BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Be Belakan lakang g
Pertumbuhan komunikasi tanpa kabel yang sedemikian cepat mengakibatkan dibutuhkannya suatu proses pentransmisisan data yang aman dan memberikan kemuda kemudahan han kepada kepada user. user. Selain Selain masalah masalah kecepa kecepatan tan dan kapasit kapasitas, as, teknol teknologi ogi telekomunik telekomunikasi asi juga menghadap menghadapii masalah masalah interferensi interferensi dan penyadapan penyadapan,, kedua masalah ini berkaitan dengan privasi dan keamanan pelanggan pengguna layanan telekomunikasi. Dilatarbelak Dilatarbelakangi angi oleh kebutuhan kebutuhan akan sistem komunikasi komunikasi yang kebal terhadap masalah masalah interferensi interferensi dan penyadapan penyadapan,, maka dikembangk dikembangkan an sistem komunikasi komunikasi spektr spektrum um terseba tersebarr pada pada perten pertengah gahan an tahun tahun 195. 195. Sistem Sistem ini dapat dapat menjam menjamin in kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S!" #signal to noise ratio$ yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. %ara menyebar spektrum antara lain & a. 'untun (angsung #direct se)uence spread spectrum, DSSS$ b. (ompatan *rekuensi #fre)uency hopping hopping spread spectrum, *+SS$ c. (ompatan aktu #time hopping spread spectrum, -+SS$ d. abungan #hybrid spread spectrum$ -eknik spreading yang banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah Direct Direct Se)uen Se)uence ce Spread Spread Spektr Spektrum um #DSSS$ #DSSS$.. Sistem Sistem ini dipili dipilih h karena karena adanya adanya kemudahan dalam mengacak data yang akan di/spreading. -eknik modulasi yang biasa digunakan pada DS0SS adalah PS2 dan 3PS2. PS2 adalah salah satu teknik modulasi sinyal dengan konversi sinyal digital 4 atau 41 menjadi suatu simbol berupa sinyal kontinyu yang mempunyai dua fase yang berbeda. Pada modula modulasi si 3uadra 3uadratur turee Phase Phase Shift Shift 2eying 2eying #3PS2$ #3PS2$,, sebuah sebuah sinyal sinyal pemba6 pemba6aa sinusoidal sinusoidal diubah/ub diubah/ubah ah fasenya dengan menjaga tetap konstan amplitudo dan frekuensinya. Selain jenis modulasi hal lain yang mempengaruhi hasil kinerja dari DS0SS DS0SS adalah adalah keadaa keadaan n 7' dan kode kode yang yang diguna digunakan kan,, semua semua hal ini akan akan
1
berdampak pada jumlah user yang mampu dilayani serta kualitas dari sinyal informasi yang dikirim serta daya yang digunakan, sehingga dalam paper ini akan di bahas bagaimana pengaruh dari kenerja DSSS dengan kedua modulasi tersebut serta kelebihan dan kekurangan dari sistem ini. 1.2 Rumusan Rumusan Masalah Masalah
Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan masalah yang akan penulis bahas antara lain adalah& 1.
8pa 8pa defi defini nisi si dari dari spre spread ad spe spectr ctrum um
:.
agaim agaimana ana prinsi prinsip p kerj kerjaa dari dari spre spread ad spek spektru trum m
;.
erapa erapa macam macam klasi klasifik fikasi asi dari dari spread spread spektru spektrum m
<.
8pa keunt keuntung ungan an dan keku kekuran rangan gan yang yang ada pada pada spread spread spekt spektrum rum
1.3 Batasan Batasan Masala Masalah h
8dapun batasan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut & 1.
-idak membahas membahas diluar diluar dari pembahasan pembahasan teknik teknik modulasi modulasi speard spektrum spektrum
:.
-idak -idak mens mensimu imulasi lasikan kan contoh contoh dari dari spread spread spektr spektrum um
1.4 Tu Tuuan uan
Sedangkan tujuan yang ingin dicapai dari pembahasan ini adalah sebagai berikut & 1.
=ntuk =ntuk menge mengetah tahui ui tentan tentang g definis definisii dari sistem sistem spre spread ad spektr spektrum um
:.
=ntuk =ntuk menge mengetah tahui ui bagaim bagaimana ana prinsi prinsip p dari sistem sistem spread spread spekt spektum um
;.
>engetahui >engetahui macam dan keuntunga keuntungan n serta serta kekura kekurangan ngan dari spread spektrum spektrum
:
berdampak pada jumlah user yang mampu dilayani serta kualitas dari sinyal informasi yang dikirim serta daya yang digunakan, sehingga dalam paper ini akan di bahas bagaimana pengaruh dari kenerja DSSS dengan kedua modulasi tersebut serta kelebihan dan kekurangan dari sistem ini. 1.2 Rumusan Rumusan Masalah Masalah
Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan masalah yang akan penulis bahas antara lain adalah& 1.
