BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan komunikasi tanpa kabel yang sedemikian cepat mengakibatkan

dibutuhkannya suatu proses pentransmisisan data yang aman dan memberikan

kemudahan kepada user. Selain masalah kecepatan dan kapasitas, teknologi

telekomunikasi juga menghadapi masalah interferensi dan penyadapan, kedua

masalah ini berkaitan dengan privasi dan keamanan pelanggan pengguna layanan

telekomunikasi.

Dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang kebal terhadap

masalah interferensi dan penyadapan, maka dikembangkan sistem komunikasi

spektrum tersebar pada pertengahan tahun 1950. Sistem ini dapat menjamin

kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal

to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. Cara menyebar

spektrum antara lain :

a. Runtun Langsung (direct sequence spread spectrum, DSSS)

b. Lompatan Frekuensi (frequency hopping spread spectrum, FHSS)

c. Lompatan Waktu (time hopping spread spectrum, THSS)

d. Gabungan (hybrid spread spectrum)

Teknik spreading yang banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah

Direct Sequence Spread Spektrum (DSSS). Sistem ini dipilih karena adanya

kemudahan dalam mengacak data yang akan di-spreading. Teknik modulasi yang

biasa digunakan pada DS_SS adalah BPSK dan QPSK. BPSK adalah salah satu

teknik modulasi sinyal dengan konversi sinyal digital “0” atau “1” menjadi suatu

simbol berupa sinyal kontinyu yang mempunyai dua fase yang berbeda. Pada

modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), sebuah sinyal pembawa

sinusoidal diubah-ubah fasenya dengan menjaga tetap konstan amplitudo dan

frekuensinya. Selain jenis modulasi hal lain yang mempengaruhi hasil kinerja dari

DS_SS adalah keadaan BER dan kode yang digunakan, semua hal ini 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 Masalah

Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan masalah yang akan penulis

bahas antara lain adalah:

1. Apa definisi dari spread spectrum?

2. Bagaimana prinsip kerja dari spread spektrum?

3. Berapa macam klasifikasi dari spread spektrum?

4. Apa keuntungan dan kekurangan yang ada pada spread spektrum?

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Tidak membahas diluar dari pembahasan teknik modulasi speard spektrum

2. Tidak mensimulasikan contoh dari spread spektrum

1.4 Tujuan

Sedangkan tujuan yang ingin dicapai dari pembahasan ini adalah sebagai

berikut :

1. Untuk mengetahui tentang definisi dari sistem spread spektrum

2. Untuk mengetahui bagaimana prinsip dari sistem spread spektum

3. Mengetahui macam dan keuntungan serta kekurangan dari spread spektrum

2

BAB II

PEMBAHASAN

TEKNIK MODULASI SPREAD SPECTRUM

2.1 Definisi Modulasi dan Spread Spectrum

Modulasi adalah proses dimana parameter gelombang pembawa diubah

sesuai dengan sinyal pemodulasinya. Modulasi ada dua macam, yaitu modulasi

sinyal analog dan modulasi sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog yang

sering kita jumpai adalah Frequency Modulation (FM) dan Amplitude Modulation

(AM), sementara modulasi sinyal digital yang sering digunakan adalah Amplitude

Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK), Frequency Shift Keying (FSK)

dan Audio Frequency Shift Keying (AFSK).

