Materi

MODULASI DIGITAL

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal pembawa. Modulasi digital sebenarnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang sinyal pembawa sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (sinyal pembawa modulasi) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1), Berarti dengan mengamati sinyal pembawanya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).

Ada 3 sistem modulasi digital yaitu :

1.    Amplitudo Shift Keying (ASK),

2.    Frekuensi Shift Keying (FSK),

3.    Phase Shift Keying (PSK).

Kelebihan modulasi digital dibandingkan modulasi analog adalah :

1.    Teknologi digital mempunyai suatu sinyal dalam bentuk digital yang mampu mengirimkan data yang berbentuk kode binari (0 dan 1).

2.    Sinyal digital juga mampu mengirimkan data lebih cepat dan tentunya dengan kapasitas yang lebih besar dibandingkan sinyal analog.

3.    Memiliki tingkat kesalahan yang kecil, dibanding sinyal analog

4.    Data akan utuh dan akan lebih terjamin pada saat dikirimkan atau ditransmisikan dibandingkan modulasi analog.

5.    Lebih stabil dan tidak terpengaruh dengan pengaruh cuaca.

Kelemahan modulasi digital ini adalah sebagai berikut:

1.    Modulasi digital termasuk yang mudah error

2.       Bila terjadi gangguan maka sistemnya akan langsung berhenti

1. ASK (Amplitudo Shift Keying)

ASK merupakan jenis modulasi digital yang paling sederhana, dimana sinyal carrier dimodulasi berdasarkan amplitude sinyal digital. Umumnya, kita membutuhkan dua buah sinyal s1(t) dan s2(t) untuk transmisi biner.

Jika transmitter ingin mentransmisikan bit 1, s1(t) digunakan untuk interval pensinyalan (0,Tb). Sedangkan untuk mentransmisikan bit 0, s2(t) digunakan pada interval (0,Tb). Untuk ASK sinyal transmisi dapat dituliskan sbb:

Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa Sinyal “1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa), Sinyal “0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa).

Gambar 4.1. Sinyal ASK

Amplitudo Shift Keying (ASK) dalam konteks komunikasi digital adalah proses modulasi, yang menanamkan untuk dua atau lebih tingkat amplitudo diskrit sinusoid. Hal ini juga terkait dengan jumlah tingkat diadopsi oleh pesan digital. Untuk urutan pesan biner ada dua tingkat, salah satunya biasanya nol. Jadi gelombang termodulasi terdiri dari semburan sinusoida.

Ada diskontinuitas tajam ditampilkan pada titik-titik transisi. Hal ini mengakibatkan sinyal memiliki bandwidth yang tidak perlu lebar. Bandlimiting umumnya diperkenalkan sebelum transmisi, dalam hal ini akan diskontinuitas 'off bulat'. bandlimiting ini dapat diterapkan ke pesan digital, atau sinyal yang termodulasi itu sendiri. Tingkat data seringkali membuat beberapa sub-frekuensi pembawa. Hal ini telah dilakukan dalam bentuk gelombang Gambar 2. Salah satu kelemahan dari ASK, dibandingkan dengan FSK dan PSK, misalnya, adalah bahwa ia tidak punya amplop konstan. Hal ini membuat pengolahannya (misalnya, amplifikasi daya) lebih sulit, karena linieritas menjadi faktor penting.

Namun, hal itu membuat untuk kemudahan demodulasi dengan detektor amplop (envelope detector).

Gambar 4.2. Blok diagram pembangkitan sinyal ASK

Hal ini dapat dibagi menjadi tiga blok. Yang pertama merupakan pemancar, yang kedua adalah model linier efek saluran, yang ketiga menunjukkan struktur penerima. Notasi berikut digunakan :

* Ht (f) merupakan sinyal carrier untuk transmisi

* Hc (f) adalah respon impulse dari saluran

* N (t) adalah noise diperkenalkan oleh saluran

* Hr (f) adalah filter pada penerima

* L adalah jumlah level yang digunakan untuk transmisi

* Ts adalah waktu antara generasi dari dua simbol

Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor noice atau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM.

ASK - Amplitude Shift Keying (ASK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-mati-kan pemancar, kira-kira mirip sinyal morse.

“Infrared Remote Control Extender dengan menggunakan Modul IR-8510, TLP916A dan RLP916A”, merupakan salah satu alat yang menggunakan aplikasi dari modulasi digital ASK(Amplitude Shift Keying).

Teknologi infrared dalam aplikasi remote control saat ini sudah banyak dijumpai pada berbagai macam perangkat elektronik. Namun sampai saat ini, infrared mempunyai keterbatasan untuk pengendalian pada jarak yang sangat jauh ataupun menembus dinding.

Prinsip kerja dari Infrared Remote Control Extender ini adalah mengubah sinyal infrared menjadi gelombang radio dengan frekwensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF serta kembali diubah menjadi sinyal-sinyal infrared. Frekwensi UHF 916 MHz digunakan untuk menghindari adanya noise-noise dari frekwensi radio lainnya. Sinyal yang ditembakkan oleh remote control infra diterima oleh Modul IR-8510 dan diteruskan ke Modul TLP916. Sensor infrared pada modul IR- 8510 mengubah pancaran cahay infrared menjadi sinyal data seperti tampak pada bagian RXD. Kemudian data diteruskan secara serial ke Modul TLP91 yang berlaku sebagai UHF Transmitter dan diterima oleh Modul RLP916 yang berlaku sebagai UHF Receiver.

Amplitudo Shift Keying yaitu suatu modulasi di mana logika 1 diwakili dengan adanya sinyal frekwensi 916 MHz dan logika 0 diwakili dengan adanya kondisi tanpa sinyal Modulasi ASK. Untuk memperkuat keluaran dari Modul IR-8510 sehingga dapat dihasilkan sinyal ASK yang baik pada TLP916 perlu ditambahkan 74HC14 yang berfungsi sebagai pancaran gelombang UHF dalammodulasi ASK tersebut selanjutnya diterima oleh RLP916 dan diubah menjadi data serial (TXD gambar 2) yang kemudian diteruskan ke TXD dari Modul IR-8510. Agar dapat ditransmisikan menjadi sinyal-sinyal infrared standard remote control, maka data tersebut terlebih dahulu dimodulasikan dengan frekwensi carrier sebesar 40 KHz sebelum dipancarkan oleh LED LED Infrared. Proses ini dilakukan pada bagian modulator dari Modul IR-8510.

2. 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 Frequency Shift Keying (FSK).

Gambar 4.3. Sinyal FSK

Dalam system FSK (Frequency Shift Keying ), maka simbol 1 dan 0 ditransmisikan Secara berbeda antara satu sama lain dalam satu atau dua buah sinyal sinusoidal yang berbeda besar frekuensinya. Berikut adalah gambar Gambar Modulator FSK (Frekuensi Shift Keying).

Gambar 4.4. Blok diagram 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 dgn 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)

Dengan FSK biner, pada frekuensi carrier tergeser (terdeviasi) oleh input data biner. Sebagai konsekuensinya, output pada suatu modulator FSK biner adalah suatu fungsi step pada domainfrekuensi. Sesuai perubahan sinyal input biner dari suatu logic 0 ke logic 1, dan sebaliknya, output FSK bergeser diantara dua frekuensi : suatu “mark” frekuensi atau logic 1 dan suatu “space” frekuensi atau logic 0.

