Dasar Transmisi

16 BAB III DASAR TEORI

3.1 DASAR TRANSMISI Sistem transmisi radio merupakan suatu sistem transmisi untuk komunikasi jarak jauh dimana media yang digunakan berupa gelombang elektromagnetik. Sama seperti halnya Perangkat Radio Sagem-Link yang menggunakan sistem dasar transmisi, untuk komunikasi jarak jauh, radio sagem link dilengkapi dengan perangkat Antena, IDU (Indoor Unit), ODU (Outdoor Unit). Propagasi dari gelombang radio adalah LOS, yaitu suatu hubungan komunikasi dimana antena pemancar dan antena penerima terletak dalam satu garis lurus dan perambatan gelombangnya berada di daerah yang bebas hambatan ( antara dua antena tidak boleh ada yang menghambat atau menghalangi lintasan). Kondisi radio link yang LOS akan memberikan daya sinyal terima yang besar. Konfigurasi sistem transmisi radio adalah sebagai berikut : PEMANCAR Info

MUX

MOD

U/C

HPA

DEMUX

DEMOD

D/C

LNA

PENERIMA Info

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Transmisi Keterangan: MUX = Multiplexer

DEMUX = Demultiplexer

MOD = Modulator

DEMOD = Demodulator

U/C = Up Counter

D/C

= Down Converter

HPA = High Power Amplifier

LNA

= Low Noise Amplifier

17 3.2 Syarat LOS Secara matemetis rumus dari daerah Fresnel sebagai berikut: Fn =

17.3

nd 1d 2 fD

Persamaan (1)

Dimana: Fn = Jarak Lintasan tertentu terhadap lintasan LOS (meter) n = daerah Fresnel ke-n d1 = jarak ujung lintasan(pemancar/penerima)ke penghalang(Km) d2 = jarak ujung lintasan lain(pemancar/penerima)ke penghalang(Km) f = Frekuensi (Ghz) D = jarak dari pemancar ke penerima (Km) Pada analisis jari-jari Fresnel dihitung pada kondisi bumi datar, oleh sebab itu untuk analisis pada bumi bulat (kondisi real) perlu ditambahkan perhitungan faktor koreksi terhadap kelengkungan bumi pada titik obstacle/halangan. Factor koreksi dirumuskan sebagai berikut:

hcorrected =

0 , 079 d 1d 2 k

.Persamaan (2)

Dimana:

hcorrected

= menyatakan perbedaan tinggi permukaan bumi pada kurva

permukaan bumi datar dan kurva permukaan bumi melengkung pada titik obstacle (meter) d1

= jarak ujung lintasan(pemancar atau penerima)ke penghalang(Km)

d2

= Jarak ujung lintasan lain(pemancar/penerima)ke penghalang (Km)

k

= Faktor kelengkunganbumi ( 4 ) 3

18 Agar terpenuhi lintasan tak langsung terhadap sinyal langsung tidak dominan, maka pada titik obstacle LOS harus dipenuhi kondisi minimum sebagai berikut: Clearance ≥ 0,6 F1 Redaman propagasi 1. Redaman ruang bebas Didefinisikan sebagai rugi-rugi propagasi diruang bebas antara dua antena isotropic, dimana pengaruh permukaan tanah dan atmosfer diabaikan. Persamaan dapat ditulis sebagai berikut

L fs = 32,44 + 20 log FMHZ + 20 log D

Persamaan (3)

Dimana: Lfs = free space Loss f = frekuensi D = jarak dari pemancar ke penerima(Km) 2. Redaman feeder Besarnya redaman ditentukan oleh jenis dan panjang kabel. Jenis kabel ini mempunyai redaman tertentu dalam db/m. dibawah ini table redaman kabel untuk jenis kabel coaxial. Table 3.1 redaman kabel coaxial. COAXIAL FEEDER TYPE 1/2” 5/8” 7/8”

3. Redaman Hujan.

LOSS (DB/m) 0,127 0,104 0,075

19 Perangkat Radio Sagem Link sangat rentan terhadap iklim (hujan) yang dapat mempengaruhi kinerja dari perangkat SAGEM. Akibat redaman hujan pada lintasan gelombang radio, sehingga berkurangnya daya di penerima. Besarnya redaman akibat curah hujan per kilometer (Lr) dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut: Lr =

a.R b

Persamaan (4)