Spread spectrum adalah sebuah metode komunikasi dimana semua sinyal

komunikasi disebar di seluruh spektrum frekuensi yang tersedia. Pada awalnya

dikembangkan untuk kepentingan militer dan intelejen. Ide dasarnya adalah untuk

menyebarkan sinyal informasi melalui bandwidth yang lebih luas untuk mencegah

dilakukannya pencegatan informasi dan gangguan-gangguan lainnya. Istilah

spread spectrum digunakan karena pada sistem ini sinyal yang ditransmisikan

memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi

(mencapai ribuan kali). Proses penebaran bandwidth sinyal informasi ini disebut

spreading. Spread spectrum jenis pertama yang dikembangkan dikenal dengan

nama frequency hopping atau lompatan frekuensi. Versi yang terbaru adalah

direct squence spread spectrum. Kedua teknik ini dipergunakan dalam berbagai

produk jaringan nirkabel. Selain itu juga untuk berbagai aplikasi lainnya, seperti

telepon nirkabelt (cordless telephone). Sebuah sistem spread-spectrum harus

memenuhi kriteria sebagai berikut :

1. Sinyal yang dikirimkan menduduki bandwidth yang jauh lebih lebar daripada

bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi

3

2. Pada pengirim terjadi proses spreading yang menebarkan sinyal informasi

dengan bantuan sinyal kode yang bersifat independen terhadap informasi.

3. 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 bandwidth 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 bahwa kapasitas kanal akan sebanding dengan bandwidth transmisi

dan logaritmik dari S/N-nya. Jadi agar sistem komunikasi dapat bekerja dengan

kapasitas kanal yang tetap pada level daya noise yang tinggi (S/N yang rendah),

dapat dilakukan dengan jalan memperbesar bandwidth transmisi W. Disamping

itu Shannon juga mengemukakan bahwa 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 Konsep Modulasi Spread Spectrum

Berikut adalah skema diagram dari konsep modulasi spread spectrum

Gambar 2.1 Diagram Sistem Spread Spectrum

4

Gambar diatas menyajikan gambaran tentang karakteristik kunci beberapa sistem

spektum penyebaran. Input dimasukkan ke dalam suatau channel enkoder yang

menghasilkan sebuah sinyal analog dengan bandwidth sempit relatif di seputar

beberapa frekuensi pusat. Sinyal ini kemudian dimodulasikan menggunakan

deretan digit-digit tidak beraturan yang disebut pseudorandom sequence. Efek dari

modulasi ini adalah untuk meningkatkan secara signifikan bandwith (yang

menyebarkan spektrum) sinyal yang ditransmisikan. Pada ujung penerima, deretan

digit yang sama di gunakan untuk mendemodulasikan sinyal spektrum

penyebaran. Terakhir sinyal dimasukkan ke dalam sebuah channel dekoder untuk

melindungi data.

2.3 Kelebihan Teknik Spread Spectrum

Sistem komunikasi dengan teknik spread spectrum memiliki beberapa

kelebihan antara lain :

1. Kerahasiaan Terjamin

Keamanan 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. Kemampuan ini

menyebabkan spread spectrum banyak digunakan pada bidang militer.

2. Mampu menekan Interferensi

Kemampuan 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 de-spreading. Proses ini dilakukan dengan

mengkorelasikan sinyal spread spectrum dengan kode PN atau PRG pada

penerima, apabila kode PN atau PRG identik dan sephase dengan kode PN

atau PRG pengirim, maka proses de-spreading 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.

3. 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 Klasifikasi Teknik Modulasi Spread Spectrum

Berdasarkan sistem modulasinya, teknik modulasi spread spectrum dapat

diklasifikasikan menjadi :

1. Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS)

Dalam sistem spektrum tersebar runtun langsung semua pengguna

menempati lebar bidang yang sama pada waktu yang sama tetapi dengan

runtun atau sandi unik yang saling ortogonal. Isyarat informasi

dimodulasi langsung oleh runtun PN dan menghasilkan isyarat yang

memodulasi gelombang pembawa bidang lebar. Dua runtun x dan y dikatakan

ortogonal jika korelasi-silangnya (cross correlation) Rxy(0) selama periode T

adalah nol.