Dengan FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi output setiap adanya perubahan kondisi logic padasinyal input. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan output adalah sebanding dengan laju perubahan input.Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada output modulator disebut baud atau baud rate dan sebandingdengan keterkaitan waktu p ada satu elemen sinyal output. Esensinya, baud adalah kecepatan simbol perdetik. Dalam FSK biner, laju input dan laju output adalah sama ; sehingga, bit rate dan baud rate adalahsama. Suatu FSK biner secara sederhana diberikan seperti Gambar dibawah.

Gambar 4.5. Pemancar FSK biner

Aplikasi FSK

1.    Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) adalah standar komunikasi digital, terutama digunakan untuk membuat system telepon tanpa kabel. Ini berasal di Eropa.

2.    AMPS (Advance MobIle Phone Service) adalah teknologi mobile telephon generasi pertama (1G) yang masih menggunakan system analog FDMA (Freqwency Division Multiple Access).

3.    CT2 adalah standar telepon tanpa kabel yang digunakan pada awal tahun sembilan puluhan untuk memberikan layanan telepon jarak pendek protomobile di beberapa negara di Eropa. Hal ini dianggap sebagai pelopor untuk sistem DECT populer.

4.    ERMES (Radio Eropa Messaging System) adalah sistem radio paging pan-Eropa.

5.    Land Mobile Radio System (LMRS) adalah istilah yang menunjukkan suatu sistem komunikasi nirkabel (s) yang dimaksudkan untuk digunakan oleh pengguna kendaraan darat (ponsel) atau berjalan kaki(portabel). Sistem tersebut digunakan oleh organisasi darurat pertama yang merespon, pekerjaan umumorganisasi, atau perusahaan dengan armada kendaraan besar atau staf lapangan banyak.

6.    Modem, merupakan singkatan dari modulator - demodulator. Modulator artinya penumpangan isyarat, demodulator pengambilan isyarat. Seperti penumpang bus yang masuk dari halte A keluar di halte B,maka halte A adalah modulator, halte B adalah demodulator. Pada pengiriman data digital, isyarat yang ditumpangkan ke modem dalam hal ini adalah isyaratdata digital dengan format komunikasi serial tak singkron (gambar 1). Data berupa urutankeadaan tegangan masukan 0V atau 5V (standar TTL) yang mewakili keadaan lo gika 0 atau 1. format data serial taksingkron terdiri dari start bit(logika 0 tanda mulai), 8bit data (bisa atau 1),dan stop bit (logika 1 sebagai tanda akhir). Pada saat tidak mengirim data kondisi output deviceber logika 1 (mark), sehingga untuk memulai pengir iman data (start bit) ber lo gika 0 (space), selesai pengiriman data kembali ke kondisi mark.

Modulator pada modem

Modulator mengubah isyarat data serial menjadi isyarat isyarat audio. Input modulator berupa sinyal data serial, outputnya berupa audio. Modulator merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi dari sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan. Lihat gambar berikut.

Gambar 4.6. Input dan output modulator

Demodulator pada modem

Pada demodulator mempunyai fungsi kebalikan dari modulator yaitu inputx berupa frequensi audio outputnya berupa isyarat data serial. Demodulator adalah bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehimgga informasi tersebut dapat diterima dengan baik. Selanjutnya susunan peralatan komunikasi data melalui modem adalah seperti gambar dibawah. Komputer atau mikrokontroller yang berkomunikasi dengan komputer atau mikreokontroller lain pada jarak jauh masih memerlukan transmisi data yang berupa radio atau telepon.

Gambar 4.7. Susunan peralatan komunikasi data pada modem

3. 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. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan. Pada sistem modulasi Phase Shift Keying (PSK), sinyal gelombang pembawa sinusoidal dengan amplitudo dan frekuensi yang dapat digunakan untuk menyatakan sinyal biner “1” dan “0”, tetapi untuk sinyal “0” fasa gelombang pembawa tersebut digeser 180^o seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.9. Sinyal PSK

Sinyal pembawa merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap, sinyal modulasi adalah informasi biner. Jika informasi adalah low “0”, sinyal pembawa tetap dalam fasanya. Jika input adalah high “1”, sinyal pembawa membalik fasa sebesar 180o. pasanagan gelombang sin yang hanya berbeda fasanya pada pergesaran 180o disebut sinyal antipodal. Dari gambar diatas, persamaan untuk sinyal PSK dapat dinyatakan sebagai: S(t)= ± A Cos ωct = ± A Cos (ωct+θt)

Differensial Phase Shift Keying

Differensial Phase Shift Keying (DPSK), adalah sebuah bentuk umum modulasi fasa untuk mengirimkan data dengan mengubah fasa dari gelombang pembawa. Dalam Phase Shift Keying, ketika bernilai high “1” hanya berisi satu siklus tapi Differensial Phase Shift Keying (DPSK) mengandung satu setengah siklus. Gambar di bawah ini menunjukkan modulasi PSK dan DPSK dengan urutan pulsa seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.10. Sinyal DPSK dan PSK

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa ketika bernilai high “1” diwakili oleh sebuah sinyal termodulasi seperti bentuk “M” dan dalam keadaan low “0” dan diwakili oleh suatu gelombang yang muncul seperti “W” dalam sinyal termodulasi. Amplitudo dan frekuensi bernilai konstan, namun fasa berubah menyesuaikan bit. Modulasi DPSK dilakukan dengan menggunakan perangkat Phase Locked Loop (PLL).

PLL menggunakan referensi sinyal pembawa sinusoidal, lalu mendeteksi fasa sinyal yang diterima, jika fasanya sama dengan referensi, maka dianggap bit “0”, jika sebaliknya maka bit “1”.

Gambar 4.11. Diagram Modulator DPSK

Pada Gambar diatas aliran data yang akan di transmisikan d(t) dimasukkan ke salah satu logika XNOR dua masukkan, dan gerbang input lainnya dipakai untuk keluaran gerbang XNOR b(t) yang di delay dengan waktu delay Tb, yang dialokasikan untuk satu bit delay. Pada input kedua gerbang XNOR ini adalah b(t-Tb).

4. FDMA (Frequency-Division Multiple Access)

Modulasi frekuensi radio memungkinkan beberapa pengiriman untuk berdampingan pada waktu dan ruang tanpa saling mengganggu oleh penggunaan frekuensi pembawa yang berbeda. Sebagai contoh, untuk sistem penyiaran radio atau televisi, beberapa stasiun penyiaran dalam daerah frekuensi radio berbeda tugas juga bentuk sinyal spectra dari stasiun tidak saling meliputi. Radio dan pesawat televisi dapat di setel ke penerima program khusus dengan mengatur bagian perangkat Band Pass Filter (BPF). Band Pass Filter (BPF) melewatkan sinyal hanya sekitar frekuensi tengah khusus dan menolak yang lain, dan menghasilkan sinyal yang dapat dimodulasi tanpa gangguan dari stasiun lain. Sekarang ini, pengiriman informasi paling diatas dari system penyiaran radio dan televisi adalah dalam bentuk analog. Akan tetapi, system penyiaran digital memberikan kualitas lebih baik dari audio dan video akan menjadi terkenal di masa depan.

Sebuah contoh dari sistem Frequency-Division Multiple Access ditunjukkan pada gambar dibawah dimana pesan dianggap dalam bentuk digital.

Contoh ini dipertimbangkan seperti sebuah skenario uplink untuk sistem telepon bergerak, dimana semua pengguna K ingin mengirim pesan ke stasiun dasar.

Seperti ditunjukkan, dalam system FDMA, semua pengguna aktif K ditugaskan dengan pita frekuensi berbeda dengan frekuemsi tengah f1,f2,…,fK sebelum pengiriman. Setiap pengguna kemudian menempati pita frekuensi yang ditugaskan selama waktu tinggal dari sambungan. Untuk pengguna ke-K, pesan mk adalah modulasi digital untu pita frekuensi yang ditugaskan fk. Kemudian, oleh sebuah penguat daya dan sebuah antena, sinyal modulasi dikirim melalui udara sebagai sebuah gelombang elektromagnetik (EM).