Dimana: Lr = Redaman akibat curah hujan (db/km) R = banyaknya curah hujan (mm/h) Besarnya a dan b ditentukan oleh frekuensi, polarisasi dan suhu curah hujan, dengan melihat table intensitas curah hujan akan diketahui rain rate (R). Untuk daerah yang tidak diketahui data inensitas curah hujannya, R dapat diperkirakan dengan melihat peta daerah iklim hujan. Setelah diketahui akibat curah hujan, maka redaman hujan efektif dapat ditulis sebagai berikut:

A=

Lr . D 1+ 0 , 045. D

Dimana: A=redaman hujan efektif (dB) D=jarak lintasan dari pemancar ke penerima (Km)

Gain Antena

Persamaan (5)

20 Gain antena ditentukan oleh frekuensi kerja dan diameter dari antena, gain ini berguna untuk menguatkan sinyal yang akan ditransmisikan pada antena pengirim dan menguatkan sinyal yang diterima di antena penerima, sehingga redaman propagasi dapat diperkecil. Antena yang digunakan pada frekuensi kerja diatas atau sama dengan 7 Ghz adalah antena dengan reflektor parabola. Besarnya gain antena parabola dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: G=17,8+20log f+20 log D

Persamaan (6)

Dimana: G = gain antena (dB) F = frekuensi(Ghz) D = diameter antena(m)

Multipath Fading Fading didefinisikan sebagai variasi sinyal terima setiap saat sebagai fungsi dari fasa, polarisasi, dan level sinyal terima. Fading terjadi akibat proses propagasi dari gelombang radio meliputi pembiasan, pantulan, difraksi, hamburan, redaman, dan ducting. Pengaruh fading terhadap sinyal terima dapat memperkuat ataupun memperlemah, tergantung besar fase dari sinyal resultan antara sinyal langsung dan sinyal tak langsung. Sehingga untuk mengantisifasi pengaruh multipading ini, penerima harus menyediakan cadangan daya yang disebut fading margin (FM).

21 Kemungkinan terjadinya fading yang demikian besar, pada umumnya tergantung jenis permukaan dan cuaca bumi pada lintasan yang dilalui oleh gelombang radio, sehingga dibuat rumus pendekatan:

UnAv = 0,61 a.b.f.d

persamaan (7)

Dimana: Un Av = 1-Avability (Av) a

= keadan permukaan bumi = 4; bila rata, berair =1; bila kondisi agak kasar = 0,25; bila pegunungan, saat kasar dan kerin

b

= keadaan cuaca/iklim =0,5; untuk daerah lembab, pantai = 0,25; untuk daerah normal, panas dan agak kering = 0,125; untuk daerah pegunungan, kering dan tidak ada pantulan

f

= frekuensi (Ghz)

d

= jarak lintasan dari pemancar ke penerima (Km)

F

= fade margin

Dengan memperhatikan persamaan diatas, maka fading margin atau margi alur (ma) dapat ditulis sebagai berikut: Ma = 30log d + 10 log(6.a.b.f) – 10 log (1-Av) – 70

Persamaan (8)

22 3.3 Power link Budged Target yang hendak dicapai pada power link budged ini adalah menghitung atau merencanakan kebutuhan daya suatu sistem komunikasi radio sedemikian rupa sehingga kualitas sinyal dipenerima memenuhi standar yang diinginkan. Keadaan suatu sistem komunikasi radio ditentukan oleh avability, yaitu kemampuan suatu sistem untuk memberikan pelayanan sesuai standar yang diinginkan. Ada dua jenis Availability, antara lain: 1. Availability perangkat keras Ditentukan oleh keadaan perangkat-perangkat yang membangun sistem tersebut, baik disisi pemancar atau di sisi penerima. 2. Availability propagasi Ditentukan oleh kemampuan sistem untuk mengantisipasi pengaruh multipath fading, pengaruh ini dapat diatasi dengan memberikan fading margin, yaitu cadangan daya yang tersedia di sistem penerima. Parameter yang menyatakan unjuk kerja suatu sistem komunikasi radio digital adalah BER (Bit Error Rate). BER dari suatu sistem komunikasi radio yang terpasang diperoleh dengan cara pengukuran, tapi pada tahap perencanaan diperoleh dengan cara diprediksi probabilitas errornya, dimana besarnya dari jenis modulasi yang digunakan. Persamaan yang menyatakan dalam sistem radio digital adalah Eb/No.Eb/No adalah energi yang terkandung dalam setiap bit dalam hertz dari kepadatan thermal noise, dimana persamaan ini berhubungan dengan BER.