Dalam waktu diskret, dua runtun x dan y dikatakan ortogonal jika

perkalian-silangnya (cross product) Rxy(0) adalah nol.

dengan :

xT = [x1 x2 …. x3]

6

yT = [y1 y2 .…y3]

Sandi ortogonal yang digunakan pada komunikasi CDMA spektrum

tersebar runtun langsung memiliki syarat antara lain sebagai berikut :

1. Korelasi-silang antar sandi sama dengan nol atau sangat kecil.

2. Tiap runtun memiliki bit 1 dan -1 dengan jumlah yang sama atau

jumlah bit 1 dan -1 berbeda 1 bit.

3. 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)]

dengan runtun noise semu [C(t)] yang dihasilkan oleh pseudo noise generator

(PNG), gambar 3.

Gambar 2.2 Blok diagram sistem DSSS secara umum

A. Mekanisme Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Sebelum di sebar, sinyal dimodulasikan terlebih dahulu dengan modulasi

BPSK, BFSK, QPSK atau 2N-ary PSK. Gambar 4 menunjukkan diagram blok

sistem Direct Sequence dengan modulasi Binary Phase Shift Keying (BPSK) disisi

pengirim. Sistem ini adalah salah satu sistem yang digunakan secara luas dalam

pengimplementasian direct sequence.

7

Gambar 2.3. Blok diagram sistem DSSS dengan modulasi BPSK di sisi pengirim

Gambar 2.4 Blok diagram sistem DSSS dengan modulasi BPSK di sisi penerima

Bentuk sinyal secara matematis adalah sebagai berikut: sd(t) = A d(t) cos(2p fct)

dengan :

Kemudian sinyal modulasi ini disebar (spreading) dengan cara mengalikan

sinyal modulasi sd(t) dengan runtun pseudonoise c(t). Untuk mempermudah

kalkulasi dimisalkan nilai c(t) adalah biner [+1, -1], sehingga dalam kalkulasi

digital dapat menggunakan gerbang XOR untuk mengalikan kedua sinyal. Setelah

8

A = amplitudo sinyalsd(t) = sinyal hasil modulasi

fc = frekuensi pembawa (carrier)d(t) = fungsi diskret [+1, -1]

sinyal hasil perkalian diperoleh tampak bahwa bandwidth-nya menjadi lebih lebar

seperti tampak pada gambar 2.5. Lalu pada penerima, sinyal yang datang akan

dikalikan dengan runtun kode pseudonoise c(t) yang dihasilkan oleh pseudo noise

generator (PNG) lokal. Jika runtunnya tidak sama maka penerima hanya

menganggapnya sebagai noise, tetapi jika runtunnya sama maka akan terjadi

proses sinkronisasi yang terdiri dari proses acquisition dan tracking. Pada sistem

penerima yang dituju, proses despreding-nya sama dengan proses spreading yaitu

dengan mengalikan (meng-XOR-kan) sinyal yang diterima dengan runtun kode

runtun pseudonoise pada penerima. Jika runtunnya cocok dengan runtun pengirim

maka akan diperoleh data atau sinyal pesan yang dikirimkan, pada gambar 2.6.

Gambar 2.5 Kawasan frekuensi atau lebih dikenal dengan bandwidth (a) spektrum

sinyal data, (b) spektrum sinyal pseudonoise, dan (c) spektrum sinyal hasil

perkalian antara sinyal data dengan sinyal pseudonoise

9

Gambar 2.6. Contoh Spread Signal yang dihasilkan di sisi pengirim

Sinyal informasi dikalikan dengan Spreading code (kode PN) menggunakan

XOR, spreading code bit 1 tidak mengubah sinyal sementara spreading code 0

akan meng-invert sinyal. Jika spreading code pada pengirim dan penerima sama

maka sinyal asli dapat diperoleh, seperti pada gambar 8.

Gambar 2.7. Contoh Original signal yang dihasilkan di sisi penerima

Pada gambar 2.7, dapat dilihat bahwa original signal dapat dipulihkan dengan

baik. Apabila spreading code disisi penerima salah, maka informasi yang

diperoleh tidak akan sama.

