PERFORMA WAVEFORM SISTEM ALE 2G PADA PROSES IDENTIFIKASI KETERSEDIAAN KANAL IONOSFER SIRKUIT BANDUNG-WATUKOSEK
[PERFORMANCE OF THE 2G ALE WAVEFORMS FOR IDENTIFICATION PROCESS OF IONOSPHERIC CHANNEL AVAILABILITY ON BANDUNG-WATUKOSEK CIRCUITS]
Varuliantor Dear 1,**) dan Adit Kurniawan *)
*) Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10 Bandung 40116 Indonesia
**) Pusat Sains Antariksa Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Dr. Djundjunan 133 Bandung 40173 Indonesia
1 email: varuliantor.dear@lapan.go.id
Diterima 23 Maret 2015; Direvisi 3 April 2015; Disetujui 6 April 2015

## ABSTRACT
This  research  analysed  the  performance  of  the  second  generation  of  the  Automatic  Link Establishment (2G-ALE) system in the process of identifying the channel availability. The identification process  was  based  on  the  implementation  result  of  a  single  circuit  ionospheric  communication systems. The analysis process was done by comparing the channel availability from the  ionospheric reflections  capability  with  the  implementation  result  of  the  ALE  waveform    in  Bandung (6.53ºS;107.35ºE) – Watukosek (7.15ºS;112.45ºE) circuit communication. The frequency that used in the implementation was 10.1455 MHz. The analysis results were presented in the form of the mean bit error rate (BER) curves as a function of Signal+Noise+Distortion/Noise+Distortion (SINAD) and also in the form of the distribution of SINAD. From the result curves, the capability of the identified channel availability  were  calculated  by  the  outage  probability  (P out )  values  that  based  on  the  bit  error  rate maximum  value  of  the  ALE  systems.  By  using  0.28  as  the  maximum  bit  error  rate  value,  the  P out calculation result shows that the ALE waveform cannot used to identify the channel availability more than  50%  from  the  maximum  channel  availability  that  limited  by  the  Maximum  Usable  Frequency (MUF) and Lowest Usable Frequency (LUF). The results also show that the capability of the identified process for one day period were only 36%. This inability of the channel availability identified process, shows  that  the  8-CPFSK  (Continuous  Phase  Frequency  Shift  Keying)  modulation  in  the  2G  ALE waveform were not optimal.
Key words: Waveform ALE, 8-CPFSK, Identify Channel Availability

## ABSTRAK
Penelitian  ini  menganalisis  performa waveform sistem Automatic  Link  Establishment (ALE) generasi  kedua  (2G)  pada  proses  identifikasi  ketersediaan  kanal  yang  dilakukan  berdasarkan  hasil penerapan  pada  sebuah  sirkuit  komunikasi  kanal  ionosfer.  Analisis  dilakukan  dari  hasil perbandingan  antara  perhitungan  ketersediaan  kanal  berdasarkan  kemampuan  pantul  oleh  lapisan ionosfer  dan  hasil  penerapan waveform sistem  ALE  pada  sirkuit  komunikasi  Bandung (6,53ºLS;107,35ºBT)  –Watukosek  (7,15ºLS;112,45ºBT)  yang  menggunakan  sebuah  frekuensi  tunggal, yakni 10,1455 MHz. Hasil analisis performa identifikasi ketersediaan kanal waveform ALE dilakukan dengan  menyajikan  kurva Bit  Error  Rate (BER)  rata-rata  sebagai  fungsi  Signal+Noise+Distorsi/ Noise+Distorsi (SINAD), dan distribusi SINAD dari data empiris yang diperoleh. Dari kurva BER rata-
rata  sebagai  fungsi  SINAD  dan  distribusi  SINAD  untuk  tiap  periode  satu  hari  pengamatan, perhitungan  nilai outage  probability (P out )  berdasarkan  kriteria  nilai  SINAD  minimum  dari  BER maksimum  yang  diijinkan  pada  sistem  ALE  dilakukan  untuk  memperoleh  persentase  keberhasilan identifikasi  ketersediaan  kanal.  Hasil  perhitungan  P out dengan  kriteria  BER  maksimum  0,288 menunjukkan bahwa waveform ALE 2G tidak dapat digunakan untuk proses identifikasi ketersediaan kanal  hingga  mencapai  lebih  dari  50%  dari  nilai  ketersediaan  kanal  maksimum  yang  telah  dibatasi oleh  nilai Lowest  Usable  Frequency (LUF)  dan Maximum  Usable  Frequency (MUF).  Dari  hasil perhitungan P out tersebut, persentase keberhasilan identifikasi ketersediaan kanal dalam periode satu hari juga menunjukkan bahwa penggunaan waveform sistem ALE 2G hanya mampu mengidentifikasi hingga  36%  dari  ketersediaan  kanal  yang  tersedia  dalam  satu  hari.  Kegagalan  identifikasi ketersediaan  kanal  tersebut  menunjukkan  bahwa  modulasi  8- Continuous  Phase  Frequency  Shift Keying (CPFSK)  yang  digunakan  pada waveform ALE  2G  belum  optimal  dalam  proses  identifikasi ketersediaan kanal pada propagasi sistem komunikasi ionosfer.