Gambar 4.14. Block diagram system FDMA

Dalam FDMA frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal frekuensi yang lebih sempit. Tiap pengguna akan mendapatkan kanal frekuensi yang berbeda untuk berkomunikasi secara bersamaan. Pengalokasian frekuensi pada FDMA bersifat eksklusif karena kanal frekuensi yang telah digunakan oleh seorang pengguna tidak dapat digunakan oleh pengguna yang lain. Antar kanal dipisahkan dengan bidang frekuensi yang lebih sempit lagi (guard band) untuk menghindari interferensi antar kanal yang berdekatan (adjacent channel). Informasi bidang dasar yang dikirim ditumpangkan pada isyarat pembawa (carrier signal) agar menempati alokasi frekuensi yang diberikan.

Gelombang elektromagnetik akan merambat dalam ruang ke tujuan dimana terletak penerima. Semua sinyal pengirim dari semua pengguna akan kelihatan pada antenna penerima. Pada penerima, sinyal kelihatan di antena adalah gabungan dari semua sinyal pengirim dari semua pengguna aktif. Akan tetapi, sejak semua pengguna aktif ditugaskan dengan pita frekuensi berbeda, sinyal pengirim pengguna saling meliputi pada daerah frekuensi. Gambar 6-3 menjelaskan spektrum dari sinyal penerima pada antena. Sejak gelombang elektromagnetik (EM) dengan serius dilemahkan melalui perambatan jarak jauh (long distance-propagation), penguat penerima perlu untuk meningkatkan kekuatan dari sinyal penerima. Sinyal penerima kemudian memberi ke Band Pass Filter K dengan frekuensi tengah f1,f2,…,fK.

Gambar 4.15. Cara kerja FDMA

Gambar 4.16. Spektrum sistem FDMA

Sebagai contoh, Band Pass Filter untuk pengguna pertama hanya dapat melewatkan sinyal sekitar frekuensi tengah f1 dan menolak yang lain. Oleh karena itu, sinyal keluaran dari Band Pass Filter pertama hanya terdiri dari bentuk gelombang pengirim dari pengguna pertama tanpa gangguan dari yang lain. Demodulator digital kemudian mendapatkan kembali informasi yang diinginkan m1. Karena efek tidak ideal dari Band Pass Filter, kami harus menyisipkan pita penjaga(guard bands) di FDMA.

Aplikasi pada komunikasi satelit

FDMA (Frequency Division Multiple Access) melakukan pembagian spektrum gelombang dalam beberapa kanal frekuensi. Setiap panggilan hubungan akan memperoleh kanal tersendiri. Metode FDMA paling tidak efisien dan umumnya digunakan pada jaringan analog seperti AMPS. FDMA merupakan suatu teknik pengaksesan yang menggunakan frekkuensi sebagai media perantaranya. System ini digunakan BTS pada saat memancar/transmite dengan menggunakan frekuensi down link dan pada saat BTS menerima/receive dengan menggunakan frekuensi uplink. Penggunaan frekuensi downlink dan uplink diatur sedemikian rupa sehingga tidak saling menggangu frekuensi yang lainnya. Jika frekuensi ini tidak tepat pengaturannya maka antara satu BTS dengan BTS yang lain frekuensinya akan saling menganggu (interference) yang akan berakibat dengan kualitas suara yang kurang baik, drop call (komuniksai tiba-tiba putus), sulit melakukan panggilan atau tidak bias melakukan panggilan sama sekali.

Base Tranceiver Station (BTS)

Mengandung transceiver radio yang menangani sebuah cell dan hubungan dengan mobile station dan jumlahnya lebih banyak.

Untuk memahami FDMA, bisa dianalogikan tentang station radio mengirimkan sinyalnya pada frekuensi yang berbeda pada kanal yang tersedia kepada tiap-tiap pengguna ponsel. FDMA digunakan sebagian besar untuk transmisi analog. Saat untuk membawa informasi digital, FDMA sudah tidak efesien lagi.

Dalam FDMA frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal frekuensi yang lebih sempit. Tiap pengguna akan mendapatkan kanal frekuensi yang berbeda untuk berkomunikasi secara bersamaan. Pengalokasian frekuensi pada FDMA bersifat eksklusif karena kanal frekuensi yang telah digunakan oleh seorang pengguna tidak dapat digunakan oleh pengguna yang lain. Antar kanal dipisahkan dengan bidang frkuensi yang lebih sempit lagi (guard band) untuk  menghindari interverens antar kanal yang berdekatan (adjacent channel) agar menempati alokasi frekuensi yang diberikan.

Teknik FDMA yang digunakan disatelit: Dalam system kerja FDMA ada beberapa criteria yang dilakukan : menempatkan panggilan pada frekuensi yang berlainan (multiple carried frequency) bisa digunakan untuk system selular analog (AMPS). FDMA akan membagi spectrum dalam kanal yang berbeda kemudian membagi bagian yang sama dalam sebuah bandwidth. FDMA membagi bandwidth menjadi 124 buah frekuensi pembawa (carrier frequency) yang masing-masing menjadi daerah fekuensi daerah selebar 200 kHz. Satu atau lebih frekuensi pembawa dialamatkan pada masing-masing BTS (base transceiver Station) yang tersedia.

Dalam system yang menggunakan frekuensi devisiion multiplex access ini frekuensi yang digunakan adalah berbeda-beda dengan sistem time division multiplex access pada sistem tersebut frekuensi sinyal yang digunakan adalah sama untuk menghindari adanya interfrensi pada saat pentransmisian sinyal maka sistem ini mentransmisikan sinyal dengan pengaturan waktu yang berbeda-beda namun frekuensi yang digunakan adalah sama.

Aplikasi pada telepon seluler :

FDMA (Frequency Division Multiple Access) adalah pembagian pita frekuensi yang dialokasikan untuk nirkabel telepon selular komunikasi ke dalam 30 saluran, masing-masing dapat membawa percakapan suara atau, dengan layanan digital, membawa data digital. FDMA merupakan teknologi dasar dalam analog Advanced Mobile Phone Service ( AMPS ), sistem telepon yang paling banyak diinstal selular diinstal di Amerika Utara. Dengan FDMA, masing-masing saluran dapat diberikan ke hanya satu pengguna pada suatu waktu. FDMA juga digunakan dalam Sistem Komunikasi Akses Total (TACS).

Digital-Advanced Layanan Telepon selular (D-AMPS) juga menggunakan FDMA tetapi menambah waktu akses beberapa divisi (TDMA) untuk mendapatkan tiga saluran untuk setiap saluran FDMA FDMA, tiga kali lipat jumlah panggilan yang dapat ditangani pada saluran.

Kelebihan dan Kekurangan FDMA

Beberapa kelemahan dari sistem frekuensi multiplex access adalah :

1.    Pada saat pentransmisian sinyal jika antara BTS terdapat kanal yang sama maka akan terjadi interfrensi yang menyebabkan kerusakan sinyal, sulitnya melakukan panggilan. Dengan kata lain sistem ini dapat terjadi interfrensi dari sesama BTS yang berdekatan.

2.    Daya tahan terhadap gangguan baik noise maupun jarak tempuh lebih lemah dari pada komunikasi yang telah menggunakan sistem digital.