10

Gambar 2.8. Contoh DSSS menggunakan BPSK

Salah satu faktor yang juga memiliki peran dalam spreading sinyal adalah

Processing Gain atau disebut juga spreading factor. Pengertian processing gain

(PG) atau faktor penyebaran (SF) adalah perbandingan antara waktu satu pulsa

atau bit data (Tb) atau pesan terhadap waktu satu chip (Tc), ditunjukkan pada

gambar 10. Secara matematis, dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut:

PG = SF = Tb / Tc

Gambar 2.9. Faktor penyebaran atau processing gain

11

B. Kinerja ketika terjadi interferensi

Pada proses transmisi, dapat terjadi gangguan atau interferensi yang dapat

mempengaruhi informasi yang dikirim.

Gambar 2.10. Ilustrasi 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 bahwa

a. Kode spreading akan mempengaruhi gangguan

12

b. Karena noise uncorrelated dengan urutan PN maka akan menaikkan

bandwidth dan menurunkan power density

Efek dari interferensi dapat diturunkan oleh pengolahan gain. Interferensi

yang terjadi terdiri atas :

a. Narrowband interference

Narrowband noise menyebar oleh perkalian PN urutan pnr dari

receiver. Power density dari noise berkurang sehubungan dengan

sinyal data di despread. Hanya 1/Gp power noise asli yang lolos

didalam baseband informasi (Rs). Spreading dan dispreading

memungkinkan sebuah tingkat bandwidth untuk pengolahan gain

melawan sinyal inteference narrowband. Narrowband interference

akan menonaktifkan penerima narrowband konvensional. Esensi

dibalik penolakan gangguan kemampuan dari sebuah sistem spektrum

tersebar : sinyal data yang berguna akan dikalikan dua kali oleh PN

dan interferensi akan dikalikan satu kali.

Gambar 2.11. Ilustrasi terjadinya narrowband interference

13

b. Wideband interference

Gambar 2.12. Ilustrasi terjadinya wideband interference

Perkalian dari sinyal yang diterima dengan urutan PN penerima

memberikan pilihan despread sinyal data (bandwidth yang lebih kecil,

kepadatan daya yang lebih tinggi). Sinyal interferensi PN

uncorrelated dengan urutan dan disebarkan.

Sumber dari wideband noise :

a. Spread Spectrum Multiple pengguna: beberapa mekanisme akses

b. Gaussian Noise: Tidak ada peningkatan SNR dengan penyebaran

spektrum. Saluran bandwidth yang lebih besar (Rc bukannya Rs)

meningkatkan daya noise yang diterima dengan Gp :

Penyebaran spektrum sinyal memiliki kepadatan daya yang lebih

rendah daripada sinyal secara langsung

14

Gambar 2.13. Ilustrasi Gaussian noise

C. Arsitektur pengirim dan penerima

1. Arsitetur khas dari pengirim Direct Sequence Spread Spectrum(DS-SS).

15

Gambar 2.14. Arsitektur pengirim DSSS

2. Arsitektur khas dari penerima Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS)

Gambar 2.15. Arsitektur penerima DSSS

D. Kelebihan dan kekurangan DS-SS :

Kelebihan

1. Kinerja anti jam dan noise sangat baik,

16

2. Lebih sukar dideteksi.

Kekurangan DS-SS :

1. Membutuhkan kanal pita lebar dengan distorsi fasa kecil

2. Waktu akuisisi lama

3. Membutuhkan generator kode dengan rate yang tinggi

4. Ada masalah near-far

2. Frequency Hopping Spread Spectrum (FH-SS)

Pada spektrum tersebar lompatan frekuensi, frekuensi pembawa yang

memodulasi isyarat informasi tidaklah konstan melainkan berubah secara

periodis. Selama interval waktu tertentu frekuensi pembawanya tetap, tetapi

setelah itu pembawa melompat ke frekuensi lain (atau mungkin juga ke frekuensi

yang sama), pada gambar 17. Misalnya dari frekuensi 1 ke frekuensi 4,kemudian

ke frekuensi 2, dan seterusnya.