Kata Kunci: Waveform ALE, 8-CPFSK, Identifikasi Channel Availability

## 1   PENDAHULUAN
Sistem Automatic Link Establishment (ALE) merupakan salah satu teknologi yang digunakan  untuk  mengatasi  variasi  frekuensi  kerja  pada  sistem  komunikasi menggunakan kanal ionosfer (Goodman, 2005). Dengan melakukan evaluasi pada tiap frekuensi  yang  digunakan,  sistem  ALE  generasi  kedua  (2G)  melakukan  identifikasi ketersediaan  kanal  dengan  menganalisis  hasil  penerimaan  sinyal  yang    termodulasi dengan  8-CPFSK  ( Continuous  Phase  Frequency  Shift  Keying )  ( Department  of  Defense , 2011).  Analisis  sinyal  termodulasi  atau waveform tersebut  dinyatakan  berdasarkan nilai kuantitatif yang berupa nilai perbandingan antara Signal+Noise+Distorsi terhadap Noise+Distorsi (SINAD)  dan  nilai Bit  Error  Rate (BER)  sebagai  cara  untuk  menyatakan kualitas  ketersediaan  kanal  pada  frekuensi  yang  digunakan.  Oleh  karena  itu,  sistem ALE  dianggap  sebagai  sebuah  solusi  dari  sistem  adaptif  yang  mampu  mengatasi  sifat dinamis kanal ionosfer pada sebuah sistem komunikasi (Ads, 2013).
Beberapa penelitian dan impelementasi pengembangan sistem ALE dari generasi awal hingga generasi 4G telah dilakukan di dunia industri seperti yang dilakukan oleh Thales  Group  (Bergot et  al. ,  2014).  Namun,  penelitian  tentang  performa waveform sistem ALE 2G pada kondisi kanal ionosfer yang sebenarnya, khususnya di Indonesia, belum  dilakukan.  Oleh  karena  itu,  dengan  merujuk  bahwa  Indonesia  merupakan daerah  yang  berada  dalam  wilayah  anomali  ionosfer  (Abadi et  al .,  2014),  maka informasi tentang performa waveform sistem ALE 2G dapat bermanfaat bagi penerapan sistem ALE di daerah Indonesia yang memiliki kondisi ionosfer yang unik.
Dalam penelitian ini, performa waveform sistem ALE 2G dianalisis berdasarkan kemampuan  proses  deteksi  ketersediaan  kanal  pada  sebuah  frekuensi  kerja  ( f c )  yang dibandingkan  dengan  hasil  perhitungan  rentang  frekuensi  yang  tersedia  berdasarkan batas  nilai Lowest  Usable  Frequency (LUF)  dan Maximum  Usable  Frequency (MUF). Perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF  mengacu  pada  hasil  perhitungan  menggunakan metoda secant (Jiyo,  2009 a ).  Hasil  deteksi  ketersediaan  kanal  pada  sistem  ALE  yang menggunakan  sinyal  termodulasi  8-CPFSK  digunakan  sebagai  indikator  performa waveform sistem ALE.
Penelitian  dilakukan  dengan  menerapkan  pengujian waveform ALE  2G  pada sebuah sirkuit komunikasi Bandung-Watukosek dengan menggunakan frekuensi kerja ( f c )  tunggal,  yakni  10,1455  MHz.  Hasil  analisis  performa waveform sistem  ALE  2G disajikan  dalam  bentuk  kurva mean Bit  Error  Rate (BER)  sebagai  fungsi  SINAD  dan juga  distribusi  SINAD  dalam  satu  hari  untuk  menunjukkan  karakteristiknya. Berdasarkan  kedua  kurva  tersebut,  kegagalan  identifikasi  ketersediaan  kanal
dinyatakan dengan perhitungan nilai outage probability (P out ) yang menggunakan batas nilai  SINAD  minimum berdasarkan nilai  BER  maksimum  yang  diijinkan  dalam  sistem ALE.  Hasil  perhitungan  P out kemudian  dibandingkan  dengan  ketersediaan  kanal ionosfer  berdasarkan  nilai  LUF  dan  MUF,  sehingga  diperoleh  nilai  kuantitatif  dari performa kemampuan waveform sistem ALE 2G dalam proses identifikasi ketersediaan kanal. Informasi ini dapat bermanfaat untuk melihat kemampuan deteksi ketersediaan kanal  menggunakan waveform ALE  2G  pada  penerapan  kanal  ionosfer  sebenarnya, khususnya di wilayah Indonesia.