3.    Dalam komunikasi ini juga harus memperhatikan beberapa hal seperti : line of side dan topologi bumi sehingga sinyal dapat berjalan baik ke receiver.

4.    Fleksibilitas rendah : kalau ada rekonfigurasi kapasitas (=lebarpita) modifikasi diperlukan diTXR dan RXR (untuk saluran tersebut, untuk saluran bertetangga, filter dan peralatan lain mungkin perlu diubah).

5.    Kapasitas berkurang drastic sejalan dengan penambahan jumlah carrier akibat noise intermodulasi dan back-off.

6.    Perlunya pemerataan daya tiap saluran di TXR untuk menghindari capture effect (harus real time mengantisipasi pelemahan akibat hujan, awan tebal, dan sebagainya).

Keuntungan :

1.    Sistem keseluruhan Sederhana : pengoperasian mudah, peralatan murah dan terbukti handal.

2.    Dimensioning stasiun bumi kecil.

5. TDMA (Time Division Multiple Access)

Time Division Multiple Access (TDMA) diperkenalkan oleh Asosiasi Industri Telekomunikasi (Telecommunications Industry Association, TIA) yang terakreditasi oleh American National Standards Institute (ANSI), adalah teknologi transmisi digital yang mengalokasikan slot waktu yang unik untuk setiap pengguna pada masing-masing saluran, dan menjadi salah satu metode utama yang digunakan oleh jaringan digital telepon seluler untuk menghubungkan panggilan telepon. Sinyal digital dari jaringan digital dihubungkan ke pengguna tertentu untuk berhubungan dengan sebuah kanal frekuensi digital tersendiri tanpa memutuskannya dengan mengalokasikan waktu. TDMA juga merupakan metode pengembangan dari FDMA yakni setiap kanal frekuensinya dibagi lagi dalam slot waktu sekitar 10 ms.

Pada sistem FDMA, domain frekuensi di bagi menjadi beberapa pita nonoverlaping, oleh karena itu setiap pesan pengguna dapat dikirim menggunakan band yang ada tanpa ada inteferensi dari pengguna yang lain. Pada sistem Time Division Multiple Access (TDMA), setiap pengguna menggunakan pita frekuensi yang sama, tetapi domain waktu di bagi menjadi beberapa slot untuk setiap pengguna.

Pengguna 1 dapat mengirimkan data pada slot waktu untuk pengguna 1, pengguna 2 dapat mengirimkan berupa data pada slot waktu untuk pengguna 2, dan seterusnya. Perlu diingat bahwa sistem FDMA mengizinkan transmisi yang tidak teratur dalam domain waktu : tidak ada sinkronisasi waktu selama pengguna menghendaki. Keuntungannya adalah tidak berbagi dengan sistem TDMA dimana semua pemancar dan penerima harus memiliki akses pada waktu yang sama. Fitur penting dari teknik TDMA dan FDMA adalah bahwa beraneka ragam pengguna beroperasi dalam saluran non-interfering yang terpisah. Selain itu, saluran sebelumnya, pemancar dan penerima tidak ideal, kita mungkin memerlukan menyisipkan guard time antara antra slot waktu TDMA.

Gambar 4.17. System TDMA

Setiap daerah layanan dalam sistem telepon seluler dibagi menjadi beberapa kolom. Setiap kolomnya digunakan kurang lebih satu hingga tujuh kali dari kanal-kanal yang tersedia. Kolom telepon digital mengubah panggilan telepon menjadi digital sebelum berhubungan. Kolom ini menyediakan tempat yang besar dan dengan baik menaikkan kapasitas dari setiap kolom. TDMA mengambil setiap kanal dan membelahnya menjadi tiga kali celah. Setiap pembicaraan di telepon mendapat sinyal radio untuk satu hingga tiga kali, dan sistem tersebut secara cepat mengubah dari satu telepon ke telepon yang lain. Hal ini diserahkan ke time-division multiplexing. Karena sinyal digital sangat ditekan, pergantian di antara tiga pembicaraan yang berbeda di telepon disempurnakan dengan tidak menghilangkan informasi .

Hasilnya berupa sistem yang mempunyai tiga kali dari kapasitas sebuah sistem analog dan menggunakan kanal yang sama tanpa TDMA. Sebuah kolom yang menggunakan TDMA dapat menangani 168 penggilan yang tidak teratur secara menyeluruh. TDMA juga digunakan dalam GSM yang merupakan dasar dari PCS (Personal Communication Service). Dengan PCS, kanalnya dibagi menjadi delapan bagian. Pengoperasian TDMA membutuhkan kontrol outlink semua bagian pengatur yang berisi beberapa informasi kontrol. Pembawa outlink ini juga memiliki struktur bingkai yang menyediakan informasi waktu akurat untuk semua bagian pengontrol. Peralatan teleport sentral komputer VSAT mengatakan ke setiap situs slot waktu khusus untuk digunakan dalam struktur TDMA dan rencana informasi ini disiarkan ke semua bagian secara berkala. Rencana waktu ledakan mungkin sudah ditetapkan, sehingga setiap bagian mengalokasikan proporsi tertentu dari keseluruhan struktur waktu TDMA atau mungkin bersifat dinamis, dimana slot waktu yang ditempatkan, disesuaikan sebagai tanggapan terhadap kebutuhan lalu lintas setiap bagian.

Sebagai contoh dari sistem time division multiple access dapat dilihat pada gambar dibawah. Hal ini berdasarkan skenario uplink untuk sistem seluler, dimana seluruh pengguna K yang aktif ingin mengirim pesan ke base station.

Semua pengguna yang aktif pada sistem ini menggunakan pita frekuensi yang sama dengan frekuensi tengah fc akan tetapi slot waktunya berbeda berdasarkan gambar diatas. Pengguna pertama mengirimkan pesan menggunakan slot pertama, Pengguna kedua mengirimkan pesan menggunakan slot kedua, dan seterusnya. Dengan daya penguat dan antena sinyal yang dimodulasi dikirim melalui media udara menggunakan gelombang elektromagnetik. Untuk pengguna tertentu, pemancar dapat menggunakan mode daya yang rendah selama interval waktudari slot non-owing, sehingga dapat mengurangi konsumsi daya di pemancar.

Gambar 4.18.

Pada penerima, semua sinyal yang ditransmisikan digabung bersama di antena penerima. Selanjutnya, rangkaian penguat pada penerima digunakan untuk menguatkan sinyal yang diterima dari antena, dan tapis band-pass digunakan untuk menyaring keluar sinyal yang tidak dinginkan (noise). Setelah itu semua sinyal dari pengguna adalah non-overlapping dalam domain waktu, kita dapat menggunakan demodulator tunggal untuk memperoleh kembali pesan yang dikirim dari semua pengguna. Selanjutnya, pesan yang didemodulasi akan didistribusikan ke pengguna yang sesuai menggunakan demultiplexer.

Multiplexer bekerja seperti switch. Jika keluaran dari demultiplexer diperoleh dari slot 1, selanjutnya switch mengarahkan ke output saluran dari pengguna 1, dan seterusnya. Oleh karena itu, semua pesan dari pengguna dapat di peroleh kembali pada sisi akhir penerima.

Pada sistem TDMA, pengguna k dapat mengirimkan berup data dalam slot waktu yang ditugaskan untuk pengguna k. Oleh karena itu, setiap pengguna data tidak ditransmisikan secara terus-menerus. Berdasar scenario ini, timbul yang sesuai dan merekonstruksi sinyal suara seperti yang disebutkan sebelumnya yaitu 4ms. Semua rekonstruksi segmen suara digabungkan dalam waktu, menghasilkan sinyal suara yang kontinu.

