BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Spektrum Frekuensi dan Bandwith Spektrum frekuensi dari suatu sinyal adalah kumpulan semua komponen frekuensi yang tercakup didalamnya dan ditunjukkan dengan grafik frekuensi domain. Sedang bandwith suatu sinyal adalah lebar dari spectrum frekuensi. Dengan kata lain bandwith mengacu pada range dari komponen frekuensifrekuensi dan frekuensi spektrum mengacu pada elemen-elemen yang ada didalam range. Untuk menentukan bandwith, bisa dilakukan dengan cara menghitung frekuensi tertinggi dikurangi dengan frekuensi terendah. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.1. Gambar 2.1 Menghitung bandwidth. 2.2 Bit Interval dan Bitrate Sinyal digital adalah sinyal yang aperiodik, jadi periode ataupun frekuensinya tidak jelas. Untuk menggambarkan sinyal digital digunakan bit interval (seperti periodenya) dan bitrate (seperti frekuensinya). Bit interval adalah waktu yang dibutuhkan untuk untuk mengirim satu bit. Bitrate adalah jumlah bit dalam interval waktu satu detik, yang biasa dinyatakan dengan bits per second. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.2.

2 Gambar 2.2 Bit Rate dan Bit Interval 2.3 Broadcasting Terrestrial (DVB-T) DVB-T lebih dikenal dengan siaran televisi digital menjadi standar yang banyak dipakai di dunia dan juga tengah diadaptasi di Indonesia karena beberapa kelebihannya, terutama karena kehandalan DVB-T yang mampu mengirimkan sejumlah besar data pada kecepatan tinggi secara point-to-multipoint. Sistem DVB-T, merupakan sistem penyiaran langsung dari pemancar bumi (terrestrial) ke pemirsa di rumah. Fungsi pemancar bumi adalah untuk mentransmisikan data digital MPEG-2 yang telah dimodulasi menjadi gelombang VHF/UHF dan L- Band untuk dipancarkan menggunakan antena pemancar. Gambar 2.3 Sistem penerimaan televisi digital (sumber: Training M2V)

3 Pada unit penerima, dibutuhkan sistem penerima digital yang berupa settop box (STB) yang fungsinya menerima sinyal modulasi DVB-T dan mengolahnya sehingga siarannya dapat ditonton melalui televisi biasa. Perangkat STB ini bentuk dan fungsinya mirip seperti penerima satelit/dekoder (semacam milik Indovision atau Astro), hanya saja alat ini cukup dihubungkan ke antena biasa. Nantinya, rangkaian penerima pada televisi masa depan akan dapat langsung mengolah sinyal modulasi DVB-T sehingga tidak lagi dibutuhkan penerima STB terpisah. Sebagai catatan, meski sistem DVB-T tidak ditujukan untuk sistem penerima bergerak, namun kemampuan penerimaan DVB-T dalam kendaraan yang bergerak juga dimungkinkan meski memiliki keterbatasan. 2.4 Struktur Multi-carrier Struktur dari carrier dapat digambarkan dalam fungsi waktu (gambar 2.4). Sumbu horizontal sebagi frekuensi dan sumbu vertikal sebagai waktu. 8 MHz channel terdiri dari banyak carrier, ditempati 4462 Hz atau 1116 Hz dari masingmasing memberi mode modulasi (2k atau 8k). Itu adalah beberapa dipesan, juga dinamakan carier Transmission Parameter Signalling (TPS) yang tidak dapat mengirirm payload. Hanya menyediakan informasi mode transmisi untuk reciever, juga total jumlah dari carrier adalah 1512 dan 6048 masing-masing dalam dua mode transmisi dan jumlah bitrate antara 4,97 sampai 31,66 Mbit/s, tergantung dari modulasi (QPSK, 16-QAM ATAU 64-QAM), mode transmisi (2k dan 8k), code rate yang digunakan untuk error corection, dan Guard Interval (GI) yang dipilih. Guard Interval maksudnya adalah dimana small time diantara masingmasing simbol, sehingga transmisi tidak berlanjut. Guard Interval ini memungkinkan penangkapan sempurna dengan menghapuskan error oleh multipath.

