Introduction to spread spectrum (SS) Alfin Hikmaturokhman,MT

Introduction to spread spectrum (SS) 1 ALFIN HIKMATUROKHMAN,ST.,MT HTTP://ALFIN.DOSEN.ST3TELKOM.AC.ID/

Alfin Hikmaturokhman,MT http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/

LATAR BELAKANG 2

 CDMA merupakan salah satu jenis sistem akses

jamak yang akan memberikan kode untuk unik (ID) yang dikenakan pada setiap panggilan atau data, dan menyebarkan pada frekuensi yang tersedia.  Teknologi CDMA merupakan teknologi memisahkan panggilan pengguna satu dengan lainnya menggunakan kode.  Hasilnya, semua frekuensi CDMA dapat digunakan semua sel, sehingga dapat meningkatkan jumlah total kanal suara yang tersedia dan kapasitas sistem secara keseluruhan Alfin Hikmaturokhman,MT http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/

3

 Sistem telekomunikasi dengan teknologi spread

spektrum mula-mula dipakai dalam dunia militer. Hal ini disebabkan karena kemampuankemampuan secara istimewa yang secara potensial dimiliki teknologi ini, yaitu: kemampuan menolak derau, menembus jamming, menyelundupkan informasi (signal hiding), mengacak (scrambling) data dan pengalamatan (addressing) terminal.


Cont… 4

 Sistem spread spectrum memiliki ciri yang khas,

yaitu sinyal yang ditransmisikan memiliki lebar pita yang jauh lebih besar dibandingkan dengan lebar pita sinyal informasi yang ditransmisikan.  Penyebaran spectrum yang terjadi dilakukan oleh fungsi penyebar tersendiri, yang tidak tergantung pada informasi yang disampaikan.


Teori Shannon 5

 Konsep



   

pemikiran pengiriman informasi dengan penyebaran spectrum didasarkan pada teori Shannon untuk kapasitas saluran. Pada teori ini dinyatakan bahwa besarnya kapasitas saluran (C) ditentukan oleh lebar pita (B) dan sinyal to noise ratio (S/N) yaitu: C = Kapasitas kanal transmisi (bps) Bω = Lebar pita frekuensi transmisi (Hz) S = Daya Sinyal (watt) N = Daya derau(watt)


6

 Dari

teori tersebut terlihat bahwa untuk menyalurkan informasi pada suatu saluran berderau dapat ditempuh dengan 2 cara yaitu: a. Cara konvensional, dimana B kecil dan S/N besar (kerapatan spektral daya besar ). b. Cara spread spectrum, dimana B besar, S/N kecil dan P besar.


Tradisional Communication System Vs Spread Spectrum Systems 7


TEKNIK SPREAD SPECTRUM 8

PENGERTIAN  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: 9

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.


Cont.. 10


Cont.. 11

 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).


Diagram Blok dari spread-spectrum: 12


Cont.. 13

 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 Alfin Hikmaturokhman,MT http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/

Pembangkitan Kode pada CDMA 14

 Pseudo-Noise (PN) Sequence

PN Sequence disebut juga maximum-length sequence (msequence). Sebuah m-sequence dibangkitkan dari linier SRG (Shift Register Generator ). SRG ini mem-feedback-kan sinyal untuk dikembalikan pada satu input dari shift register (delay line) dimana fungsi feedback ditunjukkan dengan modulo-2 adder (XOR).


Cara Pembangkitan Kode PN 15

 Kode yang dihasilkan oleh sebuah susunan shift

register dengan feedback bergantung pada : • Jumlah register (elemen flip-flop) yang digunakan • Konfigurasi dari sambungan feedback (jumlah adder modulo dua) • Kondisi awal (state awal) dari register-register.


Contoh SSRG dengan 3 stage di-tap pada stage 2 dan stage 3 16 Stage 1

Stage 2

Stage 3

x1

x2

x3

Output register

Modulo-2 adder

 Contoh pembangkitkan kode menggunakan register

seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas adalah sebagai berikut, misal nilai dari stage-stage tersebut adalah [ 0,0,1 ]. Setelah clock dilakukan untuk setiap bit sepanjang register, maka diperoleh hasil sebagai berikut : Alfin Hikmaturokhman,MT http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/

Cont.. 17 Output

Shift Stage 1

Stage 2

Stage 3

Register

0 1 2 3 4 5 6

0 1 0 1 1 1 0

0 0 1 0 1 1 1

1 0 0 1 0 1 1

1 0 0 1 0 1 1

7

0

0

1

1


Cont.. 18

 Pada pergeseran ketujuh, nilai register dari masing-

masing stage kembali ke nilai awal atau keadaan semula, dan untuk pergeseran selanjutnya akan diperoleh pola bit output yang sama. Jadi panjang kode PN efektifnya adalah 7.  Kode PN yang dihasilkan dengan register ini adalah :P=[1001011]


Latihan 1 19

1. Dengan gambar Shift Register Generator yang sama carilah outputnya apabila stage-stage tersebut adalah : [ 1,0,0 ].


Latihan 2 20

 Sebuah shift register yang tersusun dari 4 stage

seperti Gambar di bawah ini. Carilah outputnya dengan asumsi suatu kondisi untuk X1 = 1, sementara yang lain adalah 0.