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan TDMA dibanding teknologi telepon seluler lain

1.    TDMA didesain untuk digunakan di setiap lingkungan dan situasi, dari penggunaan tanpa kabel di daerah bisnis ke pengguna yang sering bepergian pada kecepatan tinggi di jalan bebas hambatan (TOL).

2.    Dapat dengan mudah disesuaikan dengan transmisi data serta komunikasi suara. TDMA menawarkan kemampuan untuk membawa kecepatan data dari 64 kbps sampai 120 Mbps (diperluas dalam kelipatan 64 kbps) yang memungkinkan operator untuk menawarkan komunikasi pribadi seperti faks, voiceband data, dan layanan pesan singkat (SMS) serta aplikasi yang membutuhkan “pitalebar” secara intensif seperti multimedia dan video conference.

3.    Tidak seperti teknik spread-spectrum yang dapat mengalami gangguan di antara para pengguna yang semuanya berada pada pita frekuensi yang sama dan berhubungan pada saat yang sama, teknologi TDMA memisahkan pengguna dalam waktu, agar tidak mengalami gangguan dari hubungan simultan lainnya.

4.    TDMA menyediakan daya hidup baterai yang lama.

5.    TDMA menjalankan pengisian penyimpanan di stasiun dasar-peralatan, ruang dan pemeliharaan, merupakan faktor penting sebagai ukuran pertumbuhan sel yang lebih kecil.

6.    Biaya penggunaan TDMA sangat efektif untuk mengubah teknologi arus sistem analog ke digital.

7.    TDMA adalah satu-satunya teknologi yang menawarkan pemanfaatan yang efisien struktur sel hirarkis (HCS) menawarkan piko, mikro, dan macrocells. HCS mencakup sistem yang akan disesuaikan untuk mendukung lalu lintas tertentu dan kebutuhan pelayanan, membuat sistem kapasitas lebih dari 40 kali AMPS dapat dicapai dengan biaya yang efisien.

8.    Sistem layanan TDMA sesuai dengan penggunaan dual-mode handset,karena adanya kepentingan sesuai dengan sistem analog FDMA.

Kelemahan TDMA dari telepon seluler lain

1.    Penggunaan dari celah waktu yang sudah ditetapkan membuat sulit untuk mengendalikan panggilan ke kolom berikutnya, menambah kemungkinan dari sebuah panggilan akan terputus ketika panggilan tersebut bergerak di antara kolom – kolom.

2.    TDMA merupakan pokok dari penggabungan bagian-bagian distorsi, yang berdampak ketika potongan dari perbincangan melompat mengelilingi bangunan dan kesulitan lainnya seperti sikap pada saat perbincangan sampai pada telepon dari urutan.

Aplikasi TDMA

Sistem telepon Seluler GSM yang menggunakan teknologi TDMA Global System for Mobile atau GSM adalah generasi kedua dari standar sistem seluller yang tengah dikembangkan untuk mengatasi problem fragmentasi yang terjadi pada standar pertama di negara Eropa .GSM adalah sistem standar sellular pertama didunia yang menspesifikasikan digital modulation dan network level architectures and service.

Pada sistem GSM, frekuensi RF berada pada 900, 1800 dan 1900 MHz. Berarti bahwa setiap perusahaan yang menyediakan layanan GSM harus menggunakan frekuensi yang telah tersedia tersebut. Setiap saluran RF terdiri dari 124 sub saluran, dan setiap sub saluran memiliki bandwidth sekitar 0,2 MHz dengan 8 sistem TDMA. Sehingga masing-masing GSM memiliki bandwidth antara 124 x 0,2 ≈ 25 MHz. Masing-masing frekunsi pembawa dibagi menjadi 8 pengguna dalam mode TDMA. Kita dapat melihat bahwa total jumlah dari pengguna adalah 124 x 8 ≈ 1000. Kita dapat mengatakan bahwa sistem GSM menyediakan maksimal pengguna sebesar 1000 orang untuk mengakses satu base station. Sistem GSM menggunakan Gaussian Minimal-Shift Keying (GMSK), sebuah teknik yang serupa dengan teknik FSK untuk modulasi digital.

Digital Enhanced Cordless Telecomunication (DECT) menggunakan teknologi TDMA. Di rumah sering kita menjumpai telepon tanpa kabel. Sehingga, beberapa teknik komunikasi tanpa kabel harus digunakan. Sistem telepon tanpa kabel yang telah ada sebenarnya memperkenankan penghuni rumah tersebut untuk berkomunikasi satu sama lain. Oleh karena itu membutuhkan teknik multiplexing. Produk dari Digital Enhanced Cordless Telecomunication (DECT) sekarang dapat diterima secara luas diseluruh dunia untuk kepentingan dalam negeri, bisnis, industry dan aplikasi wireless local loop.

6. 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.

       

Gambar 4.19. Analogi dan cara kerja CDMA

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. Setiap pengguna memiliki sandi penyebar yang berbeda dengan pengguna yang lain. Sandi yang sama digunakan pada kedua sisi kanal radio, menyebarkan isyarat asal menjadi isyarat bidang lebar, dan mengawasebarkan kembali isyarat bidang lebar menjadi isyarat bidang sempit asal. Nisbah antara  lebar bidang transmisi dengan lebar bidang isyarat asal dikenal dengan processing gain. Secara sederhana, processing gain menunjukkan berapa buah chip yang digunakan untuk menyebarkan sebuah simbol data. Sandi-sandi penyebar bersifat unik, jika seorang pengguna telah mengawasebarkan isyarat bidang lebar yang diterima, isyarat yang dibawasebarkan hanyalah isyarat dari pengirim yang memiliki sandi penyebar yang sama.

Sebuah sandi penyebar memilki korelasi-silang yang rendah dengan sandi penyebar yang lain. Jika sebuah sandi benar-benar ortogonal, maka korelasi-silang antara sebuah sandi dengan sandi yang lainnya adalah nol. Hal ini berarti beberapa isyarat bidang lebar dapat menggunakan frekuensi yang sama tanpa adanya interferens satu sama lain.

Energi isyarat bidang lebar disebarkan sepanjang lebar bidang yang amat besar sehingga dapat dianggap sebagai derau jika dibandingkan dengan isyarat aslinya atau dengan kata lain memiliki power spectral density yang rendah.

Ketika sebuah isyarat bidang lebar dikorelasikan dengan sandi penyebar tertentu, hanya isyarat dengan sandi penyebar yang sama yang akan diawasebarkan, sedangkan isyarat dari pengguna lain akan tetap tersebar.

Sistem spektrum tersebar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem sistem lain yang telah ada sebelumnya: 

1.    Dapat bertahan pada lingkungan dengan pudaran lintasan jamak yang tinggi karena isyarat CDMA bidang lebar memiliki sandi penyebar dengan sifat korelasi-diri yang baik.

2.    Dapat mengirimkan informasi dengan daya yang kecil sehingga memungkinkan peralatan yang kecil sekaligus juga dengan daya baterai yang lebih tahan lama.

3.    Dapat mengurangi interferens dengan baik karena pada saat terjadinya proses pengawasebaran pengganggu akan mengalami proses sebaliknya sehingga dayanya akan lebih kecil dibandingkan isyarat asli.

4.    Dapat menghindari penyadapan karena menggunakan sandi unik yang mirip derau dengan spectrum frekuensi yang amat lebar.

5.    Dapat melakukan kemampuan panggilan terpilih (selective calling capability).

6.    Dapat melakukan penjamakan pembagian sandi sehingga dimungkinkan untuk akses jamak dengan kapasitas yang lebih besar.