8pa 8pa defi defini nisi si dari dari spre spread ad spe spectr ctrum um
:.
agaim agaimana ana prinsi prinsip p kerj kerjaa dari dari spre spread ad spek spektru trum m
;.
erapa erapa macam macam klasi klasifik fikasi asi dari dari spread spread spektru spektrum m
<.
8pa keunt keuntung ungan an dan keku kekuran rangan gan yang yang ada pada pada spread spread spekt spektrum rum
1.3 Batasan Batasan Masala Masalah h
8dapun batasan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut & 1.
-idak membahas membahas diluar diluar dari pembahasan pembahasan teknik teknik modulasi modulasi speard spektrum spektrum
:.
-idak -idak mens mensimu imulasi lasikan kan contoh contoh dari dari spread spread spektr spektrum um
1.4 Tu Tuuan uan
Sedangkan tujuan yang ingin dicapai dari pembahasan ini adalah sebagai berikut & 1.
=ntuk =ntuk menge mengetah tahui ui tentan tentang g definis definisii dari sistem sistem spre spread ad spektr spektrum um
:.
=ntuk =ntuk menge mengetah tahui ui bagaim bagaimana ana prinsi prinsip p dari sistem sistem spread spread spekt spektum um
;.
>engetahui >engetahui macam dan keuntunga keuntungan n serta serta kekura kekurangan ngan dari spread spektrum spektrum
:
BAB II PEMBAHA!AN TE"NI" M#DULA!I !PREAD !PE$TRUM
2.1 De%&n&s& M'(ulas& (an !)rea( !)e*trum
>odula >odulasi si adalah adalah proses proses dimana dimana parame parameter ter gelomb gelombang ang pemba6 pemba6aa diubah diubah sesuai dengan sinyal pemodulasinya. >odulasi ada dua macam, yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital. %ontoh modulasi sinyal analog yang sering kita jumpai adalah Frequency adalah Frequency Modulation #*>$ dan Amplitude dan Amplitude Modulation #8>$, sementara modulasi sinyal digital yang sering digunakan adalah 8mplitude Shift Shift Keying Keying #8S2$, Phase Phase Shift Keying Keying #PS2$, Frequency #PS2$, Frequency Shift Keying #*S2$ dan Audio dan Audio Frequency Shift Keying #8*S2$. Spread spectrum adalah sebuah metode komunikasi dimana semua sinyal komunikasi disebar di seluruh spektrum frekuensi yang tersedia. Pada a6alnya dikembangkan untuk kepentingan militer dan intelejen. ?de dasarnya adalah untuk menyebarkan sinyal informasi melalui band6idth yang lebih luas untuk mencegah dilaku dilakukan kannya nya penceg pencegatan atan inform informasi asi dan ganggu gangguan/g an/gang anggua guan n lainnya lainnya.. ?stilah ?stilah spread spectrum digunakan karena pada sistem ini sinyal yang ditransmisikan memilik memilikii band6 band6idt idth h yang yang jauh jauh lebih lebih lebar lebar dari dari band6i band6idth dth sinyal sinyal inform informasi asi #mencapai #mencapai ribuan ribuan kali$. Proses penebaran band6idth band6idth sinyal informasi informasi ini disebut spreading. Spread spectrum jenis pertama yang dikembangkan dikenal dengan nama nama fre)uen fre)uency cy hoppin hopping g atau lompat lompatan an frekuen frekuensi. si. @ersi @ersi yang yang terbaru terbaru adalah adalah direct s)uence spread spectrum. 2edua teknik ini dipergunakan dalam berbagai produk jaringan nirkabel. Selain itu juga untuk berbagai aplikasi lainnya, seperti telepo telepon n nirkab nirkabelt elt #cordl #cordless ess telepho telephone$ ne$.. Sebuah Sebuah sistem sistem spread spread/spe /spectr ctrum um harus harus memenuhi kriteria sebagai berikut & 1.
Sinyal Sinyal yang yang dikirim dikirimkan kan mendud menduduki uki band6i band6idth dth yang jauh lebih lebar daripada daripada band6idth minimum yang diperlukan diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi
;
:.
Pada pengirim terjadi proses spreading yang menebarkan sinyal informasi dengan bantuan sinyal kode yang bersifat independen terhadap informasi.
;.
Pada penerima terjadi proses despreading yang melibatkan korelasi antara sinyal yang diterima dan replika sinyal kode yang dibangkitkan sendiri oleh suatu generator lokal.
