( x + y ) + ½ cos ( x – y ) diperoleh : 2 2 Vo=a(A cos ωIt + B cos ω2t) + b[(A /2 + A /2.Cos2ω1 t) + 2 2 AB cos( ω1 + ω2 )t + Abcos ( ω1 ‐ ω2 )t +B /2+B /2cosω2 t )]
Rekayasa Radio
hal 27
2
2
2
=b(A +B )/2 + aA cos ω1t + aB cos ω2 t + bA /2 cos2 ω1t 2 bB /2 cos 2 ω2t +bABcos( ω1 + ω2 )t+bABcos ( ω1 ‐ ω2 )t 9.
+
Diskusikanlah, apakah yang dimaksud dengan output back off ( OBO ) dan input back off (IBO) dalam gambar –di atas ini.
10. Sebuah perangkat Buatan CMI dengan nama CM 22943 – 41 C – Band Down Converter mempunyai spesifikasi seba ‐ gai berikut : IF. Out put Karakteristik : RF/Input karakteristik 70 ± 18 MHz Input Frequency kerja 3625–4200 MHz ‐ Out put frequency 50 atau 75 Ohm Bandwidth 36 MHz synthesized ‐ Output Impedance > 20 dB Input impedance 50 Ohm ‐ Output Return Loss 10 dBm Input return loss > 20 dB ‐ Out put Power Transfer charactersitic. Gain 5 → 15 dB 0.5 dB step ‐ Gain slope ‐ ± 0.05 dB/MHz max Gain Flatness ‐ ± 0.5 dB ( in 36 MHz band ) Noise Figure 15 dB ‐ Group delay dengan equalization ± 0.05 ns/MHz(linier ) Intermodulation – 50 dBc for two carrier at – 13 dBm out put. Pertanyaannya. : a. Jelaskan fungsi down converter diatas b. Jika S/N input perangkat = 52 dB berapakah S/N out c. Hitunglah T perangkat secara sistem ( diluar temp atmosphere dan antena ) jik a perangkat tersebut bekerja setelah pene‐ rima (Rx ) yang mempunyai Gain 60 dB dan NF = 2 dB. Apakah pengaruh NF perangkat down converter terhadap noise Fig ‐ ure sistem penerima ? jel ask an d. berapakah C/IM jik a pada amplifier tersebut dilalukan 10 carrier dengan output – 23 dBm masing ‐ masing. e. Menurut anda apakah keadaan pada soal d, berada pada daerah linier atau non linier. Jelaskan alasan anda. f. Ada sebuah perangkat lain serupa yang mempunyai karakteris‐ tik frekwensi response sebagai di samping │ 0.5 dB skala ini. Manakah yg lebih baik antara kedua perangkat │~3.6 MHz tersebut? jel ask an jaw aba n anda. Jawab: Kalau mau pandai buat dulu sendiri baru cocokan den ‐ gan jawab an 36 MHz a. fungsi down converter merubah carrier IF menjadi carrier RF. b. S/Nin – S/Nout = NF → S/Nout= 52 ‐15 = 37 dB NF=15 dB → Tconv =31×290 = 9000ºK 6 c. NF amplifier = 2 dB → 1.6 x maka Tamp = (1.6‐1).290 =170ºK TPrk = 170 + 9000/10 =170. Pengaruh T conv sangat kecil karena gain amplifier sebelumnya sangat besar. d. Intermodulation – 50 dBc for two carrier at – 13 dBm out put. Tiap – tiap carrier = ‐ 10 dBm Maka noise intermodula‐ tion =‐10 dbm – 50 dbm = ‐ 60 dBm. 10 carrier masing – masing ‐23 dBm maka total output = ‐13 dbm berarti IM te ‐ tap ‐ 60 dBm. e. C/IM = 50 dB sangat besar. Seharusnya – 13 dbm output ada pada daerah linier. f . Peak to peak gain variation gain slope CMI 1 dB 1.7 dB/3.6 MHz = 0.47 dB/MHz PRK ke 2 1 dB 0.05 dB/MHz Sama perangkat CMI jauh lebih baik
11. Sebuah sistem transmisi radio menghubungkan dua tempat: d= 50 km satu sama lain, frekwensi 1.5 GHz. Bit rate = 8 MBPS dengan modulasi QPSK dan FEC= ¾ NF penerima = 4 dB yang diukur pada temperatur ruang 290 ° K. Sedangkan noise temperature antena = 290 ° . Loss feeder diabaikan. Temperature perangkat ketika beroperasi 37ºC φ antena 1 m daerah hujan tipe P keadaan daerah antara kedua terminal kasar dan humidity kurang lebih 70 %. availability yang diminta = 99,9% threshold penerima ‐90 dbm sedangkan Pt =25 dbm hitunglah C/N yang diperoleh. Dan tentukan pula C/N pada keadaan threshold. Loss propagasi untuk keadaan tidak LOS. Pada komunikasi bergerak maka tidak dapat diharapkan kondisi line of sight Kehilangan power karena multipath fading ( pantulan – benda benda yang terletak antara stasiun bergerak dan BTS), loss yang disebabkan oleh gedung – gedung tinggi, effek dopler ( interferensi saling menghilangkan ) Tidak dapat dirumuskan dengan pasti karena kondisi satu tempat dengan tempat lain sangat berlainan → perki‐ raan didasarkan pada pengukuran secara empiris. hal 28
Rekayasa
Lp= 92.45 + 20 log d + 20 log F Tidak dapat digunakan. Ada beberapa ahli yang mengukur besar loss ini a. l • Loss propagasi menurut ITU – R ( rec 370 ‐5) Persamaan tersebut dituangkan dalam model seperti berikut ini: Ldb = 40 log dm – 20 Log (h ThR) + Dimana : d = jar ak dalam meter, hT ,h r tinggi menara pemancar dan penerima. β tambahan loss yang disebabkan oleh halangan tembok karena perangkat ada didalam ruangan. Frekwensi yang digunakan ada 400 – 2000 MHz Persamaan diatas dapat digunakan untuk kondisi komunikasi bergerak atau TV dan Radio broadcast. Soal 1 : 2 d = 2 km f = 2000 MHz hT hR = 100 m maka L ITU = 40 log (2000) – 20 log (100) = 132 dB Loss menurut kondisi LOS: LFS = 92,4 + 20 log (2) + 20 log (2)= 122 dB LFS < LITU • loss propagasi menurut British urban ( Alles brok dan parsons ) LdB = 40 log dm –20 log(hT hR )+20+f MHz /40 +0.108L – 0.34 H L = persentase luas tanah bangunan disbanding luas tanah dalam area yang dicakupnya. H = perbedaan tinggi antara menara pemancar dan penerima. -
Soal 2. d = 2000 m hT =30 m dan hR =3.3 m f=2000 MHz dan L = 50 (%) dan 2 H = 26.7 m → hT hR =100 m LdB = 40 log(2000) –20 log(100) +20+ 2000/40+0.18x50 ‐0.34 x 27= 156 dB Perhatikan ada perb edaan yang cukup besar dibandingkan dengan hasil perh itun gan pada soal 1. Kondisi yang digunakan adalah sama. Untuk menetapkan mana yang lebih tepat maka akan dikemukakan model ketiga yaitu . • loss propagasi menurut Okumura Hatta Okumura Hatta menghitung loss propagasi dengan pendekatan pengukuran ( ex periment ) di kota Tokyo kemudian memodelkannya secara mathematis. LP =K 1+K 2logf c –13.8 3log h tA ‐a(hrx)+(44.9–6.55log htx)log d–k 0 dB K0= 0 dB untuk urband dan 3 db untuk suburban K1 = 66,55 dB untuk f sampai 1000MHz F c(MHz) dan = 46,3 untuk 1500 ‐ 2000MHz htx = tinggi BTS K2 = 26,16 untuk f c = 150 – 1000 MHz hrx = tingga MS = 33,9 untuk fc=1500 – 2000 MHz a(hrx)=(1.1log f c – 0.7)hrx – (1.56 log f c – 0.8) kota kecil menengah. 2 = 8,29 [(log (1,54 hrx)] – 1.1 dB f c ≤ 200 MHz 2 = 3.2 [log(11.75 hrx)] – 4.97 f c ≥ 400 MHz.
LP urban ( 55m, 2m, f<1000) =40.6+33.5x log d+26.2x log fc LP Medium urban ( 55m, 2m, f<1000) =antara +33.5x log d+26.2x log fc LP Suburban (55m,2,<1000M)=17.4+33.5x log d+26.2x log fc LP urban ( 30m, 2m, f<1000) =44.2+33.5x log d+26.2x log fc LP Medium urban( 30m, 2m, f<1000) =antara +33.5x log d+26.2x log fc LP Suburban (30m,2,<1000M)=21+33.5x log d+26.2x log fc LP urban ( 40m, 2m, f<1800M) =44+34.4x log d+26.2x log fc Medium urban ( 40m, 2m, f<1800M)=antara +34.4x log d+26.2x log fc LP Suburban (40m,2,<1800M)=20.8+34.4x log d+26.2x log fc Soal 4. Bandingkan besar redaman okumura hata dengan free space loss untuk jara k yang sama = 5 km. Pada frekwensi 1800 MHz. Apakah yang membedakan antara urban dan non urban pada realitasnya? Mana kah yang lebih besar reda ‐ man propagasi urban atau non urban? • redaman propagasi untuk populasi bergerak yang sangat besar. Untuk populasi yang sangat besar, maka daerah cakupan menjadi sangat kecil <1 km ( micro ). Populasi besar terjadi pada daerah dengan bangunan – bangunan yang tinggi ( dikelilingi oleh tembok – tembok ) . Lee mengembangkan model propagasi untuk daerah ini.
