Tiga elemen utama sistem komunikasi radio yakni perangkat pendukung seperti stasiun dasar dan seluler, spektrum frekuensi yang digunakan, serta modulasi sinyal radio seperti OFDM untuk mengompresi lebar pita. Faktor lain seperti propagasi, atenuasi, dan line of sight memengaruhi kuat sinyal yang diterima.

1. 34
3 ELEMEN KOMUNIKASI RADIO DAN
SPEKTRUM FREKUENSI
Overview
Dalam sistem komunikasi berbasis radio paket diperlukan perangkat-perangkat
pendukung untuk terselenggaranya komunikasi ini, dan harus
PAGE 10
diketahui pada frekuensi berapa sistem ini bekerja.
Tujuan
1. Mahasiswa mengetahui elemen pendukung dan cara kerja sistem
komunikasi radio.
2. Mahasiswa memahami frekuensi kerja sistem ini.
3. Mahasiswa dapat meyelesaikan berbagai persoalan dan fenomena yang
terkait dengan perangkat.

2. 35
PAGE 10
3.1 Intro
Pada bab sebelumnya, telah dibahas tentang dasar sistem komunikasi
radio beserta berbagai property pendukung kinerja sistem tersebut. Diantara
property pendukung sistem, perangkat atau elemen yang tidak boleh
dilupakan, mengingat bagian inilah yang akan berperan saat ingin mengadakan
suatu konektivitas termasuk spektrum frekuensi yang digunakan.
Untuk lebih jelasnya, berikut arsitektur sistem komunikasi bergerak
Gambar 3.1 Komunikasi Radio
Keterangan gambar :
• Mobile Station (MS) : Basic bagi komunikasi bergerak, adalah perangkat
mobile user.
• Base Station (BS) : Cakupan area pada jarngan seluler dibagi menjadi
area-area kecil yang disebut sel. Sel lain memiliki base station yang
secara simultan berkomunikasi dengan seluruh mobile di sekitar sel, dan
melewatkan trafik ke Mobile Switching Centre. Base station di
koneksikan ke mobile phone via radio interface.
• Mobile Switching Centre (MSC) : Mengontrol jumlah sel atau kluster,
mengatur base station dan kanal-kanal untuk mobiles phone dan handle
koneksi.
• National Carrier Exchange : Adalah gateway untuk ke national fixed
public switched telephone network (PSTN). Ini mengatur untuk
kepentingan koneksi pada sistem komunikasi nasional, dan selalu
terintegrasi dengan MSC.

3. 36
PAGE 10
3.2 Modulasi Sinyal Radio
Konsep yang digunakan adalah transmisi data parallel yang berarti
menggunakan teknik modulasi Frequency Division Multiplexing (FDM).
Menggunakan data streaming yang parallel dan FDM dengan overlapping
subkanal untuk menghindari pengguna equalisasi high data dan untuk melawan
dorongan noise, distrosi multipath sebaik available bandwidth yang digunakan.
Salah satu aplikasinya yaitu pada komunikasi militer. Pada perangkat
telekomunikasi, pada bagian Discrete Multi-Tone (DMT), Modulasi multikanal
dan modulasi multicarrier (MCM) yang menggunakan pita lebar dan kadang
mengganti dengan OFDM.
Pada OFDM carrier lain orthogonal terhadap carrier lainnya.
Bagaimanapun kondisi ini tidak selalu memperbaiki MCM, berikut skema
multicarrier transmition OFDM
Gambar 3.2 Modulasi
Gambar 3.3 Spectrum

4. Skema OFDM, membagi bandwidth menjadi narrow subband
37
PAGE 10
orthogonal. Sistem Multiple Akses :
a. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
b. Sub-carrier divide into a groupsub-channel
Gambar 3.4 Perbandingan kinerja OFDM dan OFDMA
Jenis modulasi lain :
1. AM (Amplitudo Modulation)
Gambar 3.5 Amplitudo Modulation

