3.1. memahami gelombang radio sebagai media penyalur data

Memahami gelombang radio sebagai media penyalur data

A. GELOMBANG RADIO

Gelombang radio digunakan terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterimaoleh antena penerima (receiver).

KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN GELOMBANG RADIO

Keuntungan

a.Dapat mengimplementasikan (deployment) lebih mudah cepat
b.Bersifat lebih ekonomis
c.Dapat menjangkau lokasi yang jauh

Kerugian
a.Rentan terhadap interferensi dari frekuensi lain yang dapat mengganggu komunikasi
b.Faktor cuaca mempengaruhi sifat perambatan gelombang radio

FREKUENSI GELOMBANG

Mengacu kepada spektrum elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik dapat dihasilkan oleh pemberian arus bolak balik ke sebuah antena.

JENIS JENIS FREKUENSI GELOMBANG

Frekuensi dan Panjang Gelombang
Dalam gelombang elektromagnetik ada beberapa parameter yang dapat diukur, yaitu panjang gelombang (wave length), frekuensi dan kecepatan.

• Panjang gelombang (λ) merupakan jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah. Gelombang air laut saat mendekati pantai akan berubah panjang gelombangnya.

• Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Misalkan untuk mencapai suatu jarak tertentu, semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensinya. Dan sebaliknya, semakin pendek gelombang, semakin tinggi frekuensi yang diperlukan.

• Kecepatan = Frekuensi * Panjang Gelomban

1.Teknik Pemodulasian AM FM

• AM (Amplitudo Modulation) ,mengatur tinggi rendahnya amplitudo

a.      Cara Kerja AM

Modulasi ini mempergunakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada AM, frekuensi dan phase sinyal adalah tetap, yang berubah-ubah adalah amplitudonya.

Amplitude modulation adalah cara modulasi yang paling mudah tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaaan media transmisinya.

b.      Tekhnik  Amplitudo Modulation

Amplitudo modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya. Amplitudo modulasi merupakan modulasi analog linier, disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap/konstan. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, amplitude sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentanng frekuensi AM adalah 500 Hz – 1.600 KHz dan panjang gelombang/amplitudonya 1600 KHz – 30.000 KHz, jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.

c.       Penerapan Amplitudo Modulation

Di pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan. Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF (Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh. Setelah itu, dipancarkan melalui antena.

d.      Kekurangan dan Kelebihan AM

Kekurangan :

1.      Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir.

2.      Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan FM.

Kelebihan :

1.      Memiliki range jangkauan yang luas karena sinyal AM mampu dipantulkan pada lapisan udara teratas yaitu ionosfer.

2.      Lebih mudah dimodulasi karena lebih sederhana.

• FM (Frekuensi Modulation) ,mengatur kerapatan gelombang dalam satu detik (jika semakin banyak gelombang dalam 1 detik maka semakin banyak juga data yang dikirim)

a. Cara Kerja Frequency Modulation ( FM ) 

Di pemancar radio dengan teknik modulasi FM, frekuensi gelombang carrier akan berubah seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo gelombang carrier relatif tetap. Setelah dilakukan penguatan daya sinyal (agar bisa dikirim jauh), gelombang yang telah tercampur tadi dipancarkan melalui antena.

b.      Tekhnik Frequency Modulation (FM)

Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana :

m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz) 

Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator

c.       Penerapan Frequency Modulation (FM)

Pemancar FM

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri.

d.      Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan :

1.      Lebih tahan noise (gangguan atmosfir) karena frekuensi 88 – 108 Mhz jarang terkena noise seperti   itu.

2.      Daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan AM.

3.      Bandwith lebih lebar dibandingkan AM memungkinkan transmisi stereo.

Kekurangan :

1.      Lebih rumit dibandingkan AM.

2. Teknik Pemodulasian PM FSK

1. Cara Kerja PM

Modulation ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang phasa-nya yang berubah-ubah.

Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar.  Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

 

b.      Tekhnik  Phase Modulasi (PM)

Phase modulasi merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. Phase modulasi jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Keuntungan phase modulasi adlah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.

c.       Penerapan Phase Modulasi (PM)

Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan memperoleh stabilitas frekuensi pada penerima, kadang-kadang dipakai untuk suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda.

d.      Kekurangan dan Kelebihan

Kekurangan :

     Lebih rumit dibandingkan AM.