4 Gambar 2.4 Struktur carrier OFDM (sumber: Joszef Biro, and Endre Borbely. DVB-T modulation system) 2.5 Spektrum Frekuensi DVB-T Pada mode 2k, 1705 carrier dimodulasi dalam 8 Mhz channel TV, sehingga masing-masing carrier adalah 4462 Hz dari itu adalah tetangga, Sedangkan pada mode 8k ini jaraknya adalah 1116Hz. Pada penyiaran digital, dimana tidak adanya video dan audio carrier, oleh sebab itu daya untuk masingmasing carrier sama. Maksudnya amplitudo dari spektrum frekuensi pada sinyal DVB-T adalah konstan pada channel TV, dan radiasi daya lebih kecil dari penyiaran analog. Pengukuran seperti terlihat pada gambar 2.5, dimana ada tiga channel TV, dua digital TV (DVB-T), dan satu analog (sinyal PAL). Gambar 2.5 Frekuensi spektrum DVB-T dan sinyal analog (sumber: Joszef Biro, and Endre Borbely. DVB-T modulation system)

5 2.6 DVB-T Carrier Kanal DVB-T mempunyai lebar bandwith 8,7 dan 6 Mhz dengan dengan mengoperasikan 2 mode yaitu 2K mode dengan 2048 titiik dalam IFFT dan 8k dengan 8192 titik dalam IFFT sebagai gelombang pembawa (carier) untuk melakukan transmisi data. Jenis konten dalam gelobang pembawa dalam DVB-T beserta besar kapasitasnya untuk kedua mode ditunjukan dalam tabel 2.1 Tabel 2.1 Perbandingan Mode 2K dan 8K No Mode 2K Mode 8K Keterangan Carrier Used Carrier 3 142/ /524 Scattered Pilots Continual Pilots TPS Carrier Payload Carrier Payload carrier akan digunakan untuk melakukan transmisi data yang sesungguhnya, sedangkan TPS (Transmission Parameter Signaling) carrier akan berada pada frekuensi yang ditentukan TPS mempresentasikan sebagai pembawa informasi kanal sejumlah 68 simbol atau 68 bits, dimana 17 bitnya digunakan sebagai inisialisasi dan sinkronisasi. Simbol-simbol tersebut berisikan informasi tentang jenis mode, panjang guard interval, jenis modulasi, code rate serta penggunaan hierarchical coding. 2.7 DVB-T Modulator Penyiaran TV digital DVB-T menggunakan teknik modulasi OFDM, sehingga data akan didistribusikan menggunakan beberapa frekuensi carrier yang saling orthogonal satu sama lain.

6 DVB-T menerapkan pengkodean teknik Reed Solomon dan Viterbi untuk menyediakan Forward Error Correction dan melakukan penyisipan untuk mengurangi kesalahan-kesalahan. Setelah dilakukan kontrol kesalahan awal pada paket MPEG Transport Stream (MPEG-TS), selanjutnya TS akan ditingkatkan 16 bytes sebagai proteksi error yang diteruskan dalam block coding. DVB-T modulator mempunyai 2 input untuk MPEG-TS yaitu high priority path (HP) dan low prority path (LP) yang berbeda code rate-nya. Kedua input ini digunakan modulasi hierarchical yang dimanfaatkan ketika terjadi penerimaan yang kurang bagus di sisi penerima. HP melakukan transmisi dengan low data rate dengan kompresi tinggi menggunakan modulasi QPSK, sedangkan LP menggunakan modulasi 16QAM atau 64QAM dengan low data rate dan low error correction. Pada sisi perangkat penerima HP dan LP dengan teknik hirarki yang dipilih sesuai dengan kondisi penerimaan. 2.8 Quadrature Amplitude Modulasi (QAM) Jenis modulasi digital yang digunakan salah satunya adalah QAM, yang digunakan pada aplikasi-aplikasi, seperti radio digital gelombang micro, DVB-C (Digital video Broadcasting-Cable) dan modem. Pada 16-state Quadrature Amplitude Modulasi (16-QAM), ada 4 nilai I dan 4 nilai Q. Sehingga total kondisi sinyal yang mungkin adalah 16. Hal ini dapat transisi dari kondisi apa saja ke 4 kondisi lainnya pada setiap clock symbol. Karena 16 = 2, atau 4 bit per symbol dikirim. Bit-bit ini terdiri dari 2 bit untuk I dan 2 bit untuk Q. Laju simbolnya adalah ¼ dari laju bitnya. Sehingga format modulasi ini menghasilkan suatu transmisi yang secara spektrum lebih efisien, dibandingkan dengan BPSK, QPSK, 4-QAM dan 8-PSK. Variasi lain dari QAM adalah 32-QAM dan 64-QAM. Saat ini batas untuk QAM adalah 256-QAM, dan tahap pengembangan berikutnya adalah agar batas dapat dinaikkan hingga 512 atau 1024 QAM. Sistem 256-QAM menggunakan 16 8 nilai I dan 16 nilai Q yang menyediakan 256 kondisi yang mungkin. Karena 2 = 256, maka setiap symbol dapat mempresentasikan 8 bit. Sinyal 256-QAM yang