Dalam komunikasi spread spectrum semakin lebar band6idth akan semakin tahan terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Disamping itu akan semakin banyak kanal yang bisa dipakai. Seperti yang di terangkan oleh Shanon , salah seorang ahli statistik telekomunikasi, dalam ilmu komunikasi dinyatakan bah6a kapasitas kanal akan sebanding dengan band6idth transmisi dan logaritmik dari S!"/nya. Aadi agar sistem komunikasi dapat bekerja dengan kapasitas kanal yang tetap pada level daya noise yang tinggi #S!" yang rendah$, dapat dilakukan dengan jalan memperbesar band6idth transmisi . Disamping itu Shannon juga mengemukakan bah6a sebuah kanal dapat mentransmisikan informasi dengan probabilitas salah yang kecil apabila terhadap infromasi tersebut dilakukan pengkodean yang tepat dan rate infromasi yang tidak melebihi kapasitas kanal meskipun kanal tersebut memuat interferensi acak. 2.2 "'nse) M'(ulas& !)rea( !)e*trum
erikut adalah skema diagram dari konsep modulasi spread spectrum
ambar :.1 Diagram Sistem Spread Spectrum
<
ambar diatas menyajikan gambaran tentang karakteristik kunci beberapa sistem spektum penyebaran. ?nput dimasukkan ke dalam suatau channel enkoder yang menghasilkan sebuah sinyal analog dengan band6idth sempit relatif di seputar beberapa frekuensi pusat. Sinyal ini kemudian dimodulasikan menggunakan deretan digit/digit tidak beraturan yang disebut pseudorandom se)uence. 7fek dari modulasi ini adalah untuk meningkatkan secara signifikan band6ith #yang menyebarkan spektrum$ sinyal yang ditransmisikan. Pada ujung penerima, deretan digit yang sama di gunakan untuk mendemodulasikan sinyal spektrum penyebaran. -erakhir sinyal dimasukkan ke dalam sebuah channel dekoder untuk melindungi data. 2.3
"ele+&han Tekn&k !)rea( !)e*trum
Sistem komunikasi dengan teknik spread spectrum memiliki beberapa kelebihan antara lain & 1. 2erahasiaan -erjamin 2eamanan informasi ada pada sinyal spread spectrum karena format transmisi berupa kode menyebabkan sinyal spread spectrum tidak dapat ditangkap oleh penerima yang tidak dikehendaki karena penerima tersebut tidak mengetahui pola kode yang digunakan pada pengirim. 2emampuan ini menyebabkan spread spectrum banyak digunakan pada bidang militer. :. >ampu menekan ?nterferensi 2emampuan menekan interferensi mendasari penciptaan dan pengembangan sistem spread spectrum. Secara garis besar kemampuan penekanan terhadap interferensi didapatkan karena adanya penebar bandwidth transmisi. Pada sistem spread spectrum, kemampuan mengurangi atau menekan interferensi dan jamming terjadi pada proses despreading . Proses ini dilakukan dengan mengkorelasikan sinyal spread spectrum dengan kode P" atau P' pada penerima, apabila kode P" atau P' identik dan sephase dengan kode P" atau P' pengirim, maka proses despreading terjadi sehingga sinyal transmisi kembali ke bandwidth semula.
5
Pada sistem frequency hopping spread spectrum menekan sinyal interferensi dan jamming dengan cara menebarkan pada bandwidth yang lebar mencupliknya sebagian pada bandwidth yang sempit. ;. Daya yang rendah Sinyal yang dikirimkan dapat dioperasikan pada daya yang lebih rendah. Sinyal yang dipancarkan dengan daya yang rendah menguntungkan dalam hal mengurangi interferensi pada sistem/sistem lain. Pengoperasian pada daya rendah adalah sifat yang timbul akibat perluasan bandwidth. 2.4
"las&%&kas& Tekn&k M'(ulas& !)rea( !)e*trum
erdasarkan sistem modulasinya, teknik modulasi spread spectrum dapat diklasifikasikan menjadi &
1. Direct Sequence Spread Spectrum ,D!-!!
Dalam
sistem
spektrum
tersebar
runtun langsung semua pengguna
menempati lebar bidang yang sama pada 6aktu yang sama runtun
atau sandi
dimodulasi
langsung
unik yang oleh
saling
runtun
P"
ortogonal. dan
tetapi
?syarat
menghasilkan
dengan
informasi
isyarat
yang
memodulasi gelombang pemba6a bidang lebar. Dua runtun B dan y dikatakan ortogonal jika korelasi/silangnya #cross correlation$ 'By#$ selama periode adalah nol.
Dalam 6aktu diskret, dua
runtun B dan y dikatakan ortogonal
jika
perkalian/silangnya !cross product" ' By#$ adalah nol.
dengan &
B- C B1 B: E. B;F
G
y- C y1 y: .Ey;F Sandi ortogonal yang digunakan pada komunikasi %D>8 spektrum tersebar runtun langsung memiliki syarat antara lain sebagai berikut &
1. 2orelasi/silang antar sandi sama dengan nol atau sangat kecil. :. -iap runtun memiliki bit 1 dan /1 dengan jumlah yang sama atau jumlah bit 1 dan /1 berbeda 1 bit. ;. Perkalian titik terskala #perkalian sandi dengan versi transpose/nya sendiri dibagi panjang sandi$ harus sama dengan 1. Secara
umum,
sistem
direct
sequence spread
spectrum
#DSSS$
menebarkan data baseband dengan cara mengalikan pulsa data baseband b#t$F dengan runtun noise semu % #t$F yang dihasilkan oleh pseudo noise generator #P"$, gambar ;.
ambar :.: lok diagram sistem DSSS secara umum
8. >ekanisme Direct Sequence Spread Spectrum #DSSS$ Sebelum di sebar, sinyal dimodulasikan terlebih dahulu dengan modulasi PS2, *S2, 3PS2 atau : "/ary PS2. ambar < menunjukkan diagram blok sistem Direct Sequence dengan modulasi #inary Phase Shift Keying #PS2$ disisi pengirim. Sistem ini adalah salah satu sistem yang digunakan secara luas dalam pengimplementasian direct sequence.
