Spektrum Tersebar_kul2

download Spektrum Tersebar_kul2

of 37

  • date post

    08-Apr-2016
  • Category

    Documents

  • view

    21
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Spektrum Tersebar_kul2

Slide 1

Pertemuan 1Spektrum Tersebar1 Sebuah teknik transmisi dimana kode pseudo noise, independent dari data informasi, yang digunakan sebagai gelombang modulasi untuk menyebarkan energi sinyal melalui sebuah bandwith jauh lebih besar dari pada bandwith sinyal informasi. Pada penerima, sinyal di-kumpulkan menggunakan replika kode psudo-noise yang telah disinkronisasikan.

2Positive: Kerapatan daya yang rendah, seperti noise, tidak interferensi dengan sistem konvensional dan sistem SS yang lain. Komunikasi yang aman Multiple Akses : CDMA yang akan menjadi fokus /topik kiuta selanjutnya. Proteksi dari jamming Tahan terhadap narrowband interferenceLow Probability of detection and interception (LPI) Tersedianya pita frekuensi bebas lisensi untuk Industri, sains, dan kesehatan

Negative: Bandwidth yang besar Sistem yang komplek dan beban komputasi yang besar.

3Spread Spectrum Principle(contd)4Classifications of Spread Spectrum:Direct Sequence (DS) DS-CDMAFrequency Hopping (FH) FH-CDMAHybrid Spread SpectrumTime HoppingChirp

In Mobile Cellular Systems, the most popular areDS-CDMAKenapa spektrum bisa menjadi tersebar..???5Untuk kasus Direct SequenceRemember Fourier Series and Fourier Transform.!!

Gambar 1 Mengubah dari spektrum Fourier Transform sehubungan dengan lebar pulsa: (a) pulsa lebar (b)Transformasi Fourier pulsa di (a); (c) pulsa sempit (d) Transformasi Fourirer pulsa di (c)6mempertimbangkan Gambar 1 (a) yang berisi pulsa. Transformasi Fourier spektrum pulsa ini ditunjukkan pada 1 (b)Sekarang anggaplah kita mengurangi lebar pulsa seperti dalam gambar 1 (c); maka spektrum Transformasi Fourier yang sesuai akan melebar, seperti yang ditunjukkan pada 1 (d).Jika lebar pulsa berkurang, Transformasi Fourier spektrum tersebar. Apa pentingnya ini menyebar? sinyal sekarang mengandung lebih banyak komponen-komponen frekuensi. Setidaknya ada dua keuntungan dari penyebaran spectrun ini:Ketika bandwith dari spektrum yang melebar, dimana relatif lebih sulit bagi penyusup untuk memahami sinyal, di mana harus memiliki penerima yang dapat mendeteksi sinyal spektrum luas.Jika bandwidth spektrum sempit, setiap suara akan signifikan. Dengan demikian sinyal akan dengan mudah terganggu oleh kebisingan. 7PRINSIP DASAR DARI DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM (DSSS)

8Untuk modulasi BPSK, building block dari sistem DSSS sebagai berikut:

9Input: Binary data dt dengan symbol rate Rs = 1/Ts (= bitrate Rb untuk BPSK) Pseudo-noise code pnt dengan chip rate Rc = 1/Tc (sebuah integer dari Rs)

Spreading: Pada transmitter, binary data dt (untuk BPSK, I dan Q untuk QPSK) adalah secara langsung dikalikan dengan PN sequence pnt yang terpisah dari baseband yang binary data, untuk memproduksi sinyal baseband yang ditransmisikan txb. txb=dt . Pnr Efek dari perkalian dt dengan PN sequence adalah untuk menyebarkan baseband bandwith Rb dari dt ke baseband bandwith Rc.

10Despreading: Sinyal Spread Spectrum tidak bisa dideteksi dengan penerima narrowband konvensional. Pada receiver, sinyal baseband rxb yang diterima dikalikan dengan PN sequence pnt. Jika pnr = pnt dan disinkronisasi ke PN sequence pada data yang diterima, kemudian binary data yang dipulihkan diproduksi pada dr. akibat perkalian dari sinyal spread spectrum rxb dengan PN sequence pnt digunakan pada transmitter adalah untuk despread bandwith rxb ke Rs. Jika pnr pnt, kemudian tidak terjadi despread. Sinyal dr memiliki spread spectrum. Penerima tidak mengetahui PN sequence dari transmitter sehingga tidak bisa memproduksi kembali data yang telah dikirim.

11Contoh :pada sebuah sift register seperti gambar dibawah mendapat masukan kode awal 1000, tentukan :a. PN sequence yang terbentukb. Sinyal yang ditransmisikan (spreading) jika jika sinyal informasi (asli) 1 0c. Tentukan kembali sinyal hasil despreading

12SolusiJika kode awal yang dimasukan adalah 1000, maka untuk setiaplangkah pergeseran:1. 0100 isi register 3 dan 4 di XOR( 0 XOR 0 = 0) hasilnya mengisi X12. 0010, 1 XOR 0 = 1, hasilya mengisi X13. 10014. 11005. 01106. 10117. 01018. 10109. 110110.111011.111112.011113.001114.000115.1000Untuk memperoleh kode PN-Sequence yangdigunakan, maka diambil dari isi dari shift register 4 untuk setiap langkahnya,maka akan diperoleh :0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 113Pada transmitter Untuk menspread dan menyembunyikan sinyal informasi yang akan dikirimkan, maka setiap bit dari sinyal informasi di-XOR dengan kode PN-Sequence. Misal sinyal informasi bitnya 10:Sinyal asli : 1 0Kode PN : 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1Sinyal transmisi: 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1