5. 38
PAGE 10
2. FM (Frequency Modulation)
Gambar 3.6 Frequency Modulation
3. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)
Gambar 3.7 QPSK

6. 39
PAGE 10
4. MSK (Minimum Shift Keying)
Gambar 3.8 MSK
3.3 Propagasi Sinyal Radio
Mekanisme fisik yang mempengaruhi propagasi radio sangat kompleks
dan bermacam-macam, tapi secara umum ada 3 faktor penting yang sangat
perlu diperhatikan.
Refleksi (pemantulan)
1. Terjadi saat gelombang mengenai halngan yang ukurannya agak lebih
besar dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal.
2. Contoh refleksi dari bumi ke gedung.
3. Refleksi ini mungkin mengganggu sinyal original secara konstruktif atau
destruktif (merusak).
4. Terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelah mengalami
pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyak pantulan yang
berkontribusi terhadap besarnya delay.

7. Difraksi/ Refraksi
1. Terjadi saat radio path antara pengirim dan penerima dihalangi oleh
2. Mennjelaskan bagaimana sinyal radio mampu melakukan perjalanan
40
benda yang tidak dapat ditembus dan oleh permukaan dengan yang
tajam tidak beraturan.
PAGE 10
dengan perangkat urban dan rural tanpa line of sight.
3. Propagasi melewati object yang cukup besar  seolah-olah
menghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb.
Scattering (penghamburan)
1. Propagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yang menyebabkan
banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda.
2. Terjadi saat kanal radio terdiri dari obyek yang memiliki ukuran
sebesar panjang gelombang atau kurang dari gelombang propagasi dan
juga saat jumlah obstacle (penghalang) cukup besar.
3. Scattering dihasilkan oleh obyek-obyek kecil, permukaan kasar dan
ketidakteraturan yang lain pada kanal.
4. Sebagaimana prinsip difraksi.
5. Menyebabkan energi penirim diradiasikan di banyak tempat.
6. Penyangga lampu atau penenda jalan bisa menyebabkan scattering.
Gambar 3.9 terjadinya difraksi, refleksi dan scattering

8. Free Space Loss
1. Diasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path), sangat
41
PAGE 10
mudah memprediksi dengan free space formula.
2. Digunakan prediksi bahwa sinyal yang diterima sangat kuat yaitu saat
kondisi antara transmitter dan receiver kosong, tanpa penghalang,
tanpa gannguan.
3. Power delay di receiver adalah fungsi dari jarak pemisahan transmitter
dan receiver yang dinaikkan menuju beberapa power.
4. Redaman sinyal memiliki kuantitas positif dalam dB dan didefinisikan
antara power transmitter yang efektif dan power yang diterima.
3.4 Sinyal Power dan Sinyal Noise To Ratio
Teori yang dilahirkan Claude Shannon pada tahun 1948, menyatakan
bahwa kapasitas kanal (dalam bit per second) adalah fungsi bandwidth,
kekuatan sinyal, dan noise, memberikan infinite time. Sehingga dinyatakan
dalam rumus untuk single transmitter ke receiver path :
C = B · Log2[1+ S /N]
Untuk C adalah kapasitas kanal dalam bits per second (bps), B adalah
bandwidth kanal dalam Hertz (Hz), dan S adalah signal power, sedangkan N
adalah noise power. Rumus ini sangat mendukung untuk memahami
keterbatasan teori fundamental. Transmisi data pada rate tertentu adalah
memungkinkan untuk perubahan bandwidth tiba-tiba dibagi ketersediaan S/N
ratio yang dapat dicapai pada penerima.
Pada data di lapangan S/N akan senantiasa lebih kecil daripada C, dan
memerlukan lipatan yang cukup pada sisi encoder/decoder untuk digunakan
sebagai pendekatan C. Walaupun jika salah satu pihak menginginkan
peningkatan kapasitas kanal dalam perbaikan bandwidth, ada dua hal yang
harus dipertimbangkan yaitu S/N dan C.
Faktor lain yaitu energi sinyal yang berlebih dalam satuan perbit harus
ditransmisikan, atau noise dan interference perbit harus dikurangi.
Tergantung pada link aplikasi komunikasi, penurunan ini significant.
Contoh aplikasinya, untuk radio militer, faktor-faktor seperti
kebutuhan power, ukuran, dan berat harus cukup dan sesuai lapangan, apalagi
saat ingin menaikkan transmisi dan/atau daya proses.