Teknik Modulasi Sistem Spektrum Tersebar

CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spreadspectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF. Ada beberapa teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FHSS) dimana frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip). Time Hopping Spread Spectrum (THSS) dimana sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing teknik. Teknik modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada system CDMA2000 1x, adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana dibandingkan teknik modulasi lainnya.

Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.

Keuntungan CDMA

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

1.    Hanya membutuhkan satu frekuensi yang dibutuhkan untuk beberapa sektor/cell.

2.    Tidak membutuhkan equalizer untuk mengatasi gangguan spektrum sinyal

3.    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.

4.    Tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi.

5.    Memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi para pengguna akses.

6.    Memiliki proteksi dari proses penyadapan.

Penggunaan di dalam telepon bergerak

Sejumlah istilah yang berbeda digunakan untuk mengacu pada penerapan CDMA. Standar pertama yang diprakarsai oleh QUALCOMM dikenal sebagai IS-95, IS mengacu pada sebuah Standar Interim dari Asosiasi Industri Telekomunikasi (Telecommunications Industry Association, TIA) yang terakreditasi oleh American National Standards Institute (ANSI)[1]. IS-95 sering disebut sebagai 2G atau seluler generasi kedua. Merk dagang cdmaOne dari QUALCOMM juga digunakan untuk menyebut standar 2G CDMA. Setelah beberapa kali revisi, IS-95 digantikan oleh standar IS-2000. Standar ini diperkenalkan untuk memenuhi beberapa kriteria yang ada dalam spesifikasi IMT-2000 untuk 3G, atau selular generasi ketiga. Standar ini juga disebut sebagai 1xRTT yang secara sederhana berarti "1 times Radio Transmission Technology" yang mengindikasikan bahwa IS-2000 menggunakan kanal bersama 1.25-MHz sebagaimana yang digunakan standar IS-95 yang asli. Suatu skema terkait yang disebut 3xRTT menggunakan tiga kanal pembawa 1.25-MHz menjadi sebuah lebar pita 3.75-MHz yang memungkinkan laju letupan data (data burst rates) yang lebih tinggi untuk seorang pengguna individual, namun skema 3xRTT belum digunakan secara komersil. Yang terbaru, QUALCOMM telah memimpin penciptaan teknologi baru berbasis CDMA yang dinamakan 1xEV-DO, atau IS-856, yang mampu menyediakan laju transmisi paket data yang lebih tinggi seperti yang dipersyaratkan oleh IMT-2000 dan diinginkan oleh para operator jaringan nirkabel. System CDMA QUALCOMM meliputi sinyal waktu yang sangat akurat (biasanya mengacu pada sebuah receiver GPS pada stasiun pusat sel (cell base station)), sehingga jam berbasis telepon seluler CDMA adalah jenis jam radio yang semakin populer untuk digunakan pada jaringan komputer. Keuntungan utama menggunakan sinyal telepon seluler CDMA untuk keperluan jam referensi adalah bahwa mereka akan bekerja lebih baik di 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.

Blok Televisi Berwarna

BLOK TELEVISI BERWARNA

  

1 Fungsi Masing-masing Diagram Blok TV Berwarna 

1.1 Penala

            Seperti pada gambar 2.5, penala terdiri dari penguat frekuwensi tinggi (penguat HF), pencampur dan osilator lokal. Dengan memakai pencampur dan osilator lokal itu gelombang TV dirubah menjadi sinyal frekuensi IF. Untuk dapat diterima banyak kanal TV oleh penerima TV, agar efektif dan ekonomis maka sebanyak mungkin rangkaian pada penala agar dapat menerima kanal-kanal TV. Maka dari itu dengan mempergunakan konverter (pengubah) frekuensi pada penala (tuner), gelombang-gelombang TV dirubah menjadi satu frekuensi yang disebut sinyal IF. Penguat HF (frekuensi tinggi) pada penala memperkuat gelombang TV maka perbandingan S/N (signal/noise) dapat diperbaiki.

1.2  Tingkat Penguat IF Gambar

            Sinyal IF gambar yang diambil dari pencampur (mixer) pada penala kemudian diperkuat sehingga gain serta respon frekuensinya cukup besar untuk penerima TV itu.

            Tingkat penguat IF gambar terdiri dati tiga hingga empat penguat transistor dan mempunyai penguatan (gain) sekitar 1000. Tegangan AGC (Automatic Gain Control/pengatur penguatan otomatis) diberikan pada penguat IF itu, sama halnya seperti yang diberikan pada penguat HF di rangkaian penala, sedemikian sehingga output tegangan pada penguat IF itu selalu konstan walaupun tegangan inpunya berubah-ubah. Karakteristik respon frekuensi total dari penguat IF diperlihatkan pada gambar 2.7, gelombang-gelombang lain yang tidak dibutuhkan dibuang dan gelombang pembawa suara yang mungkin mengganggu gambar karena adanya interferensi pelayangan, besarnya diredam secukupnya. Karena pembawa suara itu dibuang setelah melalui tingkat detektor video maka pembawa suara itu diambil terlebih dulu sebelum detektor video tersebut dan diberikan ke rangkaian detektor suara 5,5 MHz. Juga sinyal input untuk rangkaian AFT (Automatic Fine Tuning/penalaan halus otomatis) diambil dari rangkaian IF. 

1.3  Detektor Video

            Sinyal video komposit dari output penguat IF gambar dideteksi  oleh detektor video.Biasanya digunakan sebuah dioda detektor untuk mendeteksi video itu karena iya mempunyai sifat linieritas yang baik dan juga distorsinya kecil.

            Sinyal video komposit terdiri dari sinyal luminan, sinyal krominan dan sinyal sinkronisasi. Untuk menghasilkan gambar yang bagus tidak diperlukan sinyal suara; bahkan sinyal suara itu agak mengganggu karena adanya interferensi pelayangan. Beberapa penjebak frekuensi (frequency trap) disetel pada frekuensi sinyal suara yang dipasang pada penguat IF dan detektor video agar komponen suara diredam (penjebak frekuensi berfungsi membuang frekuensi yang tidak dikehendaki).

3.4  Penguat video

            Penguat video berfungsi menguatkan sinyal luminan yang berasal dari detektor video agar mempunyai kekuatan yang cukup untuk menggerakkan tabung gambar. Dari rangkaian ini sinyal sinkronisasi dan sinyal krominansi dikeluarkan dan masing-masing diberikan kepada rangkaian pemroses berikutnya.

            Agar dapat dihasilkan gambar berwarna yang baik pada tabung gambar , sinyal luminan dari detektor video diperkuat oleh penguat video kira-kira seratus kali dan ditunda 1 µs oleh rangkaian tunda. Juga ada rangkaian pengatur kontras dan rangkaian ABL (Automatic Brighness Level) untuk melindungi rangkaian tegangan tinggi terhadap muatan lebih yang disebabkan oleh kuat cahaya yang berlebihan pada tabung gambar.

3.5  Rangkaian AGC

            Bila kekuatan gelombang TV berubah-ubah dan agar sinyal yang dimasukkan ke detektor video itu konstan maka pada penguat HF dan penguat IF harus dapat diatur secara otomatis dengan rangkaian AGC. Bila kekuatan gelombang yang diterima lemah maka penguatan penguat HF dibuat maksimum dan hanyalah penguatan penguat IF yang diatur oleh rangkaian AGC. Bila kekuatan gelombang TV yang diterima lebih besar dari pada harga tertentu, penguatan HF juga diatur oleh rangkaian AGC itu. Pada umumnya digunakan rangkaian AGC tipe tertunda.