7 dapat mengirim 8 bit per simbol adalah sangat efisien. Akan tetapi karena simbol simbol tersebut sangat berdekatan maka dimungkinkan terjadi kesalahan berupa derau atau distorsi. Sinyal-sinyal ini membutuhkan daya yang relatif besar, karena itu akan mengurangi efisiensi dayanya bila dibandingkan dengan skema yang lebih sederhana. Pada semua sistem modulasi digital, apabila sinyal input terdistorsi atau mengalami redaman maka penerima akan mengalami kehilangan clock symbol. Apabila penerima tidak dapat memperbaiki clock symbol, maka penerima tidak akan dapat mendemodulasi sinyal atau tidak dapat menerima informasi apapun. Dengan sedikit penurunan, clock symbol dapat diperbaiki, tetapi akan noisy dan lokasi simbolnya juga noisy. Dalam beberapa kasus, simbol akan turun jauh dari posisi yang diharapkan dan akan menggaggu posisi yang didekatnya. Detektor level I dan Q yang digunakan dalam demodulaor akan diinterpretasikan berbeda yang menyebabkan kesalahan bit. QPSK tidak efisien, tapi pada modulasi ini kondisi saling berjauhan dan sistem dapat mentoleransi lebih banyak derau sebelum mengalami kesalahan simbol. QPSK tidak memiliki kondisi intermediasi antara lokasi 4 simbol sehingga sedikit peluang bagi demodulator salah dalam memginterprestasikan simbol.. QPSK memerlukan daya pemancar lebih rendah dibandingkan dengan QAM untuk memperoleh BER yang sama. 2.9 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adalah sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus (orthogonal). Masing-masing sub-carrier tersebut dimodulasikan dengan teknik modulasi konvensional pada rasio symbol yang rendah. Prinsip kerja dari OFDM dapat dijelaskan sebagai berikut. Deretan data informasi yang akan dikirim dikonversikan kedalam bentuk parallel, sehingga bila bit rate semula adalah R, maka bit rate di tiap-tiap jalur parallel adalah R/M dimana M adalah jumlah jalur parallel (sama dengan jumlah sub-carrier). Setelah itu, modulasi dilakukan pada tiap-tiap sub-carrier. Modulasi ini bisa berupa

8 BPSK, QPSK, QAM atau yang lain, tapi ketiga teknik tersebut sering digunakan pada OFDM. Kemudian sinyal yang telah termodulasi tersebut diaplikasikan ke dalam Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT), untuk pembuatan simbol OFDM. Penggunaan IDFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal). Setelah itu simbol-simbol OFDM dikonversikan lagi ke dalam bentuk serial, dan kemudian sinyal dikirim. Gambar 2.6 Blok diagram OFDM modulator Seperti terlihat pada blok diagram dari OFDM Modulator, input MPEG transport stream yang dibawa tidak hanya memuat data program yang sudah dikodekan, tetapi juga informasi tentang isi program, jumlah program dan Conditonal Acces System (CAS). Sebelum OFDM memodulasi sinyal dilakukan dua sistem perlindungan kesalahan dan proses interleaving. Perlindungan kesalahan dan inteleaving membuat kemungkinan dalam banyak situasi untuk menghasilkan sinyal walaupun sinyal telah hilang beberapa saat. Interleaving merupakan sebuah proses dimana Bytes atau beberapa bit yang dipesan ulang dimana informasi yang semula mengikuti satu sama lain terpisah dan kemudian yang disusun kembali. Gangguan dalam proses transmisi disebabkan oleh pantulan atau noise pulsa listrik yang bisa menyebabkan bit-bit hilang selama proses transmisi. Nantinya Byte-Byte diatur kembali secara proses alami. Tingkat kemajuan rata interleaving yang digunakan oleh prinsip OFDM sedikit hilang atau adanya error dan proses begitu luas menyebar memungkinkan rangkaian error protection untuk memperbaiki sinyal. Teknik modulasi OFDM digunakan oleh beberapa standar nirkabel. Seperti TV digital, Wireless LAN, Metropolitan Area Networks, dan selular. Dengan OFDM data yang telah dimodulasi ditransmisikan secara parallel melalui subcarrier-subcarrier. Konsep dasar OFDM ditunjukan pada gambar 2.7.