H
ambar :.;. lok diagram sistem DSSS dengan modulasi PS2 di sisi pengirim
ambar :.< lok diagram sistem DSSS dengan modulasi PS2 di sisi penerima
entuk sinyal secara matematis adalah sebagai berikut& sd #t $ C A d #t $ cos#:π f ct $ dengan & 8 sd #t $
C amplitudo sinyal C sinyal hasil modulasi
f c d #t $
% frekuensi pemba6a #carrier$ C fungsi diskret I1, /1F
2emudian sinyal modulasi ini disebar #spreading$ dengan cara mengalikan sinyal modulasi sd #t $ dengan runtun pseudonoise c#t$$ =ntuk mempermudah kalkulasi dimisalkan nilai c#t$ adalah biner I1, /1F, sehingga dalam kalkulasi digital dapat menggunakan gerbang JK' untuk mengalikan kedua sinyal. Setelah
L
sinyal hasil perkalian diperoleh tampak bah6a bandwidth/nya menjadi lebih lebar seperti tampak pada gambar :.5. (alu pada penerima, sinyal yang datang akan dikalikan dengan runtun kode pseudonoise c#t$ yang dihasilkan oleh pseudo noise generator #P"$ lokal. Aika runtunnya tidak sama maka penerima hanya menganggapnya sebagai noise, tetapi jika runtunnya sama maka akan terjadi proses sinkronisasi yang terdiri dari proses acquisition dan trac&ing . Pada sistem penerima yang dituju, proses despreding /nya sama dengan proses spreading yaitu dengan mengalikan #meng/JK'/kan$ sinyal yang diterima dengan runtun kode runtun pseudonoise pada penerima. Aika runtunnya cocok dengan runtun pengirim maka akan diperoleh data atau sinyal pesan yang dikirimkan, pada gambar :.G.
ambar :.5 2a6asan frekuensi atau lebih dikenal dengan band6idth #a$ spektrum sinyal data, #b$ spektrum sinyal pseudonoise, dan #c$ spektrum sinyal hasil perkalian antara sinyal data dengan sinyal pseudonoise
9
ambar :.G. %ontoh Spread Signal yang dihasilkan di sisi pengirim Sinyal informasi dikalikan dengan Spreading code #kode P"$ menggunakan JK', spreading code bit 1 tidak mengubah sinyal sementara spreading code akan meng/in'ert sinyal. Aika spreading code pada pengirim dan penerima sama maka sinyal asli dapat diperoleh, seperti pada gambar L.
ambar :.H. %ontoh Kriginal signal yang dihasilkan di sisi penerima Pada gambar :.H, dapat dilihat bah6a original signal dapat dipulihkan dengan baik. 8pabila spreading code disisi penerima salah, maka informasi yang diperoleh tidak akan sama.
1
ambar :.L. %ontoh DSSS menggunakan PS2 Salah satu faktor yang juga memiliki peran dalam spreading sinyal adalah Processing (ain atau disebut juga spreading factor$ Pengertian processing gain #P$ atau faktor penyebaran #S*$ adalah perbandingan antara 6aktu satu pulsa atau bit data #-b$ atau pesan terhadap 6aktu satu chip #-c$, ditunjukkan pada gambar 1. Secara matematis, dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut&
P/ 0 ! 0 T+ T*
ambar :.9. *aktor penyebaran atau processing gain
11
.
2inerja ketika terjadi interferensi
Pada proses transmisi, dapat terjadi gangguan atau interferensi yang dapat mempengaruhi informasi yang dikirim.
ambar :.1. ?lustrasi terjadinya gangguan Sinyal yang diterima pada receiver tidak lagi merupakan sinyal asli namun sudah mengalami penambahan noise interferensi, persamaan matematisnya sebagai berikut &
kemudian untuk memperoleh data yang diinginkan maka di kalikan dengan pnr &
sehingga hasil perkaliannya adalah &
Dari hasil diatas dapat di simpulkan bah6a a. 2ode spreading akan mempengaruhi gangguan
1:
b. 2arena noise uncorrelated dengan urutan P" maka akan menaikkan bandwidth dan menurunkan power density 7fek dari interferensi dapat diturunkan oleh pengolahan gain. ?nterferensi yang terjadi terdiri atas & a$ )arrowband interference )arrowband noise menyebar oleh perkalian P" urutan pnr dari recei'er . Power density dari noise berkurang sehubungan dengan sinyal data di despread . +anya 1!p power noise asli yang lolos didalam baseband informasi #'s$. Spreading dan dispreading memungkinkan sebuah tingkat bandwidth untuk pengolahan gain mela6an sinyal inteference narrowband . )arrowband interference akan menonaktifkan penerima narrowband konvensional. 7sensi dibalik penolakan gangguan kemampuan dari sebuah sistem spektrum tersebar & sinyal data yang berguna akan dikalikan dua kali oleh P" dan interferensi akan dikalikan satu kali.
