2012 TUGAS KOMUNIKASI DIGITAL CODE DIVISION MULTIPLE ACCES OLEH Yustrinana Damantalm (D411 08 366) Adrianus Bonny (D411 08 370) Astriana (D411 08 381) Muh. Hafiansyah (D411 08 329) JURUSAN ELEKTRO FAKULAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2012
BAB 1 PENDAHULUAN Perkembangan teknologi informasi saat ini berkembang seiring dengan revolusi teknologi informasi. Hal ini sesuai dengan kemajuan teknologi dalam bidang telekomunikasi dunia yang sedang maju dengan pesat serta pengaruh era globalisasi dan arus informasi yang sangat diperlukan oleh masyarakat modern. Kemajuan perekonomian serta majunya teknologi telekomunikasi merupakan titik tolak dan potensi yang besar untuk dapat meningkatkan dan mewujudkan jenis pelayanan komunikasi yang lebih canggih untuk komunikasi suara, video, dan data. Aktifitas kehidupan sehari-hari banyak tergantung dari penggunaan informasi. Bentuk-bentuk informasi adalah beraneka ragam, antara lain dalam bentuk bahasa lisan, tertulis atau data tertulis/gambar. Informasi bisa diolah, disimpan dan disalurkan. Teknologi-teknologi baru telah dikembangkan untuk melakukan hal-hal tersebut. Salah satu sarana yang paling penting dalam penyaluran informasi adalah dengan mengkonversikan informasi ke dalam bentuk sinyal listrik dan mentransmisikannya dalam jangkauan jarak tertentu menggunakan suatu media komunikasi. Teknologi yang banyak digunakan sekarang ini adalah CDMA yang merupkan salah satu teknik akses yang berbasiskan spread spectrum dimana terdapat baris baris kode dalam penyampaian informasinya sehingga tidak mudah disadap.
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah CDMA CDMA adalah sebuah teknologi militer yang digunakan pertama kali pada Perang Dunia II oleh sekutu Inggris untuk menggagalkan usaha Jerman mengganggu transmisi mereka. Sekutu memutuskan untuk mentransmisikan tidak hanya pada satu frekuensi, namun pada beberapa frekuensi, menyulitkan Jerman untuk menangkap sinyal yang lengkap. CDMA menggunakan spektrum frekuensi amat lebar yang dimanfaatkan secara bersama oleh para pelanggan / pengguna tanpa pembagian waktu maupun frekuensi. CDMA akan mengisi seluruh spektrum dengan paket informasi / data yang telah dikodekan CDMA (code division multiple access) adalah teknologi akses jamak dimana masing-masing user menggunakan code yang unik dalam mengakses kanal yang terdapat dalam sistem.pada CDMA, sinyal informasi pada transmitter dicoding dan disebar dengan bandwidth sebesar 1.25 MHz (spread spectrum), kemudian pada sisi repeater dilakukan decoding sehingga didapatkan sinyal informasi yang dibutuhkan. Para pakar teknologi telepon seluler sepakat bahwa kecanggihan CDMA jauh melebihi GSM yang sekarang ini banyak dipergunakan oleh operator telepon seluler di Indonesia. CDMA tarifnya akan jauh berada dibawah GSM karena biaya investasinya sangat murah. Teknologi CDMA pada awalnya dipergunakan dalam komunikasi radio militer Amerika Serikat (AS), mulai tahun 1990 patennya diberikan kepada Qualcomm, Inc. dan dijadikan sebagai standar seluler digital di AS sejak tahun 1993. Oleh karena itu tidak heran jika teknologi ini sangat aman karena tidak dapat digandakan (dikloning). Sehingga teknologi ini sangat cocok bagi kegunaan layanan telepon banking, seperti transfer, cek saldo, dll.
