BAB II DASAR TEORI A. Konsep Dasar Sistem Komunikasi Satelit

Laporan Tugas Akhir

10

Dini Pratiwi D308010

BAB II

DASAR TEORI

A. Konsep Dasar Sistem Komunikasi Satelit

Prinsip dasar komunikasi satelit adalah sama dengan sebuah sistem

komunikasi radio yang menggunakan suatu frekuensi kerja tertentu.

Komunikasi satelit adalah pesawat ruang angkasa yang ditempatkan di

sekeliling orbit bumi, di dalam pesawat ruang angkasa yang terdapat

peralatan-peralatan penerima dan pemancar gelombang mikro yang mampu

menerima dan memancarkan kembali sinyal-sinyal dari satu titik ke titik-titik

lain di bumi.

Keuntungan apabila menggunakan komunikasi satelit di antaranya

adalah sebagai berikut:

1. Cakupan layanan komunikasi satelit yang luas baik nasional, regional

maupun global.

2. Pembangunan infrastukturnya relatif cepat untuk darerah yang luas,

dibanding terestrial.

3. Sangat baik untuk daerah yang kepadatan peduduknya jarang dan belum

mempunyai infrastuktur telekomunikasi.

4. Komunikasi satelit tidak tergantung pada jarak geografis.

5. Komunikasi satelit hanya menggunakan satu repeater (satelit).

6. Komunikasi satelit bisa dikombinasikan dengan berbagai konfigurasi

jaringan.

11


Laporan Tugas Akhir Laporan Tugas Akhir Laporan Tugas Akhir

7. Komunkasi satelit mampu menyalurkan berbagai jenis layanan informasi.

Selain memiliki kelebihan komunikasi satelit juga memiliki

kekurangan, antara lain :

1. Memiliki tunda (delay) yang cukup besar, karena jarak tempuh transmisi

yang sangat jauh dari stasiun bumi ke satelit.

2. Keterbatasan daya dan bandwidth.

3. Kapasitas transmisi bit rate yang terbatas.

4. Perlu adanya koordinasi dengan sistem satelit yang lainnya.

Dalam menjalankan sistem komunikasi dalam sebuah sistem

komunikasi satelit ada dua elemen dasar di dalamnya, yaitu Stasiun Bumi

(Grond Segment) dan Satelit (Space Segment). [4]

1. Stasuin Bumi (Ground Segment)

Stasiun bumi adalah peralatan yang berfungsi untuk komunikasi

yang merupakan perangkat awal (transmission peripheral) dan perangkat

akhir (reception peripheral) telekomunikasi dalam komunikasi satelit.

Stasiun bumi yang berfungsi sebagai perangkat awal yaitu stasiun

bumi pengirim yang mengirimkan sinyal uplink ke arah satelit. Stasiun

bumi sebagai perangkat akhir yaitu stasiun yang berfungsi sebagai

stasiun bumi penerima yang menangkap sinyal downlink dari satelit.

Secara sederhana konfigurasi stasiun bumi dapat dilihat pada Gambar

2.1.

12



Gambar 2.1 Blok Diagram Stasuin Bumi Secara Umum[4]

Adapun keterangan dari masing-masing subsistem di atas adalah :

a. Antena Parabola

Antena parábola berfungsi sebagai penguat daya dan

mengubah dari gelombang RF(Radio Frequency) terbimbing

menjadi gelombang RF bebas dan sebaliknya. Bentuk antena

parábola dapat dilihat pada Gambar 2.2:

Gambar 2.2 Antena Parabola

b. High Power Amplifier (HPA)

HPA merupakan penguat akhir dari sinyal RF sebelum

dipancarkan ke satelit melalui antena parabola, input dari HPA

13



adalah sinyal RF dari Up Converter dengan daya rendah sehingga

dikuatkan oleh HPA sinyal RF tersebut mempunyai daya yang cukup

untuk diberikan ke antena selanjutnya dapat dipancarkan ke satelit

dengan harga efektif daya yang dipancarkan (Effective Isotropic

Radiated Power , EIRP) yang telah ditentukan. Sistem pada HPA ini

sama dengan suatu tapis lolos (Band Pass Filter , BPF) yang akan

melewatkan frekuensi diantara frekuensi-frekuensi cutt-off-nya,

dengan frekuensi yang dugunakan yaitu 5925 MHz – 64250 MHz

yang menjadi frekuensi uplink pada sistem komunikasi satelit.

c. Low Noise Amplifier (LNA)

Adalah suatu penguat pada arah terima yang berfungsi sebagai

penguat sinyal yang diterima oleh antena parabola, LNA harus

ditempatkan sedekat mungkin dengan antena, hal ini dimaksudkan

untuk mendapatkan Gain to Noise Temperature Ratio (G/T) yang

lebih baik. Pada LNA juga menggunakan BPF pada frekuensi 3700

MHZ – 4200 MHz yang merupakan frekuensi downlink yang

dikirimkan satelit ke arah antena penerima.

d. Up / Down Converter

Up / Down Converter terdiri dari dua bagian yaitu Up

Converter yang berfungsi mengubah sinyal IF (Intermediate

Frequency) 70 MHz menjadi sinyal RF 6 GHz, sedangkan bagian

Down Converter berfungsi mengubah sinyal RF 4 GHz menjadi

sinyal IF 70 MHz. Kedua bagian tersebut menggunakan common

transponder synthesizer 5 GHz.

14



Sehingga up / down converter ini dapat dioperasikan pada

transponder yang diinginkan.

e. Perangkat IF

Perangkat IF (Intermediate Frequency) berfungsi untuk

memodulasi sinyal suara atau data menjadi sinyal IF 70 MHz dan

sebaliknya, perangakat ini disebut dengan MODEM (Modulator

Demodulator) adapun jenis- jenis modem tersebut adalah tergantung

dari sistem yang digunakan.