P
a ha
b hb
c d
Q
hc
a,b dan c adalah ketebalan bangunan yang menghambat gelombang dari P ke Q. d adalah jar ak antara a dan b dalam meter. P terminal pemancar dan Q penerima. Total ketebalan B = a + b+ c redaman oleh penghalang α B Pt = EIRP dalam dBm. Dan h adalah tinggi antena (m) d antara 30 – 60 m
Rekayasa Radio
hal 29
Pr = P t – 77 dB – 21,5 log (d/30) + 30 log (h/6) ‐ α B + GR d antara 60 ‐ 300 m Pr = P t – 83,5 dB – 14 log (d/60) + 30 log (h/6) ‐ α B +G R d antara 300 – 1500 m Pr = P t – 93,3 dB – 36,5 log (d/300) + 30 log (h/6) ‐ αB +G R αB= αB= αB= αB= αB=
0 bila B ≥ 0,3 m 1 + 0,5 log (B/3) jika B< 7,5 m 1.2 + 12,5 log (B/7,5) jika B< 180 m 17,95 + 3 log (B/180) jika B< 900 m 20 jika B ≥ 1000 m
soal 5. hitunglah loss propagasi pada sebuah titik 150 m dari antena yang ketinggiannya 9 m. dari antena ketitik itu ada 3 bangunan yang tebalnya 15, 30 dan 45 m. EIRP = 30 dBm hitunglah power terimanya. Jawab: B = 15+ 30 + 45 = 90 m α B = 1.2 + 12,5 log(90/7,5) = 14,7 dB Pr= 30 – 83.5 – 14 log(150/60)+ 30 log(9/6) ‐ 14.7 + G R = ‐68.47 dBm + 0 ( anggap isotropic ) soal 6. hitunglah power terima dititik yang berjarak 1200 m dari antena pemancar. Jika ketinggaan antena = 12 m. dengan 4 bangunan penghalang dengan ketebalan masing – masing 45, 60, 42 dan 84 m sepanjang jala nnya gelombang. EIRP = 20 dbm. G r = 2 dB (jawab Pr= ‐ 101.94 dbm) Loss karena delay path yang berbeda. Perbedaan jar ak tempuh sinar – sinar dapat mencapai antar 100 – 3000 m atau 3 sampai 10 μ s. Jika bit rate yang dipancarkan hanya 1000 bps atau perioda bit = 1 ms maka angka 10 μ s tidak ada artinya. Tetapi jika bit rate = 64 KBPS maka perioda nya adalah 1/64000 secon = 15 μ s. Maka perbedaan waktu sampai 10 ms akan menyebabkan perbedaan kedatangan pulsa yang cukup berarti, hingga menimbulkan gangguan interferensi inter simbol yang cukup besar. Atau menimbulkan interferensi yang saling meniadakan jika ∆ λ = (2k+1)* ½ λ 8 Jika perbedaan jara k tempuh hanya 1000 m maka beda waktu sampai adalah t Δ = 1000 /3. 10 = 3 μ s cukup berarti un ‐ tuk 15 μ s. S/N
kepekaan penerima C/N makin besar maka S/N makin besar atau sebaliknya. Perhatikan pada suatu titik walau C/N naik maka S/N tetap. Ada satu titik lain ketika C/N turun sedikit saja sudah mengakibatkan S/N turun sangat jauh . Titik ini disebut titik threshold. Threshold Dalam perencanaan radio, maka kita harus bekerja diatas titik threshold ini. Umumnya titik threshold untuk perangkat digital adalah ‐ 90 dBm diukur pada output antenna terima. Untuk Modulator analog FM maka harga C/N threhold = 10 dB. Jika modulator tersebut menerima C/N 15 dB maka margin tersedia 5 dB. C/N Untuk penerima radio maka umumnya kepekaan berada pada harga – 90 dBm. < ‐90 dbm dapat mengakibatkan masalah serious kwalitas. Jika dihitung, seringkali dengan nilai kepekaan pada penerima maka Eb/No jauh diatas yang disyaratkan.
Contoh soal 1. jika kepekaan perangkat terima suatu radio adah ‐90 dbm sedangkan margin yang diterapkan = 2 dB maka Pr threshold = ‐ 88 dBm. = ‐ 118 dBW dan BW = 2 MHz Jika noise sistem adalah 2300 ° K maka C/N = ‐ 118 + 228.6 – 10log 2300 – 10 log 2000000= 41 dB Jauh diatas C/N yang dibutuhkan berdasarkan rumusan modulasi ( BER vs Eb/No) Soal ‐ Soal : 1. Sebuah sistem transmisi radio menghubungkan dua tempat: a. d= 50 km satu sama lain, b. frekwensi 1.5 GHz. Bit rate = 8 MBPS dengan modulasi QPSK dan FEC= ¾ c. NF penerima = 4 dB yang diukur pada temperatur ruang 290 ° K. Sedangkan noise temperature antena = 290 ° . d. φ antena 1 m e. daerah hujan tipe P f. availability = 99,9% g. threshold penerima ‐93 dbm sedangkan Pt =25 dbm h. hitunglah C/N
2.
Sebuah tansmisi dipengaruhi oleh hanya noise A hingga C/N nya = a dB jika hanya dipengaruhi oleh noise B maka C/N nya = b dB dan hanya oleh noise D maka C/Nnya = d dB. Berapakah C/N total jika dipengaruhi oleh ketiga jen is
hal 30
Rekayasa
C/N a C/N b 23 28 22 18 10 29 14 50 14 12 23 18 20 20
C/N c 30 30 20 20 100 23 20
noise tersebut ?
C/N d C /N t 21 17 28 50 13 9 20
3.
Hitunglah C/N total di kiri ini
4.
50 sinyal VBW dengan level – 35 dBm per VBW pada i/p amplifier. Dengan memperhitungkan VOX = 40 %. Gain antena = 60 dB untuk daerah linier dan berkurang sesudah melewati daerah linier. IBO/OBO linier amplifier = ‐ 8 ,– 6 OBO . Berapakah power amplifier yang harus disediakan? Jika Sinyal VBW menggunakan kompander dengan ratio kompander 1 : 2 seperti diceritakan diatas, seberapa jauh kan compander tersebut membantu mengurangi power dari power am ‐ plifier tersebut ? 5. Sebuah sistem transmisi menggunakan fiber optik. Dari data peralatan yang dipakai dapat diketahui karakteristiknya sebagai berikut : - Pemancar mempunyai power output = 3 dBm sedangkan penerima mempunyai threshold = ‐ 41 dBm. - redaman yang ditimbulkan oleh tiap penyambungan fiber optik = 0.1 dB - konstanta redaman fiber optik = 0.3 dB/km - Fiber optik dipakai untuk jan gka lama, hingga harus diperhitungkan effek penuaan dimana penerima tidak lagi peka. Margin untuk memperhitungkan effek penuaan = 9.5 dB - Satu gulungan fiber optik hanya dapat memuat 500 m kabel optik. - Berapa jauh kan fiber optik tersebut dapat digelar 6. Sebuah sistem transmisi televisi broadcast dengan data – data operasi sbb : - Frekwensi pancar 480 MHz - Lebar pita frekwensi = 6 MHz. - Daerah peliputan kota bandung ‐ diameter 30 km. - NF penerima 14 dB diukur pada temperatur ruang 290 K - halangan gedung – gedung antara 10 – 22 db - antena pemancar gain 5 dB - antena penerima rata – rata 4 ‐ 7 dB, Yagi - Modulasi yang dipakai adalah AM dengan improvement factor = 4 dB, threshold pada C/N = 10 dB. - S/N yang diinginkan minimal 52 dB. - OBO linier = ‐ 3 dB untuk IBO= –5 dB BA B V. MULTIPLE ACCESS - Akses adalah jal an masuk kesuatu sarana - Jika yang masuk hanya 1 entity maka disebut single akses. Jika yang ingin masuk ada banyak entity maka disebut multi akses. ada pengaturan akses → Maka harus FDMA : 1 2 3 4 5 Pembagian tempat frekwensi dan bandwidth. Sepanjang waktu, maka frekwensi itu dipakai un ‐ tuk 1 entity secara permanen. Ada GB=guard band antara carrier Maka kita mengenal istilah BW occupied dan BW Allocated. Jelaskan. - (analogikan dengan satu ruangan) - ( misalkan kelas 1a saja → artinya untuk seluruh waktu maka ruang itu untuk kelas 1 saja ) - (misalkan kelas 1,2,3,4,5 dst ingin memakai / akses ruangan tersebut. ) - cara pengaturan pendudukan ruangan?
-
Pembagian ruang menjadi setiap saat ruangan itu langgan itu tidak meng ‐
1
2
3
sub – ruang. telah ditetapkan untuk selalu digunakan oleh pelangan 1,2 dan 3. saat pe ‐ gunakan maka pelanggan lain tidak dapat lagi menggunakannya.
Permasalahan FDMA adalah power sharing. Jika hanya satu entity masuk maka tidak mungkin ada intermodulation. Maka entity itu dapat menggunakan power semaksimal mungkin. Tetapi multiple akses berarti entity yang masuk banyak. Maka perangkat yang diakses akan menghasilkan intermodulation jik a bekerja diatas titik linier. Makin banyak entity yang masuk maka IM makin besar. Dan C/IM makin kecil. - Katakanlah IBO L OBO L adalah 3,2 dB berarti power perangkat yang digunakan adalah 2 dB (1,6) dibawah maksimum. Atau 62.5 % - Jarak antara satu entity dengan entity lain (GT) harus ada maka → pemborosan BW. -
Rekayasa Radio
hal 31
Power yg dpt digunakan IM
1
2
3
4
5
6
…………
Jumlah entit
- BW All = ent.
