Spread Spectrum (Spektrum Tersebar) Disusun Oleh : Burhanudin Nim : 1667 1215 1037 Jurusan : Teknik Elektro ( Elektronika ) Mata Kuliah : Sistem Komunikasi Digital Dosen : Yadi Nuryadi Skom, MT. SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDONESIA (STTI) JAKARTA 2019 1 TEORI DASAR SPREAD SPEKTRUM Teori dasar spread spektrum Modulasi adalah teknik-teknik yang dipakai untuk menumpangkan sinyal pada sinyal atau memasukan informasi dalam suatu gelombang pembawa. Alatnya adalah modulator dan alat yangmelaukan fungsi sebaliknya adalah demodulator. Jika bisa dua-duanya dalam satu alat disebut modem Spread spectrum adalah teknik memancarkan sinyal pada pita frekuensiyang jauh lebih lebar dari pita frekuensi yang dibutuhkan pada transmisistandard (misal; TDMA, FDMA). Sebagai contoh adalah CDMA IS-95 menggunakanlebar pita frekuensi 1.25 MHz, sedangkan AMPS hanya 30 kHz untuk menyalurkansinyal suara. Proses pelebaran pita frekuensi ini disebut dengan spreading.Spread spectrum signal digunakan untuk mentransmisikan informasi digital yang dipengaruhi oleh karakteristik bandwidth W yang lebih besar dari information rate R dalam bits/s, sehingga daya yang dibutuhkan sedikit. Pengertian lain dari teknik spread spectrum adalah suatu teknik yang memungkinkan beberapa user menggunakan bandwidth yang sama pada waktu yang sama tanpa terjadi interferensi satu sama lain. Suatu sistem dapat disebut sistem spread spectrum jika memenuhi persyaratan: 1. Sinyalnya membutuhkan bandwidth yang besar untuk mengirimkan informasi. 2. Spreading signal atau disebut code signal merupakan data independen. 3. Pada receiver, despreading dilakukan dengan menyesuaikan spread sinyal yang diterima dengan replika sinkronisasi dari spread sinyal informasi. Sinyal spread spectrum digunakan untuk: 1. Menghilangkan atau menekan efek interferensi detrimental pada jamming, interferensi dari user lain pada kanal dan interferensi karena multipath propagation. Jammer harus dihilangkan karena akan mengganggu komunikasi karena membingungkan penerima. Interferensi dari user lain terjadi karena user berbagi kanal bandwidth yang sama untuk mengirimkan berbagai informasi ke berbagai tujuan pada saat yang bersamaan. 2. Menyembunyikan sinyal dengan mentransmisikan pada daya rendah yang tertutup oleh noise. Penyembunyian pesan dibalik noise dilakukan dengan menyebarkan bandwidthnya dengan coding dan transmitting sinyal resultan pada daya rendah. Pada keadaan ini probabilitas pendengar lain untuk mengetahui isi pean sangat rendah, atau dikenal dengan Low-probability-ofintercept (LPI). 3. Memberi pesan pribadi tanpa didengar user lain. Hal ini dilakukan dengan superimposing pola pseudo-random dalam pentransmisian pesan. Pesan dapat didemodulasi oleh receiver yang dimaksud, yang mengetahui pola pseudo-random atau kode yang digunakan transmiter, sedangkan receiver lain yang tidak mengetahui kode ini tidak dapat menerima pesan tersebut. Pada aplikasi lain selain untuk komunikasi, spread spectrum signal digunakan untuk menghasilkan perhitungan time delay yang akurat dan rata-rata kecepatan pada radar dan navigasi. Komponen utama dari sistem ini adalah kanal encoder dan decoder, modulator dan demodulator. Untuk menyebarkan frekuensi dari sinyal-sinyal yang dikirim, pada modulator dan demodulator ditambahkan generator pola pseudo-random. Generator ini menghasilkan nilai biner pseudo-noise, yang ditambahkan pada modulator sebelum sinyal ditransmisikan dan memisahkannya setelah sinyal diterima di demodulator. Sinkronisasi pada generator PN di penerima dengan sequence PN pada sinyal yang diterima dibutuhkan agar sinyal bisa didemodulasi kembali Manfaat dari Sistem Spread Spectrum. manfaat dari sistem Spread Spectrum adalah: 1. Imunitas dari berbagai noise dan multipath distortion 2. Termasuk gangguan (Jamming) 3. Dapat mengacak sinyal 4. Hanya receiver yang mengetahui pengacakan kode dapat mendapat kembali sinyal Beberapa user dapat mengunakan bandwidth yang lebih besar dengan sedikit interferency 1. Telepon seluler 2. Code division multiplexing (CDM) 3. Code division multiple access (CDMA). Untuk menentukan signal Spread Spectrum, ada 2 kriteria penting yang harus dipenuhi: • Bandwidth dari signal yang ditransmisikan harus lebih besar daripada information bandwidth. • Beberapa fungsi selain mentransmisikan information ialah mendeterminasikan the resultant dari transmitted bandwidth. 