2. Space Segment

Satelit merupakan suatu microwave repeater station (stasiun

pengulang gelombang mikro) yang berfungsi sebagai penguat sinyal

yang berasal dari stasiun bumi serta proses translasi frekuensi dari Uplink

frekuensi yang terletak pada lebar bidang frekuensi mulai dari 5,925 GHz

sampai dengan 6,425 GHz menjadi downlink frekuensi dari 3,7 GHz

sampai dengan 4,2 GHz. Secara sederhana blok diagram fungsi satelit

digambarkan seperti pada Gamba 2.3 :

Gambar 2.3 Blok Diagram Fungsi Satelit

[4]

15



Sinyal-sinyal RF dari stasiun bumi dengan frekeunsi pancar 6 GHz

setelah diterima oleh antena akan dilewatkan pada Band Pass Filter

(BPF) untuk melewatkan frekuensi yang perlukan saja dan terjadi proses

pemisahan sinyal komando yang menghasilkan sinyal komunikasi.

Sinyal komunikasi yang mempunyai lebar bidang frekuensi 5925

MHz – 6425 MHz setelah diperkuat oleh Low Noise Amplifier (LNA)

kemudian dicampur dengan frekuensi 2225 MHz yang dihasilkan oleh

Local Oscilator (LO) sehingga keluaran mixer merupakan sinyal yang

merupakan lebar bidang frekuensi antara 3700 MHz – 4200 MHz.

Sebelum sinyal tersebut dipancarkan kembali ke bumi, terlebih dahulu

diperkuat oleh High Power Amplifier (HPA) dan dilakukan dalam sebuah

Band Pass Filter (BPF) bersama-sama dengan sinyal yang berasal dari

telemetry transmitter yang berisi antara lain data kondisi peralatan satelit.

Sedangkan sinyal komando akan diproses oleh Command Receiver,

sehingga dapat dideteksi apa isi perintah dari stasiun bumi pengendali

utama.

3. Orbit Satelit [4]

Orbit satelit adalah lintasan beredarnya satelit yang mengitari

permukaan bumi. Jenis-jenis satelit dibedakan menjadi 3 (tiga) macam,

yaitu :

a. Orbit Stasioner

Merupakan sebuah orbit yang menempatkan satelit untuk tetap

berada pada posisinya mengacu pada sebuah titik atau lokasi. Satelit

16



yang ditempatkan pada orbit stasioner kebanyakan bergerak dari arah

timur ke barat mengikuti pergerakan rotasi bumi. Pada orbit stasioner

ini dibedakan berdasarkan ketinggian,yaitu :

1) Orbit Bumi Rendah (Low Earth Orbit , LEO)

Satelit jenis LEO mrupakan satelit yang mempunyai

ketinggian 320-800 km diatas permukaan bumi. Karena orbit LEO

yang sangat dekat dengan bumi, maka satelit LEO harus

mempunyai kecepatan yang sangat tinggi supaya tidak telempar ke

atmosfer. Kecepatan edar satelit LEO mencapai 27.359 km/jam

untuk mengitari bumi selama 90 menit. Aplikasi dari satelit jenis

LEO adalah Sistem Remote Sensing dan Peramalan Cuaca karena

jarak mereka dengan permukaan bumi yang tidak terlalu jauh.

Karena jarak yang tidak terlalu jauh dan biaya yang murah, satelit

LEO banyak diluncurkan untuk berbagai macam aplikasi.

2) Obit Bumi Menengah (Medium Earth Orbit, MEO)

Merupakan orbit satelit yang mempunyai ketinggian diatas

10.000 km. Dengan jarak orbit MEO yang lebih jauh dari LEO,

maka jumlah satelit lebih sedikit dibandingkan orbit LEO. Satelit

yang berada dalam orbit MEO dapat melayani pelanggan dalam

cakupan yang lebih besar dengan jumlah satelit sekitar 12 satelit

sampai 24 satelit. Dengan ketinggian diatas 10.000 km, maka

satelit yang berada pada orbit MEO hanya membutuhkan waktu

sekitar enam jam untuk mengitari bumi.

17



Gambar 2.4 Periode Orbit dan Delay Propagasi untuk Berbagai

Macam Ketinggian Satelit [17]

3) Goestasioner Earth Orbit (GEO)

Orbit GEO merupakan orbit satelit yang mempunyai

ketinggian 35.786 km dari permukaan bumi. Satelit GEO

merupakan sebuah satelit yang ditempatkan dalam orbit yang

posisinya tetap dengan posisi suatu titik di bumi. Karena

mempunyai posisi yang tetap maka waktu edarnya pun sama

dengan waktu rotasi bumi. Posisi orbit satelit GEO sejajar dengan

garis katulistiwa atau mempunyai titik lintang nol derajat. Bentuk

orbit bumi dapat dilihat seperti pada Gambar 2.5.

18



Gambar 2.5 Gabungan Orbit Satelit [4]

b. Orbit Eliptical

Satelit dengan orbit elips merupakan satelit yang mengorbit

dengan bentuk orbit elips terhadap bumi. Dengan bentuk orbit yang

elips tersebut maka menghasilkan suatu jarak yang tidak sama pada

setiap posisi dengan permukaan bumi. Bentuk orbit eliptical pada

orbit satelit dapat ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Orbit Eliptical

19



c. Orbit Polar

Merupakan satelit yang mempunyai inklinasi (penyimpangan)

sebesar 90o dari orbit geostasioner. Satelit pada orbit polar mengitari

bumi dari arah selatan ke utara. Karena arah perputarannya yang tidak

sinkron dengan arah rotasi bumi maka satelit jenis polar ini jarang

digunakan. Bentuk orbit polar pada orbit satelit dapat ditunjukkan

pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Orbit Polar

B. Very Small Aperture Terminal (VSAT)

1. Umum [5]

Very small aperture terminal (VSAT) adalah stasiun penerima

sinyal dari satelit dengan antena penerima berbentuk piringan dengan

diameter kurang dari tiga meter. Fungsi utama dari VSAT adalah untuk

menerima dan mengirim data ke satelit. Sistemnya biasanya terdiri dari

satu stasiun bumi yang besar sebagai pusatnya dan biasa disebut dengan

Hub Station. Pusat ini disekelilingi stasiun bumi yang kecil yang

menyebar ditempat-tempat yang diperlukan. Bentuk antena VSAT

ditunjukkan pada Gambar 2.8.