9 Gambar 2.7 Konsep dasar OFDM (Sumber: Darcy Poulin, Ph.D. and Gord Rabjohn, The future of wireless networks) Dengan cara ini, tiap subcarrier menduduki lebar spectrum yang sempit, dan kondisi kanal hanya mempengaruhi amplitudo dan fasa dari subcarrier. Oleh sebab itu, untuk mengatasi frequency selective fading lebih mudah dilakukan pada OFDM karena hanya diperlukan kompensi dari amplitudo dan fasa dari tiap subcarrier. Pemprosesan sinyal dari OFDM juga relatif mudah karena hanya diperlukan dua FFT (Fast Fourier Transform), masing-masing satu dipemancar (modulator) menggunakan IFFT (Inverse Fast Fourier Transform).dan penerima (demodulator) menggunakan FFT (Fast Fourier Transform). Gambar 2.8 Block diagram Sistem OFDM (sumber: Training M2V)

10 Sinyal carrier dari OFDM merupakan penjumlahan dari banyaknya subcarriers yang orthogonal, dengan data baseband pada masing-masing sub-carriers dimodulasikan secara bebas menggunakan teknik modulasi QAM atau PSK. Pada stasiun penerima, dilakukan operasi yang berkebalikan dengan apa yang dilakukan di stasiun pengirim. Mulai dari konversi dari serial ke parallel, kemudian konversi sinyal parallel dengan Fast Fourier Transform (FFT), setelah itu demodulasi, konversi parallel ke serial, dan akhirnya kembali menjadi bentuk data informasi. Pada OFDM, frekuensi-frekuensi multicarrier tersebut saling tegak lurus, yang berarti bahwa crosstalk di antara sub-channels dihilangkan dan inter-carrier guard bands tidak diperlukan. Istilah orthogonal dalam Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) mengandung makna hubungan matematis antara frekuensi-frekuensi yang digunakan. Pemakaian frekuensi yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar frekuensi tanpa menimbulkan interferensi satu sama lain. Ada beberapa kumpulan sinyal yang orthogonal, salah satunya yang cukup sering kita gunakan adalah sinyal sinus, sebagaimana diperlihatkan pada gambar 2.9. Gambar 2.9 Sinyal sinus (sumber: Training M2V)

11 Ortogonalitas juga memungkinkan efisiensi spektral yang tinggi, mendekati rasio Nyquist. OFDM secara umum mendekati spektrum white, sehingga terdapat properti interferensi elektromagnetik terhadap pengguna channel yang lain. Satu prinsip kunci dari OFDM adalah dimana skema modulasinya dengan rasio symbol yang rendah sehingga hanya mendapat sedikit pengaruh intersymbol interference dari multipath fading. Oleh karena itu, maka dapat ditransmisikan sejumlah aliran low-rate dalam paralel, bukan aliran high-rate tunggal. Karena durasi dari tiap simbol panjang, maka memungkinkan untuk penyisipan guard interval di antara simbol-simbol OFDM, sehingga dapat menghilangkan intersymbol interference. Pada OFDM, sinyal didesain sedemikian rupa agar orthogonal, sehingga bila tidak ada distorsi pada jalur komunikasi yang menyebabkan ISI (intersymbol interference) dan ICI (intercarrier interference), maka setiap subchannel akan bisa dipisahkan stasiun penerima dengan menggunakan DFT. Tetapi pada kenyataannya tidak semudah itu. Karena pembatasan spektrum dari sinyal OFDM tidak mutlak, sehingga terjadi distorsi linear yang mengakibatkan energi pada tiap-tiap subchannel menyebar ke subchannel di sekitarnya, dan pada akhirnya ini akan menyebabkan interferensi antar simbol (ISI). Solusi yang termudah adalah dengan menambah jumlah subchannel sehingga periode simbol menjadi lebih panjang, dan distorsi bisa diabaikan bila dipandingkan dengan periode simbol. Tetapi cara diatas tidak aplikatif, karena sulit mempertahankan stabilitas carrier dan juga menghadapi Doppler Shift. Selain itu, kemampuan FFT juga ada batasnya.

12 Gambar 2.10 Periode simbol OFDM (sumber: Training M2V) Pendekatan yang relatif sering digunakan untuk memecahkan masalah ini adalah dengan menyisipkan guard interval (interval penghalang) secara periodik pada tiap simbol OFDM. Sehingga total dari periode simbol menjadi : T total = T guard + T symbol Efek dari penyisipan tersebut dapat di lihat pada Gambar Cyclic prefix yang ditransmisikan selama guard interval, terdiri dari akhir dari symbol OFDM yang dikopi ke guard interval, dan guard interval ditransmisikan diikuti dengan symbol OFDM. Alasan guard interval terdiri atas kopi dari akhir simbol OFDM adalah agar receiver nantinya mengintegrasi masing-masing multipath melalui angka integer dari siklus sinusoid ketika proses demodulasi OFDM dengan FFT. Gambar 2.11 Efek penyisipan Guard Interval (sumber: Training M2V)