9. fixed, mungkin faktor kebutuhan power, ukuran, dan berat tidak begitu
berpengaruh karena infrastrukturnya dapat direncanakan, diinstal dan
disupport.
bandwidth atau spektrum RF mampu memberi pengaruh kuat yang spesifik
pada karakteristik operasional untuk aplikasi spesifik dan gangguan yang
buruk.
yang infinite terhadap waktu, sinyal yang mengenai ruangan yang luas (misal
kemampuan untuk reuse bandwidth yang sama pada lokasi berbeda), yang
berarti bahwa noise memiliki karakteristik statistik untuk derau putih dan
noise Gaussian, serta tidak cukup untuk mengurangi keberadaan interference.
perhitungan yang cukup untuk advanced communication systems, maka banyak
yang harus dilakukan secara ekstrim untuk mengasumsikan beberapa hal
dalam teori Shannon.
42
Pada kasus lain, jika link komunikasi antara dua tower yang kondisinya
Di samping itu, throughout hasil penelitian ini menyatakan bahwa kanal
Rumus Shannon juga mampu memberikan asumsi jumlah. Asumsi sinyal
Karena sistem ini mempengaruhi secara signifikan, dan harus dilakukan
PAGE 10
3.5 Attenuation (Redaman)
Untuk membuat desain sistem wireless, harus memiliki pemahaman
yang cukup tentang transmisi wireless LAN dan sistem perbaikannya, seperti
attenuation atau redaman, radio frequency (RF) interference, dan alikasinya
serta pertimbangan struktural. Sebagaimana kita tahu, banyak sekali hal-hal
yang harus diperhitungkan sat desain baik pada hubungan point-to-point dan
point-to-multipoint pada implementasi wireless, yang berarti cakupan
wireless pada implementasi ini tidak keluar area, tapi lebih difokuskan pada
point yang spesifik.
Attenuation adalah penurunan atau peredaman kekuatan gelombang
radio, penurunan daya sebagaimana efek dari jarak dari tingginya antenna. Hal
ini dapat disebabkan oleh kondktivitas yang natural atau resistance yang
dihasilkan oleh seluruh perangkat fisik. Tapi resistor terbaik untuk gelombang
radio adalh bumi. Energi radiasi dari bumi, dan interference dari pohon dan
bangunan akan menyebabkan attenuation untuk snyal gelombang tanah,
sebagai radiasi energi dan interference dari air dan partikel-partikel pada
atmosphere akan mempengaruhi sinyal gelombang langit.
Harus direncanakan desain dan perangkat yang akan digunakan
berdasar pada factor pengaruh propagasi gelombang tanah dan langit, seperti
tinggi pemancar, factor radiasi. Rendahnya frekuensi propagasi radio pada