20



Gambar 2.8 Piringan VSAT [6]

Umumnya konfigurasi VSAT adalah konfigurasi dengan topologi

bintang atau star. Piringan VSAT yang ada ditengah disebut dengan hub

dan melayani piringan lainnya yang berada dalam satu topologi jaringan

tersebut. Bentuk piringan VSAT dapat dilihat pada Gambar 2.9:

Terminal VSAT

HUB

Terminal VSAT

Terminal VSAT

Terminal VSAT

Terminal VSAT

Gambar 2.9 VSAT dengan Topologi Star

VSAT sangat cocok untuk melayani kebutuhan komunikasi data.

Akan terjadi penghematan karena suatu sistem dapat dipakai secara

bersama-sama, sehingga biaya yang harus ditanggung masing-masing

pelanggan relatif sedikit. Keuntungan lain dari sistem ini yaitu,

21



komunikasi data dapat menghubungkan tempat dimana saja. Tetapi

sistem ini juga mempunyai kelemahan, karena semua komunikasi harus

melewati Hub Station serta harus bergantian dengan stasiun lainnya.

Very Small Aperture Terminal (VSAT) terdiri dari beberapa

komponen, yaitu outdoor unit (ODU) dan indoor unit (IDU). ODU

merupakan interface antara VSAT dan satelit, dan IDU adalah interface

antara VSAT dengan terminal pelanggan atau Local Area Network

(LAN).

a. Outdoor Unit (ODU)

Outdoor unit (ODU) terdiri dari antena, up dan down converter,

Low Noise Amplifier (LNA), dan frekuensi synthesizer.

b. Indoor Unit (IDU)

Indoor Unit (IDU) adalah piranti yang terdapat pada bagian

pelanggan. IDU terdiri dari MODEM (Modulator dan Demudulator)

dan IFL (Inter Facility Link) yang merupakan media penghubung

antara ODU dan IDU.

2. VSAT IDIRECT [7]

VSAT IDIRECT merupakan suatu teknologi dengan layanan jasa

telekomunikasi VSAT IP yang menerapkan teknologi TDM / TDMA

dengan IP sebagai protocol komunikasi. VSAT IP adalah layanan

komunikasi data yang menggunakan media akses satelit dengan

teknologi Time Division Multiplexing (TDM)/ Time Division Multiple

Acces (TDMA) berbasis pada standar Internet Protocol (IP). TDM

22



adalah suatu metode multiplexing kanal yang mengalokasikan para

pengguna pada satu kanal berdasarkan pembagian waktu secara simultan.

Sedangkan TDMA adalah suatu metode. dengan penggunaan secara

bersama-sama sebuah band frekuensi transponder satelit oleh beberapa

sinyal carrier, dimana setiap carrier akan menduduki band frekuensi

yang sama pada waktu yang berlainan secara berurutan.

Gambar 2.10 Konfigurasi VSAT IP

Sistem transmisi TDMA yang ditunjukkan pada Gambar 2.11, dari

Remote ke Hub dengan data yang berbeda dari masing-masing remote

yang dikirimkan melalui satelit kemudian data tersebut akan diterima hub

menjadi satu paket data dengan sistem multiple access. Sedangkan untuk

sistem transmisi TDM yang ditunjukkan pada Gambar 2.12, dari Hub ke

Remote dengan data yang dikirimkan oleh hub sebanyak satu paket

melalui satelit kemudian data tersebut akan diterima masing-masing

remote.

23



Gambar 2.11 Sistem Transmisi TDMA dari Remote ke Hub [22]

Gambar 2.12 Sistem Transmisi TDM dari Hub ke Remote [22]

a. Multiplexing

Multiplexing adalah teknik menggabungkan beberapa sinyal untuk

dikirimkan secara bersamaan pada suatu kanal transmisi. Perangkat

yang melakukan multiplexing disebut dengan multiplexer atau

transceiver. Multiplexing dihubungkan pada demultiplexer melalui

jalur tunggal, dimana jalur ini mampu membawa banyak kanal data

24



yang terpisah. Multiplexer menggabungkan multiplexing data dari

jalur banyaknya masukan (input) dan mentransmisikannya melalui

jalur berkapasitas tinggi. Setelah diproses kemudian demultiplexer

menerima aliran data yang sudah melaui proses multiplexing dan

memisahkan data berdasarkan kanal yang ada untuk dikirimkan.

Gambar 2.13 Proses Multiplexing.

Macam-macam multiplexing:

1) Frequency Division Multiplexing (FDM)

Pada Frequency Division Multiplexing berbagai kanal

dikombinasikan kedalam satu sinyal pembawa (carrier) untuk

ditransmisikan dengan frekuensi yang berbeda dalam satu waktu

agar sinyal carrier tidak terjadi tumpang tindih.

