Perbedaan FHSS, DSSS, OFDM beserta Ilustrasi

1. Frequency Hoping Spread Spectrum (FHSS)

Frequency Hopping Spread Spectrum merupakan teknik spread spectrum yang menggunakan teknik lompatan frekuensi yang berubah-ubah pada sinyal carrier untuk membawa suatu data informasi. Sinyal carrier atau sinyal pembawa mengubah-ubah frekuensi, atau melompat menurut urutan yang bersifat pseudorandom. Urutan pseudorandom ini digunakan sebagai suatu daftar beberapa frekuensi ke arah mana pembawa akan melompat pada suatu interval waktu yang ditetapkan sebelum terjadi pengulangan pola tersebut. Transmiter menggunakan urutan lompatan ini untuk memilih frekuensi pemancarnya. Apabila daftar frekuensi tersebut telah terpakai semua, maka transmiter atau pemancar akan mengulangi urutan tersebut

Ilustrasi FHSS

2. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Pada pengoperasian DSSS, sinyal disebar dengan cara mengalihkan sinyal tersebut dengan sandi acak-semu bidang-lebar (sandi acak-semu ini sengaja dibangkitkan untuk keperluan pemodulasian).

DSSS merupakan suatu metode untuk mengirimkan data dimana sistem pengirim dan penerima keduanya berada pada set frekuensi yang lebarnya adalah 22 MHz. Saluran yang lebar ini memungkinkan piranti untuk memancarkan lebih banyak informasi pada data rate yang lebih tinggi dibanding FHSS system yang ada sekarang.

Teknik spreading yang terkenal dan banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah Direct Sequence Spread Spektrum (DSSS). Sistem ini dipilih karena adanya kemudahan dalam mengacak data yang akan dispreading. Disamping itu, DSSS juga mempunyai unjuk kerja terbaik untuk gangguan noise dan anti jamming, serta paling susah untuk dideteksi. Dalam DSSS spreading hanya menggunakan sebuah generator noise yang periodik yang di sebut Pseudo Noise Generator. Namun ada kekurangan pada DSSS ini yang sering menjadi kendala dalam implementasinya, yaitu pada proses sinkronisasi sinyal yang diterima dengan sinyal dari generator noise lokal pada penerima.
DSSS menggabungkan sinyal data pada stasiun pengirim dengan suatu data rate bit sequence yang lebih tinggi, yang dikenal sebagai chipping code atau processing gain. Processing gain yang tinggi meningkatkan tahanan sinyal terhadap interferensi. Adapun standar processing gain dari FCC adalah minimum 10, seddangkan 802.11 IEEE menetapkan minimum 11.

Ilustrasi DSSS

Proses direct sequence memodulasi carrier dengan suatu code sequence. Jumlah “chips” dalam code tersebut akan menentukan seberapa besar penyebaran (spreading) yang terjadi, dan jumlah chip per bit dan laju code (dalam chip per detik) akan menentukan data rate. Adapun yang perlu diatur di dalam teknologi DSSS adalah band frekuensi dan pengaturan saluran.

3. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

OFDM merupakan teknik mudulasi untuk komunikasi wireless broadband dimasa yang akan datang karena tahan melawan frekuensi selective fading dan interferensi narrowband dan efisien menghadapi multi-path delay spread. Untuk mencapai hal tersebut, OFDM membagi aliran data high-rate mejadi aliran rate yang lebih rendah, yang kemudian dikirimkan secara bersama pada beberapa sub-carrier[1]. Dengan melakukan hal tersebut , durasi symbol meningkat. Keuntungan dari hal tersebut adalah jumlah dispersi waktu yang disebabkan oleh multi-path delay spread menurun secara signifikan. Selain itu, pengenalan guard time pada setiap symbol OFDM meneliminasi Inter-Symbol Interference (ISI). Pada guard time, symbol OFDM secara siklus diperpanjang untuk mengurangi Inter-Carrier Interference (ICI). OFDM dapat dianggap baik sebagai metode multiplexing maupun metode modulasi. Seperti yang telah dijelaskan di atas, OFDM menggunakan sub-carrier yang banyak untuk mengirimkan aliran data low rate secara parallel. Sub-carrier dimodulasikan sendiri dengan menggunakan Phase Shift Keying (PSK) atau Quadrature Amplitude Modulation (QAM) dan dibawa pada microwave carrier berfrekuensi tinggi (5 GHz). Hal ini sama dengan Frequency Division Multiplexing (FDM) konvensional atau Sub-Carrier Multiplexing, kecuali untuk kebutuhan ke-orthogonal-an antara setiap sub-carrier. Sub-carrier secara orthogonal dapat dilihat dengan dua cara, dalam domain waktu dan frekuensi. Pada domain waktu, setiap sub-carrier harus berupa bilangan integer dari siklus selama tiap interval (durasi) symbol OFDM. Dengan kata lain, jumlah siklus antara sub-carrier berbeda yang bersebelahan berbeda seperti diganbarkan gambar 2.3a. Pada domain frekuensi, spectra amplituda dari masing-masing sub-carrier (baik modulasi PSK maupun QAM) overlap seperti digambarkan gambar 2.3b[6]. Bagaimanapun, pada setiap spektrum sub-carrier dalam keadaan maksimum, spectra sub-carrier lainnya berada pada nol. Penerima OFDM menghitung nilai spektrum pada titik maksimum dari masing-masing subcarrier, hal ini dapat memulihkan setiap sub-carrier tanpa interferensi ICI dari sub-carrier lainnya.

Dasar sinyal OFDM dibentuk menggunakan Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), penambahan cyclic extension dan menampilkan penjendelaan untuk mendapatkan roll off yang lebih curam. Pada penerima, sub-carrier dimodulasi dengan menggunakan Fast Fourier Transform (FFT). Jika dibandingkan dengan system modulasi single carrier, OFDM lebih sensitive terhadap frekuensi offset dan noise phasa. Selain itu OFDM relatif mempunyai rasio data peak-to-avarege yang lebih tinggi, yang mereduksi efisiensi daya RF amplifier.

Cara kerja dari OFDM adalah input dikonversikan terlebih dahulu ke dalam bentuk parallel. Sehingga bit rate tiap – tiap subcarrier adalah bit rate awal dibagi jumlah subcarrier. Kemudian pada setiap sub carriernya dilakukan modulasi. Modulasi yang paling umum digunakan dengan OFDM adalah BPSK, QPSK, dan QAM. Teknik modulasi yang lain juga dapat digunakan. Untuk penggunaan symbol sinyal yang telah dimodulasi diaplikasikan ke dalam Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). Kemudian symbol – symbol tersebut dikonversikan kembali ke bentuk serial.

Re(.) = bagian real dari persamaan

f(t) = respons implus dari filter transmisi
T = periode symbol
v _o = frekuensi pembawa (carrier frequency) dalam bentuk radian
j = fase pembawa (carrier phase)
b_n = data informasi yang telah termodulasi yang menjadi input dari IFFT.