Kelebihan :

    Potensi noise (gangguan atmosfir dan daya) lebih kecil.

Frekuensi Shift Keying (FSK)

Dalam modulasi FM, frekuensi carrier diubah-ubah harganya mengikuti harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan amplitude pembawa yang tetap. Jika sinyal yang memodulasi tersebut hanya mempunyai dua harga tegangan 0 dan 1 (biner/ digital), maka proses modulasi tersebut dapat diartikan sebagai proses penguncian frekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh data biner ini kita sebut dengan Frekuensi Shift Keying (FSK).

Cara Kerja Modulator FSK runtun data biner diaplikasikan / diinputkan pada on off level encoder. Pada bagian keluaran encoder, simbol 1 di representasikan oleh konstanta amplitudo, sedangkan simbol 0 di representasikan oleh bilangan 0 atau kosong. Sebuah inverter ditambahkan pada bagian bawah. Jika masukan dari inverter tersebut adalah 0, maka keluarannya menjadi atau dengan kata lain, jika input maka keluaran menjadi 0. Multiplier atau pengali berfungsi sebagai saklar/switch yang berhubungan dengan pembawa agar berada dalam kondisi on dan off. Jika masukan dari pengali adalah maka pembawa (carrier) akan menjadi on (off). Jika symbol yang ditransmisikan adalah 1, maka carrier dari upper channel menjadi on dan bagian lower channel menjadi off. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sehingga keluaran dari modulator yang merupakan perpaduan dari dua buah carrier yang berbeda frequensi dikendalikan oleh nilai masukan pada modulator tersebut. Modulator FSK ( Pemancar Binary FSK).

3. Teknik Pemodulasian PSK CDMA

PSK (Phase Shift Keying)

Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui  pergeseran fasa. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya.

CDMA (Code division Multiple Access)

Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini berarti, kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spreading signal). Metode ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan yang besar. Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Pada saat banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, jumlah yang berkomunikasimharus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa maksimal maka kuat suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras

Sistem transmisi spektrum tersebar adalah sebuah teknik yang mentransmisikan suatu isyarat dengan lebar bidang frekuensi tertentu menjadi suatu isyarat yang memiliki lebar bidang frekuensi yang jauh lebih besar. Aliran data asli dikalikan secara biner dengan sandi penyebar yang memilki lebar bidang yang jauh lebih besar daripada isyarat asal. Bit-bit dalam sandi penyebar dikenal dengan chip untuk membedakannya dengan bit-bit dalam aliran data yang dikenal dengan simbol.

Keuntungan CDMA

Teknologi CDMA sendiri memiliki berbagai keuntungan jika diaplikasikan dalam sistem seluler. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :

∙         hanya membutuhkan satu frekuensi yang dibutuhkan untuk beberapa sektor/cell

∙         tidak membutuhkan equalizer untuk mengatasi gangguan spektrum sinyal

∙         dapat bergabung dengan metode akses lainnya, tidak membutuhkan penghitung waktu (guard time) untuk melihat rentang waktu dan penjaga pita (guard band) untuk menjaga intervensi antarkanal

∙         tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi

∙         memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi para pengguna akses

∙         memiliki proteksi dari proses penyadapan

Dalam bangunan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk memasang sebuah antena GPS di luar bangunan.Yang juga sering dikacaukan dengan CDMA adalah W-CDMA. Teknik CDMA digunakan sebagai prinsip dari antarmuka udara W-CDMA, dan antarmuka udara W-CDMA digunakan di dalam Standar 3G global UMTS dan standar 3G Jepang FOMA, oleh NTT DoCoMo and Vodafone; namun bagaimanapun, keluarga standar CDMA (termasuk cdmaOne dan CDMA2000) tidaklah compatible dengan keluarga standar W-CDMA.

Aplikasi penting lain daripada CDMA, mendahului dan seluruhnya berbeda dengan seluler CDMA, adalah Global Positioning System, GPS.