C/IM
ent.
C/IM
1
30
12
22
ent.
2
28.6
13
21.5
100
18
3
27.9
14
21
200
17.5
4
27.2
15
20.5
300
17
5
26.5
16
20
400
16.5
6
25.8
17
19.5
500
16
7
25.1
18
19
600
15.6
8
24.4
19
18.5
700
15.5
50
C/IM 17.3
9
23.7
20
18
800
15.4
10
23
30
17.7
900
15.3
11
22.5
40
17.5
1000
15.3
BW occ × 1,2 banyak entity yang masuk maka semakin kecil effisiensi perangkat.
- Semakin
TDMA: Pembagian berdasarkan waktu. Tiap entity menggunakan seluruh BW yang tersedia. Tetapi waktunya diatur. maka yang dibahas adalah slot waktu . GT=guard time GT adalah jed ah antara slot. Supaya tidak terjadi tabrakan ketika masuk. TDMA ada 3 macam: TDMA Fixed: semua slot milik kelas 1,2,3 dan 4 secara permanen. Jika satu frame telah lewat maka slot pertama selalu untuk informasi kelas 1 dst. - Kerugian TDMA. fixed diperlukan adanya guard time dan over head diperlukan stasiun control untuk melakukan sinkronisasi diperlukan power dan antena yang besar untuk memancar walau kebutuhannya hanya sedikit. Tidak efisien karena sebuah slot akan tetap dipegang oleh suatu stasiun ( tidak digunakan ), walau tiada ada message yang akan dikirim. Effisiensi hanya mencapai 60%. Tidak dapat memanfaatkan voice activation ( 40%) Keuntungan TDMA, Pemakaian saluran dapat full power jik a TDMA itu berada sendiri dalam saluran. Hal ini mungkin karena tidak ada masalah intermodulasi sehingga tidak perlu bekerja didaerah linier - TDMA Random ( Aloha ): • setiap pengguna boleh saja setiap saat memancarkan carrier, tetapi ada kemungkinan tabrakan dengan pengguna yang lain. Ketika tabrakan maka data menjadi rusak. Dan pengiriman harus diulang. • Semakin kecil paket data, semakin besar kemungkinan keberhasilan. Tetapi jik a data terlalu kecil, maka address paket ( over head ) akan memakan porsi yang besar Effisiensi penggunaan sarana dengan cara ini maksimum 18%. Jika sarana yang tersedia berkecepatan 128 • kbps. Maka data yang sampai dengan selamat maksimum 18% × 128 KBPS = 23 kbps. ( disebut trough ‐ put). Seluruh ruangan akan dipakai oleh satu pengguna. Tetapi waktunya diatur. misalkan kelas 1 jam 8 ‐10, kelas 2 jam 10 ‐ 12, kelas 3 ja m 12 – 14, dst. Antar waktu harus ada jed a. Di STT TELKOM jed ah tersebut adalah 20 menit dan itu disebut Guard time. Jedah ter ‐ sebut dipakai oleh mahasiswa untuk istirahat. Hari senin slot 1 untuk kelas1 dst, hari selasa ( setelah lewat 1 hari = 1 frame ) maka slot 1 jug a untuk kelas 1 dst. Be ‐ sar frame itu dapat diatur harian atau mingguan. Di STT 1 frame adalah 1 minggu. Jika semua pengguna boleh menggunakan ruangan, pasti terjadi perkelahian karena masing – masing dapat mengklaim bahwa ruangan itu dia yang akses. Selama perkelahian ( collision ) terjadi ruang tak bisa terpakai. Lamanya waktu pemakaian tidak sama ada yang lama dan ada pula yang singkat. Untuk menghindari pertengkaran, sebaiknya tiap pihak mundur dan pada lain kesempatan maju lagi. Semoga tidak tabrakan lagi. Waktu untuk maju lagi, tidak sama antara pengguna. ( random ) Throughput 81%
Reserved Alloha
-
Grafik ini turunkan secara mathematika. Sebab itu dalam pelaksanaan dila ‐ pangan harus ada margin. Yang saya usulkan adalah anggak 11%, 27 % untuk random dan slotted Alloha. Ingat yang dimaksud dengan throughput bukanlah pembagian antara data yang selamat dengan data yang dikirim. Melainkan pembagian antara data yang selamat terhadap kapasitas sarana yang ada . • Penelitian berdasarkan simulasi angka troughput 18% jar ang sekali terca ‐ pai, umumnya didapat sekitar 11%.
TDMA Slotted ( Alloha ) • Sama seperti random aloha. Bedanya slot pemakaian diatur sama panjang. Jika ingin pakai harus selalu mulai dari awal slot. Mau pakai ½ slot atau ¾ tidak masalah, yang dianggap adalah pemakaian 1 slot. Jika seorang sudah mulai menduduki 1 slot dan aman, maka sampai akhir dia tidak akan diganggu. •
Jika waktu pemakaian kelas sudah diatur masing – masing 2 jam mulai jam 8.00. maka perebutan hanya terjadi di aw ‐ al slot. Jika dari mula sudah aman maka setrusnya akan aman dari perkelahian ( collision) hal 32
Rekayasa
Throughput maksimum pada modus ini lebih tinggi yaitu 36 %. Tetapi angka inipun menurut hasil simulasi maksimum hanya 27%. - TDMA Reserved ( Alloha ) nama lain adalah DAMA (demand Assignment Multiple Access) system. Sama seperti slotted Alloha. Hanya pendudukan tidak boleh lagi random tetapi harus melalui pendaftaran. (reserved) - Biasanya slot 1 dan 2 dijadikan slot pendaftaran. Dalam mendaftar maka informasi paketnya sangat singkat hanya berisi alamat : “saya , kamu, jeni s paket, juml ah paket “. Pendaftaran ini berlaku secara random aloha. Tetapi karena da ‐ tanya sangat sedikit dan tanpa header maka keberhasilan ( throughputnya tinggi ). Jenis paket berbentuk data atau voice. - Berdasarkan pendaftaran tersebut maka coordinator menetapkan slot mana dan pada frame keberapa, yang dialokasi ‐ kannya. Maka pengguna dapat bersedia pada frame dan slot yang ditentukan. - Jawaban oleh coordinator diberikan lewat sebuah carrier out bound dalam bentuk TDM. Dan ini bukan multi akses kare ‐ na yang mengirim hanya satu ( coordinator ) sedangkan yang dikirimkan banyak. - Jika “jenis data” adalah voice maka jawa ban dari coordinator hanya menunjuk frame mulai dan slot. - Ketika entity tersebut mau keluar dari akses tersebut, maka dia mengirim sinyal release dengan menyebutkan “ saya, kamu, release” untuk mode hubungan voice. - Jika “jenis data “ adalah “data “ maka jawa ban dari coordinator adalah frame dan slot mana saja sesuai dengan juml ah yang diminta. Pemakaian ruangan diatur oleh roster atau penjual tiket kereta api. Pengguna tinggal berteriak di tengah keramaian “Saya amin minta Jakarta 2 kursi “. Moga – moga tukang karcis dengar. Jika tidak dengar, yang mudah, teriaklah lagi. Sesudah tukang karcis dengar dan memprosesnya dia akan menjawab sambil memberi tiket kereta api “ gerbong no 4, kursi ke 8 A dan 8 B“ Sekali penumpang sudah duduk disana tidak mungkin ada orang lain mengklaim kursi itu. Jadi keberhasilan sudah pasti. Sampai suatu saat dia sudah tidak perlu pakai lagi karena mau turun di tengah jala n. Tetapi karena sering kita harus mengulang teriakan kepada petugas loket, maka waktu menjadi terlambat dan kereta api sudah harus berangkat walau masih kosong. Dalam hal ini, maka system akses ini tidak dapat sepenuhnya okupansi. Diperkirakan througputnya hanya 81%. Yang 19% kosong tak terduduki. Umumnya reseved aloha dikhususkan untuk pembicaran ( voice ) dan bukan untuk data. Seperti halnya hanphone GSM, ada 8 slot tersedia maka slot 1 untuk operasi pelayanan sedangkan slot 2 untuk signal ‐ ing. MCS menjawab pelanggan untuk pakai frekwensi mana, slot mana. Kemudian HP berpindah frekwensi dan siap pada slot yang ditunjukkan. Untuk hubungan data, ternyata slot signaling dan pelayanan tidak selalu penuh. Maka dapat meneruskan data ( SMS ) lewat saluran ini. Tukang loket diantara kesibukan jual tiket, dapat juga melayani pelanggan yang mengirim data lain. CDMA (Code Division Multiple Access) Sering disebut SSMA (Spread Spectrum Multiple Access ) - CDMA adalah multiple access dimana semua entity yang masuk menggunakan sarana yang sama ( frekwensi, locasi dan perangkat ). Jelas dalam keadaan ini interferensi tak dapat dihindarkan. Jika kita bicara C/N maka noise terdiri dari noise perangkat dan noise interference. - Berarti C/N = C/(Nprk +I) - Nprk jauh lebih kecil dari pada I, karena perangkat memang di design seperti itu. katakanlah Nprk = 1/100 C ( 20 dB down) sedangkan I = n. C ( n>>1) - Pada perhitungan CDMA maka C/N ~ C/I - Dua macam teknik CDMA yaitu : • Direct sequence / Pseudo – noise Modulation dengan kecepatan bit Rc. noncoherent frequency hopping dengan frekwensi separasi yang minimum. • Didalam ruangan ada banyak orang. sepasang – sepasang saling berbicara menggunakan : ‐ waktu yang sama, tempat yang sama dan frekwensi suara yang sama. Suara orang lain dapat dianggap noise bagi seorang pendengar. Pertanyaan : mengapa sipendengar dapat mengerti pembicaraan. Didalam suatu pasar ada banyak orang. Jika kita pejamkan mata dan mendengar suara, maka kita akan mendengar suatu suara yang sangat riuh itulah noise. Tetapi ketika kita datang didepan tukang sayur mengapa kita dapat berbicara den ‐ gan bebas dan mengertinya. Noise terbuat dari ratusan orang sedangkan informasi kita hanya suara satu orang. ( C/N minus ) Alasannya, ketika kita bicara dengan tukang sayur maka terlalu banyak kode yang kita berikan kepadanya sehingga dia dapat mengerti dan menduga apa yang dimaksud.