13 2.10 Jaringan OFDM Sebuah jaringan OFDM seperti terlihat pada Gambar Dalam proses transmisi, program-program dikodekan dalam MPEG 4:2:0 format dan dimultiplek bersama. Sinyal yang di-multiplex dikirim ke Pemancar menggunakan kabel, microwave atau satelit atau mungkin campuran dari semuanya. Di stasiun pemancar transport stream adalah OFDM yang termodulasi sinyal IF carier dalam OFDM modulator dan diberikan ke high power bagian dari transmiter. Didalam high power sinyal diubah ke frekuensi RF dan dikuatkan dengan tahap-tahap penguatan sebelum di kirim ke antena. Dalam jaringan multi frekuensi pemancar dioperasikan pada channel yang berbeda untuk mencegah interferensi. Ditegaskan lagi, proteksi / constellation / guard interval, sinyal carier OFDM menentukan bitrate. Contoh, 16QAM code rate ½ dan guard interval ¼ menghasilkan bitrate 9.9 Mbps. Ketika jaringan Operator sudah memutuskan untuk menentukan konfigurasi OFDM, multiplexer dan encoder harus di-set untuk bitrate. Mengunci clock frekuensi dari OFDM modulator agar multiplexer mencegah overflow atau underflow. Sistem jaringan harus netral sampai pengiriman di antara multiplexer dan modulator. Sistem yang lebih baik bisa diperoleh didalam rangkaian input modulator OFDM pada Transport stream adapter. Gambar 2.12 Jaringan OFDM (sumber: Clauss Wittrock, MSC. E.E. Experiences in establishing a digital C-OFDM transmission network)

14 Modul TSA pertama berfungsi untuk menghilangkan bit-bit dari penerimaan transport stream, Modul TSA yang kedua mengukur bitrate dan membandingkan nilainya dengan kapasitas dari modul COFDM yang dipilih. Jika dibutuhkan modul TSA akan memasukan bit-bit yang baru untuk menyesuaikan antara transport stream dengan bitrate Error Coding ( Pengkodean Kesalahan) Pengkodean kesalahan dalam system digital digunakan untuk mengurangi kesalahan baik pada sisi pengirim maupun penerima pada sistem dengan modulasi carrier tunggal maupun atau modulasi dengan banyak carrier. Pada gambar 2.13 di perlihatkan dua level pendekatan pengkodean FEC ( Forward Error Correction) pada transmisi DVB yaitu suatu pengkodean modulasi inner dan suatu kode perbaikan kesalahan simbol outer. Selain itu juga digunakan interleaver dan deinterleaver untuk mengeksploitasi kemampuan koreksi kesalahan dari kode FEC. Penyedia layanan video kabel, satelit dan terrestrial menggunakan modulator televisi digital (DTV) untuk mengubah program-program video (termasuk video, audio dan data tambahan) kedalam satu format yang dapat dipancarkan melalui media yang ada. Modulator meneriam data sebagai suatu aliran transport program tunggal (Single Program Transport Sream- SPTS) atau banyak program (Multi Program Transport Sream- MPTS), dikirim melalui penyiaran video digital (DVB) ASI (Asynchronous Serial Interface) pada kecepatan 270 Mbps. Aliran transport (Transport Stream - TS) meliputi input audio, video, dan data ancillary yang telah dikodekan dengan skema kompresi seperti MPEG-2. Outer Code Inner Code Source Encoder Signal Reed- Solomon Encoder Convolutional Interlaver Convolutional Encoder Puncturing to rate R Protected Digital Signal Gambar 2.13 Kode-kode FEC pada transmisi DVB

15 Modulator DTV melakukan pengkodean FEC dan memetakan data biner ke dalam skema modulasi yang sesuai untuk disiarkan. Gambar 2.13 menunjukan kode-kode FEC pada transmisi DVB. Semua modulator yang digunakan pada sistem penyiaran digital tersebut harus menyediakan beberapa bentuk pengodean FEC dan selanjutnya memetakan ke dalam skema modulasi yang sesuai untuk penyiaran. Pada siaran terrestrial menggunakan modulasi COFDM seperti yang digunakan pada beberapa negara yang mengimplementasikan DVB-T, data pada COFDM didistribusikan dengan menggunakan beberapa frekuensi carrier yang saling orthogonal satu sama lain. Modulasi COFDM ini mempunyai antarmuka baseband untuk menerima MPEG-TS. Sistem ini menerapkan pengkodean teknikteknik Reed Solomon dan Viterbi untuk menyediakan FEC dan melakukan penyisipan untuk mengurangi kesalahan-kesalahan. Kemudian data dipetakan QAM ke sinyal dan dikonversikan lagi Coded OFDM - COFDM Coded OFDM atau COFDM merupakan sauatu istilah yang digunakan oleh suatu system dimana pengkodean kontrol kesalahan dan proses modulasi OFDM dilakukan bersamaan. Langkah penting dari suatu OFDM adalah menyisipkan dan mengkodekan bit-bit sebelum masuk ke IFFT. Langkah ini dimaksudkan untuk mengambil bitbit terdekat pada data sumber dan menyebarkannya menggunakan subcarrier yang banyak. Satu atau lebih subcarrier mungkin hilang atau rusak karena nol frekuensi dan kehilangan ini akan menyebabkan satu aliran berdampingan (Contiguous Sream) dari kesalahan- kesalahan bit. Kesalahan-kesalahan ini biasanya akan sulit untuk diperbaiki. Penyisipan pada pemancar akan menyebarkan kesalahankesalahan ini sehingga kesalahan bit menduduki sebagian dari waktu. Spasi ini mempermudah decoder untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan. Langkah penting lainnya pada sistem COFDM adalah menggunakan informasi kanal dari respon ekualiser untuk menentukan keandalan dari bit yang