## 2 WAVEFORM SISTEM ALE 2G
Sistem  ALE  menggunakan  sinyal beacon yang  diperuntukkan  dalam  proses analisis pada stasiun penerima. Sejumlah bit pesan dikirimkan secara periodik sebagai sebuah  informasi  tentang  identitas  stasiun  pengirim.  Sinyal beacon yang  dapat diterima  kemudian  diidentifikasi  dan  dianalisis  sebagai  informasi  tentang  stasiun sumber  sinyal  beserta  kualitas  sinyal  penerimaan.  Hasil  analisis  sinyal  yang  diterima kemudian  digunakan  sebagai  representasi  kualitas  propagasi  kanal  yang  dinyatakan dalam tabel Link Quality Analysis (LQA) (National Communication System, 1993). Sinyal beacon sistem ALE dikenal sebagai waveform ALE. Pada sistem ALE 2G, waveform ALE merupakan sinyal dengan modulasi 8-CPFSK. Deretan tiga bit data yang disusun  berdasarkan  kode Gray ,  ditransformasikan  kedalam  sebuah  simbol  dengan periode  waktu  (Ts)  8  mili-detik.  Simbol  tersebut  kemudian  digunakan  untuk memodulasi  frekuensi carrier dengan  menggunakan  modulasi Single  Side  Band-Upper Side  Band (SSB-USB).  Pemetaan  deretan bit ke  dalam  simbol  dengan  menggunakan modulasi 8-CPFSK disajikan pada Tabel 2-1.
Tabel 2-1: PEMETAAN DERETAN 3 BIT KEDALAM SIMBOL
message bit {bo b1 b2} fm (Hz) 000 750 001 1000 011 1250 010 1500 110 1750 111 2000 101 2250 100 2500
Simbol  yang  merupakan waveform sistem  ALE  sebagai  representasi    deretan  3 bit , ( ), dinyatakan dengan persamaan (2-1).
( ) = cos[2 ( ) + ( )] (2-1)
dengan i merupakan  indeks bit yang  disesuaikan  dengan  nilai f m dari  deretan  3 bit berdasarkan  Tabel    2-1.  Sedangkan   merupakan  fasa  dari  sinyal  sebelumnya.  Sinyal yang ditransmisikan ke udara bebas yang merupakan output dari modulator SSB-USB dinyatakan dengan notasi s(t) pada persamaan (2-2).
( ) = 2 ( ) cos 2 + 2 ( ) sin 2 (2-2)
dengan m(t) adalah  simbol  yang  dinyatakan  dalam  persamaan  (2-1), ( ) adalah transformasi  Hilbert  dari m(t), dan f c adalah  frekuensi  pembawa  yang  digunakan. Dalam domain frekuensi, ilustrasi spektrum dari waveform sistem ALE disajikan pada Gambar 2-1.
Gambar 2-1: Spektrum waveform ALE (National Communication System,  1993)

## 3   METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan  kegiatan  penelitian  yang  dilakukan  disajikan  pada  diagram  alur Gambar  2-1.  Tahapan  kegiatan  penelitian  meliputi  perhitungan  ketersediaan  kanal yang  dibatasi  oleh  nilai  LUF  dan  MUF  beserta  proses  pengujian  penerapan waveform sistem ALE untuk periode waktu yang sama, yakni 19 September - 24 September 2014. Hasil  pengamatan  kondisi  lapisan  ionosfer  di  atas  Sumedang  (6,91ºLS;  107,83ºBT) yang  berupa  ketinggian  lapisan  ionosfer  ( h’ ),  frekuensi  kritis  ( fo ),  dan  frekuensi minimum  ( fmin )  yang  digunakan  untuk  menghitung  nilai  LUF  dan  MUF  pada  sirkuit komunikasi  Bandung  (6,53ºLS;  107,35ºBT)  –  Watukosek  (7,15ºLS;  112,45ºBT)  yang digunakan  dalam  proses  pengujian  penerapan waveform sistem  ALE.  Pemanfaatan data  kondisi  ionosfer  di  atas  Sumedang  sebagai  representasi  data  ionosfer  untuk wilayah  titik  pantul  dari  propagasi  gelombang  radio  sirkuit  komunikasi  Bandung- Watukosek  dapat  dilakukan  sesuai  dengan  rujukan  dari  penelitian  yang  telah dilakukan oleh Jiyo (2009 b ) dan Dear (2012). Hal ini didasari oleh jarak antara stasiun Ionosonda  Sumedang  dengan  titik  tengah  sirkuit  komunikasi  Bandung-Watukosek yang tidak lebih dari 300 km.
Dari  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF,  maka  dapat  dihitung  nilai channel availability yang  merepresentasikan  ketersediaan  kanal  pada  frekuensi  10,1455  MHz dengan menggunakan persamaan (3-1).