Rekayasa Radio
hal 33
Direct sequence / Pseudo noise modulation. Perhatikan beberapa hal. pada penerima akhir signal informasi dapat di + Mod Tx Rx Dem + LPF peroleh kembali bit rate informasi Ri sedangkan bit rate transmisi ada ‐ error Informa‐ lah chip rate R C. Dengan perkataan lain : seolah –ola h 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 KBPS si FEC = R i /R c dengan demikian BW transmisi menjadi R c. + XOR Deteksi di penerima tahap akhir dilakukan dengan PN seq 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 90 KBPS mis. clock informasi dan bukan dengan clock chip. ‐6 BER yang terjadi pada transmisi 3/20 bukan 10 Rchi ‐3 atau 10 . jika diperhitungan Eb /No yang terjadi Hasil 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 90 KBPS mis. mungkin ‐ 15 dB. Xor Perhatikan BW tranmisi menjadi jauh lebih besar dari pada BW informasi. Out put 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 90 KBPS mis. Peristiwa ini yang menyebabkan CDMA disebut Spread demod spectrum Multiple akses. Karena power informasi pada + BW i di sebar pada BW c XOR Noise didalam CDMA menimbulkan kesalahan bit PN seq 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 90 KBPS mis. yang besar → BER = 1/3 pada R C. tetapi dengan proses diatas maka noise tadi dapat diperbaiki pa ‐ Rchi da tingkat R i. Jika penerima menerima dengan kode Informa‐ PN yang hamper sama maka dapat dipastikan bah ‐ 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 8 KBPS si wa BER Pada R i akan besar. Sebab itu kode PN un ‐ O/P LPF tuk tiap – tiap user harus berbeda. sedemikian rupa sehingga perbedaannya mencapai ~ 40 %. Pada kondisi ini maka kode – kode tersebut dikatakan orthogonal satu terhadap yang lain. Jika perbedaanya 100% maka kita hanya mendapatkan dua kemungkinan kode. Jelaskan hal ini. Untuk mudahnya Gold atau walsch membuat deretan pengkodean. Tetapi kita juga dapat melakukannya dengan algoritma sebagai berikut. Deretan kode 128 bit kemudian berulang untuk tiap pulsa informasi. Maka juml ah kode yang dapat dihasilkan ada ‐ 128 lah 2 → Banyak sekali. Tetapi tidak semua kode itu dapat dipakai. Tetapkan pertama satu nilai kode. Kemudian secara numeric decimal tambahkan 64 dan kembalikan ke binier itu adalah kode kedua. Untuk kode ke tiga laku ‐ kan hal yang sama. Methoda lain dari CDMA adalah Frekwensi hoping. - Pada frekwensi hoping maka oscillator yang digunakan pada modulator adalah oscillator sinthesyzer. Seperti halnya pada pesawat penerima TV. Dengan kombinasi digit tertentu oscillator akan menimbulkan suatu frekwensi tertentu pula. - Ketika pada remote kita ketik angka 9 maka pada kombinasi bit sinthesyzer berisi digit 0001001 dan digit ini akan meng ‐ hasilkan frekwensi tertentu pada demodulator TV. demi ‐ kian pula pada perangkat modulator CDMA. Ri Mod frekwensi yang dihasil‐ - Setiap perubahan 1 digit saja maka kan pasti berbeda. BW=RC melompat – lompat pa ‐ - Sebab itu frekwensi tersebut akan BW=Ri Osc k bit buffer da daerah BW yang telah dite‐ tapkan. - Pada Demodulator penerima dilakukan sinkronisasi perlompatan ( dengan pengkodean yang sama) untuk dapat mene ‐ rima informasi yang dikirimkan. - Kecepatan perubahan bit sinthesyzer adalah R c sedangkan kecepatan bit kirim adalah Ri (R c >>R i ) → maka 1 bit informasi dapat di bawah oleh banyak frekwensi. - Hasil akhirnya sama saja dengan PN sequence tetapi prosesnya berbeda. k - K bit buffer menunjukkan probability penyebaran frekwensi 2 jika k=10 berarti frekwensi yang mungkin terduduki ada sebanyak 1024 buah. Dengan demikian spreading frekwensinya adalah 1024 × R i . - Biasanya R i /R c = 128 maksimum berarti k = 7. Informasi
Perhitungan kapasitas pada CDMA. ‐6 Misalkan BER yang diminta adalah 10 dan itu berhubungan dengan Eb/No = 10,5 dB atau 11.22 × Eb/No= [C/R i ]/ [N/BW] = C/N . BW/Ri = C/N PG dengan PG = BW/Ri (processing gain) N =RCNpr + I dan BW C = Rc /m (1+ α) I = juml ah noise power interferensi yang mungkin terjadi. Dalam hal ini interferensi yang terjadi berasal dari power pengguna – pengguna yang lain. I = (n ‐1)C Karena N pr << I maka
Jika untuk voice ada Voice activiation maka rumus diatas menjadi
Nilai I harus dihitung ulang untuk kasus system telepon bergerak. Akan dikaji kemudian. Permasalahan: 1. Modulasi apakah yang digunakan untuk mengirimkan R C supaya diperoleh jumla h pelanggan sebanyak mungkin. (ba ‐ hal 34
Rekayasa
guskan jika kita menggunakan QPSK dibandingkan dengan BPSK?) piki r dulu baru lihat jawab .
Maka n akan besar jikan BWC besar → m=1 bukan 2.
Jwb: BPSK dan harus BPSK
2. Hitunglah juml ah pelanggan yang dapat dilayani serentak jika : ‐3 BER=10 →Eb/N o=6.8dB=4.8(tanpa FEC) BW c yang disediakan =1228 KHz R= 8 KBPS, FEC = ¾ dan overhead bit =20% Voice activation = 40% piki r dulu baru lihat jawab .
=47 pelanggan Freq reuse & pembentukan sell untuk k o m u n i k a s i bergerak. T D M A GS M : B D = R√ 3 = 0 . 8 6 R - A B = 4× ½ R √ 3 → A B C = 1 2 0 º Maka AD= 4.58R ∠
3,34
P o w e r d a r i A ke D dibandingkan d e n g a n p o w e r d a r i d a l a m cell D a d a l a h : ( 0 . 8 6 R / 4 . 5 8 R ) =0.0038 C (C a d a l a h p o w e r r e c e i v e BT S d a r i HP ) - A da 6 c e l l d e n g a n f r e k w e n s i sama ( 5 ) y a n g m e n g i n t e r f e r e n s i . → t o t a l i n t e r f e r e n s i = 6 × 0 . 0 0 3 8 C = 0 . 0 2 3 C - D a n i n t e r f e r e n s i d a r i d a l a m c e l l t i d a k a d a . → C / I = 16 dB Mengertikan dulu alasan – alasan tulisan di kiri ini. Baru diskusikan kemudian. -
A
B 4.58 R R√3
Freq reuse & pembentukan s e l l untuk k o m u n i k a s i bergerak. C D M A : s e m u a c e l l p a k a i f r e k sama ‐3,34 ‐3.34 I = ( n ‐ 1) C + 6 . n C . 2 + 12.nC. 4 I = 1.7nC
A 1
Lapis 2
B R√3
→
Lapis 1 →
f= effektifitas CDMA =0.6
1 . P a d a s y s t e m G S M TDMA dengan 7 c e l l pe r c l u s t e r . ‐3 U n t u k BE R = 1 0 M o d u l a s i Q P S K c e l l d a l a m k e a d a a n r a p a t t e n t u k a n l a h C / N s y s t e m da n C G = 2 . 8 d B . ‐3 J a w a b : B ER = 1 0 → E b / N o = 6 . 8 + M I ( 3 ) ‐ CG d B = 7 d B ( 5 × ) → → 2.2 dB 2 . C a r i l a h j u ml a h p e l a n g g a n r a t a – r a t a pe r s e l u n t k s e l l u l a r C D M A de n ‐ ‐3 g an k o n d i s i c e l l s e p e r t i d i k a n a n i n i . U n t u k v o i c e d e n g a n B E R = 1 0 → E N / N o = 5 × ( l i h a t s o a l 1) BW t e r s e d i a = 1 2 2 8 KH z s e½R d a√n3g k a n RFi =31 3 . 6 F1 KBPS Jawab: dengan f = 0.8 mengapa ? maka f = 0.8 →
=36 pelanggan