1.2 Keuntungan dari Spread Spectrum Keuntungan dari Spread Spectrum ialah: • Sulit dideteksi. Signal Spread Spectrum lebih lebar daripada transmisi narrow band pada umumnya. Berhubung communication band telah tersebar, signal itu dapat ditransmisikan pada lower power tanpa gangguan dari background noise. Hal ini disebabkan, karena waktu proses despreading berjalan, noise pada satu frekuensi ditolak, untuk meninggalkan signal yang diinginkan. Berhubung signal itu dipancarkan pada kekuatan yang rendah, signal akan tampak bercampur dengan noise, jadi akan sulit untuk dideteksi. • Lebih sulit dijam daripada narrow bands. Dasar dari spreading technique ialah kode yang digunakan untuk menyebarkan signal. Tanpa mengetahui kodenya, maka tidak mungkin untuk mendecipher 1 menguraikan transmisi. Juga, karena kodenya sangat panjang, maka tidak mungkin untuk memecahkan kode yang digunakan, maka interception merupakan hal yang sulit untuk dilakukan. • Multiple users dapat menggunakan band yang sama. Kegunaan dari binary sequences yang berbeda ialah membiarkan beberapa Spread Spectrum systems untuk mengoperasikan secara independen masing-masing signal dalam band yang sama. Bentuk pembagian ini disebut Code Division Multiple Access (CDMA). • Digunakan untuk ranging dan radar. Spread Spectrum dapat digunakan untuk membangun ranging and radar systems yang lebih tepat. Spread carrier, bermodulasi dengan pseudo noise sequence, membuat penerima untuk mengukur dengan tepat tim dari signal yang dikirim. Spread Spectrum dapat digunakan untuk mengetim jarak suatu objek, contohnya ialah radar. Kedua aplikasi sudah secara umum digunakan pada aerspace field selam bertahun-tahun. 1.3 Tipe-Tipe Komunikasi Spread Sectrum • Direct Sequence • Frequency Hopping • Time Hopping Kelebihan dan kekurangan dari ketiga sistem diatas ialah: Sistem Kelebihan Kekurangan Direct Sequence Kebal terhadap noise dan Membutuhkan wideband channel. jamming. Membutuhkan waktu akuisisi Sulit terdeteksi. yang lama. Dapat membedakan multipath. Rentan terhadap near/far problem. Frequency-Hopping Jumlah penyebaran paling besar. Frekuensi synthesizer rumit. Waktu akuisisi lebih pendek. Tidak dapat digunakan untuk mengukur range-rate. Lebih kebal terhadap near/far Time-Hopping problem. Membutuhkan error correction. Efisien dalam bandwith tinggi. Waktu akuisisi lama. Membutuhkan error correction. 2 Implementasinya lebih sederhana dibandingkan frequency-hopping. Berguna bila ditransmisikan pada level power rata-rata, tapi tidak pada level power maksimum. Near/far problem dapat dihindari pada sistem yang terkoordinasi. 2. FREQUENCY HOPPING 2.1 Asal Mula Frequency Hopping Frequency-hopping spread spectrum (FHSS) merupakan salah satu tipe spread-spectrum dalam mentransmisikan signal dengan secara cepat memindah carrier diantara banyak frekuensi channels, menggunakan sequence yang dikenali oleh baik transmitter maupun receiver. Konsep dari frequency hopping ditemukan pada 1942 selama Perang Dunia II oleh aktris Hedy Lamarr dan komposer George Antheil, yanag menerima nomer paten 2,292,387 untuk "Secret Communications System". Versi awal dari frequency hopping menggunakan piano-roll untuk mengganti diantara 88 frekuensi, dan ditujukan untuk untuk membuat radio-guided torpedo sulit dilacak maupun dijam oleh musuh. Frequency hopping sering digunakan untuk meminimalkan effectiveness dari "electronic warfare". pada system frequency Hopping, sebuah transmitter "hops" diantara frekuensi yang ada menurut algorithm tertentu, yang didapat secara random maupun telah ditentukan. Transmitter bekerja pada sinkronisasi dengan receiver, dimana memiliki center frequency yang sama dengan transmitter. Sekelompok data ditransmisikan pada narrow band. kemudian, transmitter mengetune ke frekuensi lain dan mentransmisikannya lagi. Receiver mampu untuk menghop frekuensi dari bandwidth beberapa kali dalam sedetik. Frequency hopping membutuhkan bandwidth yang lebih lebar daripada yang dibutuhkan untuk mentransmit informasi yang sama menggunakan one carrier frequency. Federal Communications Commission (Fcc) pada mulanya mengatur frequency hopping spread spectrum systems bekerja pada frekuensi 2.4 GHz. Peraturan itu kemudian diubah agar dapat menggunakan bandwidth yang lebih lebar, hal ini 3 memungkinkan perangkat Internet beroperasi pada kecepatan tinggi dan membantu perkembangan wireless LAN dan wireless cable modems. 2.2 Kelebihan dan Kekurangan dari Frequency Hopping Spread Spectrum Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) mempunyai data speed limitations dan lebih pendek dalam jangkauan. Design FHSS lebih mudah untuk dibuat dan menghabiskan biaya yang lebih rendah. FHSS sangat bagus dalam menghindari narrow band interference dan user access yang tidak diinginkan dalam lingkungan frequency hopping. Mereka juga dapat dilokasikan dalam network yang berbeda di tempat yang sama tanpa saling memberi gangguan satu sama lain. FHSS bagus digunakan untuk area yang mempunyai tingkat kepadatan yang tinggi seperti kantorr dan cabangnya , aplikasi pendidikan dan healthcare. 4 Sumber : (https://fit.labs.telkomuniversity.ac.id/mengenal-teknologi-spread-spectrum/) (http://muammar-teknik.blogspot.com/2014/08/penjelasan-tentang-spread-spectrum.html) (http://kumpulanmatkul.blogspot.com/2014/12/teori-dasar-spread-spektrum.html) 5