= 1 , ( ) ≤ ( ) ≤ ( )
(3-1)
Nilai n fc merupakan  jumlah  kejadian  saat  nilai f c 10,1455  MHz  berada  diantara  nilai LUF dan MUF yang bervariasi terhadap waktu. Sedangkan N adalah total pengamatan yang  dilakukan.  Pada  penelitian  ini,  periode  waktu  pengamatan  dilakukan  untuk setiap harinya, sehingga N bernilai 24 yang mewakili jumlah jam dalam satu hari.

## Gambar 2-1: Diagram alur tahapan kegiatan penelitian
Untuk  penerapan waveform sistem  ALE,  pengujian  yang  dilakukan  dapat menghasilkan  keberhasilan  penerimaan  sinyal  yang  ditentukan  berdasarkan  variasi jumlah Bit  Error  Rate (BER)  dalam  satu  hari,  kurva  BER  sebagai  fungsi  SINAD,  dan distribusi SINAD untuk setiap harinya. Berdasarkan hasil tersebut dapat dihitung nilai P out dengan  batas  nilai  BER  maksimum  yang  merepresentasikan  kemampuan identifikasi  ketersediaan  kanal  ( channel  availability;  CA ) berdasarkan  kriteria  sistem ALE. Perhitungan P out dilakukan dengan menggunakan persamaan (3-2).
= ( < ) = ( ) (3-2)
dengan  γ s adalah  nilai  SINAD  yang  diperoleh,  dan  γ o adalah  batas  nilai  SINAD  untuk nilai BER maksimum yang diijinkan. P out merupakan nilai yang menyatakan kegagalan identifikasi ketersediaan kanal akibat nilai SINAD yang diterima berada di bawah batas nilai  SINAD  yang  ditentukan.  Hasil  perhitungan  P out tersebut  kemudian  dapat diturunkan  menjadi  perhitungan  nilai  kemampuan  keberhasilan  deteksi  untuk  setiap frekuensi carrier yang digunakan kedalam persamaan (3-3).
( ) = ( ). (1 − ) (3-3)
dengan P(f c ) adalah  peluang  frekuensi carrier yang  digunakan.  Hasil  perhitungan  dari persamaan  (3-3)  kemudian  digunakan  untuk  membandingkan  kemampuan  deteksi ketersediaan kanal dengan nilai CA dari perhitungan LUF dan MUF.
Peta  lokasi  sirkuit  komunikasi  dan  stasiun  pengamat  kondisi  lapisan  ionosfer yang digunakan dalam penerapan waveform sistem ALE 2G disajikan pada Gambar 2-2. stasiun  Bandung  (BDG)  digunakan  sebagai  stasiun  pemancar  dengan  blok  diagram dijelaskan pada Gambar 2-3. Sementara stasiun Watukosek (WTK) digunakan sebagai stasiun  penerima  dengan  blok  diagram  dijelaskan  pada  Gambar  2-4.  Pada  bagian pemancar, 10000 bit pesan yang dibangkitkan secara acak dikirimkan secara periodik
Penentuan Parameter Kondisi Lapisan
Ionosfer Sumedang Perhitungan LUF dan MUF Sirkuit bandung - Watukosek Perhitungan Channel Availability fc=10,1455MHz Penerapan Waveform Sistem ALE 2G
Sirkuit Bandung -Watukosek
Pembuatan Kurva BER vs S INAD Distribusi SINAD Perhitungan 1-Pout(BER maks )= Channel Availability Analisis Selisih Channel Availability
dan kontinu dengan interval waktu ( Pt )  100  Watt.  Sementara  pada  bagian  penerima,  sinyal  dipantau  dan  direkam  secara kontinu yang kemudian dianalisis.
.
Gambar 2-2: Peta lokasi stasiun pengamatan kondisi
Gambar 2

## Gambar 2
Hasil  penerimaan  sinyal  yang  diterima  oleh  stasiun  WTK  diolah  secara proccesing untuk  menghitung  nilai  SINAD  dan  nilai  BER.  Perhitungan  SINAD  yang dilakukan merujuk pada metod (3-4).
= 10 log | ( )| | ( )| − | (
Nilai | ( )| adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  diterima,  dan | ( )| adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  dikirimkan  yang dikumpulkan  pada  stasiun  pemancar.  Se dengan menggunakan persamaan (3
= ℎ
dan kontinu dengan interval waktu tujuh menit dengan menggunakan pada  bagian  penerima,  sinyal  dipantau  dan  direkam  secara kontinu yang kemudian dianalisis.