ambar :.11. ?lustrasi terjadinya narro6band interference
1;
b$ *ideband interference
ambar :.1:. ?lustrasi terjadinya 6ideband interference Perkalian dari sinyal yang diterima dengan urutan P" penerima memberikan pilihan despread sinyal data #band6idth yang lebih kecil, kepadatan
daya
yang
lebih
tinggi$.
Sinyal
interferensi
P"
uncorrelated dengan urutan dan disebarkan. Sumber dari wideband noise & a. Spread Spectrum Multiple pengguna& beberapa mekanisme akses b. (aussian )oise& -idak ada peningkatan S"' dengan penyebaran spektrum. Saluran bandwidth yang lebih besar #'c bukannya 's$ meningkatkan daya noise yang diterima dengan p &
Penyebaran spektrum sinyal memiliki kepadatan daya yang lebih rendah daripada sinyal secara langsung
1<
ambar :.1;. ?lustrasi aussian noise %. 8rsitektur pengirim dan penerima 1. 8rsitetur khas dari pengirim Direct Sequence Spread Spectrum!DSSS"$
15
ambar :.1<. 8rsitektur pengirim DSSS
:. 8rsitektur khas dari penerima Direct Sequence Spread Spectrum !DSSS"
ambar :.15. 8rsitektur penerima DSSS
D. 2elebihan dan kekurangan DS/SS & •
2elebihan 1. 2inerja anti jam dan noise sangat baik,
1G
:. (ebih sukar dideteksi. •
2ekurangan DS/SS & 1. >embutuhkan kanal pita lebar dengan distorsi fasa kecil :. aktu akuisisi lama ;. >embutuhkan generator kode dengan rate yang tinggi <. 8da masalah nearfar
2. Frequency Hopping Spread Spectrum ,H-!!
Pada spektrum tersebar lompatan frekuensi,
frekuensi
pemba6a
yang
memodulasi isyarat informasi tidaklah konstan melainkan berubah secara periodis. Selama interval 6aktu tertentu frekuensi pemba6anya tetap, tetapi setelah itu pemba6a melompat ke frekuensi lain #atau mungkin juga ke frekuensi yang sama$, pada gambar 1H. >isalnya dari frekuensi 1 ke frekuensi <,kemudian ke frekuensi :, dan seterusnya.
ambar :.1G. ?lustrasi lompatan frekuensi Pola lompatan atau perpindahan frekuensi pemba6a ini ditentukan oleh runtun P", gambar 1L menunjukkan pemilihan frekuensi berdasar kan kode P".
1H
ambar :.1H. Pemilihan frekuensi Sebuah set frekuensi yang dapat digunakan pemba6a disebut set lompatan #hopset $ . Penggunaan frekuensi
sebuah sistem lompatan frekuensi sangat
berbeda dengan sistem runtun langsung. Sistem runtun langsung menggunakan seluruh bidang frekuensi ketika melakukan transmisi, sedangkan sistem lompatan frekuensi hanya menggunakan sebagian kecil lebar/bidang ketika melakukan transmisi, tetapi lokasinya berubah terhadap 6aktu. 2arena runtun P" berupa siklus maka frekuensi yang digunakan pun berupa siklus seperti yang dilustrasikan pada gambar 19.
ambar :.1L. Siklus frekuensi #andwidth suatu kanal yang digunakan oleh hopset disebut instantaneous bandwidth$ #andwidth spektrum yang digunakan sebagai tempat terjadinya
1L
lompatan frekuensi disebut bandwith lompatan total. Data dikirim dengan lompatan frekuensi pemba6a yang telah diatur pada pengirim dengan kanal yang tampak acak yang hanya bisa diketahui oleh penerima yang memiliki kode P" yang sama dengan pengirim. Pada setiap kanal, kumpulan data dikirim menggunakan modulasi narrowband yang konvensional sebelum melompat ke kanal frekuensi yang lain.
Durasi 6aktu antara lompatan frekuensi satu dengan frekuensi berikutnya disebut hop duration atau hopping period dan dilambangkan dengan - h. #andwidth lompatan total dan instantaneous bandwidth dilambangkan ss dan . +ubungan antara keduanya merupakan processing gain, yang secara matematis adalah sebagai berikut&
Processing gain C ss !