Pola lompatan atau perpindahan frekuensi pembawa ini ditentukan oleh runtun

PN, gambar 18 menunjukkan pemilihan frekuensi berdasarkan kode PN.

17

Gambar 2.16. Ilustrasi lompatan frekuensi

Sebuah set frekuensi yang dapat digunakan pembawa 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 waktu. Karena runtun PN berupa

siklus maka frekuensi yang digunakan pun berupa siklus seperti yang

dilustrasikan pada gambar 19.

Bandwidth suatu kanal yang digunakan oleh hopset disebut instantaneous

bandwidth. Bandwidth spektrum yang digunakan sebagai tempat terjadinya

18

Gambar 2.17. Pemilihan frekuensi

Gambar 2.18. Siklus frekuensi

lompatan frekuensi disebut bandwith lompatan total. Data dikirim dengan

lompatan frekuensi pembawa yang telah diatur pada pengirim dengan kanal yang

tampak acak yang hanya bisa diketahui oleh penerima yang memiliki kode PN

yang sama dengan pengirim. Pada setiap kanal, kumpulan data dikirim

menggunakan modulasi narrowband yang konvensional sebelum melompat ke

kanal frekuensi yang lain.

Durasi waktu antara lompatan frekuensi satu dengan frekuensi berikutnya

disebut hop duration atau hopping period dan dilambangkan dengan Th.

Bandwidth lompatan total dan instantaneous bandwidth dilambangkan Wss dan B.

Hubungan antara keduanya merupakan processing gain, yang secara matematis

adalah sebagai berikut:

Processing gain = Wss / B

Keuntungan menggunakan sistem FHSS adalah sebagai berikut:

a. Untuk melawan frequency-selective fading

b. Untuk melawan narrow-band interference

c. Untuk melindungi dari intentional jamming dan pengawasan pihak luar

Diagram blok spektrum tersebar runtun langsung diperlihatkan pada

Gambar 2.18. Isyarat data termodulasi bidang-dasar. Dengan menggunakan

penyintesa frekuensi cepat (fast frequency synthesizer) yang dikendalikan runtun

PN, frekuensi pembawa dikonversi naik ke frekuensi transmisi. Proses sebaliknya

terjadi di penerima. Dengan menggunakan runtun PN lokal, isyarat diterima

19

dikonversi turun ke bidang-dasar. Data dipulihkan setelah demodulasi bidang-

dasar. Rangkaian sinkronisasi menjamin bahwa lompatan frekuensi yang

dilakukan pembawa lokal sinkron dengan di pengirim sehingga pengawa-sebaran

yang benar dapat dilakukan.

Setelah lompatan frekuensi dihilangkan dari sinyal yang diterima, sinyal

tersebut dikatakan dehopped signal. Jika pola frekuensi yang dihasilkan oleh

synthesizer 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 FHSS, ketika ada sinyal yang tidak

diinginkan berada pada kanal lompatan tertentu, noise dan interferensi pada kanal

tersebut masuk ke dalam kawasan frekuensi dan masuk ke demodulator. Oleh

karena itu, ada kemungkinan terjadi tabrakan pada sistem FHSS dimana user yang

20

Gambar 2.18. Diagram blok pengirim dan penerima

spektrum tersebar lompatan frekuensi

tidak diinginkan mengirimkan sinyal pada kanal yang sama di waktu yang sama

sebagai user yang dimaksud. Inilah kelemahan dari sistem FHSS.

Sistem lompatan frekuensi dibagi berdasarkan pesat lompatannya.