Peta lokasi stasiun pemancar (Bandung) dan penerima (Watukosek),
pengamatan kondisi ionosfer (Sumedang)
Gambar 2-3: Blok diagram perangkat pemancar
Gambar 2-4: Blok diagram perangkat penerima
Hasil  penerimaan  sinyal  yang  diterima  oleh  stasiun  WTK  diolah  secara untuk  menghitung  nilai  SINAD  dan  nilai  BER.  Perhitungan  SINAD  yang dilakukan merujuk pada metode Salim, et al., (2008) dengan menggunakan persamaan
)|
adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  diterima,  dan adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  dikirimkan  yang dikumpulkan  pada  stasiun  pemancar.  Sementara  untuk  perhitungan  BER  dilakukan dengan menggunakan persamaan (3-5).
menit dengan menggunakan Power transmit pada  bagian  penerima,  sinyal  dipantau  dan  direkam  secara
(Watukosek), serta lokasi stasiun
Hasil  penerimaan  sinyal  yang  diterima  oleh  stasiun  WTK  diolah  secara post untuk  menghitung  nilai  SINAD  dan  nilai  BER.  Perhitungan  SINAD  yang
(2008) dengan menggunakan persamaan
(3-4)
adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  diterima,  dan adalah  magnitudo  transformasi  Fourrier  dari  sinyal  yang  dikirimkan  yang
untuk  perhitungan  BER  dilakukan
(3-5)

## 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  Gambar  4-1  disajikan  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF  untuk  tiap hari  pengamatan, yakni  antara sumbu  horisontal  merupakan  waktu  dalam  satu  hari  dengan  satuan  jam  untuk wilayah  Indonesia  bagian  barat  (WIB:  UT+7 frekuensi yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer dalam satuan MHz.

## Gambar 4
Pada  Gambar  4-1, disajikan dua  jenis perhitungan  nilai  MUF, yakni MUF yang dihitung berdasarkan parameter lapisan F ionosfer (MUF), dan parameter lapisan E/Es ionosfer  (MUF-Es).  Perhitungan  kedua  nilai  MUF  tersebut  perlu  dilakukan  karena menentukan ketersediaan kanal pada propagasi gelombang radio melalui ionosfer (ITU, 1999).  Dari  hasil  yang  disajikan  pada  Gambar  4 2014, terlihat bahwa nilai MUF nilai MUF berada di bawah frekuensi carrier yang  digunakan  dapat  memungkinkan  untuk  dipantulkan  oleh  lapisan  E ionosfer  kendatipun  tidak  dapat  dipantulkan  oleh  lapisan  F  ionosfer  yang  umumnya digunakan dalam perencanaan komunikasi ionosfer, maka dapat dinyatakan bahwa kanal pada frekuensi untuk dapat digunakan.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF/MUF frekuensi  yang  dapat  digunakan,  maka frekuensi carrier 10,1455  MHz  dapat  dihitung  dengan menggunakan  persamaan  (3

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1  disajikan  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF  untuk  tiap hari  pengamatan, yakni  antara 19  hingga  24  September 2014. Pada gambar  tersebut, sumbu  horisontal  merupakan  waktu  dalam  satu  hari  dengan  satuan  jam  untuk ilayah  Indonesia  bagian  barat  (WIB:  UT+7).  Sementara  sumbu  vertikal  merupakan frekuensi yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer dalam satuan MHz.
Gambar 4-1: Hasil perhitungan LUF dan MUF
1, disajikan dua  jenis perhitungan  nilai  MUF, yakni MUF yang dihitung berdasarkan parameter lapisan F ionosfer (MUF), dan parameter lapisan E/Es
Es).  Perhitungan  kedua  nilai  MUF  tersebut  perlu  dilakukan  karena diaan kanal pada propagasi gelombang radio melalui ionosfer (ITU, 1999).  Dari  hasil  yang  disajikan  pada  Gambar  4-1,  khususnya  pada  19  September 2014, terlihat bahwa nilai MUF-Es bernilai lebih tinggi dari frekuensi ah frekuensi carrier . Dengan kondisi tersebut, maka frekuensi yang  digunakan  dapat  memungkinkan  untuk  dipantulkan  oleh  lapisan  E ionosfer  kendatipun  tidak  dapat  dipantulkan  oleh  lapisan  F  ionosfer  yang  umumnya digunakan dalam perencanaan komunikasi. Dengan adanya pemantulan oleh lapisan E ionosfer, maka dapat dinyatakan bahwa kanal pada frekuensi carrier
Berdasarkan  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF/MUF-Es  sebagai  batas frekuensi  yang  dapat  digunakan,  maka  ketersediaan  kanal  dengan  menggunakan 10,1455  MHz  dapat  dihitung  dengan menggunakan  persamaan  (3
.... (Varuliantor Dear dan Adit Kurniawan)
1  disajikan  hasil  perhitungan  nilai  LUF  dan  MUF  untuk  tiap
9  hingga  24  September 2014. Pada gambar  tersebut, sumbu  horisontal  merupakan  waktu  dalam  satu  hari  dengan  satuan  jam  untuk sumbu  vertikal  merupakan
frekuensi yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer dalam satuan MHz.