2) Time Division Multiplexing (TDM)

Time Division Multiplexing menerapkan prinsip penggiliran

waktu untuk pemakaian saluran transmisi dengan

mengalokasikan satu slot waktu (time slot) bagi setiap pemakai

saluran (user).

n input n output 1 link, n kanal M

U

X

D

E

M

U

X

25



Gambar 2.14 Time Division Multiplexing[12]

b. Akses Jamak (Multiple Access) [13]

Multiple acces dalam sistem komunikasi satelit adalah kemampuan

dari stasiun bumi untuk berhubungan secara serentak dalam

komunikasi suara, data, dan video melalui satelit. Teknik multiple

access mempengaruhi semua elemen sistem, menentukan kapasitas

dan fleksibilitas sistem.

Macam-macam teknik multiple access:

1) Frequency Division Multiple Access (FDMA)

Frequency Division Multiple Access adalah penggunaan secara

bersama-sama sebuah band frekuensi transponder satelit oleh

beberapa sinyal carrier, dimana setiap carrier akan menduduki

band tertentu tanpa terjadi tumpang tindih dengan sinyal

lainnya.

2) Code Division Multiple Access (CDMA)

Code Division Multiple Access adalah penggunaan secara


beberapa sinyal carrier, dimana setiap carrier akan menduduki

26



frekuensi yang sama pada waktu yang bersamaan, dimana setiap

sinyal akan mempunyai karakteristik kode yang berlainan.

Setiap sinyal carrier dari stasiun akan dipancarkan ke satelit

dengan kode-kode tertentu.

3) Time Division Multiple Acces (TDMA)

Time Division Multiple Acces adalah penggunaan secara


beberapa sinyal carrier, maka setiap carrier akan menduduki

band frekuensi yang sama pada waktu yang berlainan secara

berurutan. Konfigurasi sederhana TDMA dapat dilihat pada

Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Konfigurasi Time Division Multiple Acces [22]

C. Modulasi

Modulasi adalah suatu teknik menumpangkan sinyal informasi ke

dalam suatu sinyal carrier. Sedangkan demodulasi yaitu teknik mengambil

kembali sinyal informasi dari sinyal pembawa.

27



Sinyal informasi yang akan dibahas disini adalah sinyal informasi yang

berbentuk digital. Sinyal digital memiliki kelemahan dasar yaitu jarak

transmisi pendek. Hal tersebut disebabkan karena pengaruh redaman maupun

derau yang terdapat pada media transmisinya. Agar sinyal digital dapat

dikirimkan ke jarak yang jauh bahkan tidak terbatas, maka diperlukan suatu

teknik yang disebut dengan teknik modulasi sinyal. Sinyal tersebut diubah

terlebih dahulu menjadi sinyal analog (modulasi), setelah sinyal tersebut

berubah maka sinyal tersebut ditransmisikan melalui media transmisi dan

setelah sinyal tersebut diterima, sinyal tersebut diubah kembali menjadi sinyal

digital (demodulasi). Sinyal analog jarak transmisinya lebih jauh dari pada

digital, bahkan dengan mudah sinyal analog dapat diperkuat untuk mencapai

jarak yang tidak terbatas. Kelemahan sinyal digital adalah mudah terganggu

oleh derau selama perjalanannya.

Jenis-jenis teknik modulasi adalah:

a. Modulasi Analog

Modulasi analog adalah teknik modulasi yang menumpangkan

sinyal informasi kedalam sinyal pembawa yang berbentuk analog.

Bentuk-bentuk sinyal analog yaitu: [9]

1) Amplitudo Modulation (AM)

Modulasi ini menggunakan amplitudo sinyal analog untuk

membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada modulasi jenis ini,

frekuensi dan fasa dari sinyal analog adalah tetap, yang berubah

adalah amplitudo sinyal analognya. Modulasi ini merupakan cara

modulasi yang paling mudah, namun mudah dipengaruhi oleh

28



keadaan media transmisinya. Bentuk modulasi amplitudo dapat

dilihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Modulasi Amplitudo[14]

2) Frequency Modulation (FM)

Modulasi ini menggunakan frekuesi dari sinyal analog untuk

membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada modulasi jenis ini

amplitudo dan fasa dari sinyal analog adalah tetap, yang berubah

adalah frekuensi sinyal analognya. Bentuk modulasi frekuensi dapat

dilihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Modulasi Frekuensi.[14]

3) Phase Modulation (PM)

Modulasi ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal

analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada

modulasi jenis ini, amplitudo dan frekuensi dari sinyal analog adalah

29



tetap, yang berubah adalah fasa sinyal analognya. Bentuk modulasi

fasa dapat dilihat pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Modulasi Fasa. [14]

b. Modulasi Digital

Modulasi digital adalah teknik modulasi dengan menumpangkan

sinyal informasi kedalam sinyal pembawa yang berbentuk sinyal digital.

Bentuk-bentuk sinyal digital yaitu:

1) Amplitudo Shift Keying (ASK)

Dalam teknik modulasi menggunakan ASK, nilai amplitudo dari

sinyal pembawa digeser sebanyak dua states untuk

merepresentasikan bit 0 dan bit 1.

Gambar 2.19 Amplitudo Shift Keying [14]

2) Frequency Shift Keying (FSK)

Dalam teknik modulasi FSK, sinyal informasi dikirimkan

menggunakan teknik membedakan jarak pergeseran antara dua

frekuensi yang berbeda yang merepresentasikan bit 0 dan bit 1.

30



Gambar 2.20 Frequency Shift Keying [14]

3) Phase Shift Keying

Dalam teknik modulasi PSK, fasa dari sinyal carrier

divariasikan diantara dua kondisi untuk merepresentasikan bit 0 dan

bit 1.

Gambar 2.21 Phase Sihft Keying[15]

Amplitudo dari fasa dapat dimodulasi secara simultan dan terpisah

untuk menyampaikan sinyal informasi yang lain. Tetapi metode ini sulit

untuk dapat diterapkan. Sebuah metode yang lebih mudah untuk

memisahkan sinyal asli ke dalam kumpulan dari komponen bebas atau

dalam chanel-chanel tertentu, metode ini disebut I/Q modulation. I yang

dimaksud adalah In-phase modulation sedangkan Q adalah Quadrature

Modulation.