23 3.3.1

Modulasi QPSK

Modulasi QPSK merupakan modulasi yang memiliki empat level sinyal, yang mempresentasikan 4 kode biner yaitu ”00”, ”01”, ”10”, ”11”. Masing-masing level sinyal disimbolkan pada perbedaan phasa sebesar 90°. Sehingga sebagai salah satu contoh sinyal QPSK dapat dipresentasikan dalam persamaan matematisnya sebagai berikut:

   SQPSK (t ) =    

A 2 cos(wct + 315°) : untuk biner "00" A 2 cos(wct + 225°) : untuk biner "01" A 2 cos(wct + 135°) : untuk biner "11" A 2 cos(wct + 45°) : untuk biner "10"

untuk lebih jelasnya bentuk-bentuk sinyal pada gambar berikut ini yang merupakan proses tahap di beberapa bit-batas waktu.

Siyal QPSK dapat dinyatakan dalam diagram kartesian dengan sumbu horisontal menyatakan kosinus dan sumbu vertikal menyatakan sinus diagram konstelasi sinyal QPSK.

24 sin ω ct

Bit 11 2

Bit 10 2

-cos ωct

cos ωct

Bit 01 2

Bit 00 2 − Sinω ct

3.3.2

QAM (Quadrature amplitude modulasi)

Adalah

modulasi

skema

yang

menyampaikan

data

dengan

mengubah

(modulating) the amplitude dua operator gelombang. Gelombang kedua, biasanya sinusoids, adalah dari phasa satu dengan yang lainnya 90 ° dan disebut quadrature operator. Analog QAM: diukur PAL warna bar sinyal pada vector analyser layar. Pengirim QAM pengirim, dengan frekuensi carrier f H 0 dan t frekuensi respon dari transmitter dari filter:

Pertama aliran bit yang akan dikirim adalah terbelah menjadi dua bagian yang sama: proses ini menghasilkan dua sinyal independen yang akan dikirim terpisah

25 seperti pada amplitude shift keying (ASK) alat modulasi. Kemudian satu saluran (salah satu "dalam tahap") adalah dikalikan dengan kosinus, sedangkan yang lainnya saluran (dalam "quadrature") adalah dikalikan dengan sinus Sinyal yang dikirim dapat dinyatakan dalam bentuk:

dimana v c [n] dan v s [n] adalah tegangan diterapkan sebagai jawaban terhadap simbol n th ke kosinus dan sinus gelombang masing-masing. Penerima Penerima hanya melakukan proses kebalikan dari transmitter. yang terlihat pada gambar di bawah ini dengan H r yang menerima penyaring dari frekuensi Tanggapan:

Mengalikan oleh kosinus (atau sinus) yang rendah dan oleh-pass filter adalah mungkin untuk mendapatkan komponen dalam tahap (atau quadrature). Maka hanya ada satu ASK demodulator dan dua aliran data yang digabungkan kembali. Dalam prakteknya, ada yang tidak dikenal tahap penundaan antara penerima yang harus disinkronisasi dari receivers osilator lokal, yaitu sinus dan kosinus fungsi di atas gambar. Dalam aplikasi mobile, maka akan selalu menjadi offset di frekuensi

26 relatif, karena kemungkinan adanya sebuah Doppler shift proporsional terhadap kecepatan relatif dari penerima. Tahap kedua dan frekuensi variasi diperkenalkan oleh saluran harus dikompensasi oleh tuning yang benar sinus dan kosinus, yang memerlukan tahap referensi, dan biasanya dicapai dengan menggunakan PhaseLocked Loop (PLL). Dalam setiap aplikasi, rendahnya-pass filter yang akan h r (t): ia ditampilkan di sini hanya menjadi jelas. Rectangular QAM

Diagram konstelasi untuk rectangular 16-QAM