            Ada tiga cara untuk membuat tegangan pengontrol AGC. Pertama adalah tipe AGC harga rata-rata, yang bekerja dengan harga rata-rata dari output detekror video. Kedua adalah tipe AGC harga puncak yang bekerja dengan harga puncak dari pulsa sinkronisasi. Dan ketiga adalah “AGC terkunci (keyed)” yang berkerja dengan harga puncak terkunci selama perioda pulsa pengulasan horizontal.

3.6  Rangkaian Defleksi Sinkronisasi

Rangkaian defleksi sinkronisasi dapat dibagi dalam empat bagian yaitu rangkaian sinkronisasi, rangkaian defleksi vertikal, rangkaian defleksi horisontal dan rangkaian pembangkit tegangan tinggi.

1.        Rangkaian Sinkronisasi

            Dengan rangkaian sinkronisasi, sinyal sinkronisasi dapat dipisahkan dari sinyal video komposit dan kemudian diperkuat. Sinyal sinkronisasi horisontal dipisahkan dari sinyal sinkronisasi vertikal  dengan menggunakan rangkaian pemisah frekuensi. Tiap sinyal sinkronisasi masing-masing diberikan pada rangkaian defleksi horizontal dan vertikal. Rangkaian penghilang noise dipasang untuk mencegah gangguan sinkronisasi oleh noise yang berupa pulsa-pulsa.

2.        Rangkaian Defleksi Vertikal

            Terdiri dari rangkaian pembangkit gelombang gigi gergaji, rangkaian penguat dan rangkaian output. Rangkaian pembangkit gelombang gigi gergaji disinkronisasikan dengan sinyal sinkronisasi vertikal dan membangkitkan gelombang gigi gergaji  50 Hz. Sinyal ini kemudian diperkuat sehinggamendapatkan daya yang cukup agar kumparan defleksi vertikal mampu menyimpangkan berkas elektron pada tabung ke arah  vertikal.

3.        Rangkaian Defleksi Horisontal

            Pada defleksi horizontal dibuat arus listrik yang berbentuk gigi gergaji frekuensi 15625 Hz dialirkan ke kumparan defleksi horisontal agar dapat menyimpangkan berkas elektron tabung kearah horisontal.

            Sinkronisasi horizontal lebih mudah terganggu oleh adanya noise yang berupa pulsa-pulsa daripada sinkronisasi vertikal. Maka disediakan rangkaian AFC (Automatic Frequency Control) untuk membandingkan frekuensi dari sinyal sinkronisasi dengan frekuensi gelombang bentuk gigi gergaji yang dibangkitkan oleh rangkaian defleksi horizontal dan memperbaiki frekuensi yang berselisih. Karena defleksi horizontal itu memerlukan daya yang besarnya seratus kali lebih besar dari pada daya untuk defleksi vertikal maka dengan memakai rangkaian yang direncanakan spesial dengan penguat output yang terdiri dari transistor, dioda dan lain-lainnya dapat dicapai efisiensi tinggi.

4.        Rangkaian Pembangkit Tegangan Tinggi

            Pada bagian ini pembangkit tegangan tinggi membangkitkan tegangan tinggi untuk mensuplay tegangan tinggi pada  anoda tabung gambar. Pulsa flyback horisontal dari defleksi horisontal dalam rangkaian ini diperbesar dengan menggunakan transformator flyback. Pulsa yang diperbesar itu kemudian disearahkan dengan menggunakan penyearah pendobel dan dihasilkan output tegangan tinggi searah (DC).

3.7  Rangkaian Pembangkit Kembali Sinyal Warna

Rangkaian pembangkit kembali sinyal warna biasanya terdiri dari rangkaian pemroses sinyal sub pembawa warna, rangkaian sinkronisasi warna, rangkaian demodulasi warna dan rangkaian output sinyal warna.

Rangkaian pemroses sub pembawa warna

            Sinyal sub pembawa warna dipisahkan dari sinyal TV berwarna komposit yang diambil dari penguat no.1 dengan memakai rangkaian pembangkit kembali sinyal warna ini; komponen (B-Y) dari sinyal sub pembawa warna disebut sinyal U dan komponen (R-Y) dari sinyal sub pembawa warna yang disebut sinyal V didapatkan sebagai sinyal output rangkaian itu.

            Sinyal sub pembawa warna dipisahkan dari sinyal TV komposit dengan transformator band-pass (band frekuensi 4,43 ± 0,5 MHz) dan diperkuat dengan penguat band-pass. Sinyal sub pembawa warna yang mengandung sinyal U dan sinyal V; polaritas sinyal V berubah setiapa garis pengulasan horizontal.

2.        Rangkaian sinkronisasi warna

            Di dalam rangkaian sinkronisasi warna, sinyal burs sinkronisasi warna dikeluarkan dari sinyal video komposit TV berwarna yang datang dari penguat band-pass, dan dengan menggunakan sinyal burs sebagai standar (patokan) dapat dihasilakan sub pembawa warna 4,43 MHz yang diperlukan untuk “rangkaian switch pengubah polaritas” dan juga untuk “modulator sinyal warna”. Sinyal burs sinkronisasi warna itu kemudian diberikan pada osilator 4,43 MHz dan detektor fasa ID (identifikasi).

3.        Demodulator sinyal warna

            Dengan menggunakan demodulator warna, maka sinyal-sinyal perbedaan warna didemodulasikan dari sinyal U dan V. Pada sistem demodulasi ini  ketiga sinyal perbedaan warna didemodulasi langsung dari sinyal-sinyal sub pembawa warna. Artinya dari dua sinyal; perbedaan warna (B-Y) dan (R-Y) mula-mula dihasilkan dengan mendemodulasi masing-masing sinyal dari sinyal sub pembawa warna U dan V, kemudian sinyal (G-Y) dihasilkan dengan mengkombinasikan kedua sinyal perbedaan warna  (sinyal B-Y dan  R-Y). Untuk lebih jelasnya digambarkan sebagai berikut: 

1.        Rangkaian output sinyal warna

            Di dalam rangkaian output sinyal warna, tiga buah sinyal perbedaan warna yang berasal dari demodulator dan sinyal luminan yang berasal dari penguat video dicampur sehingga ketiga sinyal warna primer merah, hijau dan biru dapa dihasilkan. Ke tiga sinyal tersebut diperkuat sehingga mendapatkan amplituda tegangan yang cukup untuk menggerakkan tabung gambar berwarna (sekitar 90 Vp-p). Sistem penggerak ini disebut metoda penggerak warna primer”, karena tabung gambar berwarna digerakkan oleh tiga warna primer, seperti terlihat pada gambar 2.9 (a). Pada metoda penggerak sinyal perbedaan warna seperti terlihat pada gambar 2.9 (b), tabung gambar berwarna digerakkan oleh tiga buah perbedaan sinyal warna dan tiga buah sinyal luminan melalui elektroda-elektroda yang berlainan dan mereka dikombinasikan menjadi R, G dan B dalam tabung gambar berwarna.

3.8  Rangkaian Suara

            Dalam rangkaian suara, ertama-tama dideteksi sinyal pembawa IF suara yang mempunyai frekuensi pembawa 5,5 MHz, sama dengan selisih antara frekuensi gelombang gambar TV berwarna dengan gelombang suara (pembawanya), kemudian diperkuat oelh rangkain suara. Kemudian sinyal suara dideteksi oleh detektor modulator FM (frekuensi Modulasi).