0 2 4 6 8 10 11 12 14 Uplink or uplink CDMA RF Carrier Channel (MHz) N.. Time(sec) t 5... t 4 t 3 t 5 4.. 1 2 3 4 5 M (PN Code) Gbr. Teknologi 3 CDMA dimana N bandwidth tersedia diisi oleh spektrum paket informasi/data dgn mengunakan PN Code. Pada Gbr. diatas terlihat bahwa saat t 1 ada sejumlah M paket informasi yang megakses secara bersama, maka masing-masingnya diberi Pseudo Noise (PN) Code yang berbeda-beda, sehingga total PN Code juga M. Dari Gbr. juga terlihat ada N total kanal yang tersedia, dan setiap paket spektrum akan menyebar / mengisi keseluruhan bandwidth dari N kanal yang tersedia. Dgn pemanfaatan TDM ( t 1,t 2,t 3,t 4,t 5 ) kapasitas CDMA semakin meningkat Kepadatan spektrum daya (dbwatt/hz) 3 db 3 db B S Frekuensi (Hz) B SS
Gbr Spektrum sinyal informasi / data sebelum dan Sesudah penyebaran Ide dasar CDMA adalah mentransformasikan sinyal informasi dengan bandwidth B S kedalam bandwidth yang lebih lebar B SS. Dengan demikian setiap paket sinyal informasi yang telah dikodekan selebar B S akan menempati keseluruhan bandwidth B SS sebagaimana terlihat pada Gbr.diatas 2.2 Pengertian Spread Spectrum 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-of-intercept (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. Diagram Blok dari spread-spectrum: 2.3 Teknik Spreading Secara garis besar teknik spreading dibedakan atas 2 macam, yakni: 1. Spectrum spreading, yang terdiri dari : a. Direct Sequence Spread Spectrum b. Frequency Hoping Spread Spectrum 2. Time spreading (Time hoping ). DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM Transmisi Direct Sequence Spread Spectrum punya pengaturan sbb.:
1. Spread spectrum adalah sebuah cara guna mengatur distribusi dari energi frekuensi radio pada suatu bandwidth. 2. Sebuah pita sempit dari energi radio yang mengandung informasi / data dimodulasikan sehingga berada dalam bandwidth yang jauh lebih lebar dari spektrum semula. 3. Direct sequence menunjukkan bahwa informasi yang telah dikodekan ke dalam bidang frekuensi selebar B SS, selanjutnya dimultipleks dan ditransmisikan bersama sinyal informasi lainnya. 4. Seluruh informasi suara / data diidentifikasikan dengan kode Pseodo Noise (PN) yang khas ke terminal bergerak. 1. Chips : Dalam Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) atau DS-CDMA, tiap bit informasi disimbolkan oleh sejumlah kode bit yg disebut chips,yakni total kanal frekuensi yg akan digunakan sebagai tempat pengkodean. Sebagai contoh: Suatu informasi yang ditransmisikan dgn kecepatan R b = 10 KBPS punya lebar pita B S = 10KHz. Jika tiap bit-nya dikodekan dengan 100 chips (kanal), maka : Kebutuhan lebar pita B SS = 100 x 10 KHz = 1 MHz. 2. Processing Gain (PG) / Spreading Factor Processing Gain adalah perbandingan bandwidth spread spectrum terhadap kecepatan bit informasi, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut: PG = B SS / R b. VIII-1 PG merupakan salah satu parameter yang sering digunakan mengukur unjuk kerja DS-CDMA. Jika data diatas dimasukkan dalam rumus IX-1, maka diperoleh PG = 1 (MHz) / 10 (KBPS) = 100 kali = 10 log 100 = 20 db Processing Gain / Spreading Factor akan menentukan jumlah kanal / pengguna yang dapat ditangani oleh sistem. FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM Sebuah FH-CDMA dalam sistemnya akan memiliki N kanal frekuensi yang digunakan untuk menyelenggarakan suatu hubungan yang berpindah-pindah (hopping) dengan suatu pola tertentu dalam N kanal tersebut.