1, disajikan dua  jenis perhitungan  nilai  MUF, yakni MUF yang dihitung berdasarkan parameter lapisan F ionosfer (MUF), dan parameter lapisan E/Es
Es).  Perhitungan  kedua  nilai  MUF  tersebut  perlu  dilakukan  karena diaan kanal pada propagasi gelombang radio melalui ionosfer (ITU,
1,  khususnya  pada  19  September
Es bernilai lebih tinggi dari frekuensi carrier pada saat . Dengan kondisi tersebut, maka frekuensi yang  digunakan  dapat  memungkinkan  untuk  dipantulkan  oleh  lapisan  E ionosfer  kendatipun  tidak  dapat  dipantulkan  oleh  lapisan  F  ionosfer  yang  umumnya . Dengan adanya pemantulan oleh lapisan E carrier tersebut tersedia
Es  sebagai  batas ketersediaan  kanal  dengan  menggunakan 10,1455  MHz  dapat  dihitung  dengan menggunakan  persamaan  (3-1).
Pada Tabel 4-1 disajikan hasil perhitungan ketersediaan kanal tersebut yang dinyatakan sebagai nilai CA.
Tabel 4-1: KETERSEDIAAN KANAL BERDASARKAN NILAI LUF DAN MUF UNTUK f c = 10,1455 MHz
Tanggal P{f c }=CA 19 September 2014 0,75 20 September 2014 0,708 21 September 2014 0,75 22September 2014 0,75 23 September 2014 0,75 24 September 2014 0,75
Dari Tabel 4-1 terlihat bahwa dalam periode satu hari, frekuensi kerja 10,1455 MHz  memiliki  peluang  untuk  dapat  digunakan  atau  dinyatakan  sebagai  kanal  yang tersedia  sebesar  0,708  hingga  0,75.  Nilai  peluang  yang  tidak  mencapai  penuh  atau mencapai  1  dalam  satu  hari,  menunjukkan  bahwa  frekuensi  tersebut  bervariasi  dan tidak dapat digunakan setiap saat. Frekuensi 10,1455 MHz hanya dapat digunakan atau tersedia pada beberapa waktu tertentu  pada saat berada di rentang nilai LUF dan MUF.
Pada  Gambar  4-2  disajikan  hasil  pengujian  menggunakan waveform ALE  2G berupa kurva variasi nilai BER terhadap waktu dengan nilai BER maksimum  0,3. Pada gambar tersebut, sumbu horisontal merupakan waktu dalam satu hari dengan satuan jam  untuk  wilayah  Indonesia  bagian  barat  (WIB),  sedangkan  sumbu  vertikal merupakan nilai BER sesuai dengan sinyal yang diterima.
Gambar 4-2: Kurva BER sebagai fungsi waktu
Pada  Gambar  4-2  terlihat  bahwa  nilai  BER  <  0,3  yang  merepresentasikan keberhasilan  penerimaan  sinyal  juga  bervariasi  setiap  harinya.  Dalam  satu  hari, penerimaan  sinyal  pada  frekuensi  10,1455  MHz  yang  digunakan  sebagai  frekuensi pembawa  tidak  dapat  terjadi  setiap  jam. Terdapat  kelompok  waktu  ketika  sinyal  yang dikirimkan pada f c tersebut mengalami kegagalan penerimaan sinyal. Kelompok waktu keberhasilan  penerimaan  sinyal  tersebut  sesuai  dengan  kondisi  ketika  nilai f c berada diantara nilai LUF dan MUF yang disajikan pada Gambar 4-1.
Untuk  menganalisis  performa  kemampuan  identifikasi waveform sinyal  ALE dalam  proses  identifikasi  kanal,  maka  kurva  BER  sebagai  fungsi  SINAD  dapat digunakan  sebagai  acuan  perhitungan  nilai  SINAD  minimum  berdasarkan  nilai  BER yang dikehendaki. Pada Gambar 4-3 disajikan kurva mean BER sebagai fungsi SINAD yang diperoleh setiap harinya. Sumbu horisontal merupakan nilai SINAD dalam satuan dB,  sedangkan  sumbu  vertikal  merupakan  nilai mean BER.  Garis  putus-putus menyatakan  nilai mean BER  yang  diperoleh,  sedangkan  garis  vertikal  merupakan standar  deviasi  nilai  BER  pada  nilai  SINAD  yang  terukur  sesuai  dengan  data  empiris yang diperoleh dalam hasil pengujian.