Pada receiver sinyal yang diterima akan di-XOR lagi dengan kode PNSequence sehingga diperoleh sinyal aslinya:Sinyal diterima : 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1Kode PN : 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1XOR : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Recovery : 1 014Kenapa spektrum bisa menjadi tersebar..???Untuk kasus FHSS

15Pada pengoperasian FHSS, frekuensi berubah scr periodic sehingga frekuensi pembawa hanya sesaat saja mempunyai satu nilai tertentu Contoh: Bandwitdh total = 100 MHz Bandwitdh ini akan dipartisi sehingga frekuensi pembawa terpisah sejauh 25 KHz. Maka akan terdapat 100 MHz : 25 KHz = 4000 frekuensi pembawa dimana sebuah sinyal dapat melompat atau hoping utk berganti-ganti pada nilai-nilai yg berbeda.

16

17Spread Soectrum for Multiple Access (CDMA = SSMA)18The spreading sequence (code) is used at both the transmitter and receiver.The code must have good correlation property (low crosscorrelation, orthogonal, regenerative, easy to synchronize).There are many types of code (Gold, m-sequence, Walsh-Hadamard, etc)

Spread Soectrum for Multiple Access (CDMA = SSMA)19The desired user despread the received signalSpread and despread with the matched code results in detectionrSpread and despread with the wrong code results in interferenceDespread only at the receiver results in supressed interference

20Direct Sequence Spread Spectrum21a.All users operate at the same frequency.b.All users occupy the entire bandwidth of the allocated frequency.c.All users may transmitt simultaneously.

Characteristics of DS-CDMASpreading sequence (Code) is generated to distinguish between different users.Spreading sequence is used to spread (at the transmitter) and to despread (at the receiver) the users data symbol.Depending on the spreading code used, and the channel conditions (multipath) multiple access interference (MAI) is the limiting factor that determine the capacityThe user can be detected when ratio of signal-to-interference (SIR) is sufficient.

Output SINR of the modelHereM = processing gain2n =AWGN variancePk = received signal power of the kth userK = number of user

22Number of active users with EQUAL powersThe number of users for this case is -

If K = 1 (Eb/I0) = SNR = [2n/P]-123Example 1Spread spectrum is used to transmit a single channel military data at a bit rate of R = 64 kbps. If a wide band spreading sequence is used in which the number of chips per data symbol is 3.6864 Mcps and the BPSK receiver operates at Eb/I0 = 7 dB to achieve the minimum required bit error rate of 10-3 . Receiver thermal noise contributes to the SNR after despreading of 10 dB. Calculate the anti jamming margin of this system.

Spektral tersebar dipergunakan untuk transmisi satu kanal data militer pada bit rate 64 kbps. Jika menggunakan deretan kode dengan jumlah chips per symbol data 3,6864 Mcps dan penerima BPSK bekerja pada Eb/I0 = 7 dB untuk mencapai keperluan BER minimum 10-3. Penerima berkontribusi derau thermal stelah proses despreading sehingga SNR = 10 dB. Hitung margin untuk anti jamming.24Solution for example 1

Only one user plus one jamming user with Pj

25Example 2Let the information bit rate is R = 8.2 kbps and the spread bandwidth is W = 1.25 MHz. If the receiver contribute thermal noise so that the output SNR = 10 dB and the demodulator requires Eb/I0 = 7 dB to achieve a bit error rate BER = 10-3. How many user can be served by this system.

Bit rate informasi adalah R = 8.2 kbps dan lebar pita tersebar adalah W = 1.25 MHz. Jika penerima menimbulkan derau thermal sehingga SNR = 10 dB dan demodulator membutuhkan Eb/I0 = 7 dB untuk mencapai BER = 10-3. Berapa jumlah user yang dapat dilayani oleh sistem ini.26AnswerNumber of user is K = 16

27Number of active users with UNEQUAL powers The received power from the i-th transmitter may be represented as HerePo = received power at unit distancedi = distance from the i-th transmitter to j-th transmitter = propagation constantThe ratio of the power received from the i-th transmitter to that received from the j-th transmitter can be represented by

28...(Continued)...

The equation can be solved if the distance term is obtained, here, 29 (Continued) Near-far effect...The distance term gives the near-far effect.

If di is less than dj, then fewer terms can be added until the sum becomes equal to the right-hand side.

This results in smaller number of effective users 30 (Continued) Example...Assume, all transmitters are at the same distance from the receiver except for user 1, that is di =d1 where i is the user 1 d1=0.5 dj. =3.5 (propagation loss exponent)This gives us the number of users (for situation in example 2) as -

31Observations The number of users has been reduced by a factor of 3 (only 5 users) simply by virtue of one of the transmitters being 2 times closer than all of the others.The system would eventually fail as multiple access system since only one user could be supported and none of the others would be able to be received with the desired output SNR, if

32BW & Power LimitationsReason for