Komponen I dan Q dituangkan dalam sebuah kuadran, karena kedua

lomponen ini berbeda fase 90o. Sebuah single carrier dihasilkan dari

sebuah local oscilator yang dipisah menjadi dua aliran sinyal. Aliran

sinyal yang kedua mengalami pergeseran (delay) sebesar 90o. Komponen

I dan Q dituangkan dalam sebuah kuadran dapat dilihat pada Gambar

2.22.

31



Gambar 2.22 4-QPSK [15]

Jenis pemakaian dari I/Q modulation ini antara lain:

a. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

Prinsip kerja modulasi sama dengan PSK, tetapi QPSK dibagi

dalam empat kuadran. Dengan dibagi kedalam empat kuadran ini

dapat menghemat jalur transmisi dengan bandwidth tertentu.

Beberapa macam jenis QPSK yaitu 4-QPSK, 8-QPSK dan lain-

lain. Indeks angka yang tertulis pada contoh QPSK tersebut

melambangkan banyaknya data yang dapat dikirimkan secara

simultan dalam satu periode waktu. Untuk membedakan data atau bit

satu dengan bit yang lainnya pada metode ini yaitu dengan

membedakan pergeseran fasa antara bit satu dengan bit yang lainnya,

sedangkan amplitudo sinyalnya adalah sama.

32



Tabel 2.1 Tabel kebenaran 4-QPSK [15]

Simbol dikirim Fasa Pembawa Amplitudo Pembawa

00 225º 1.0

01 135º 1.0

10 315º 1.0

11 45º 1.0

b. Quadrature Amplitudo Modulation (QAM)

Sama halnya dengan QPSK, QAM juga terbagi menjadi empat

kuadran. Perbedaanya dengan QPSK adalah cara membedakan bit

satu dengan bit lainnya yaitu dengan membedakan nilai amplitudo

bit satu dengan yang lainnya.

Beberapa macam QAM yaitu 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, dan

lainnya. Indeks angka tersebut menunjukkan data atau bit yang

dikirimkan secara simultan dalam satu periode tertentu.

33



Tabel 2.2 Tabel kebenaran 16-QAM [15]

Simbol dikirim Fasa Pembawa Amplitudo Pembawa

0000 225º 0.33

0001 255º 0.75

0010 195º 0.75

0011 225º 1.0

0100 135º 0.33

0101 105º 0.75

0110 165º 0.75

0111 135º 1.0

1000 315º 0.33

1001 285º 0.75

1010 345º 0.75

1011 315º 1.0

1100 45º 0.33

1101 75º 0.75

1110 15º 0.75

1111 45o 1.0

c. Error Probability

Error probability merupakan probabilitas error suatu sistem

transmisi dengan seberapa penting ukuran performansi dari

kemungkinan terjadi kesalahan atau probabilitas error.

34



Bit Error Ratio (BER) merupakan perbandingan antara jumlah

bit yang diterima salah dengan jumlah total bit yang dikirim[11]

.

Symbol Error Ratio (SER) merupakan perbandingan antara jumlah

simbol yang diterima salah dengan jumlah total simbol yang dikirim.

1) Error Probability Of Binary Transmission System [12]

Persamaan umum Probabilty Bit Error:

……………………...………(2.1)

……………………..……………(2.2)

Jika Z>> 4, maka …………….………(2.3)

Keterangan:

Ed = selisih kuat sinyal antara S1 (t) dan S2 (t) (volt)

Pe = Probabilitas Error Bit

Eb = energy per bit (bit per detik)

Q = complementary error function

a) Unipolar Base Band Signaling

dengan 0≤ t ≤ T

…………...………………(2.4)

Keterangan:

Eb = (rata-rata sinyal per bit) …………...……(2.5)

A = amplitudo (volt)

T = waktu (detik)

35



η = power spectral density (W/Hz)

b) Bipolar Base Band Signaling

dengan 0≤ t ≤ T

…………………………(2.6)

Dengan Eb = A2T …………...…………………………(2.7)

c) Amplitudo Shif Keying (On Off Keying)

dengan 0≤ t ≤ T

……………………...……(2.8)

Dimana dengan …………...…………(2.9)

d) Phase Shif Keying

dengan 0≤ t ≤ T

…………………………(2.10)

Dengan dengan ………….....………(2.11)

e) Frequency Shif Keying

dengan 0≤ t ≤ T

………...………………(2.12)

Dengan

36



2) Probability of Symbol Error [12]

a) M-ary PSK (MPSK)

…………………………(2.13)

Keterangan :

= Probabilitas error simbol

= energy per symbol

= = ukuran simbol

=

b) M-ary FSK (MFSK)

…………………………(2.14)

3) Hubungan dengan [12]

…………………………...……(2.15)

D. Perhitungan Anggaran Saluran (Link Budget) Komunikasi satelit[2]

Pada komunikasi satelit agar kualitas komunikasi yang dihasilkan pada

keadaan yang terbaik maka sebelum melakukan hubungan komunikasi

terdapat beberapa nilai ukuran yang harus diperhitungkan pada link satelitnya.

Dimana nilai ukuran tersebut sangat berpengaruh pada performansi satelit.

Semakin baik unjuk kerja saluran satelit maka akan semakin baik kualitas

komunikasi yang dihasilkan.

Parameter link satelit merupakan ukuran yang harus dipenuhi oleh link

satelit agar link satelit tersebut mempunyai performansi yang baik. Sehingga

37



parameter link budget sangat penting untuk diperhitungkan dan diketahui oleh

bagian perencanaan sistem komunikasi satelit.