1.        Detektor 5,5 MHz

            Dalam TV berwarna bila pembawa suara 5,5 MHz dicampur dengan sinyal video maka timbul interferensi pelayangan (beat) sebesar 1070 kHz pada gambar yang diterima. Untuk mencegahnya, pembawa suara dihilangkan sebelum detektor video. Pembawa suara diambil dari tingkat di muka detektor video. Dalam hal ini digunakan detektor 5,5 MHz.

2.        Penguat IF suara

            Sinyal IF gambar yang mengandung pembawa suara dideteksi oleh detektor 5,5 MHz menjadi sinyal IF suara dan kemudian oelh penguat IF suara diperkuat dan dibatasi amplitudanya.

3.        Detektor FM

            Karena sinyal suara ditransmisikan dengan pembawa modulasi frekuensi (FM), maka mula-mula harus dirubah dahulu menjadi pembawa yang dimodulasi amplituda kemudian sinyal suaranya dapat dideteksi dengan detektor amplituda. Cara lain yang lebih lazim yaitu dengan rangkaian detektor FM yang disebut rangkaian detektor rasio, dengan rangkaian detektor yang telah diperbaiki slopenya (kemiringannya). Pada waktu ini karena adanya kemajuan IC digunakan rangkaian detektor diferensial puncak.

4.        Rangkaian deempasis

Pada umumnya, dalam transmisi modulasi frekuensi daerah respon frekuensi tinggi sinyal pemodulasi rasio S/N nya rusak (berharga rendah). Untuk mengatasi keadaan tersebut maka pada pemancar digunakan daerah frekuensi tinggi sinyal-suara-pemodulasi dengan modulasi yang lebih kuat. Sebaliknya pada penerima untuk mengoreksi karakteristik modulasi itu harus digunakan rangkaian deempasis.

3.3.9  Rangkaian Penstabil Penerimaan Gelombang TV dan Rangkaian Penyetel Pembantu

            Ada rangkaian pembantu yaitu AGC dan AFT. Sebagai rangkaian-rangkaian penyetel pembantu yaitu antara lain: rangkaian penyetel konvergensi, rangkaian penyetel keseimbnagan putih, rangkaian pengontrol fokus dan rangkaian pengoreksi pinkusen (mengkeret).

 1.        AFT (Automatic Fine Tuning)

            Dengan AFT, frekuensi pembawa gambar dari penguat IF gambar diatur otomatis untuk mendapatkan harga 38,9 MHz seperti ditunjukkan pada gambar 2.10. Tegangan pengatur AFT diambil dari detektor FM yang mendeteksi penyimpangan dari harga 38,9 MHz. Tegangan pengontrol AFT ini difeed-backkan ke osilator lokal pada penala yaitu diberikan pada dioda kapasitansi variabel yang dipergunakan untuk mengatur frekuensi lokal.

1.        Rangkaian Penyetel Konvergensi

            Dengan menggunakan rangkaian penyetel konvergensi tiga berkas elektron dikontrol oleh sinyal-sinyal warna primer agar masing-masing dapat mengenai titik-titik fosfor yang benar (R.G.B) setelah melauli pelat shadow-mask. Ada dua macam penyetel konvergensi yaitu penyetel konvergensi statis untuk daerah tengah tabung gambar dan penyetel konvergensi dinamis untuk daerah pinggir tabung gambar. Konvergensi statis penyetelan dilakukan dilakukan dengan magnit permanen yang disebut magnet penyetel konvergensi statis. Pada konvergensi dinamis penyetelan dilakukan dengan rangkaian penyetel konvergensi dinamis yang dijalankan oleh arus listrik yang berbentuk parabola dan gigi gergaji yang dihasilkan dari rangkaian defleksi vertikal dan horizontal.

2.        Rangkaian Penyetel Keseimbangan Putih

            Pada penerima TV berwarna terdapat tiga berkas elektron yang mewakili tiga warna primer, merah, hijau dan biru yang diemisikan oleh tiga buah penembak-elektron dan mengenai titik-titik fosfor pada tabung gambar berwarna. Kuantitas ketiga berkas elektron itu harus diatur secara benar. Dengan mempergunakan rangkaian penyetel keseimbangan putih, gambar diatur sehingga mendapat gambar hitam putih yang benar bila penerima TV menangkap siaran pemancar hitam putih. Keseimbangan putih pada tabung gambar berwarna disetel oleh rangkaian penyetel keseimbangan putih. Yaitu penyetelan pada sinyal penggerak dan juga pada tegangan layar.

3.        Rangkaian Penyetel Tegangan Fokus

            Dengan memberikan tegangan pemfokus pada elektroda-pemfokusan pada tabung gambar berwarna maka terjadi lensa elektrostatis pada elektroda-pemfokusan dan elektroda anoda sehingga berkas elektron yang diemisikan dari penembak elektron difokuskan sehingga membentuk gambar yang baik dan tajam pada tabung gambar berwarna.

            Ada dua macam penembak elektron yang menggunakan tegangan pemfokusan, yaitu tipe unipotensial dan bipotensial. Tipe unipotensial biasanya digunakan pada penerima TV berwarna ukuran kecil.

 4.        Rangkaaian Pengkoreksi Pinkusen (bentuk seperti bantal jarum)

            Karena layar fosfor tabung gambar berwarna hampir datar dan hampir tidak berbentuk permukaan bola sedang titik tengah bola berimpit dengan pusat defleksi berkas elektron. Jarak dari pusat defleksi (di mana berkas didefleksikan) ke layar fosfor pada bagian pinggir layar lebih jauh daripada pada bagian tengah layar fosfor itu, oleh karena itu berkas elektron pada sudut layar seharusnya lebih banyak didefleksikannya maka dihasilkan distorsi pinkusen pada raster.

            Dengan mengatur besarnya arus defleksi pada defleksi berkas elektron, distorsi raster pinkusen dapat dikoreksi. Rangkaiannya disebut rangkaian pengkoreksi distorsi raster pinkusen, yang terdiri dari rangkaian pengkoreksi distorsi pinkusen horizontal.

3.10  Catu Daya

            Catu daya DC  pada penerima TV berwarna dihasilakn dari penyearahan tegangan AC jala-jala dan juga dari penyearahan pulsa flayback defleksi horizontal. Gambar 2.11 menunjukkan diagram blok sistem catu daya tersebut.

Power supply ac matic adalah sebuah rangkaian yang berfungsi untuk merubah tegangan AC dari jala PLN menjadi DC. Keunggulan dari power supply ini adalah hasil tegangan yang disearahkan menjadi lebih halus bisa diset lebih besar tergantung kebutuhan. Namun kelebihannya jika dibandingkan dengan power supply konvensional yang menggunakan trafo adaptor yaitu bentuknya yang lebih kecil. Sehingga tidak membutuhkan tempat yang besar.

Rangkaian AC matic memiliki komponen utama yaitu dioda penyearah, kapasitor filter, transistor (FET), dioda zener, optocoupler dan komponen pendukung lainnya seperti kapasitor dan resistor.

Cara kerja power supply ini kurang lebih demikian.
Tegangan dari PLN akan disearahkan menjadi dc oleh dioda rectifier (kiprok), kemudian agar lebih halus difilter oleh elco. Selanjutnya tegangan itu akan masuk ke FET atau transistor, disini rangkaian output akan diarahkan ke input sebuah trafo regulator. Peranan FET (transistor) adalah sebagai pengontrol. Selanjutnya jika input trafo telah menerima tegangan, secara normal, maka akan keluar tegangan otput. Dan masing-masing tegangan outoput akan diberi sebuah dioda penyearah dan di filter kembali. Untuk mengontrol agar kinerjanya stabil, maka dipasang sebuah ouptocoupler pada salah satu pin output trafo dan diumpankan ke bagian pengontrol input.