16 diterima. Nilai-nilai respon ekualiser digunakan untuk memperkirakan kekuatan dari subcarrier yang diterima. Sebagai contoh, jika respon ekualiser akan mempunyai nilai yang besar pada frekuensi tertentu, maka hal ini akan sesuai dengan nol frekuensi pada titik tertentu pada sebuah kanal. Respon ekualiser akan mempunyai nilai yang besar pada titik tersebut karena berusaha untuk mengopensasi sinyal lemah yang diterima. Keandalan informasi ini diteruskan ke blok-blok pengkodean sehingga bit-bitnya yang sesuai ketika melakukan proses pengkodean. Pada kondisi nol frekuensi bit-bit akan ditandai dengan low confidence dan bit-bit ini kandungannya tidak sebesar bit dari subcarrier yang kuat. Sistem COFDM mampu memberikan kinerja yang bagus pada kanal-kanal frekuensi terpilih karena mengkombinasikan kelebihan dari modulasi multicarrier dan pengkodean Bit Error Rate Jika simulasikan semua carrier dalam constellation diagram kita akan mendapat tidak hanya satu titk berlainan, tapi banyak titik, membentuk sebuah awan dan menggambarkan masing-masing wilayah. Kalaupun aditif noise awan jadi lebih besar dan penerima mungkin mengambil keputusan salah, menghasilkan bit-bit error. Gambar 2.14 memperlihatkan pengukuran constellation diagram tanpa dan dengan aditif noise. Untuk menjamin kualitas gambar sempurna, sistem DVB-T menggunakan dua level error corection (Reed-Solomon dan Viterbi). Ini memperbaiki bit-bit 4 jelek di Bit Error Rate (BER) 10 dan memungkinkan data transmisi yang tanpa kesalahan.

17 Gambar QAM constellation diagram a. tanpa aditif noise b. dengan aditif noise (sumber: Joszef Biro, and Endre Borbely. DVB-T modulation system) 2.14 Multipath Efek multipath memanifestasikan diri dalam dua bentuk. Pertama berupa fading atau variasi daya sinyal dalam area yang kecil (cukup kecil untuk bisa dibilang bahwa variasi yang terjadi bukan disebabkan efek jarak maupun shadowing) dan kedua berupa multipath spread yang menyebabkan dispersi atau pelebaran pulsa. Fading menyebabkan variasi kualitas cakupan pada lokasi-lokasi yang berdekatan. Oleh sebab itu pengukuran terhadap efeknya pun dilakukan pada beberapa titik dalam area yang tidak luas, biasanya diambil 100 m x 100 m. Areaarea kecil tersebut dipilh untuk berbagai kondisi, seperti di luar gedung (outdoor) pada jarak dekat, sedang dan jauh, relatif terhadap cakupan nominal, baik untuk kondisi LOS maupun NLOS. Demikian juga dipilih beberapa area untuk kondisi indoor, baik yang mewakili perumahan maupun gedung bertingkat. Dalam setiap area dilakukan pengukuran kuat sinyal atau daya pada minimal 20 titik. Hasilnya