Link komunikasi satelit terbagi menjadi dua arah yaitu arah uplink dan

arah downlink. Arah uplink yang merupakan arah pancaran sinyal dari stasiun

bumi pengirim kearah satelit diatas. Sedangkan arah downlink merupakan

arah pancaran sinyal dari satelit menuju stasuin bumi penerima. Propagasi

pada sistem komunikasi satelit sangat mempengaruhi link budget antara

stasuin pemancar dan stasuin penerima yang ada di bumi. Konfigurasi

sederhana uplink dan downlink dapat dilihat pada Gambar 2.19

Gambar 2.23 Definisi dari uplink dan downlink [8]

1. Link Budget arah Uplink [4]

Dalam propagasi sinyal dari stasiun bumi pengirim ke satelit,

parameter-parameter link budget uplink yang ada yaitu:

a. Slant Range (D)

Daerah kemiringan (slant range) antara stasuin bumi dengan

satelit merupakan jarak sebenarnya yang diukur dari stasiun bumi

ditarik garis lurus menuju posisi satelit.

) …………… (2.17)

38



Keterangan :

h orbit satelit geostasioner (35.786 km)

jari-jari bumi (6.378 km)

nilai latitude dari stasiun bumi (°)

selisih longitude stasiun bumi dengan satelit (°)

b. Gain Antenna Transmitter (GTx)

Gain Antenna Transmitter (GTx) merupakan besarnya nilai

dari power yang harus disediakan oleh antena pengirim untuk

mengirimkan sinyal ke antena satelit. Diameter antena yang

digunakan akan sangat berpengaruh, semakin besar diameter antena

maka akan semakin besar power yang digunakan.

……………(2.18)

Keterangan :

= frekuensi uplink (GHz)

= diameter antena (m)

η = efisiensi antena

c. Effective Isotropic Radited Power (EIRP)

Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) merupakan

parameter yang menunjukan nilai efektif daya yang dipancarkan dari

antena yang memiliki penguatan sendiri. Bila terdapat rugi-rugi

feeder atau redaman pada saluran transmisi, maka akan mengurangi

39



nilai EIRP. Nilai EIRP bersifat identik tergantung dimana dan

berfungsi sebagai apakah antena yang sedang digunakan. Misal nilai

EIRP untuk stasiun bumi pengirim dan stasiun bumi penerima. Nilai

EIRP stasiun bumi bergantung pada besarnya daya keluaran High

Power Amplifier (HPA), gain antena dan loss saluran kabel feeder

yang digunakan. Sedangkan nilai EIRP stasiun bumi penerima

dipengaruhi oleh besarnya EIRP antena satelit pengirim, besarnya

redama ruang bebas dan gain antena itu sendiri.

Persamaan untuk menentukan nilai EIRP antena yang

diingingkan sesuai dengan fungsi dan letak intalasi antena tersebut,

maka menggunakan persamaan seperti berikut:

…………………………(2.19)

Keterangan:

PTX = daya keluaran dari HPA stasiun bumi (dB)

Lfeeder = loss saluran transmisi (dB)

GTx = gain antena stasiun bumi pegirim (dB)

d. Free Sapce Loss Uplink (Lfs) up

Free Space Loss Uplink (Lfs) up atau redaman ruang bebas

arah uplink merupakan rugi-rugi propagasi ruang bebas atau

pengurangan daya sinyal kirim selama menempuh jarak propagasi

dari stasiun bumi pengirim ke antena penerima pada satelit.

Free space loss uplink dapat diketahui dengan persamaan

berikut:

40



……………...……(2.20)

Keterangan:

= free space loss arah uplink (dB)

= frekuensi uplink (MHz)

D = slant range satelit (km)

e. Gain to Noise Temperature Uplink (G/T) up

Gain to Noise Temperature (G/T) merupakan parameter yang

membandingkan antara penguatan antena penerima dengan total dari

noise temperature yang ada pada sistem penerimaan.

Gain to Noise Temperature Ratio Uplink (G/T)Up merupakan

ukuran penampilan baik buruknya performansi sisitem penerimaan

pada antena penerima satelit, semakin besar (G/T) maka semakin

sensitif dan semakin baik kualitas panerimaan sinyal.

Sebelum dapat mengetahui besarnya (G/T) pada antena

penerima satelit, harus terlebih dahulu didapatkan besarnya noise

tempetartur perangkat yang ada pada sistem penerima tersebut.

Noise temperature pada perangkat penerima terjadi pada dua titik,

yaitu antara antena dengan kabel feeder dan perangkat penerima.

Konfigurasi Noise Temperature dapat dilihat pada Gambar 2.24.

41



Gambar 2.24 Noise Temperature pada Rx

[9]

Noise temperature pada titik yang pertama dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

………………………………(2.21)

Keterangan:

TA = temperature antena satelit (oK)

LFRx = loss feeder sistem penerimaan satelit (dB)

TF = temperature feeder (oK)

TR = temperature pada perangkat penerima satelit (oK)

Noise temperature pada titik kedua dapat dihitung melalui

persamaan berikut:

……………………………………………….…... (2.22)

Atau

………………………….(2.23)

Sehingga total noise temperature pada sistem penerima

satelit, yaitu:

42



………………………………………..…… (2.24)

Dari persamaan (2.23) dapat diketahui besarnya noise

temperature pada sisntem penerima. Sehingga nilai dari

perbandingan gain antena penerima dengan noise temperature dapat

dituliskan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

…………………………………………….….. (2.25)

Jika persamaan (2.25) diatas diubah dalam bentuk satuan

decibel maka akan menjadi:

………………………………... (2.26)

Keterangan :

(G/T)up = gain to noise temperature ratio uplink (dB/oK)

GRx = gain antena penerima satelit (dB)

Tsys = temperature sistem (°K)

f. Uplink Path Loss (Ltot) up

Uplink Path Loss atau redaman total arah uplink (Ltot) up

merupakan total nilai pengurangan daya sinyal kirim dari stasiun

bumi selama menempuh propagasi antena penerima pada satelit.