2euntungan menggunakan sistem *+SS adalah sebagai berikut&
a. =ntuk mela6an frequencyselecti'e fading
b. =ntuk mela6an narrowband interference
c. =ntuk melindungi dari intentional jamming dan penga6asan pihak luar
Diagram blok spektrum tersebar runtun langsung diperlihatkan pada ambar :.1L. ?syarat data termodulasi bidang/dasar. Dengan menggunakan penyintesa frekuensi cepat # fast frequency synthesi+er $ yang dikendalikan runtun P", frekuensi pemba6a dikonversi naik ke frekuensi transmisi. Proses sebaliknya
19
terjadi di penerima. Dengan menggunakan runtun P" lokal, isyarat diterima dikonversi
turun ke bidang/dasar. Data dipulihkan setelah demodulasi bidang/
dasar. 'angkaian sinkronisasi menjamin bah6a lompatan frekuensi yang dilakukan pemba6a lokal sin&ron dengan di pengirim sehingga penga6a/sebaran yang benar dapat dilakukan.
ambar :.1L. Diagram blok pengirim dan penerima spektrum tersebar lompatan frekuensi
Setelah lompatan frekuensi dihilangkan dari sinyal yang diterima, sinyal tersebut dikatakan dehopped signal$ Aika pola frekuensi yang dihasilkan oleh synthesi+er pada penerima disinkronisasikan dengan pola frekuensi dari sinyal yang diterima, maka keluarannya adalah dehopped signal dengan lompatan frekuensi yang tetap atau sama. Sebelum proses demodulasi, dehopped signal dimasukkan ke penerima konvensional. Dalam *+SS, ketika ada sinyal yang tidak diinginkan berada pada kanal lompatan tertentu, noise dan interferensi pada kanal tersebut masuk ke dalam ka6asan frekuensi dan masuk ke demodulator. Kleh
:
karena itu, ada kemungkinan terjadi tabrakan pada sistem *+SS dimana user yang tidak diinginkan mengirimkan sinyal pada kanal yang sama di 6aktu yang sama sebagai user yang dimaksud. ?nilah kelemahan dari sistem *+SS.
Sistem lompatan frekuensi ila
dibagi berdasarkan
pesat lompatannya.
pesat lompatan lebih besar dari pesat simbol maka disebut dengan
lompatan frekuensi
cepat # fast
frequency hopping $.
Pada */*+ frekuensi
pemba6a berubah beberapa kali selama transmisi satu simbol sehingga satu bit ditransmisikan pada beberapa frekuensi. ila pesat lompatan lebih kecil dari pesat simbol maka disebut lompatan fekuensi lambat # slow frequency hopping $. Pada sistem S/*+ beberapa simbol ditransmisikan pada frekuensi yang sama. Penjelasan lebih lanjut adalah sebagai berikut &
1.
Fast Frequency opping
Seperti yang kita ketahui bah6a frekuensi pemba6a berubah/ubah dengan periode 6aktu tertentu, yang disimbolkan dengan -c. (alu elemen sinyal yang akan dikirimkan juga memiliki periode 6aktu tertentu yang disimbolkan -s. Mang dimaksud dengan Fast *+SS adalah nilai -c/nya kurang dari nilai -s #-c N -s$. ?ni berarti bah6a jumlah kanal frekuensi yang dihasilkan lebih banyak sehingga perpindahan kanal frekuensi pemba6a semakin cepat ketika proses transmisi berlangsung atau dapat dikatakan fast *+SS terjadi jika terdapat lebih dari satu lompatan kanal frekuensi selama mengirimkan satu simbol atau pulsa. 2elebihan dari teknik Fast *+SS ini adalah mampu menghindari jamming atau noise
:1
lebih baik dibandingkan teknik slo6 *+SS karena perpindahan kanal frekuensi pemba6a yang cepat sehingga apabila ada jamming dari sinyal lain yang terjadi terus/menerus atau noise pada frekuensi yang dipakai saat itu tidak akan berlangsung lama karena frekuensi pemba6a akan segera melompat ke kanal frekuensi berikutnya sesuai dengan tabel kanal frekuensi yang dibentuk oleh runtun pseudonoise dan frequency synthesi+er . Selain itu juga, semakin banyak kanal yang bisa dibuat, semakin banyak pula kemungkinan pindah kanal frekuensi. Pada ambar :, berikut terlihat skema dari teknik spektrum tersebar dengan lompatan frekuensi cepat #fast *+SS$&
::
ambar :.19. -eknik Fast *+SS dengan menggunakan >*S2
:.