18 digunakan untuk menentukan kualitas cakupan pada area tersebut dalam persen, sesuai dengan kuat sinyal atau daya sinyal minimum yang dikehendaki sebagai kriteria cakupan. Untuk siaran analog, kualitas cakupan per area sebesar 50% biasanya sudah dianggap cukup karena penurunan kualitas gambar berlangsung secara bertahap (graceful degradation). Tetapi pada siaran digital biasanya diharapkan kualitas cakupan setinggi 95% karena sifat penurunan kualitas sinyal yang lebih bersifat tiba-tiba, dapat beruabah menjadi tidak ada gambar sama sekali apabila sinyal melemah. Efek dipersi pulsa dapat menyebabkan fenomena ISI (Inter-Symbol Interference), yaitu bercampurnya pulsa-pulsa yang berurutan pada penerima sehingga dapat mengakibatkan error dalam proses deteksi. Biasanya diterapkan ekualisasi digital untuk mengatsi efek ini. Pada sistem yang berbasis OFDM seperti DVB-T, efek ini diatasi dengan cyclic prefic atau guard interval. Namun multipath spread yang berlebihan, sampai melebihi panjang ekualiser maupun guard interval, berpotensi menyebabkan error yang tidak dapat dihilangkan. Terdapat beberapa teknik yang cukup rumit untuk mengukup multipath spread pada suatu lingkungan. Cara pertama adalah dengan cara menggunakan pemancar pulsa yang kemudian ditangkap oleh penerima dengan osciloskop yang memiliki fasilitas perekaman otomatis untuk melihat pelebaran pulsa yang terjadi. Cara kedua dengan pemancar yang mengirimkan deretan pulsa pseudo-noise yang setelah sampai pada penerima dikorelasikan deret pulsa aslinya. Cara ketiga adalah merespon frekuensi kanal dengan spectrum analyzer dengan menggunakan pemancar yang dapat yang melakukan pemindaian frekuensi. Pada beberapa alat ukur TV digital seperti Pixelmetrix telah terdapat fasilitas pengukuran multipath spread ini yang sebenarnya bekerja dengan memanfaatkan teknik kedua diatas, menggunakan fasilitas estimasi kanal OFDM Pergeseran Doppler Pergeseran Doppler (Doppler Shift) merupakan perubahan frekuensi atau pergeseran frekuensi radio yang disebabkan oleh gerakan MS. Pergeseran

19 frekuensi ini tergantung pada kecepatan dan arah gerak MS yang akan menyebabkan modulasi frekuensi acak pada sinyal radio bergerak, seperti terlihat pada gambar f d v cos Gambar 2.15 Pergeseran Doppler (sumber: Modul STT Telkom. Propagasi - Small Scale Fading) Pada saat MS bergerak relatif terhadap Base Station, MS merasakan bergesernya frekuensi terima dari frekuensi pemancar. Pergeseran frekuensi tersebut sebesar : f d v cos dimana, v = kecepatan pergerakan relatif terhadap Base Station = panjang gelombang frekuensi carrier = sudut antara arah propagasi sinyal datang dengan arah pergerakan antena jika = 0, maka f d max f v m Pergeseran Doppler dipengaruhi propagasi lintasan jamak yang dapat memberikan pergeseran positif atau negatif pada saat yang sama untuk lintasan yang berbeda. Pergeseran positif jika MS bergerak menuju arah datangnya sinyal,

20 sedangkan pergeseran negative jika MS bergerak meninggalkan arah datangnya sinyal Conditional Acces System (CAS) CAS dalam sistem DVB bukan merupakan bagian dari standar. Subsistem ini berfungsi sebagai kontrol akses terhadap program atau layanan sehingga yang dapat menerima layanan hanyalah pengguna yang sudah mendapat otorisasi. CAS terdiri dari beberapa blok diantaranya mekanisme untuk mengacak program atau layanan, subscriber management system (SMS), subscriber authorization system (SAS) dan lainnya. SMS pada dasarnya adalah data base yang berisi informasi pelanggan sauatu layanan, sedangkan SAS berfungsi meng-encrypt dan mengirim code-words yang memungkinkan IRD dapat mendiscrambleer suatu program. DVB membebaskan pengguna jenis CASD yang sesuai dengan kebutuhan operator, namun DVB mengembangkan suatu common scrambling algorithm, yaitu load tools untuk mengacak transport stream dan program elementary streams. Walaupun demikian IRD yang menggunakan teknologi conditional acces yang berbeda mungkin tidak selau dapat saling berinteroperasi. Ada dua pendekatan yang dilakukan DVB untuk terjadinya interoperasi diantara berbagai CAS yang berbeda yaitu: - SimulCrypt, dalam hal ini beberapa program provider melakukan negosiasi komersial sehingga memungkinkan pengguna yang telah memiliki IRD dengan CAS proprietary yang embedded di dalamnya dapat menikmati layanan dari CAS yang berbeda karena adanya supply informasi proprietary yang diperlukan. - MultiCrypt, berbagai teknologi CAS dapat berada pada satu platform IRD yang sama sehingga dapat menerima program yang disiarkan secara simultan dari beberapa program yang CAS-nya berbeda Standar Kompresi MPEG Perkembangan teknologi siaran TV yang mengarah kesiaran TV digital telah menetapkan suatu standar kompresi untuk audio dan video digital yaitu MPEG-2. ISO/IEC dan Motion Picture Experts Group (MPEG) sebagai badan