10. transmisi gelombang tanah dan langit dapat digunakan untuk bermacam-macam
jarak, propagasi gelombang high-frequency (3,000 kHz to 30 Mhz)
memancarkan lebih pada sky waves untuk transmisi dan jarak sekitar 12,000
miles. Propagasi gelombang very high frequency (sekitar 30 MHz) mengalami
transmisi gelombang line-of-sight langsung.
43
PAGE 10
3.6 Rain, Snow and Fog Attenuation
Pada kondisi ekstrim, attenuation yang dikarenakan hujan tidak
memberikan dampak serius untuk frekuensi antara range 6 atau 8 GHz.
Ketika gelombang mikro memiliki frekuensi 11 atau 12 GHz atau diantara
keduanya, attenuation hujan menjadi lebih peting, khususnya di area yang
curah hujannya memiliki densitas yang tinggi dan durasi waktunya cenderung
lama.
Attenuation rate untuk salju umunya lebih tinggi, tergantung ukuran
dari partikel-partikel salju, juga untuk material hujan dan kabut, pada
perbandingan panjang gelombang sinal.
Sebagai contoh sinyal 2.4 GHz akan memiliki panjang gelombang
approximately 125 millimeters, atau 4.9 inches. Sinyal 23 GHz memiliki
panjang gelombang approximately 0.5 inches. Sedangkan raindrop mendekati
0.25 inches. Pada sinyal 2.4 GHz, air hujan atau salju, tidak akan memiliki
pengaruh yang cukup kuat pada sistem wireless, betapapun pada 23 GHz,
panjang gelombang akan diredam separuhnya oleh hujan. Pada ukuran ini,
hujan atau salju menjadi bidang permukaan refleksi (bidang pantul) dan
menghamburkan sinyal 23 GHz.
Pada kasus umum, efek dari kabut setingkat atau sama seperti efek
hujan. Meskipun kabut mampu memberi pengaruh kuat terhadap radio link
ketika digabungkan dengan kondisi atmospheric seperti pembalikan suhu.
Pembalikan suhu meniadakan jarak, dan udara dapat menyebabkan
refraksi atau refleksi yang kuat, dengan hasil yang tidak mampu diprediksi.
Pembalikan suhu juga mampu menyebabkan pengembunan, yang bisa jadi
meningkatkan potensi kemungkinan terjadinya interference antara system
yang tidak normal. Dimana kondisi ini exist saat menggunakan path pendek
dan jarak ruang yang cukup.

11. 44
PAGE 10
3.7 Penetrasi
Adalah proses penembusan terhadap benda-benda material,
merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi perjalanan sinyal, yang
membuat sinyal lebih kuat. Juga tidak hanya berpengaruh terhadap sinyal, tpi
member efek langsung yang cukup kuat terhadp gelombang elektromagnetik
dan kecepatan perjalanannya.
3.8 Bouncing (Pemantulan)
Refleksi terjadi jika terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver
setelah mengalami pantulan terhadap obyek. Terdapat banyak pantulan yang
berkontribusi terhadap besarnya delay.
Gambar 3.10 refleksi atau pantulan terjadi karena ground waves terserap
bumi
Gambar 3.11 pantulan terhadap bumi

12.  Dalam kanal radio bergerak, sebuah lintasan tunggal antara base station
dan sebuah mobile station jarang terjadi, sehingga model free space
menjadi tidak akurat apabila digunakan sendirian.
 Untuk itu diperlukan model lain yang mengakomodasi lintasan lain.
Model yang mengakomodasi lintasan pantulan (reflection) salah satunya
adalah: ground reflection (2 ray) model.
 Model ini menggunakan model propagasi berdasarkan geometric optic
dan mempertimbangkan 2 lintasan antara pemancar dan penerima, yaitu
lintasan langsung (direct path) dan lintasan pantul ( ground reflected
propagation path).
 Model ini dianggap akurat untuk memprediksi kuat sinyal large scale
dalam jarak beberapa kilometer untuk sistem radio bergerak yang
menggunakan tinggi tower diatas 50 m.
45
PAGE 10
3.9 Line Of Sight
Hubungan Line Of Sight biasa digunakan untuk broadband connectivity
communication, dengan frekuensi pembawa umumnya diatas 1 GHz.
Informasi yang dibawa bisa jadi adalah satu atau campuran dari informasi
sebagai berikut :
 Kanal telepon
 Informasi data
 Telegraph
 Telex
 Facsimile
 Video
 Program channel
 Telemetry
Modulasi yang digunakan dalam komunikasi LOS bisa modulasi analog
(FM) ataupun dengan memakai modulasi digital. Link Line Of Sight, atau sering
juga disebut hop, umumnya memiliki panjang 10 - 100 km.
Empat Langkah Proses Desain :
1) Perencanaan awal dan pemilihan lokasi menara
Meliputi perencanaan modulasi, beberapa syarat sistem komunikasi
(digital / analog), besar informasi yang hendak dikirimkan, jenis service (
syarat QoS ) , dsb. Perencana juga harus mengetahui apakah komunikasi
yang dilakukan adalah independen atau merupakan bagian dari network
yang lebih besar