Slow Fre&uensi opping
-eknik slow *+SS terjadi jika satu atau lebih simbol atau pulsa dikirim pada interval 6aktu lompatan frekuensi. Secara matematis, slow *+SS sebagai berikut&
-c O -s Dimana -c adalah 6aktu perubahan kanal frekuensi pemba6a dan -s adalah 6aktu tiap sinyal elemen yang dikirimkan. (ompatan kanal frekuensi pada slow *+SS lebih lambat dibandingkan fast *+SS sehingga dalam satu kanal frekuensi dapat dikirimkan lebih dari satu bit data. egitu pula dalam hal jamming dan noise, slow *+SS lebih mudah terkena jamming atau noise karena jika suatu sinyal asing berada pada kanal frekuensi yang sama di 6aktu yang sama dengan sinyal slow *+SS maka dapat terjadi jamming yang lebih lama dibandingkan dengan fast *+SS karena lompatan kanal frekuensinya lebih lambat. alaupun ada interferensi atau jamming dari
sinyal lain,
tetapi karena
hanya
mempengaruhi sedikit pada sinyal spektrum tersebar, maka interferensi tersebut dapat dihilngkan dengan notch filtering tanpa banyak kehilangan
:;
informasi. erikut ini adalah skema dari teknik spektrum tersebar dengan lompatan frekuensi lambat # slow *+SS$ &
ambar :.:. -eknik Slo6 *+SS dengan menggunakan >*S2 8. 2elebihan dan kekurangan •
2elebihan *+/SS &
1. Aumlah tebaran sangat besar :. Penempatan pada spektrum frekuensi dapat diprogram ;. aktu akuisisi cepat <. Pengaruh masalah nearfar sedikit sekali. •
2ekurangan *+/SS &
1. Frequency synthesi+er lebih kompleks dan sukar dalam perancangannya.
3.
Time Hopping Spread Spectrum ,TH-!!
Pada sistem spektrum tersebar lompatan 6aktu #time hopping spread spectrum$, burst $
isyarat
pada
data
ditransmisikan
setiap interval
dalam semburan
6aktu yang ditentukan
cepat
#rapid
runtun P". entuk :<
gelombang untuk lompatan 6aktu ditunjukkan
pada ambar
:.:1.
Sumbu
horisontal dibagi/bagi menjadi interval yang disebut frame dan setiap frame dibagi lagi menjadi > buah slot 6aktu # time slot $. Slot 6aktu pada suatu frame dipilih oleh pembangkit runtun P". Semua pesan dikumpulkan dalam sebuah frame sebelum dikirimkan dalam derau pada slot 6aktu yang dipilih. Pada ambar :.::, diperlihatkan diagram blok sistem spektrum tersebar lompatan 6aktu.
ambar :.:1. entuk gelombang lompatan 6aktu #a$ (ebar tiap slot 6aktu pada frame adalah -f!> #-f C periode frame$ dan lebar tiap bit pada slot 6aktu adalah -f !k > #k C jumlah bit pesan dalam suatu frame$, secara sederhana tm!> #-f C ktm$. ?ni menunjukkan bah6a lebar bidang isyarat yang dikirim adalah :> kali lebar bidang pesan. Kleh karena processing gain sistem lompatan 6aktu sebesar dua kali
itu
slot 6aktu setiap
frame jika digunakan modulasi biphase dan seperempat bila digunakan modulasi quadriphase.
:5
ambar :.::. entuk gelombang lompatan 6aktu #b$ Perhitungan matematis dari gambar :;, adalah sebagai berikut & duty cycle C -6 ! -? ss C D ! duty cycle
ambar :.:;. Diagram blok pengirim dan penerima spektrum tersebar lompatan 6aktu 4. Hybrid Spread Spectrum
Sistem ini dibuat karena sistem spektrum tersebar yang ada sebelumnya memiliki kelemahan. Sistem DSSS, memiliki keuntungan antimultipath fading namun memiliki kelemahan masalah near far dan tidak sepenuhnya dapat lepas dari jamming . Sistem *+SS, memiliki keuntungan dapat mengatasi near far problem namun tidak dapat menghadapi multipath fading sebaik DSSS dan memerlukan akuisisi frekuensi bisa menjadi sulit. Sementara sistem -+SS,
:G
memiliki keuntungan efisien bandwidth namun membutuhkan kode akuisisi yang rumit. )ear far merupakan kondisi dimana pengguna yang lebih dekat dengan S memancarkan daya yang tidak terkendali sehingga sinyal yang lebih kuat akan menutupi sinyal paling lemah dari pengguna yang jauh dari S dan S tidak lebih mampu demodulasi dengan benar. ?de dasar sistem hybrid adalah menggabungkan keuntungan tertentu dari setiap teknik modulasi.ila sebagai contoh, dikombinasikan sistem DS!*+ maka akan didapatkan keuntungan antimultipath dari sistem runtun digabungkan dengan keuntungan nearfar lompatan frekuensi!*+.
langsung!DS -entu saja
kerugiannya adalah peningkatan kerumitan rangkaian pengirim dan penerima. Pada ambar :5, diilustrasikan pengirim DS!*+. Sistem
hybrid mencakup semua
sistem spektrum tersebar
yang
menggunakan kombinasi dua atau lebih teknik yang dibahas sebelumnya atau kombinasi dengan teknik masup/jamak lainnya. Dengan menggabungkan teknik dasar modulasi spektrum tersebar maka didapat empat macam sistem hybrid berikut ini. a. DS!*+ b. DS!-+ c. *+!-+ d. DS!*+!-+
:H
ambar :.:<. Diagram blok pengirim spektrum tersebar DS!*+
?syarat data pertama disebar dengan menggunakan runtun P" sistem runtun langsung.