7. s i s t e m a k s e s T D M A r a n d o m a l o h a h a r u s m e n y a l u r k a n t r a f f i k s e b e s a r 2 5 k B P S d a r i b e r b a g a i pengguna p a d a s u a t u s a l u r a n . P e r k i r a k a n l a h bi t r a t e y a n g h a r u s d i b e r i k a n u n t u k c a r r i e r a k s e s t e r s e b u t :
Rekayasa Radio
hal 35
J a w a b : j i ka dianggap b a h w a t h r o u g h p u t y a n g mungkin t e r j a di a d a l a h 1 1% maka b it r a t e y a n g d i b u t u h k a n a d a l a h : 11 % = R i / R t r a n s m i s i → R t r a n s m i s i = R i / 0 , 1 1 = 2 5 / 0 , 1 1 = 2 7 5 k b p s . 27 5 K B P S d a p a t dibagi a t a s 5 c a r r i e r masing – masing 64 K B P S . 8. K e r j a k a n s o a l no . 7 d e n g a n k o n d i s i a k s e s s l o t t e d A l l o h a 9. a p a k a h k e u n t u n g a n m e n g g u n a k a n s l o t t e d a l o h a dibanding random aloha? Menurut anda, apakah a n d a l e b i h b a i k m e n g g u n a k a n s l o t t e d a l o h a a t a u r a n d o m a l o h a ? j e l a sk a n p e n d a p a t a n d a . P e r e n c a n a a n link radio T e r r e s t r i a l : 1. Tentukan persyaratan qualitas dan informasi yang ingin disalurkan: ‐6 c o n t o h 34 M B P S , F E C = ¾, BE R = 1 0 minimal, Mod= 1 6 Q P S K C / N = E b / N o + MI – C G + 1 0 l o g [ m / ( 1 + α ) ] = 2 4 + 3 – 3 . 5 + 1 0 l o g [ 4 / ( 1 . 2 ) ] = 2 8 . 7 dB Availability yang diinginkan = 99.9% B W = ( 3 4 / 4 ) ( 1 . 2 ) = 1 0 . 2 MH z L Arah north
2 . T e n t u k a n l o k a s i y a n g i n g i n di h u b u n g k a n d a n c a r i peta yang berisi lokasi, 135º contour ketinggian, koordinat (longitude, lati‐ tude). C o n t o h : L a n g s a ( 4 º 2 8 ’ 1 6 ” N , 9 7 º 5 7 ’ 5 1 ” ) – B a t u t i ‐ ga (4º16’23” N,98º8’49”) d e c i m a l . L a n g s a ( 4 , 4 7 L U ; 9 7 , 9 6 B T) – B a t u t i g a ( 4 , 2 7 L U ; 9 8 . 1 5 B T) da n ∆ B = 0 . 1 9 ( 9 7 . 9 6 ‐ 9 8 . 1 5 ) . ∆ U = 0 . 2 7 = ( 4 , 4 7‐ 4 . 2 7 ) H i t u n g j a r a k a n t a r a k e d u a t e m p a t ( bisa d e n g a n p e t a da n s k a l a b i s a j ug a d e n g a n p e r h i t u n g a n ) • R u m u s y a n g d a p a t digunakan sbb: ( u n t u k m e n j e l a s k a n r u m u s i n i t e r l a l u p a n j a n g 2 2 2 2 2 2 d = 90 √ ( ∆ U + ∆ B co s ( U 1 + U 2 ) / 2 ) km → 9 0 √ ( 0 . 2 7 + 0 . 1 9 c os [ ( 4 . 4 7 + 4 . 2 7 ) / 2 ] = 2 9 . 6 km T e n t u k a n s u d u t a z i m u t h . D i langsa da n di B a t u t i g a . ( a z i m u t h a d a l a h a r a h l i h a t d i h i t u n g d a r i • garis lintang.) Azm: : dan disisi lain adalah 180 – 35.1= 134.9º •
Menentukan tinggi antenna: C a r i e a r t h buggle ( k e l e n g k u n g a n bumi u n t u k j a ra k 2 9 . 6 ~ 3 0 km km ) D e n g a n r u m u s E= 0 . 0 7 8 d 1 . d 2 / k k = f a c t o r r e f r a k s i bumi d i s u a t u l o k a s i ( l i h a t l a m p i r a n ) k = 4 / 3 u n t u k a t m o p h e r n o r m a l ( k e r i n g d a n t ak b e r p a n t u l a n ) k = 1 ‐ 4 / 3 u n t u k a t m o s p h e r e agak b a s a h da n t a k b e r p a n t u l a n , p a n t a i k= 2/ 3 – 1 u n t u k a t m o s p h e r e d a n b e r p a n t u l a n . ( l a u t d a n r a w a ) a n t a r a l a n g s a d a n Bukit t i g a a g a k v a r i a t i f da n t i d a k t e r l a l u b a s a h maka k= 4/ 3 d a e r a h 30 km dibagi a t a s 6 b a g i a n b e r j a r a k 5 k m. C a r i d i p e t a k e t i n g g i a n t a n a h , k e t i n g g i a n p o h o n , ( d a n t e n t u k a n a da r a w a a t a u t i d a k ) du a l o k a s i . K e m u d i a n h i t u n g e a r t h b u g g l e , d a e r a h c l e a r f r e s h n e l .
a n t a r ke ‐
B e r d a s a r k a n p r o f i l k e t i n g g i a n g a m b a r l a h p a d a p e t a di dikiri i n i s e p e r t i d i b a w a h . K e m u d i a n t e n t u k a n t i n g g i a n t e n n a di A da n B d e n g a n m e n a r i k g a r i s l u r u s l e w a t t i t i k p a l i n g t i n g g i h t = 26 3 m t 1 = 20 0 + h 1 t 2 = 23 3 + h 2 maka : tt = t1.d2 + t2.d1 d1 + d2 2 6 3 = ( 2 0 0 + h1 ) . 1 0 + ( 2 3 3 + h 2 ) . 2 0 30 J i k a h 2 = 45 m M e l i h a t gambar maka h 1 =3 5 m dengan hitungan didapat h1 = 33 m J i k a g a m b a r a n d a c u k u p a k u r a t d a l a m s k a l a , maka a n d a d a p a t m e n e n t u k a n h 1 da n h 2 langsung d e n g a n perkiraan dari gambar. P e r h a t i k a n d a e r a h p a n t u l a n . S e b a i k n y a a n t e n n a t e r s e m b u n y i dari d a e r a h p a n t u l a n i n i . P e r h a t i k a n ga m ‐ b ar d i a t a : t i d a k mungkin t e r j a d i p a n t u l a n y a n g m a s u k k e a n t e n a l a w a n , k a r e n a b a i k a n t e n n a 1 da n a n ‐ tenna 2 tersembunyi. K e m u n g k i n a n h 2 y a n g l a i n d a p a t d i p e r t i m b a n g k a n . M i s a l k a n k i t a a m b i l h 2 = 40 m maka h 1 = 4 3 m . I n g a t s e m a k i n t i n g g i m e n a r a m a k a h a r g a n y a j ug a a k a n s e m a k i n s a n g a t m a h a l .
•
M e n e n t u k a n p o w e r t r a n s m i t da n d i a m e t e r a n t e n n a . B e b e r a p a k e t e n t u a n u n t u k m e n e n t u k a n d i a m e t e r a n t e n n a da n p o w e r t r a n s m i t . P e r t a m a p o w e r t r a n s m i t u n t u k t e r r e s t r i a l m i c r o w a v e t i d a k b o l e h l e b i h d a r i 1 w a t t a t a u 30 dBm. K e d u a d i u s a h a k a n d i a m e t e r a n t e n n a agak b e s a r ( d a l a m r a n g e 0. 5 – 2 m) s u p a y a s i d e l o b e n y a k e c i l d a n p o w e r t r a n s m i t n y a k e c i l . D e n g a n demikian i n t e r f e r e n s i k e s y s t e m l a i n d a p a t d i k u r a n g i . A m b i l d u l u D = 0. 6 m di kedua s i s i ji k a p o w e r k e b e s a r a n d a p a t diperbesar. hal 36
Rekayasa
K e t i g a j i ka a da m a r g i n k a r e n a h u j a n a t a u f a d i n g , maka y a n g d i p a k a i a d a l a h s a l a h s a t u s a j a . Keempat perhatikan power threshold penerima. Jika power terima yang dihitung lebih kecil dari p a d a p o w e r t h r e s h o l d maka y a n g d i g u n a k a n u n t u k P o w e r r e c e i v e a d a l a h p o w e r t h r e s h o l d . T e n t u k a n f r e k w e n s i d a n b a n d w i d t h dengan m e n g a c u p a d a t a b l e a l o k a s i f r e k w e n s i y a n g d i k e l u a ‐ r k a n o l e h D i r e k t o r a t f r e k w e n s i . ( r e k o m e n d a s i ITU) → 3 0 1 0 MH z dengan BW 12 MH z ( a l l o c a t e d ) → p a t h loss = 9 2 . 4 5 + 20 l og 3 0 + 20 l o g 3 . 0 1 = 1 3 1 . 5 6 d B → G a i n a n t e n n a = 2 0 . 4 + 10 L O G ( 0 , 3 7 ) + 2 0 lo g 0. 6 + 20 l o g 3 . 0 1 = 2 1 . 2 dB → t i n g g i a n t e n n a ~ 4 0 m maka f e e d e r l o s s ( w a v e g u i d e = 0 . 0 1 d B / m ) → 0. 4 dB . 3 ‐7 ‐F/10 → u n a v = 0.1% → 0 . 0 0 1 = 6 . 1 0 × 1× 0 , 0 6 2 5 × 3 . 