Nilai Uplink Path Loss dipengaruhi oleh free space loss arah uplink,

redaman hujan atmosfer dan pointing loss. Uplink Path Loss,

dirumuskan seperti berikut:

………..(2.27)

43



g. Carrier to Noise Ratio (C/N) up

Carrier to Noise Ratio (C/N) up adalah parameter yang

membandingkan daya sinyal carrier yang diterima oleh antena

penerima dengan nilai noise yang ada pada sistem penerima tersebut.

Nilai (C/N) ditentukan dan dipilih berdasarkan jenis dan fasilitas

telekomunikasi yang diterapkan. Nilai (C/N) harus ditambahkan

margin yang besarnya sekitar 1 sampai 3 dB untuk menghindari

keadaan terburuk saat transmisi berlangsung. Hal ini ditujukan agar

penerima dapat menerima sinyal dengan kualitas yang masih baik.

Persamaan untuk Carrier to Noise Ratio Uplink (C/N)up, yaitu:

……. (2.28)

Keterangan :

Lu = free space loss uplink (dB)

(G/T)up = gain to Noise Temperature Ratio pada antena

penerima.

k = konstanta Boltzman (1,3803 x 10-23

J/oK

B = bandwidth (MHz)

IBo = back of input ( pengurangan nilai input yaitu

berupa kuat sinyal yang diterima satelit dibanding

masukan maksimal (dB)

44



2. Link Budget arah Downlink[4]

a. Gain Anteanna Receiver (GRx)

Gain Antenna Receiver (GRx) merupakan besarnya nilai dari

power yang harus disediakan oleh antena penerima untuk menerima

sinyal yang berasal dari satelit. Persamaan gain antenna receiver

adalah:

……………(2.29)

Keterangan :

= frekuensi uplink (GHz)

= diameter antena (m)

η = efisiensi antena

b. Effective Isotropic Radited Power (EIRP) saturasi

Effective Isotropic Radited Power (EIRP) saturasi merupakan

nilai dari power satelit (keluaran amplifier satelit) untuk

memancarkan frekuensi downlink ke stasiun bumi penerima.

Untuk Telkom 1 untuk standar C-Band, besarnya nilai EIRP

saturasi adalah sebesar 42 dBW, seperti yang terlihat pada Tabel 2.3

berikut ini:

45



Tabel 2.3 Spesifikasi Satelit TELKOM [18]

c. Free Space Loss Downlink (LFs)down

Free Space Loss Downlink atau redaman bebas arah downlink

merupakan besarnya redaman atau pengurangan daya sinyal kirim

selama menempuh jarak propagasi dari satelit ke antena penerima

pada stasiun bumi penerima. Free Space Loss downlink dapat

diketahui dengan mengunakan persamaan berikut:

……………...…… (2.30)

Keterangan :

= free space loss arah downlink (dB)

= Frekuensi downlink (Hz)

D = slant range satelit (jarak transmisi dari satelit ke

stasiun bumi penerima dalam km)

46



d. Gain to Noise Temperature Ratio (G/T) saturasi

Gain to Noise Temperature Ratio (G/T) saturasi merupakan

nilai sensitifitas dari transponder satelit dan antena penerima, dan

nilai dari G/T saturasi satelit dapat diketahui dari peta footprint pada

satelit tertentu.

e. Downlink Path Loss (Ltot) dn

Downlink Path Loss atau redaman propagasi total arah

downlink (Ltot) dn merupakan total nilai pengurangan daya sinyal

kirim dari satelit selama menempuh propagasi ke stasiun bumi

penerima. Nilai downlink path loss (Ltot) dn dipengaruhi oleh free

space loss arah downlink, redaman hujan, redaman atmosfer dan

pointing loss, yang dirumuskan seperti persamaan berikut ini:

.....(2.31)

f. Carrier to Noise Ratio Downlink (C/N)down

Persamaan untuk Carrier to Noise Ratio Downlink (C/N)down,

yaitu:

………….(2.32)

Keterangan:

= EIRP saturasi dari satelit (dB)

= downlink path loss (dB)

47



= gain to noise noise temperature ratio pada antena

penerima satelit (dB)

k = konstanta boltzman = 1,3803 x 10-23

J/oK

B = bandwidth (MHz)

OBo = back of output merupakan pengurangan nilai input

yang berupa kuat sinyal yang diterima satelit

dibanding masukan maksimal (dB)

a. Carrier to noise ratio total (C/N)tot

Carrier to noise ratio total (C/N)tot adalah parameter perangkat

akhir dalam komunikasi satelit (stasiun bumi penerima). C/Ntot yang

selanjutnya akan dipakai untuk mengetahui nilai Eb/No pada bagian

modem. C/Ntot dapat dihitung dengan persamaan

…………….……………(2.33)

b. Energy per Bit to Noise Density Ratio (Eb/No)

Energy per Bit to Noise Density Ratio (Eb/No) merupakan

perbandingan dari energi per bit perkepadatan derau dari keluaran

demulator pada sistem modulasi digital. Besaran ini juga

menunjukan kualitas sinyal radio frekuensi (RF) yang diterima oleh

modem. Parameter yang mempengaruhi besaran Eb/No adalah

kecepatan transmisi data dan derau bandwidth dari demodulator.