Jika suatu informasi dengan bandwidth B C KHz akan menggunakan N kanal hopping maka sebagaimana terlihat pada Gbr.VIII-3, bandwidth yang diperlukan untuk mentransmisikan informasi tersebut dengan FH-CDMA adalah W = N.B C (KHz) W B C Kanal yang dipakai pada waktu t Kanal untuk hopping 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 No. kanal Gbr.: Bandwidth W dari teknologi FH-CDMA Dalam FH-CDMA terdapat 2 macam pola hopping, yakni : 1. FAST HOPPING : Merupakan pola lompatan yang akan melakuan perpindahan dua kali atau lebih untuk setiap chipnya. 2. SLOW HOPPING Merupakan pola lompatan yang akan melakukan satu perpindahan untuk beberapa chips. TIME HOPPING / TIME SPECTRUM R R g R g R g R g R g R g T t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t n a b
Gbr. Pengiriman sinyal informasi dengan Time Hopping a. Sinyal informasi awal b. Sinyal informasi setelah mengalami Time Hopping Bila sejumlah informasi dengan kecepatan data R membutuhkan waktu kirim dengan interval T, maka untuk pengakesan dengan metode time hopping, informasi ini kemudian dibagi-bagi sebesar R g tiap burst-nya dengan tenggang waktu atau guard time t n, dikirim secara acak menurut Pseudo Random atau Pseudo Noise yang dimilikinya, sebagaimana terlihat pada Gbr.VIII-4. PROSES END TO END SINYAL CDMA PADA SISTEM SELULER S 1 (t-t 1 ) G 1 (t-t 1 )+ S 2 (t-t 1 ).G 2 (t-t 1 ) S 1 (t-t 1 ) MODEM BPF X 1 (t-t 1 ) X 1 (t) S 1 (t) S 1 (t). G 1 (t) G 1 (t-t 1 ) f 0 X 2 (t) f 0 G 1 (t) A S 2 (t) S 2 (t). G 2 (t) S 1 (t-t 2 ) G 1 (t-t 2 )+ S 2 (t-t 2 ).G 2 (t-t 2 ) S 2 (t-t 2 ) f 0 G 2 (t) BPF X 2 (t-t 2 ) G 2 (t-t 2 ) f 0 B S 1 (t-t 2 ) G 1 (t-t 2 ) G 2 (t-t 2 ) + S 2 (t-t 2 ) { G 2 (t-t 2 ) } 2
Gbr.Proses end to end sistem CDMA di mana: a. X 1 (t), X 2 (t) = sinyal informasi b. S 1 (t), S 2 (t) = sinyal termodulasi c. G 1 (t), G 2 (t) = PN Code d. T 1, T 2 ) = waktu tunda Operasi end to end sistem CDMA yg diperlihatkan pada Gbr.diatas terdiri dari 1 Base Station dengan 2 kanal. Sebelum sinyal informasi X 1 (t) dan X 2 (t) ditransmisikan dengan kecepatan data R, terlebih dahulu harus dimodulasi oleh sinyal carrier f 0 yang sama, selanjutnya setelah sinyal termodulasi ini dikalikan dengan PN Code akan diperoleh sinyal yang dipancarkan BTS, yakni : Output BTS yang berasal dari kanal 1 : S 1 (t). G 1 (t) Output BTS yang berasal dari kanal 2 : S 2 (t). G 2 (t) Kedua penerima akan menangkap semua sinyal yang berasal dari BTS, dan sinyal ini punya waktu tunda propagasi sebesar T detik. sehingga : Input penerima kanal 1 : S 1 (t-t 1 ) G 1 (t-t 1 )+ S 2 (t-t 1 ).G 2 (t-t 1 ) Input penerima kanal 2 : S 1 (t-t 2 ) G 1 (t-t 2 )+ S 2 (t-t 2 ).G 2 (t-t 2 ) Melalui proses EXNOR, sinyal dipenerima akan dikalikan dengan PN Code. Perkalian antara 2 PN Code akan memberikan hasil sbb.: Untuk PN Code yang sama : G 1 (t-t 2 ) G1(t-T 2 ) = 1 Untuk PN Code yang berbeda : G 1 (t-t 2 ) G2(t-T 2 ) = 0 Selanjutnya setelah diliwatkan pada BPF akan diperoleh kembali sinyal termodulasi S 1 (t-t 1 ) dan S 2 (t-t 2 ). Tahapan akhir dari proses adalah demodulasi S 1 (t-t 1 ) dan S 2 (t-t 2 ) dari carrier f 0 guna memperoleh kembali sinyal informasi X 1 (t), X 2 (t). PEMBANGKIT KODE PSEUDO NOISE ( PN CODE ) Deret PN yang paling banyak dipakai adalah : 1. Maximal Length Shift Register (MLSR) 2. Deret M yang dapat dibangkitkan oleh shift register n tingkat.