Gambar 4-3:  Kurva mean BER sebagai fungsi SINAD hasil pengujian pada sirkuit Bandung-Watukosek
Pada  Gambar  4-3  terlihat  bahwa  nilai  BER  menurun  seiring  dengan meningkatnya nilai SINAD. Semakin tinggi nilai perbandingan daya sinyal dengan noise yang  direpresentasikan  oleh  nilai  SINAD,  maka  proses  deteksi  juga    akan  memiliki peluang  keberhasilan  yang  lebih  tinggi    untuk  dapat  mengidentifikasi  simbol  yang diterima  dengan  benar  (nilai  BER  menuju  0).  Simbol  yang  diterima  dengan  benar
tersebut,  kemudian  diubah  kedalam  deretan bit sehingga  dapat  dihitung  tingkat error yang diterima sesuai dengan deretan bit yang dikirimkan oleh stasiun pemancar. Berdasarkan kurva BER sebagai fungsi SINAD yang diperoleh pada Gambar 4-3, terlihat  bahwa  untuk  setiap  harinya  rentang  nilai  SINAD  yang  terukur  memiliki besaran yang berbeda-beda. Pada hasil pengamatan 19 September 2014, rentang nilai SINAD  yang  diperoleh  berada  pada  rentang  0,38  hingga  0,53  dB.  Pada  20  September 2014,  rentang  SINAD  yang  diperoleh  berada  pada  0,35  hingga  0,45  dB.  Sedangkan pada beberapa hari berikutnya, yakni 21 hingga 24 September 2014 nilai SINAD yang diperoleh dalam satu hari berada pada rentang 0,35 hingga 0,54 dB. Nilai SINAD yang berubah-ubah  tersebut  menunjukkan  bahwa  kondisi  propagasi  pada  kanal  ionosfer merupakan suatu variabel acak yang mengalami perubahan setiap harinya. Perubahan kondisi yang dimaksud bukan hanya disebabkan oleh variasi nilai LUF dan MUF yang membatasi  nilai  CA,  namun  juga  variasi  noise  dan  perubahan  lintasan  yang mempengaruhi besar energi gelombang radio dan noise yang diterima (Freeman, 2007).
Untuk  melihat  karakter  nilai  SINAD  sebagai  penentu  peluang  keberhasilan dalam  proses  deteksi  simbol, maka  informasi distribusi  nilai  SINAD  dalam  setiap  hari pengamatan  dapat  digunakan.  Pada  Gambar  4-4  disajikan  kurva  distribusi  SINAD untuk periode harian berdasarkan hasil pengujian yang diperoleh.
Gambar 4-4: Distribusi SINAD dari hasil pengujian pada sirkuit Bandung-Watukosek
Pada  Gambar  4-4  sumbu  horisontal  yang  disajikan  merupakan  nilai  SINAD dalam satuan dB. Sementara sumbu vertikal merupakan peluang kejadian nilai SINAD selama proses pengujian. Pada Gambar 4-4 terlihat bahwa distribusi SINAD untuk tiap hari pengamatan memiliki  pola yang  berbeda-beda.  Distribusi  nilai  SINAD  dalam  satu hari  pengamatan yang diperoleh,  dapat  dinyatakan sebagai peluang  kemunculan  nilai SINAD  yang  terukur  pada  saat f c berada  pada  rentang  nilai  LUF  dan  MUF  yang  juga berubah  terhadap  waktu.  Untuk  mengetahui  karakter  dari  distribusi  nilai  SINAD tersebut,  maka  nilai  mean (μ) dan  standard  deviasi (σ) dari  distribusi  peluang  tersebut disajikan pada Tabel 4-2.
Tabel 4-2: NILAI MEAN (μ) DAN STANDARD DEVIASI (σ) DISTRIBUSI SINAD
Tanggal μ σ 19 September 2014 0,435 0,031 20 September 2014 0,401 0,024 21 September 2014 0,431 0,032 22 September 2014 0,385 0,039 23 September 2014 0,386 0,021 24 September 2014 0,411 0,031
Pada  Tabel  4-2  terlihat  bahwa  nilai mean SINAD  yang  tercatat  berada  pada rentang  0,385  hingga  0,435  dB.  Sedangkan  standar  deviasi  dari  nilai  SINAD  yang tercatat berada pada rentang 0,021 hingga 0,039 dB.
Tabel  4-2  menunjukkan  bahwa  ekpektasi  penerimaan  sinyal  yang  dominan terjadi dalam satu hari akan berada pada rentang nilai mean dengan simpangan sesuai dengan  nilai  standar  deviasi  yang  diperoleh.  Nilai mean dan  standar  deviasi  tersebut dapat  digunakan  sebagai  indikator  keberhasilan  proses  deteksi bit yang  mengikuti kurva mean BER sebagai fungsi SINAD seperti yang disajikan pada Gambar 4-3.