0 1 × 3 0 × 1 0 → F=4.8 dB R e d a m a n h u j a n d i I n d o n e s i a t i p e P p a d a 0 . 1 % a d a l a h 65 m m / h r d an p a d a f = 3 . 0 1 MH z → α = 0 . 0 1 d B / k m → A = 0 . 0 1 × 30 / ( 1 + 0 . 0 4 5 × 3 0 ) d B = 0 . 1 2 d B M a k a r e d a m a n h u j a n j a u h l e b i h k e c i l d a r i pada r e d a m a n f a d i n g . Maka y a n g d i p a k a i a d a l a h m a r g i n f a d i n g → 4. 8 dB → NF L N A R X y a n g d i p a k a i ~ 8 d B . J a n g a n t e r l a l u k e c i l s u p a y a t i d a k t e r l a l u peka t e r h a d a p gangguan. ( H a r g a y a n g w a j a r u n t u k t e r r e s t r i a l a d a l a h 7 – 15 dB . G a i n L N A 50 d B ) . Maka n o i s e t e m p e r a t u r e Down converter tidak perlu diperhatikan lagi. T a t m = (N F ‐ 1 ) . 2 9 0 = ( 6 . 2 ‐ 1 ) x 2 9 0 = 1 5 0 8 º K T a t m d i a n t e n a = 300ºK. ( e l e v a s i n y a = 0 º) maka T s y s = 3 0 0 + 1 5 0 8 = 1808 º K → Maka p e r s a m a a n p o w e r t e r i m a s e b a g a i b e r i k u t : ( N = K T B ) P r = C = P t + G t ‐ P L ‐ M a r g i n + G R = P t + 21.2 × 2 – 131.56 – 4. 8 = P t ‐ 9 3 . 9 6 db m N = ‐ 2 2 8 . 6 + 1 0 lo g 1 8 0 8 + 1 0 lo g 1 0 . 2 0 0 . 0 0 0 = ‐ 1 2 5 . 9 4 d bw = ‐ 9 5 . 9 4 db m → Maka C / N = P t ‐ 9 3 . 9 6 – ( ‐ 9 5 . 9 4 ) ≥ 2 8 . 7 → P t = 2 6 . 7 1 dB m → maka c = P r = ‐ 6 7 . 2 4 j db m ( J a u h d i a t a s t h r e s h o l d ( ‐ 8 6 dbm) → j a d i b o l e h d i p a k a i b a h k a n t e r l a l u ba ‐ g us ) → k a l a u b e g i t u u k u r a n a n t e n n a d a p a t d i k u r a n g i t i d a k p e r l u 0 . 6 m mungkin cukup 0. 4 m. → h i t u n g l a ‐ gi. Catatan : J i k a t e r n y a t a margin f a d i n g a t a u margin h u j a n b e s a r s e k a l i sehingga h a s i l n y a p o w e r t r a n s m i t m e n j a d i lebih dari 1 watt → perlu digunakan system bercadangan. Perhatikan teori redundancy sebagai berikut: P r o b a b i l i t y s y s t e m b e r h a s i l a d a l a h p ( mi s 99%) maka p r o b a b i l i t y g a g a l = q ( 1 % ) p+ q = 1 -
P1 P2
p
Jika system redundant 2 maka p r o b a b i l i t y b e r h a s i l a d a l a h k o m b i n a s i d a r i p t = p1p2 + p 1 q 2 + p 2 . q 1 d a n p r o b a b i l i t y gagal = q 1 q 2 2 2 qt = q - J i k a P 1 = P 2 = P → P t = p + 2p q 2 2 2 - P e r h a t i k a n pula ( p + q ) = 1 k a r e n a p + q = 1 → p + 2 p q + q = 1 - J i k a s e b u a h s y s t e m m e m p u n y a i p r o b a b i l i t y b e r h a s i l = 98 % b e r a p a k a h p r o b a b i l i t y b e r h a s i l n y a j i ka dibuat 2 2 2 b e r c a d a n g a n . J a w a b p t = 1 – q = 1 – 2% = 9 9 . 9 6 % - J i k a s e b u a h s y s t e m t e r d i r i d a r i 2 s u b s i s t e m h a r u s b e r o p e r a s i d a n 1 c a d a n g a n , maka b e r a p a k a h p r o b a b i l ‐ 3 3 2 2 3 i t y b e r h a s i l n y a ? J a w a b : a da t i g a s y s t e m maka ( p + q ) = p + 3p q + 3p q + q → Maka y a n g d i s e b u t be r ‐ 3 2 h a s i l a d a l a h p t = p + 3p q = 9 7 . 3 2 % - T e r n y a t a r e l i a b i l i t y 97.32% t i d a k b a g u s s e b a b i t u r e d u n d a n t h a r u s d i p e r b a n y a k . J i k a s y s t e m r e d u n d a n t = 4 4 3 2 2 3 4 2/4 berapakah probability berhasilnya. Jawab: (p+q) = p +4p q+6p q +4pq +q = 1 → probability 3 4 g a g a l a d a l a h : q t =4pq + q = 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 3 d a n p t = 1 ‐ q t = 99.999999% p r o b a b i l i t y b e r h a s i l i n i t e r l a l u t i n g g i . Sehingga s e b e n a r n y a r e l i a b i l i t y s a t u s y s t e m c u k u p p t = 9 6% → qt =0.00025 → pt=99.97% dari contoh d i a t a s k i t a dapat kembangkan k a s u s s e b a g a i berikut : - m i s a l k a n F a d i n g y a n g di b u t u h k a n 37 d B u n t u k a v a i l a b i l i t y 9 9 , 9 9 % . - D i r a s a k a n f a d i n g it u t e r l a l u b e s a r . U n t u k m e m p e r k e c i l n y a a v a i l a b i l i t y h a r u s d i p e r k e c i l d e n g a n c a r a r e ‐ dundant. - K a t a k a n r e d u n d a n t y a n g d i p a k a i a d a l a h 1 d a r i 2 maka u n a v a i l a b i l i t y t o t a l t e t a p = 0 . 0 0 0 1 ( 1 – 9 9 . 9 9 % ) 2 2 = q → q = 0 . 0 0 0 1 q=1% - d e n g a n a v a i l a b i l i t y s e p e r t i i ni maka f a d i n g p a s t i t u r u n . -
berapakah reliability system seri disampin ini? P e r e n c a n a a n radio s e l l u l a r G S M : Sebuah system radio cellular melayani sebuah daerah dengan data sebagai berikut : 2 - k e p a d a t a n 1500 p e l a n g g a n / k m . K e p a d a t a n t r a f f i c pe r p e l a n g g a n a d a l a h 3 0 m E r l a n g / s u b s c r i b e r . - S i s t e m y a n g d i g e l a r a d a l a h G SM d e n g a n 5 f r e k w e n s i p a d a 90 0 MH z t i a p BT S d a n d i l a y a n i o l e h 5 p r o v i d e r dengan pembagian merata. - A n t e n n a y a n g d i g u n a k a n d i B TS a d a l a h s m a r t a n t e n n a d e n g a n G a i n = 17 d B d an g a i n a n t e n n a H P = 1 dB - J i k a t h r e s h o l d b a i k u n t u k HP maupun u n t u k B TS = ‐ 86 d Bm - B e r a p a k a h j a ra k j a n gk a ua n t i a p c e l l da n b e r a p a k a h p o w e r t r a n s m i t H P . - J i k a b a t e r e HP a d a l a h 6 00 mA H d e n g a n D OD b a t e r e = 6 0 % , b e r a p a lama b i c a r a k a h H P t e r s e b u t s e b e l u m batere habis? Jawab: -
P2
P1
Rekayasa Radio
hal 37
Fr k y a n g d i g u n a k a n 5 buah da n t i a p f r e k w e n s i m e n y e d i a k a n 6 s l o t b i c a r a s e r e n t a k maka t o t a l s l o t a d a l a h 30 b u a h → d e n g a n G O S = 2% maka t o t a l t r a f f i c y a n g d a p a t d i l a y a n i a d a l a h 23 E r l a n g ( l i ‐ hat table erlang B) ‐3 T i a p p e l a n g g a n 3 0 mErl maka t o t a l p e l a n g g a n pe r c e l l = 2 3 / 2 0 . 1 0 = 7 6 6 pl g • 2 1 5 0 0 p e l a n g g a n dibagi a t a s 5 p r o v i d e r maka t i a p p r o v i d e r = 3 00 p e l a n g g a n / k m maka a r e a y a n g da ‐ 2 p a t d i l a y a n i a d a l a h 7 6 6 / 3 0 0 = 2 . 5 5 km . • M a k a j a r i – j a r i c e l l a d a l a h : 0. 9 k m. → b e r a r t i j a r ak a n t a r B TS = 1 . 8 km . Path loss=LP urban ( 30m, 2m, f<1000) =44.2+33.5x log d+26.2x log fc = 4 4 . 2 + 3 3 . 5 × l o g 1 . 8 + 2 6 . 2 × lo g 90 0 =130 d B R x H P = ‐ 86 d bm = p t + 17 – 13 0 + 1 → P t = 2 6 d b m / 1 f r e k → 5 f r e k = 3 3 d bm • P o w e r R x B T S = ‐ 8 6 db m = p t + 1 – 13 0 + 17 → P t HP = 26 dB m = 3 98 mw . P o w e r c o n s u m p t i o n HP 70 % d i p a k a i u n t u k p e m a n c a r a n maka t o t a l p o w e r c o n s u m t i o n a d a l a h : 3 98 m w / 7 0 % = 5 68 mw . T e g a n g a n b a t t e r e HP = 4 . 