Deret m lebih banyak digunakan karena mudah dibangkitkan dan memiliki autokorelasi yang baik. Autokorelasi adalah derajat kesamaan antara kode yang dibangkitkan dipengirim (Base Station) dengan replika kode tersebut dipenerima. Feedback 1 0 0 0 X 1 X 2 X 3 X 4 Output : Clock Tg Gbr. Pembangkit deret M dengan Shift Register 4 tingkat. Gbr.ditas memperlihatkan pembangkit kode PN. Dari gambar terlihat bahwa 2 digit terakhir ( X 3 dan X 4 ) digabung dengan sebuah penambah module 2 (gerbang XOR), kemudian diumpan balik sebagai masukan berikutnya. Sedangkan deret yang dimaksud adalah digit-digit terakhir dari keluaran yang dihasilkan. Bila masukan awal : 1000 Maka keluaran : 1000 0100 0010 1001 1100 0110 1011 0101 1010 1101 1110 1111 0111 0011 0001 1000 Bila keluaran akhir sama dengan masukan awal, maka proses akan berhenti atau akan berlangsung selama (2 n 1 ) kali. Dapat disimpulkan : Panjang kode PN adalah 15 untuk kasus n = 4 Deret PN adalah 0001 0011 0101 1111, yang berasal dari nilai digit akhir atau nilai X 4 Nilai PN yang dihasilkan memiliki perioda waktu : T PN = LT C dimana L = 2 n 1 Deret PN yang dihasilkan disebut juga chip G(t). SINKRONISASI
T C PN Code G 1 PN Code G 2 PN Code G 1x G 2 Bit shift 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Gbr. Autokorelasi dengan pergeseran 4 dimana G 2 diperoleh dengan menggeser G 1 kekanan sejauh 4 bit untuk nilai autokorelasi 0.460 Penerima harus mengatur agar terjadi sinkronisasi dgn pemancar (BTS). Sinkronisasi ini dilakukan dengan mengadakan perhitungan autokorelasi antara PN Code BTS dan MS dalam hal ini adalah G 1 (t) dan G 2 (t). Autokorelasi adalah derajat korespondensi antara suatu deret dengan deret itu sendiri yang digeser sepanjang waku tertentu. Gbr.VIII-7 memperlihatkan contoh proses autokorelasi kode penyebar dengan menggunakan N=15 chips.
Proses ini dilakukan dengan cara mengalikan PN Code yg ditransmisikan dengan kode yang tergeser. Jika suatu PN Code bergeser sejauh N bit, maka diperoleh nilai derajat korespondensi sebesar -1/N = 1/15 (minimal N=1), sedangkan untuk PN Code yang tidak tergeser maka derajat korespondensinya adalah 1 (maksimum), sebagaimana terlihat pada Gbdibawah T C PN Code G 1 PN Code G 1 PN Code G 1 x G 2 Bit shift
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Gbr.VIII-9: Autokorelasi dengan pergeseran 0 dimana G 2 diperoleh dengan menggeser G 1 kekanan sejauh 0 bit untuk nilai autokorelasi 1,0 Untuk menentukan keadaan sinkron, penerima mengamati harga auto-korelasi pada setiap pergeseran waktu sepanjang selang N chips. Jika penerima belum mendeteksi harga maksimum autokorelasi, maka chip akan terus digeser hingga mendapatkan harga maksimum autokorelasi. Jika penerima telah mendeteksi harga maksimum autokorelasi, maka pada saat itu terjadi keadaan sinkron antara pengirim (BTS) dan penerima (MS), karena posisi kedua PN Code keduanya sudah tepat sama. Dengan demikian barulah komunikasi dapat berlangsung.
BAB III KESIMPULAN Dapat disimpulkan bahwa: Kelebihan CDMA dari Multiple Acces lainnya adalah : Kapasitas / daya tampungnya yang jauh lebih besar Anti jamming sehingga amat sukar untuk disadap Menggunakan modulasi QPSK Menggunakan Teknik Spread Spketrum dengan chips chips PN Code