Nilai Eb/No dapat dicari dengan persamaan berikut:

48



…………………………(2.34)

Keterangan:

= carrier to noise ratio total (dB)

IR = information rate (bps)

= bandwidth allocated (Hz)

c. Bit Error Ratio (BER)

Bit Error Ratio (BER) adalah perbandingan dengan jumlah bit

yang diterima secara tidak benar dengan jumlah bit informasi yang

ditransmisikan pada selang waktu tertentu. Parameter BER adalah

parameter yang digunakan untuk menilai performansi transmisi

digital. Semakin rendah parameter BER yang dihasilkan oleh suatu

transmisi digital semakin baik performansi transmisi digital tersebut.

Bit Error Ratio (BER) adalah perbandingan dengan jumlah bit

yang diterima secara tidak benar dengan jumlah bit informasi yang

ditransmisikan pada selang waktu tertentu. Parameter BER adalah

parameter yang digunakan untuk menilai performansi transmisi

digital. Semakin rendah parameter BER yang dihasilkan oleh suatu

transmisi digital, semakin baik performansi transmisi digital

tersebut.

49



E. Perhitungan Bandwidth Carrier (Carrier Digital) [23]

Bandwidth merupakan nilai dari lebar pita frekuensi atau besar data

yang biasa ditransmisikan dalam satuan waktu tertentu atau satuan kapasitas

media yang digunakan untuk transfer data, adapun perhitungan bandwidth

carrier adalah:

1. Composite Rate (CR)

…………………………. (2.35)

Untuk overhead rate dengan data rate lebih besar atau sama dengan 1544

Kbps, maka nilai nilai overhead rate adalah 96 Kbps, sedangkan untuk

data rate lebih kecil atau sama dengan 1543,9 Kbps maka nilai overhead

rate adalah .

2. Transmission Rate (TR)

………………………………………………….. (2.36)

3. Bandwidth Occupied (BW Occ)

………………………………..………………(2.37)

4. Bandwith Allocated (BW all)

……………….………………………..(2.38)

Keterangan:

CR = Composite Rate (Kbps)

TR = Transmission Rate

m = jumlah bit dalam 1 simbol

FEC = Forward Error Correction

50



F. Elevasi

Sudut elevasi (E) adalah sudut yang dihasilkan dengan memutar sebuah

sumbu tegak lurus dengan bidang horisontal, dengan bidang horizontal

sebagai titik referensi (nol hitungan)[21]

. Sudut elevasi (E) merupakan sudut

yang dibentuk antara titik lokasi stasiun bumi dengan sub satelit point,

dengan mengacu pada kutub utara sebagai referensi dan arah utara selatan

sebagai sumbu perputaran. Sudut elevasi dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan:

…….……………………...……………..(2.39)

latitude VSAT (o)

selisih longitude satelit (o)

E = sudut elevasi satelit (o)

G. ITU-RModel [10]

Redaman hujan merupakan rugi-rugi yang disebabkan oleh buturan air

hujan yang berpengaruh pada propagasi sinyal sistem komunikasi satelit serta

dipengaruhi besarnya frekuensi, ketinggian hujan dan polarisasi dari

gelombang yang dipancarkan. Redaman hujan dapat digambarkan seperti

pada Gambar 2.25.

51



Gambar 2.25 Ilustrasi Perhitungan Radaman Hujan [10]

Perhitungan redaman hujan dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Menghitung tinggi hujan

Dengan ketentuan sebagai berikut:

Jika latitude > 36o, maka:

hR = 4 – 0,0075 (latitude - 36°) …………………………………(2.40)

Keterangan :

hR = tinggi hujan di atas permukaan laut (km)

2. Menghitung panjang slant path dalam hujan

(Untuk E< 5o) ………………(2.41)

(Untuk E > 5o) …………………………………...(2.42)

Keterangan:

hR = tinggi hujan di atas permukaan laut (km)

hS = tinggi stasiun bumi terhadap permukaan laut (km)

E = sudut elevasi antenna (o)

52



LSI = panjang lintasan dari titik stasiun bumi hingga titik hujan

(km)

3. Menghitung proyeksi horisontal dari LSI.

…………………………….…………….……...(2.43)

Keterangan:

LG = panjang titik stasiun bumi dengan titik hR (km)

4. Menentukan intensitas / laju hujan untuk outage time tertentu

R 0,01 = bergantung dari daerah (valid untuk E>5o)

5. Menghitung redaman per km (dB/km)

…………………………….….…….…………...(2.44)

Keterangan:

…………..………………………(2.45)

…………………….…(2.46)

Keterangan:

T = sudut polarisasi gelombang terhadap horisontal

= 0o (polarisasi horisontal), 45

o (polarisasi circular), 90

o

(polarisasi vertikal)

53



Nilai K dan β diperoleh dari tabel berikut:

Tabel 2.4 Nilai Konstanta K dan β

Frekuensi

(GHz)

KH KV βH βV

4 0.00065 0.00059 1.121 1.075

6 0.00175 0.00155 1.308 1.265

7 0.00301 0.00265 1.332 1.312

8 0.00454 0.00359 1.327 1.31

9 0.0101 0.00887 1.276 1.264

12 0.0188 0.0168 1.217 1.2

15 0.0367 0.0355 1.154 1.128

6. Menghitung faktor penurunan horisontal (r0.01)

……………………………………….………..(2.47)

Keterangan:

E = sudut elevasi antenna (o)

LSI = panjang lintasan titik stasiun bumi hingga titik hujan (km)

7. Perhitungan panjang effektif hujan (LE)

………………………………………………..…(2.48)

8. Perhitungan Redaman Hujan

…………………………………….…….….…..(2.49)

Keterangan :

= redaman hujan (dB)

redaman hujan per km (dB)

= panjang efektif hujan (km)

BAB II DASAR TEORI A. Konsep Dasar Sistem Komunikasi Satelit

Documents

Transcript of BAB II DASAR TEORI A. Konsep Dasar Sistem Komunikasi Satelit