13. 46
PAGE 10
2) Menggambar profil lintasan
Yang diperhatikan : profil bumi sepanjang lintasan, path clearance,
refleksi bumi.
3) Analisis lintasan
Daya pancar yang diperlukan, metoda-metoda perbaikan.
4) Survey lokasi
Detail lokasi site (lintang dan bujur), lokasi antena, ketersediaan catu
daya, data cuaca lokasi, survei EMI (Electromagnetic Interference), dan
berbagai faktor pembatas lokasi lainnya.
Rumus Praktis Jari-Jari Fresnell I
d d
17.3 1 2
GHz
I d f
R
.
R1 jari-jari fresnell ( dalam meter )
d1 , d2, dan d jarak ( dalam kilometer )
f frekuensi ( dalam GHz )
d d
 72.1 1 2
GHz
I d f
R
.
R1 jari-jari fresnell ( dalam feet )
d1 , d2, dan d jarak ( dalam statute mile )
f frekuensi ( dalam GHz )
Clearance Factor
Biasanya
diinginkan
clearance factor
= 0,6 untuk
C
I
clearance
C  
RI first fresnell radius
R
mendapatkan penerimaan yang sama dengan kondisi bebas pandang.

14. Rugi Lintasan
a) Hubungan LOS banyak diaplikasikan untuk VHF/UHF serta terutama
gelombang mikro, keadaan perambatan rata-rata dianggap sebagai gelombang
langsung
b) Redaman lintasan (pathloss) dianggap seolah adalah redaman ruang bebas
(free space loss) , jika clearance factor = 0,6
47
PAGE 10
( ) ( ) ( ) 32,5 20log 20log fs MHz km L dB   f  d
( ) ( ) ( ) 92,45 20log 20log fs GHz km L dB   f  d
( ) ( ) ( ) 36,5 20log 20log fs MHz mi L dB   f  d
c) Path loss akan berubah dari harga free space pathloss jika clearance
factor  0,6.
d) Clearance Factor = 0,6 sangat disukai dalam desain , karena Lp = Lfs
untuk jenis medium pemantul apapun.
e) Perubahan Harga Pathloss
R= 0.3
R = 1.0 Smooth Sphere Diffraction
From Free Space ( dB )

15. 48
PAGE 10
3.10 Spektrum Frekuensi
Pembagian spektrum frekuensi berdasarkan pada panjang gelombang-nya,
dan digunakan untuk berbagai jenis komunikasi yang berbeda. Berikut
pembagian spektrum frekuensi sesuai kesepakatan IMT-2000.

16. Latihan
49
1. Jelaskan perangkat-perngkat dalam arsitektur siskomber!
2. Jelaskan perbedaan OFDM dan OFDMA!
3. Jelaskan konsep refleksi, difraksi dan scattering!
4. Apa yang Anda pahami tentang Free Space Loss, jelaskan rumusnya!
5. Jelaskan pengaruh redaman terhadap sinyal!
6. Sebutkan jenis-jenis redaman yang sering mempengaruhi sinyal radio!
7. Apakah yang mendasari pembagian frekuensi setiap jenis komunikasi?
PAGE 10