Bila pesat lompatan lebih besar dari pesat simbol maka disebut dengan

lompatan frekuensi cepat (fast frequency hopping). Pada F-FH frekuensi

pembawa berubah beberapa kali selama transmisi satu simbol sehingga satu bit

ditransmisikan pada beberapa frekuensi. Bila pesat lompatan lebih kecil dari pesat

simbol maka disebut lompatan fekuensi lambat (slow frequency hopping). Pada

sistem S-FH beberapa simbol ditransmisikan pada frekuensi yang sama.

Penjelasan lebih lanjut adalah sebagai berikut :

1. Fast Frequency Hopping

Seperti yang kita ketahui bahwa frekuensi pembawa berubah-ubah dengan

periode waktu tertentu, yang disimbolkan dengan Tc. Lalu elemen sinyal

yang akan dikirimkan juga memiliki periode waktu tertentu yang

disimbolkan Ts. Yang dimaksud dengan Fast FHSS adalah nilai Tc-nya

kurang dari nilai Ts (Tc < Ts). Ini berarti bahwa jumlah kanal frekuensi

yang dihasilkan lebih banyak sehingga perpindahan kanal frekuensi

pembawa semakin cepat ketika proses transmisi berlangsung atau dapat

dikatakan fast FHSS terjadi jika terdapat lebih dari satu lompatan kanal

frekuensi selama mengirimkan satu simbol atau pulsa. Kelebihan dari

teknik Fast FHSS ini adalah mampu menghindari jamming atau noise

lebih baik dibandingkan teknik slow FHSS karena perpindahan kanal

21

frekuensi pembawa 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 pembawa akan segera

melompat ke kanal frekuensi berikutnya sesuai dengan tabel kanal

frekuensi yang dibentuk oleh runtun pseudonoise dan frequency

synthesizer. Selain itu juga, semakin banyak kanal yang bisa dibuat,

semakin banyak pula kemungkinan pindah kanal frekuensi. Pada Gambar

20, berikut terlihat skema dari teknik spektrum tersebar dengan lompatan

frekuensi cepat (fast FHSS):

22

2. Slow Frekuensi Hopping

Teknik slow FHSS terjadi jika satu atau lebih simbol atau pulsa dikirim

pada interval waktu lompatan frekuensi. Secara matematis, slow FHSS

sebagai berikut:

Tc ≥ Ts

Dimana Tc adalah waktu perubahan kanal frekuensi pembawa dan Ts

adalah waktu tiap sinyal elemen yang dikirimkan. Lompatan kanal

frekuensi pada slow FHSS lebih lambat dibandingkan fast FHSS sehingga

dalam satu kanal frekuensi dapat dikirimkan lebih dari satu bit data. Begitu

pula dalam hal jamming dan noise, slow FHSS lebih mudah terkena

jamming atau noise karena jika suatu sinyal asing berada pada kanal

frekuensi yang sama di waktu yang sama dengan sinyal slow FHSS maka

dapat terjadi jamming yang lebih lama dibandingkan dengan fast FHSS

karena lompatan kanal frekuensinya lebih lambat. Walaupun 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. Berikut ini adalah skema dari teknik spektrum tersebar dengan

lompatan frekuensi lambat (slow FHSS) :

23

Gambar 2.19. Teknik Fast FHSS dengan menggunakan

MFSK

A. Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan FH-SS :

1. Jumlah tebaran sangat besar

2. Penempatan pada spektrum frekuensi dapat diprogram

3. Waktu akuisisi cepat

4. Pengaruh masalah near-far sedikit sekali.

Kekurangan FH-SS :