21 standar video digital yang mempunyai peranan sangat besar dalam memulai dan mengembangkan komunikasi multimedia terutama interoperabilitas anatar jenis aplikasi yang menggunakan standar ini. Perkembangan standar MPEG dapat dijelaskan sebagai berikut: MPEG-1 Standar MPEG-1 atau ISO/IEC yang merupakan generasi pertama dari keluarga MPEG, dikembangkan pada periode Setelah selesainya rekomendasi ITU-T H.261 pada pengkodean video dengan target telefoni video dan konferensi video. Standar MPEG-1 dirancang untuk memeberikan solusi pengodean digital audiovisual secara lengkap untuk media penyimpanan digital seperti CD, DAT, drive optik dan cakram Winchester pada kecepatan < 1.5 Mbps MPEG-2 Standar MPEG-2 atau ISO/IEC ini didefinisikan solusi pengodean audiovisual terbaru dengan memefokuskan pada TV digital dan kualitas penyimpanan menengah dan tinggi (termasuk HDTV). MPEG-2 Video merupakan spesifikasi kerjasama MPEG pertama yang dipublikasikan sebagai ISO/IEC bagian 2 dan pada saat yang sama sebagai rekomendasi ITU-T H.262. Standar MPEG-2 ini pada akhir tahun 1995 ditetapkan sebagai standar pengodean sumber video dan audio untuk standar transmisi DVB-T. Di Amerika Serikat, FCC yang mengesahkan ATSC sebagai standar TV digital negaranya, menggunakan standar ini untuk pengkodean video, sedangkan untuk pengodean audio menggunakan standar kompresi audio digital (AC3). Sedangkan Jepang, yang mengembangkan standar TV Digital sendiri yaitu ISDB-T yang menggunakan standar ini MPEG-4 Standar MPEG-4 atau ISO/IEC yang diluncurkan pada tahun 1994, berkaitan dengan konsep dalam presentasi isi dari audiovisual maju yang ditawarkan yaitu model representasi berbasis objek. Model berbasis objek yang pada standar ini dapat digunakan untuk menutupi kekurangan yang ada pada

22 model berbasis frame yang teah diadobsi oleh standar MPEG-1 dan MPEG-2. Dengan mengadopsi model berbasis objek ini, MPEG-4 mengeluarkan pendekatan baru pada representasi isi multimedia dimana alur audiovisual diambil sebagai suatu komposisi dari objek-objek yang independen dengan pengkodean, fitur dan perilaku sendiri. Asitektur ini memungkinkan tersedianya kemampuan interaksi yang lebih banyak, otomatis atau berdasarkan kebutuhan pengguna. Selain itu standar ini juga mampu beroperasi pada laju bit yang bervareasi dari komunikasi bergerak personal dengan laju bit yang rendah hingga produksi studio dengan kualitas tinggi. Salah satu standar TV digital yang menggunakan standar MPEG-4 adalah DVB-H MPEG-7 Standar MPEG-7 atau ISO/IEC 15938, diluncurkan pada tahun 1996 yang merupakan proyek MPEG yang disebut Multimedia Content Description Interface yang ditunjukan untuk menentukan suatu standar cara menggambarkan berbagai jenis informasi audiovisual. Salah satu tujuan standar ini adalah mengirim informasi latar belakang untuk suatu program siaran dengan bantuan struktur data berbasis XML dan HTML. Sebagi ilustrasi misalnya pada suatu aliran transport MPEG-2 maka dapat direpresentasikan dalam bentuk grafis yang aktraktif ke pengguna dan dilengkapi dengan fungsi-fungsi pencarian dengan suatu set-top box modern. Standar ini pertama kali digunakan pada MHP (multimedia home flatform) sauatu standar untuk set-top box dan dalam SAMBITS MPEG-21 Standar MPEG-21 atau ISO/IEC 21000, dikembangkan pada tahun 2000 dan terkadang disebut Multimedia Framework. Tujuan pengembangan standar ini adalah menyediakan perangkat atau metode untuk mengkapi semua standar MPEG lainya, termasuk didalamnya aplikasi-aplikasi berbasis client-server, peer to peer, Standar MPEG-21 merupakan salah satu standar yang mengacu pada manajemen dan melindungi hak-hak intelektual digital.

23 MPEG-A Standar MPEG-A atau ISO/IEC diluncurkan pada tahun Standar ini sering disebut Multimedia Application Formats (MAF). Target definisi dari MAF ini berdasarkan super-format yang mengkombinasikan tools yang telah didefinisikan sebagai standar-standar MPEG sebagai bagian dari standar ini. Dalam kontek siaran TV digital, standar ini belum begitu memiki andil yang signifikan, tapi mempunyai potensi besar terutama dalam era konvergensi kelak. Karena standar ini mampu mengkombinasi perangkat-perangkat yang telah distandarisasikan pada standar-standar sebelumnya. Salah satu standar MAF yang telah selesai pada tahun 2006 adalah Music Player MAF.