8 v o l t maka a r u s b a t e r e = 1 18 mA T e n a g a b a t e r e y a n g d a p a t d i g u n a k a n a d a l a h 60 % × 6 00 mA H = 36 0 mA H maka t o t a l j a m b i c a r a HP a d a l a h = 3 6 0 / 1 1 8 = 3 . 0 3 j a m. • P e r h a t i k a n b a h w a p o w e r yang d i t e r i m a oleh m a n u s i a d i b a w a h / pemegang HP adalah – 8 6 db m = 2 ‐9 1 0 m w a t t s e d a n g k a n pancaran H P a d a l a h 2 98 mw × 1 . 2 5 ( g a i n 1db) = 3 72 m w . M a n a k a h yang l e b i h berbahaya p a n c a r a n HP a t a u p a n c a r a n B T S bagi o r a n g d i s e k e l i l i n g B T S . P e r e n c a n a a n radio s e l l u l a r C D M A : Sebuah system radio cellular melayani sebuah daerah dengan data sebagai berikut : 2 - k e p a d a t a n 60 0 p e l a n g g a n / km . K e p a d a t a n t r a f f i c pe r p e l a n g g a n a d a l a h 3 0 m E r l a n g / s u b s c r i b e r . - S i s t e m y a n g d i g e l a r a d a l a h C D M A d e n g a n B W 1 2 2 8 K Hz pada f r e k w e n s i 80 0 MH z t i a p B TS d an d i l a y a n i o l e h 2 p r o v i d e r d e n g a n p e m b a g i a n m e r a t a → masing – masing 3 00 p l g . . - A n t e n n a y a n g d i g u n a k a n d i B TS a d a l a h s m a r t a n t e n n a d e n g a n G a i n = 1 7 d B da n g a i n a n t e n n a H P = 1 dB - J i k a t h r e s h o l d b a i k u n t u k HP maupun u n t u k B TS = ‐ 11 6 dB m - B e r a p a k a h j a ra k j a n gk a ua n t i a p c e l l da n b e r a p a k a h p o w e r t r a n s m i t H P . Jawab: B it r a t e t i a p H P = 1 3 . 6 K B P S s u d a h t e r m a s u k F E C = ¾ s e b e l u m d a n s e s u d a h s p r e a d i n g . B ER y a n g d i h a ‐ ‐3 r a p k a n a d a l a h 1 0 da n b e r k a i t a n dengan E b / N o = 6. 8 d B . M a k a E b / N o re q = 6 . 8 – C G = 6 . 8 – 2 dB = 4. 8 dB → 3 × D a r i rumus : → → n = 45.2 pelanggan serentak / cell. Maka jum lah erlang yang dapat di ‐ •
layani untuk GOS 2% adalah 40 erlang percell atau 40/0.030 plg = 1333 plg. 2 Maka jum lah areal yang dapat dicakup percell adalah 1333/(300) = 4,44 km R =1.2 km PR = ‐ 116 dbm = P t – P L +G t +G R → ‐116 = P t – 128 + 17 + 1 → P t = ‐ 6 dbm → 0,25 mw Pt dari BTS = 0,25 mw × 45.2= 11.3 mw Media radio lewat satelit Satelit beredar mengelilingi bumi Menurut hukum kepler maka waktu edar dan ketinggian satelit dapat dihitung seperti tabel disamping ini Fcp = γ Mm/R2 γ M = 400. 000 km3/s Fcf = m v2/R v= R ω ω = 2 π /T = m R ω2 = m R 4 π 2/T2 Fcp = Fcf → γ Mm/R2 = m R 4 π 2/T2 R = 3 √ [100.000 T2/ π 2] jar i – ja ri bumi = 6370 R= 6370 + h Ketinggian (km ) Periodaputar / jam 400 1.6 LEO 700 1.7 LEO 1200 1.9 LEO 1600 2 LEO 4000 3 LEO 10000 6 MEO 20000 12 MEO 35780 24 GSO
Satelit GSO Satellit GSO beredar pada bidang khatulistiwa sehingga dapat meng ‐ ikuti perputaran bumi Antenna satelit selalu mengarah “Pointing kesatu areah di bumi “ → noise temperature satelit
-
besar sekali. -
Di bumi, antenna stasiun bumi terus mengikuti pergerakan satelit. Jika suatu ketika matahari ada dibelakang satelit ( SB ─ satelit ─ mthr) maka noise matahari masuk sepenuhnya keantena SB → disebut “sun au ‐ tage “ → 1 bl sekali ~@ 1 jam .
hal 38
Rekayasa
-
Sesekali satelit tertutup ( gerhana → ecclips ) oleh bayangan bumi. dalam keadaan ini, maka listrik satelit diambil dari batere Jika batere rusak berikut cadangannya, maka satelit sudah tidak digunakan lagi. Umur satelit ditentukan oleh banyaknya bahan bakar yang dipakai untuk mengendalikan satelit. Karena perputarannya sinkron dengan putaran bumi, maka dilihat dari satu titik di muka bumi, satelit tak berge ‐ rak.
-
•
• • • •
Constelasi satelit di orbit Satelit GSO adalah satelit dengan keting ‐ gian 36000 km dan terletak Pada bidang khatulistiwa LEO < 10.000 km MEO 10.000 – 36.000 km Satelit jug a dapat bertindak sebagai sebuah sentral di angkasa Baik Satelit MEO atau LEO harus menggu ‐ nakankan lebih dari satu satelit dan pe ‐ layanannya bersifat global.
Satelit sebagai repeater/ stasiun pengulang Carrier dari stasiun bumi di pancarkan ke satelit Oleh Satelit carrier tersebut di perkuat Dipancarkan kembali kebumi secara broadcast Dipancarkan kembali kebumi secara broadcast Gelombang yang digunakan adalah gelombang
UHF / SHF
K o n f i g u r a s i s a t e l i t GS O ( Telkom I ) 5925‐6425 MHz
3700 ‐4200 MHz
att osc
Receiver
40 MHz
amp
transponder
att
5925‐6425 MHz
3700 ‐4200 MHz
att osc
Receiver
40 MHz
amp
transponder
att
SFD = ‐101 dbw/m
42 dbw 36
EIRP stasiun Bumi
G/T sat = 1 dB
Mod
EIRP max =
2
U/C
MHz
D/C
De‐ mod
Pembagian frekwensi dan BW dalam satelit . → 24 transpoder di namai berdasar polarisasi Down link sebagai Transponder ver‐ tical atau transponder horizontal.
Rekayasa Radio
hal 39
3700 3740
3780
3720 3760
3820
3860
3800 3840
3900
3880
3940 3980 4020
3920 3960 4000 4040
4060 4100 4140 4180
4080
4120 4160
4200
Transponder adalah satu saluran disatelit. Di satelit Telkom 1 ada 24 transponder - Berapakah BW dari amplifier pada transponder ? Jawab : 500 MHz supaya mudah diberikan bercadangan jika ada kerusakan di orbit. - Tiap transponder mempunyai 2 filter yaitu pada input dan output amplifier. Kedua filter tersebut mempunyai bandwidth yang sama. Apakah kedua filter tersebut sama? 2 2 - Flux density adalah besar power yang datang per m . Maka satuannya adalah dbw/m . SFD adalah besarnya flux density ketika satelit mengalami saturasi. Apakah ada perbedaan antara FD di pusat (COC), ditengah (MOC) dan dipinggir (EOC) cakupan sa‐ telit ? Lihat gambar dibawah 2 SFD di EOC= - Jika di COC SFD = ‐101 dBw/m berapakah SFD di MOC = di EOC - Jika G/T di COC = 1 dB/K berapakah G/T di MOC= berapakah - Jika EIRP adalah pancaran satellite ke bumi. Pada keadaan saturasi maka EIRP yang diarahkan ke COC = 42 dBw EIRP kearah MOC= kearah EOC= apa pula - Jika attenuator di transponder dinaikkan dari 0 dB menjadi 6 dB. Apakah pengaruhnya terhadap SFD ? pengaruhnya terhadap EIRP = 2 ‐96 dbw/m SFD -
36
‐97
EIRP
37 38
‐98
39
MOC ‐99
40
EOC 42
101
-
` Jika sebuah titik memancar dengan power E, maka titik lain berja‐ rak d m akan menerima flux density sebesar jika d=36.000 km dihitung dalam dB expresinya
out‐ ut EIRPs
S
EIRPL EIRP op
OBOL
L X dB
IBOL
O XdB
FDL EIRP SB EIRP SBP
SFD
EIRP SBL
EIRP sb
EIRP SBL
EIRP sb saturasi
saturasi
Input sat EIRP SB pada 0 dB att
menjadi : Soal 1. Tuliskan semua angka yang berkaitan pada gambar 2 jika SFD = ‐101 dBW/m Eirp saturasi = 42 dBw IBOL ; OBOL = 3 ; 2 dB Attenuator p= 6 dB EIRP satelit Operasi =28 dBw BW carrier adalah 2,2 MHz. Berapakah carrier sejenis dapat ditampung kedalam transponder tersebut ?