1. Frequency synthesizer lebih kompleks dan sukar dalam perancangannya.

3. Time Hopping Spread Spectrum (TH-SS)

Pada sistem spektrum tersebar lompatan waktu (time hopping spread

spectrum), isyarat data ditransmisikan dalam semburan cepat (rapid

burst) pada setiap interval waktu yang ditentukan runtun PN. Bentuk

gelombang untuk lompatan waktu ditunjukkan pada Gambar 2.21. Sumbu

horisontal dibagi-bagi menjadi interval yang disebut frame dan setiap frame

24

Gambar 2.20. Teknik Slow FHSS dengan

menggunakan MFSK

dibagi lagi menjadi M buah slot waktu (time slot). Slot waktu pada suatu frame

dipilih oleh pembangkit runtun PN. Semua pesan dikumpulkan dalam sebuah

frame sebelum dikirimkan dalam derau pada slot waktu yang dipilih. Pada

Gambar 2.22, diperlihatkan diagram blok sistem spektrum tersebar lompatan

waktu.

Lebar tiap slot waktu pada frame adalah Tf/M (Tf = periode frame) dan

lebar tiap bit pada slot waktu adalah Tf/kM (k = jumlah bit pesan dalam suatu

frame), secara sederhana tm/M (Tf = ktm). Ini menunjukkan bahwa lebar bidang

isyarat yang dikirim adalah 2M kali lebar bidang pesan. Oleh karena itu

processing gain sistem lompatan waktu sebesar dua kali slot waktu setiap

frame jika digunakan modulasi biphase dan seperempat bila digunakan modulasi

quadriphase.

25

Gambar 2.21. Bentuk gelombang lompatan waktu (a)

Perhitungan matematis dari gambar 23, adalah sebagai berikut :

duty cycle = Tw / TI

Bss = BD / duty cycle

4. Hybrid Spread Spectrum

Sistem ini dibuat karena sistem spektrum tersebar yang ada sebelumnya

memiliki kelemahan. Sistem DSSS, memiliki keuntungan anti-multipath fading

namun memiliki kelemahan masalah near far dan tidak sepenuhnya dapat lepas

dari jamming. Sistem FHSS, memiliki keuntungan dapat mengatasi near far

problem namun tidak dapat menghadapi multipath fading sebaik DSSS dan

memerlukan akuisisi frekuensi bisa menjadi sulit. Sementara sistem THSS,

26

Gambar 2.22. Bentuk gelombang lompatan waktu

(b)

Gambar 2.23. Diagram blok pengirim dan penerima spektrum

tersebar lompatan waktu

memiliki keuntungan efisien bandwidth namun membutuhkan kode akuisisi yang

rumit.

Near far merupakan kondisi dimana pengguna yang lebih dekat dengan BS

memancarkan daya yang tidak terkendali sehingga sinyal yang lebih kuat akan

menutupi sinyal paling lemah dari pengguna yang jauh dari BS dan BS tidak lebih

mampu demodulasi dengan benar.

Ide dasar sistem hybrid adalah menggabungkan keuntungan tertentu dari

setiap teknik modulasi.Bila sebagai contoh, dikombinasikan sistem DS/FH maka

akan didapatkan keuntungan anti-multipath dari sistem runtun langsung/DS

digabungkan dengan keuntungan near-far lompatan frekuensi/FH. Tentu saja

kerugiannya adalah peningkatan kerumitan rangkaian pengirim dan penerima.

Pada Gambar 25, diilustrasikan pengirim DS/FH.

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/FH

b. DS/TH

c. FH/TH

d. DS/FH/TH

27

Isyarat data pertama disebar dengan menggunakan runtun PN sistem

runtun langsung. Isyarat tersebar kemudian dimodulasi pembawa yang

frekuensinya melompat-lompat sesuai dengan runtun PN lainnya. Sebuah

detak digunakan untuk menjamin hubungan yang tetap antara kedua runtun

PN.

Perhitungan matematis dari gambar 26, adalah sebagai berikut :

Rc = chip rate (bps)

28

Gambar 2.24. Diagram blok pengirim spektrum tersebar DS/FH

Gambar 2.25. Bentuk gelombang spektrum tersebar DS/FH

Bss = 2 x N x Rc

Pada TH-SS prinsip kerjanya hampir sama dengan FH-SS namun pada

TH-SS proses pengacakan/perubahan yang terjadi bukan pada frekuensinya tapi

pengacakannya terjadi pada perubahan waktu pengiriman tiap bit datanya.

A. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan TH-SS :

1. Efisiensi dalam penggunaan lebar bidang

2. Implementasi lebih sederhana daripada FH-SS

Kekurangan TH-SS :

1. Waktu akuisisi yang dibutuhkan lama

Dari kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh beberapa sistem spread

spectrum terlihat bahwa FH-SS memiliki keunggulan dari DS-SS dan TH-SS

yaitu FH-SS memiliki waktu akuisisi yang cepat dan pengaruh masalah near-far

yang tidak terlalu berpengaruh.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Modulasi adalah proses dimana parameter gelombang pembawa diubah

sesuai dengan sinyal pemodulasinya. Modulasi ada dua macam, yaitu modulasi

sinyal analog dan modulasi sinyal digital. Teknik spread spektrum dapat diartikan

sebagai teknik pengiriman sinyal informasi yang menggunakan suatu kode untuk

menebarkan spektrum energi sinyal informasi dalam bandwidth yang jauh lebih

lebar dibandingkan bandwidth sinyal informasi. Istilah spektrum tersebar

digunakan karena pada sistem ini sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth

yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi (mencapai ribuan kali).

Adapun klasifikasi dari teknik modulasi spread spektrum adalah sebagai berikut:

1. Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS)

29

Prinsip dari metoda direct sequence adalah memancarkan sinyal dalam pita yang

lebar dengan pemakaian pelapisan (multiplex) kode/signature untuk mengurangi

interferensi dan noise.

2. Frequency Hopping Spread Spectrum (FH-SS)

Dalam teknik ini, perubahan frekuensi carrier pada interval waktu yang

teratur. Frekuensi yang dipilih dari kelompok yang telah ditentukan dalam

spektrum yang tersedia dan mereka mengubah dalam urutan ditentukan oleh

pseudo-random sequence, dengan karakteristik yang mirip dengan termal noise,

dengan demikian nama tersebut adalah PN(Pseudo-Noise) sequence.

3. Time Hopping Spread Spectrum (TH-SS)

Pada TH-SS prinsip kerjanya hampir sama dengan FH-SS namun pada

TH-SS proses pengacakan/perubahan yang terjadi bukan pada frekuensinya tapi

pengacakannya terjadi pada perubahan waktu pengiriman tiap bit datanya.

4 Gabungan (hybrid spread spectrum)

Sistem ini menggabungkan keuntungan tertentu dari setiap teknik modulasi.

Sebagai contoh, dikombinasikan sistem DS/FH maka akan didapatkan keuntungan

anti-multipath dari sistem DSSS dan keuntungan near-far dari sistem FHSS

Teknik spreading yang banyak dipilih para produsen dalam desain produk

adalah Direct Sequence 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 Noise Generator.

3.2. Saran

Sepenggal pengetahuan ini sepertinya tidak akan kucup untuk mengetahui

rasa keingin tahuan secara detail bagaimana teknik modulasi spread spektrum.

Maka dari itu penulis menyarankan agar terus menggali dan mencari ilmu

pengetahuan dari buku atau internet dengan sumber yang berbeda.

30

DAFTAR PUSTAKA

http://tewe.wordpress.com/2008/05/29/spread-spectrum/ diakses pada tanggal 11

Oktober 2013/19.39 WIB

http://aellyas.wordpress.com/2011/10/23/teknik-spread-spectrum/ diakses pada

tanggal 26 September 2013/13.15 WIB

http://te.ugm.ac.id/~risanuri/siskom/SpreadSpectrum/ 26 September 2013/13.15

WIB

http://www.docstoc.com/?docId=20598065&download=1/ diakses pada tanggal

11 Oktober 2013/19.54 WIB

31