FDM, CDM, dan TDM

FDM, CDM, dan TDM 

 

A.               FDMA (Frequency Devision Multiple Access)

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 interferens 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.

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.

Spektrum sistem FDMA

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, dsb)

Keuntungan:

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

terbukti handal.

2.          Dimensioning stasiun bumi kecil

B.               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 non-overlaping, 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.

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 berupa data dalam slot waktu yang ditugaskan untuk pengguna k. Oleh karena itu, setiap pengguna data tidak ditransmisikan secara terus-menerus. Berdasar scenario ini, timbul pertanyaan mengapa suara dapat ditransmisikan dan diterima secara terus menerus dalam sistem TDMA tanpa ada pembagian waktu. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan pembagian sinyal suara yang terus-menerus menjadi segmen kecil. Contoh, untuk empat orang pengguna pada sistem TDMA, asumsikan bahwa setiap slot menempati 1 ms. Selanjutnya setiap pengguna dapat menggunakan 1 slot setiap 4 ms. Sinyal suara selanjutnya dibagi dalam segmen masing-masing sebesar 4 ms. Setiap segmen selanjutnya mengubah dan dikompresi menjadi bentuk digital. Asumsikan bahwa total bits B dari data suara diproduksi untuk masing-masing segmen sinyal suara. Selanjutnya pemancar mengirim bit B selama waktu yang diperbolehkan yaitu 1 ms tiap slot, seperti terlihat pada gambar dibawah. Penerima menerima setiap data pengguna pada slot waktu yang sesuai dan merekonstruksi sinyal suara seperti yang disebutkan sebelumnya yaitu 4 ms. Semua rekonstruksi segmen suara digabungkan dalam waktu, menghasilkan sinyal suara yang kontinu.

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 videoconference.

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.

C.                    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.

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. CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread spectrum 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 (FH-SS)

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 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.

2.    Memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi para pengguna akses memiliki proteksi dari proses penyadapan


Sumber :

http://elrenatys.blogspot.com/2018/07/fdm-cdm-dan-tdm.html