?syarat
tersebar kemudian dimodulasi pemba6a
frekuensinya melompat/lompat detak
digunakan
sesuai
dengan
runtun
yang
P" lainnya. Sebuah
untuk menjamin hubungan yang tetap antara kedua runtun
P".
ambar :.:5. entuk gelombang spektrum tersebar DS!*+
Perhitungan matematis dari gambar :G, adalah sebagai berikut & -c % chip rate !bps"
:L
ss C : B " B 'c
Pada -+/SS prinsip kerjanya hampir sama dengan *+/SS namun pada -+/SS proses pengacakan!perubahan yang terjadi bukan pada frekuensinya tapi pengacakannya terjadi pada perubahan 6aktu pengiriman tiap bit datanya. 8. 2elebihan dan 2ekurangan •
•
2elebihan -+/SS & 1.
7fisiensi dalam penggunaan lebar bidang
:.
?mplementasi lebih sederhana daripada *+/SS
2ekurangan -+/SS & 1.
aktu akuisisi yang dibutuhkan lama
Dari kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh beberapa sistem spread spectrum terlihat bah6a *+/SS memiliki keunggulan dari DS/SS dan -+/SS yaitu *+/SS memiliki 6aktu akuisisi yang cepat dan pengaruh masalah nearfar yang tidak terlalu berpengaruh.
BAB III PENUTUP
3.1 "es&m)ulan
>odulasi adalah proses dimana parameter gelombang pemba6a diubah sesuai dengan sinyal pemodulasinya. >odulasi ada dua macam, yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital. -eknik spread spektrum dapat diartikan sebagai teknik pengiriman sinyal informasi yang menggunakan suatu kode untuk menebarkan spektrum energi sinyal informasi dalam band6idth yang jauh lebih lebar dibandingkan band6idth sinyal informasi. ?stilah spektrum tersebar digunakan karena pada sistem ini sinyal yang ditransmisikan memiliki band6idth yang jauh lebih lebar dari band6idth sinyal informasi #mencapai ribuan kali$. 8dapun klasifikasi dari teknik modulasi spread spektrum adalah sebagai berikut&
:9
.$
Direct Sequence Spread Spectrum #DS/SS$
Prinsip dari metoda direct sequence adalah memancarkan sinyal dalam pita yang lebar dengan pemakaian pelapisan #multiple/$ kode! signature untuk mengurangi interferensi dan noise. 0$
Frequency opping Spread Spectrum #*+/SS$ Dalam teknik ini, perubahan frekuensi carrier pada interval 6aktu yang
teratur. *rekuensi yang dipilih dari kelompok yang telah ditentukan dalam spektrum yang tersedia dan mereka mengubah dalam urutan ditentukan oleh pseudo/random se)uence, dengan karakteristik yang mirip dengan termal noise, dengan demikian nama tersebut adalah P"!Pseudo)oise" se)uence. 1$ 2ime opping Spread Spectrum #-+/SS$ Pada -+/SS prinsip kerjanya hampir sama dengan *+/SS namun pada -+/SS proses pengacakan!perubahan yang terjadi bukan pada frekuensinya tapi pengacakannya terjadi pada perubahan 6aktu pengiriman tiap bit datanya. <
(abungan !hybrid spread spectrum" Sistem ini menggabungkan keuntungan tertentu dari setiap teknik modulasi.
Sebagai contoh, dikombinasikan sistem DS!*+ maka akan didapatkan keuntungan antimultipath dari sistem DSSS dan keuntungan nearfar dari sistem *+SS -eknik spreading yang banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah Direct Se)uence Spread Spektrum #DSSS$. Sistem ini dipilih karena adanya kemudahan dalam mengacak data yang akan di/spreading. Dalam DSSS spreading hanya menggunakan sebuah generator noise yang periodik yang di sebut Pseudo "oise enerator. 3.2.
!aran
Sepenggal pengetahuan ini sepertinya tidak akan kucup untuk mengetahui rasa keingin tahuan secara detail bagaimana teknik modulasi spread spektrum. >aka dari itu penulis menyarankan agar terus menggali dan mencari ilmu pengetahuan dari buku atau internet dengan sumber yang berbeda.
;
D8*-8' P=S-828 http&!!te6e.6ordpress.com!:L!5!:9!spread/spectrum! diakses pada tanggal 11 Kktober :1;!19.;9 ?
http&!!aellyas.6ordpress.com!:11!1!:;!teknik/spread/spectrum! diakses pada tanggal :G September :1;!1;.15 ?
http&!!te.ugm.ac.id!risanuri!siskom!SpreadSpectrum! :G September :1;!1;.15 ?
;1
