teknik spread spektrum

Dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang kebal terhadap masalah interferensi dan penyadapan, maka dikenalkan sistem komunikasi spread spectrum sekitar pertengahan tahun 1950. Spread spectrum dapat diartikan sebagai teknik pengiriman sinyal informasi yang menggunakan suatu kode untuk menebarkan spectrum energi sinyal informasi dalam bandwidth yang jauh lebih lebar dibanding bandwidth sinyal informasi. Istilah spread spectrum digunakan karena pada sistem ini, sinyal yang dikirimkan memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasinya sendiri. Proses pelebaran bandwidth sinyal informasi ini dilakukan pada sisi pengirim dan disebut spreading. Sebaliknya, proses penyempitan kembali bandwidth sinyal informasi dilakukan di sisi penerima, dan disebut de-spreading.

Sistem komunikasi spread spektrum ini mampu mengurangi kekhawatiran akan adanya penyadapan, karena data yang dikirimkan bersifat acak dan memiliki kecenderungan sifat seperti derau. Jadi jika penerima tidak mengenali kode yang digunakan untuk menebarkan spektrum data di sisi pengirim, maka penerima hanya akan menerima sinyal noise saja. Selain untuk mengatasi interferensi, sistem komunikasi spread spectrum juga dipakai untuk menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. Dengan berbagai kehandalannya ini, teknik spread spectrum sangat tepat diterapkan pada dunia komunikasi seluler saat ini, dimana penggunaan kanal frekuensi sudah cukup padat sehingga interferensi dan noise dari transceiver lain cukup dominan berpengaruh. Dalam spread spectrum ada beberapa macam cara yang digunakan, yaitu :


1. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi.


2. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip).


3. Time Hopping Spread Spectrum (THSS), sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinyu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya. Kode-kode yang digunakan pada sistem spread spectrum memiliki sifat acak tetapi periodik sehingga disebut sinyal acak semu (pseudo random) . Kode-kode tersebut bersifat seperti noise tapi bersifat deterministik sehingga disebut juga noise semu (pseudo noise). Pembangkit sinyal kode ini disebut Pseudo Random Generator (PRG) atau pseudo noise generator (PNG). Kode-kode yang dibangkitkan dari PRG inilah yang digunakan untuk melebarkan dan sekaligus mengacak sinyal data yang akan dikirimkan. Dalam komunikasi spread spectrum semakin lebar bandwidth akan semakin kebal terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Kelebihan lain yang dimiliki sistem spread spektrum adalah sistem ini dapat diterapkan pada teknik akses jamak seperti CDMA (Code Division Multiple Acces) . Jika dibanding sistem multiple akses yang lain seperti FDMA (Frequency Division Multiple Access ) dan TDMA (Time Division Multiple Access ), skema CDMA merupakan system yang diminati oleh perusahaan komunikasi, karena dapat digunakan pada frekuensi dan waktu yang sama secara bersamaan. Sehingga sangat tepat diterapkan pada komunikasi seperti sekarang ini dimana penggunaan kanal frekuensi sudah cukup padat sehingga

interferensi dan noise dari transceiver lain cukup dominan berpengaruh.


Beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam sebuah sistem spread spectrum adalah :

1. Sinyal yang dikirimkan setelah mengalami proses spreading, menempati bandwidth yang jauh lebih lebar daripada bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi


2. Pada pengirim terjadi proses spreading untuk menebarkan spektrum sinyal informasi dengan bantuan sinyal kode yang bersifat independen terhadap sinyal informasi.


3. Pada penerima terjadi proses despreading untuk mendapatkan kembali sinyal informasi semula. Sistem komunikasi spread spectrum sebagai salah satu sistem komunikasi digital, memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem komunikasi analog yaitu:


· Lebih kebal terhadap jamming (bersifat resistan)

· Mampu menekan interferensi

· Dapat dioperasikan pada level daya yang rendah

· Kemampuan multiple access secara CDMA (Code Division Multiple Access)

· Sulit untuk disadap sehingga kerahasiaan lebih terjamin


Direct Sequence Spread Spektrum (DS-SS)

Pada sistem komunikasi Direct Sequence Spread Spektrum ini, sebuah sinyal infomasi akan dimodulasi oleh sebuah sinyal kode digital dengan laju code bit atau chip yang jauh lebih besar dibanding laju bit sinyal informasinya, seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini




Pada teknik DSSS dilakukan beberapa proses, yaitu :


a) Proses Spreading

Bagian utama dari pembangkitan sinyal spread spectrum (SS) pada system komunikasi DS-CDMA adalah proses spreading. Pada proses ini dilakukan penebaran terhadap spektrum frekuensi sinyal informasi yang relatif sempit yaitu sinyal narrowbandb(t), oleh PN code s(t). Hasil yang didapatkan berupa sinyal wide-band y(t), yaitu sinyal spread spektrum yang memiliki spektrum frekuensi lebar identik dengan spectrum frekuensi kode PN, yang selanjutnya akan dikirimkan. Gambar dibawah menggambarkan proses spreading. sinyal spread spektrum yang memiliki spektrum frekuensi lebar identik dengan spectrum frekuensi kode PN, yang selanjutnya akan dikirimkan. Gambar dibawah menggambarkan proses spreading.










PN Sequence

Untuk melindungi sinyal dari berbagai interferensi dan jamming , digunakan kode pseudorandom. Terlihat seperti acak tetapi sebenarnya determenistik dan periodik, sehingga receiver dapat merekonstruksi kode untuk deteksi sinkron karena diketahui baik oleh penerima maupun pengirim. Kode pseudorandom ini juga disebut dengan Pseudo Noise (PN code). Untuk tiap kanal, base station membangkitkan kode yang unik yang berubah untuk tiap koneksi. Base station menjumlahkan secara bersama-sama semua kode transmisi untuk setiap user. Setiap unit user membangkitkan kode nya sendiri dan menggunakannya untuk mengekstrak sinyal tertentu.

Ada beberapa metode yang umum digunakan untuk membangkitkan PN Code

antara lain :

1. M-Sequence.

Pada metode M-Sequence digunakan beberapa shift register yang tersusun dan umpan balik menurut pola tertentu.


2. Gold Codes.

Gold Codes dihasilkan dari proses XOR (modulo-2) dua buah M-Sequence dengan panjang sama. Kode-kode yang berurutan ditambahkan chip demi chip secara sinkron.


3. Hadamard-Walsh Codes.

Kode ini dibangkitkan dengan menggunakan proses iteratif dari matriks Hadamard dengan sejumlah N = 2^ n dengan panjang yang sama. Kode ini bersifat periodic dengan hasil yang efisien tidak menyebar, oleh karena itu sinkronisasi sangat tergantung dengan autokorelasi (auto-corelation ).