Jawaban Latihan 2 21


Proses Spreading dan Despreading 22

 Pseudorandom Noise (PN Sequences) merupakan suatu fungsi

    



penebar yang bebas terhadap sinyal informasinya berupa deretan kode acak semu yang memiliki karakteristik spektral mirip derau (noise). Deretan kode ini dibangkitkan oleh suatu Pseudonoise Generator (PNG) berupa Linear Feedback Shift Register. PN Sequences ini disebarkan melalui kanal transmisi bersama dengan sinyal informasi asli dari pengirim. Proses penyebaran ini dikenal dengan proses spreading. Sedangkan proses untuk mengembalikan sinyal spreading menjadi sinyal informasi asli disebut despreading. Proses spreading dan dispreading sinyal informasi dilakukan dengan cara menjumlahkan bit informasi yang dikirim dengan PN Sequences menggunakan penjumlahan modulo-2 atau fungsi logika X-OR dengan simbol .


23

 Fungsi logika X-OR merupakan suatu fungsi

logika yang memiliki keluaran yang akan berlogika ‘1’ jika jumlah masukan yang berlogika ‘1’ adalah ganjil.  Dan keluarannya akan berlogika ‘0’ jika masukan yang berlogika ‘1’ berjumlah genap .


Proses Spreading dan Despreading 24


Parameter yang digunakan dalam proses perhitungan antara lain 25

Bit informasi  Merupakan sinyal informasi yang akan ditransmisikan berupa deretan bit biner, yaitu 0 dan 1. Kondisi awal  Merupakan bit yang dimasukkan pada Linear Feedback Shift Register untuk memperoleh deretan PN Sequences. Sama halnya dengan bit informasi, kondisi awal adalah berupa bit biner.


26

PN Sequences  Merupakan suatu fungsi penebar yang bebas terhadap sinyal informasinya berupa deretan kode acak semu yang memiliki karakteristik spektral mirip derau (noise). Sinyal spreading  Sinyal ini merupakan sinyal hasil kombinasi dari deretan PN Sequences dengan bit informasi. Untuk mengkombinasikan keduanya digunakan suatu fungsi penjumlahan modulo-2. Alfin Hikmaturokhman,MT http://alfin.dosen.st3telkom.ac.id/

27

Sinyal despreading  Merupakan sinyal yang sama dengan sinyal informasi asli yang dikirimkan oleh bagian pengirim. Sinyal ini diperoleh dengan cara mengkorelasikan sinyal spreading dengan PN Sequences yang sama seperti pada bagian pengirim.


PERHITUNGAN PN SEQUENCES 28

Berikut ini adalah perhitungan untuk memperoleh PN Sequences, sinyal spreading dan despreading. 1. Perhitungan PN Sequences dengan kondisi awal 2 bit Bit informasi = 1010 Kondisi awal = 01 PN Sequences = 101 Isi tingkat penyimpan register geser dengan kondisi awal 2 bit. 


29


Soal 3 stage 30

Perhitungan PN Sequences dengan kondisi awal 3 bit Bit informasi = 1010 Kondisi awal = 001 (ganjil) ; 010 (genap) PN Sequences = ????? Spreading ???? De spreading ???


Soal 4 stage 31

 a.

4 stage dengan kondisi awal s4=1 yg lainnya 0. Tentukan spreading dan despreadingnya apabila sinyal informasinya 0110

X1

X2

X3

X4 Keluaran


32 Pergeseran


Isi Penyimpan

Keluaran

ke

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Stage 4

Kondisi awal

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

2

0

1

1

1

1

3

1

0

1

1

1

4

0

1

0

1

1

5

1

0

1

0

0

6

1

1

0

1

1

7

0

1

1

0

0

8

0

0

1

1

1

9

1

0

0

1

1

10

0

1

0

0

0

11

0

0

1

0

0

12

0

0

0

1

1

13

1

0

0

0

0

14

1

1

0

0

0

15

1

1

1

0

0

33

 Sinyal spreading  =1

  

 

011110101100100 + 0 011110101100100 + 1 011110101100100 + 0 011110101100100 =10000101001101101111010110010010000101001101101111010110010 0 Despreading =10000101001101101 1110101100100 + 011110101100100 011110101100100 + 100001010011011 011110101100100 + 011110101100100 011110101100100 =11111111111111100000000000000011111111111111100000000000000 0 = 1010


Introduction to spread spectrum (SS) Alfin Hikmaturokhman,MT

Recommend Documents