Soal 2
sebuah carrier membawa informasi : - R= 2 MBPS Modulasi QPSK FEC = ¾ - Satelit Telkom I ‐6 - BER yang diminta = 10 dB - NF LNA yang digunakan = 0.5 dB G=60 dB a. SB terima maupun pancar ada di COC er Jika dihitung dari kapasitas BW b. Jika dihitung dari kapasitas power - Gt SB=20.4+10 log(0.55)+20log 6.035+20 log4= hal 40
Diameter antenna SB = 4 m Frekwensi = 6035 MHz↑ /3810MHz ↓ ∠ Elevasi antenna = 80º Attenuator satelit = 0 dB Berapakah jumlah carrier sejenis yang dapat dibawa dalam satu transpond‐
45.45 Rekayasa
- Gr SB = 20.4+10 log(0.55)+20 log 3.810+20log4=41.46 Tsys SB=Tatm+TLNA=10+70=80º G/T SB = 41.46 – 10 log 80=22.43 G/T satelit = 1 Jawab: ‐6 FEC = ¾ → coding gain = 3.6 dB - BER =10 QPSK → Eb/No = 10.5 dB
Kapasitas transponder dihitung secara BW= 36 /(1.6 × 1.2) = 18.75 carrier ~ 18 carr C/N = 10.5 – 3.6 + 3 + 10 log(2/1.2)=11.62 Path loss UL= 92.45 + log 36.000 + log 6.035=199.2 dB - Path loss DL = 92.45 + log 36.000 + log 3.810= 195.2 dB Misalkan EIRP SB= A dB 6 C/Nup=A –19 9.2 +1 +228.6 –10 log(1.6 10 ) == A – 31.44 EIRP SB pada saat saturasi = 162.1 +SFD=61.1 EIRP SB pada titik Linier = 61.1 ‐ 3 = 58.1 dBW EIRP SB operasi A dBw x = 58.1 – A EIRP Sat Linier = 42 – 2 = 40 EIRP sat operasi = 40 –x = A – 18.1 dB C/Ndn= A ‐ 18.1 ‐195.2 +22.43 +228.6 ‐ B = A – 24.3 Untuk 2 MHz maka C/IM =20 dB C/I = C/Nreq + 10 =21.62 C/Nup= A – 31.44 │ A ‐ 32.04 C/Ndn= A – 24.3 11.62 │ C/IM = 20 dB 17.7 dB │ C/I = 21.62 │ A – 32.04 = 13 dB → A= 32.04 + 13 = 45 dBw Maka x = 26.9 dB atau 490 carrier Kapasitas power terlalu banyak dan tidak imbang dengan perhitungan kap menurut BW yang hanya 18 buah. Jadi apakah yang harus dilakukan? Perhatikan uraian dibawah ini, resapi dan kemudian buatlah action. Keterbatasan Bandwidth dan power Φ Cost $ - Kapasitas BW satelit semata – mata ditentukan oleh 46 MHz / 70000 1 350 BWcarrier - Antena SB terima ↓ → EIRP sat ↑ → kapasitas power satelit 2 1.665 ↓ 60000 3 4.146 - Mau kapasitas power ↑ ? → antenna terima ↑ → mahal kare ‐ 4 7.920 na harga antenna exponensiel terhadap diameter antenna 5 13.084 Untuk system dengan stasiun bumi remote banyak seperti un ‐ 50000 tuk ATM maka kita pakai antenna kecil di remote tetapi pakai 6 19.720 antenna besar di pusat ! mengapa ? 7 27.896 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pengaturan attenuator satelit jug a menjadi pertimbangan 8 37.672 untuk menyeimbangkan kapasitas BW dan kapasitas Power. 9 49.104 Padd att ↑ → SFD ↑ → EIRP sb ↑ → ketahanan terhadap interferensi dari luar ↑ 10 62.240 Sebaliknya jik a att ↓ → EIRP sb ↓ → ketahanan thd Interfe ‐ rensi dari luar ↓ Konsideran ini harus selalu diambil ketika merancang suatu jar inga n . a.
Noise Intermodulasi dan Noise Interference Noise Intermodulasi ↑ bila bw carrier ↓ (carrier kecil) → IM tetap maka C/IM ↓ BW carrier ↑ → C/IM ↑ untuk single carrier per transponder maka titik operasi bisa ada di titik jen uh → tidak ada IM atau C/IM = ~ atau diambil saja 30 dB( cukup besar ) anda buktikan didalam perhitungan bahwa harga se ‐ perti ini cukup. Noise Interferensi Noise Interferensi timbul karena interferensi oleh jar ing an satelit – satelit yang lain. ITU telah menetapkan bahwa C/I maksimum ≥ C/N + 10 dB
b.
Redaman pada Link Satelit: Redaman yang sangat berpengaruh adalah redaman hujan. Sedangkan redaman oleh atmosphere jau h lebih kecil. pada C band ( 3 – 7 GHz) cukup diambil margin sebesar maksimal 0.5 dB. (un av 1%) Untuk 7 – 10 GHz diambil margin untuk redaman s/d 4 dB. Sedangkan untuk frekwensi diatas 10 GHz diambil mar ‐ gin untuk redaman s/d 25 dB ( daerah hujan tipe P → Indonesia ) Loss karena miss pointing. Satelit bergerak diangkasa membentuk angka “8”. Jika antenna SB tetap diam, maka akan terjadi loss power. Besar loss power tergantung pada besar antenna SB. Antenna SB ↑ → beamwidth ↓ → loss menjadi besar → antenna besar membutuhkan motor tracking. Dan sebalik ‐ nya. ( hal ini merupakan salah satu penyebab harga antenna mahal )
Rekayasa Radio
hal 41
Silahkan bermain dengan software link calculation satelit untuk mendapatkan kapasitas optimal sebuah transponder satelit Sebuah system SCPC dengan karakteristik sebagai berikut : - Bit rate yang dibawa tiap channel adalah 13.6 KBPS. - Satellite yang digunakan adalah Telkom I - System jaringan yang digunakan adalah DAMA ( Demand Asignment multiple access)/ FDMA System DAMA ini dapat dijelaskan sebagai berikut: ‐5 • Tiap carrier membawa satu informasi ( VBW), BER yang dibutuhkan adalah 10 • Dalam hal ini maka Voice Activiation dapat di perhitungkan • Permintaan hubungan oleh sebuah remote station dilakukan pada frekwensi yang ditunjuk secara random Aloha (mungkin 2 atau 3 frekwensi tersedia ). • Kemudian server mengasign frekwensi mana yang harus digunakan baik untuk kirim maupun untuk terima oleh sepa‐ sang stasiun yang berhubungan. • Pengiriman perintah ini dilakukan pada kanal koordinasi secara TDM. Mungkin cukup untuk 1 kanal saja. Jika kurang da‐ pat ditambah tetapi hal ini akan menimbulkan kesulitan dalam koordinasi, kecuali server mengaturnya berdasarkan pembagian area pelayanan. • Setiap stasiun, tiap saat harus standby di ch koordinasi untuk menerima perintah dari server atau mengirim perintah ke server. • Jika sudah selesai bicara, maka remote memberi informasi kepada server bahwa pembicaran sudah selesai. • Kemudian server memberikan balasan informasi bahwa pemutusan sudah selesai • Maka kanal yang ditunjuk itu sudah bebas untuk dipakai lagi oleh percakapan yang lain. • Sebuah stasiun dapat meminta supaya server secara permanen memberikan kanal dengan stasiun lain misalkan selama 1 bulan ( sesuai kebutuhan ), sesudah itu server akan melepaskan kembali. Permasalahan yang diminta untuk dijelaskan: a. Perangkat apakah yang harus ada di server dan perangkat apakah yang harus ada di sb remote b. Berapakah kanal yang dapat dilayani oleh satu transponder. c. Berapakah pelanggan yang dapat dilayani oleh suatu system jika GOS yang diharapkan adalah 1% d. Berapakah kanal control forward dan reverse yang diperlukan e. Berapakah dimensi stasiun bumi yang diperlukan supaya pemakaian transponder satelit optimal. Dan berapakah attenuator satelit yang harus dipakai ? f. Spesifikasi SB dan perangkatnya dpt ditentukan sendiri secara wajar dan ada dipasaran. Kembali soal ini terlalu complex untuk suatu tugas kuliah, maka dapat diangkat menjadi suatu tugas akhir. Tugas Sebuah system komunikasi lewat satelit yang digunakan untuk ATM Bank Mandiri. - LNA yang digunakan T =35º K sedangkan satelitnya Telekom I. - SB remote dapat digelar dimana saja diseluruh Indonesia. - Terdapat 10.000 remote diseluruh Indonesia. - Antenna yang digunakan untuk remote adalah 1.4 m. terdiri dari : 100 kantor besar ( memakai 3 remote : teller, customer service, back office ) 300 kantor cabang (memakai 2 remote : teller & customer service, back office ) 500 kantor cabang pembantu ( memakai 1 remote ) 8600 atm dengan hanya 1 remote - Kantor pusat (server ) menggunakan antenna 7 meter, - System data menggunakan akses TDMA Alloha random dari remote ke Server dan TDM dari server ke remote - Transaksi yang terjadi adalah: Kantor pusat tidak memakai remote karena sudah tersambung kabel ke server Kantor besar tiap 1 jam (sibuk) ada: 200 pelanggan datang dengan rata – rata 2 transaksi perpelanggan. 60 pelanggan datang dengan rata – rata 3 transaksi perpelanggan Back office dengan rata – rata 150 transaksi Kantor Cabang tiap 1 jam (sibuk) ada: 100 pelanggan datang dengan rata – rata 2 transaksi perpelanggan. 60 pelanggan datang dengan rata – rata 2 transaksi perpelanggan Back office dengan rata – rata 80 transaksi Kantor Cabang pembantu tiap 1 jam (sibuk) ada: 50 pelanggan datang dengan rata – rata 2 transaksi perpelanggan. 30 pelanggan datang dengan rata – rata 1,5 transaksi perpelanggan Back office dengan rata – rata 30 transaksi Pada saat penutupan hari, maka updating data dilakukan secara bergilir mulai jam 18.00 s/d jam 21.00 dengan kendali dari server. Perkirakan traffik data pelanggan dan kecepatan yang harus dipakai pada satelit. Tentukan power amplifier yang harus di pasang pada tiap remote. Tentukan kapasitas BW dan power transponder yang dipakai oleh Bank Mandiri. Jika 1 Xpdr disewakan dengan harga $ 2 juta pertahun dan sebagian transponder (p%) di‐sewakan dengan harga : tentukan harga bayar kepada PT. TELKOM setiap tahunnya. Tentukan total cost untuk membeli system tersebut jika 1 remote harga lengkap berikut pasang adalah 3000 $ sedangkan harga perangkat di server adalah 200.000 $. ( belum termasuk software untuk banking )
hal 42
Rekayasa