Berdasarkan kuva mean BER sebagai fungsi SINAD dan distribusi SINAD dalam satu  hari  yang  diperoleh  pada  Gambar  4-3  dan  Gambar  4-4,  maka  perhitungan  P out yang  menunjukkan  kemampuan  deteksi waveform ALE  2G  dengan  menggunakan modulasi  8-CPFSK  dapat  dilakukan  dengan  menghitung  terlebih  dahulu  nilai  BER maksimum  yang  diijinkan  pada  sistem  ALE.  Pada  sistem  ALE  2G  untuk  metode handshake yang  sederhana,  jumlah  minimum bit yang  harus  diterima  dengan  benar agar dapat dinyatakan bahwa kanal ionosfer tersedia atau terbuka adalah sebanyak 3 ALE  WORD,  yakni  72 bit yang  dikirim  dengan redudancy tiga  kali  dalam  satu  kali transmisi.  Sementara  untuk Dwell  Time ,  Td,  proses  deteksi waveform ALE  dengan ekspektasi probabilitas keberhasilan deteksi mencapai 0,99 adalah 2 detik  (ITU, 2002). Berdasarkan  nilai  minimum bit dan Dwell time yang  diperlukan  beserta bit  rate ,  Rb sebesar  375 bit /detik,  maka  perhitungan  nilai  BER  maksimum  untuk  menentukan SINAD minimum (γ o ) berdasarkan persamaan (3-4) adalah (3x72)/(375x2)=0,288. Penentuan  nilai  γ o untuk  BER  maksimum  sebesar  0,288  dapat  merujuk  pada kurva  harian  BER  vs  SINAD  yang  disajikan  pada  Gambar  4-3.  Nilai  SINAD  tersebut kemudian  digunakan  untuk  menghitung  P out sesuai  dengan  persamaan  (3-2).  Pada Tabel  4-2  disajikan  hasil  perhitungan  nilai  P out yang  diperoleh  untuk  19  hingga  24 September 2014.
Tabel 4-2: PERHITUNGAN P out Tanggal γ o (dB) P out (γ s <
γ o ) 19 September 2014 0,43 0,54 20 September 2014 0,43 0,56 21 September 2014 0,43 0,53 22 September 2014 0,38 0,72 23 September 2014 0,40 0,78 24 September 2014 0,41 0,61
Pada  Tabel  4-1  terlihat  bahwa  variasi  nilai  P out untuk  setiap  hari  pengujian berada  pada  rentang  0,53  hingga  0,78.  Nilai  P out tersebut  menunjukkan  persentase kegagalan  untuk  proses  identifikasi  ketersediaan  kanal  (CA)  yang  tersedia  atau  dapat digunakan.  Nilai  P out sebesar  0,53  pada  19  September  2014  menunjukkan  bahwa kegagalan  identifikasi channel  availability dapat  mencapai  lebih  dari  50%  dari  nilai channel availability maksimum. Sementara pada 20 September, nilai  P out yang tercatat sebesar  0,56  menunjukkan  bahwa  kegagalan  proses  identifikasi channel  availability mencapai  56%.  Demikian  pula  pada  hari-hari  berikutnya  yang  menunjukkan persentase kegagalan dari proses identifikasi channel availability yang dilakukan.
Untuk  menghitung  persentase  kegagalan  identifikasi  ketersediaan  kanal  dalam satu  hari,  maka  nilai  hasil  P out yang  diperoleh  dapat  digunakan  untuk  menghitung peluang  keberhasilan  identifikasi  ketersediaan  kanal  dalam  satu  hari  dengan menggunakan persamaan (3-3) dengan hasil perhitungan yang disajikan pada Tabel 4-3.

## Tabel 4-3: PELUANG KEBERHASILAN IDENTIFIKASI KETERSEDIAAN KANAL
Tanggal P(identifikasi) 19 September 2014 0,345 20 September 2014 0,312 21 September 2014 0,353 22 September 2014 0,21 23 September 2014 0,165 24 September 2014 0,293
Dari  hasil  yang  disajikan  pada  Tabel  4-3  terlihat  bahwa  kemampuan  deteksi ketersediaan  kanal  dengan  menggunakan waveform sistem  ALE  2G  berada  pada rentang  0,165  hingga  0,353.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa waveform ALE  2G  dengan modulasi  8-CPFSK  tersebut  tidak  berhasil  mendeteksi  ketersediaan  kanal  hingga mencapai  nilai  P  (identifikasi)  sebesar  1  berdasarkan    batas  BER  maksimum  sebesar 0,288.  Keberhasilan  identifikasi  ketersediaan  kanal  ( channel  availability )  dengan menggunakan waveform modulasi  8-CPFSK  dengan  kriteria  tersebut  di  bawah  0,36 atau 36% dalam satu hari pengamatan.

## 5   KESIMPULAN
Performa  penerapan waveform sistem  ALE  2G  dalam  proses  identifikasi ketersediaan kanal ionosfer pada sirkuit komunikasi Bandung-Watukosek berdasarkan hasil perhitungan nilai P out , menunjukkan kegagalan deteksi ketersediaan kanal  ionosfer  hingga  mencapai  50%  dari  nilai channel  availability maksimum  yang
dibatasi  oleh  nilai  LUF  dan  MUF.  Berdasarkan  proses  identifikasi  ketersediaan  kanal dengan  kriteria  nilai  BER  maksimum  sebesar  0,288,  keberhasilan  identifikasi ketersediaan  kanal  dalam  periode  satu  hari  pengamatan  yang  dilakukan  berada  di bawah  36%.  Nilai  tersebut  menunjukkan  bahwa  performa waveform sistem  ALE  2G dalam  menentukan  ketersediaan  kanal  tidak  berhasil  mencapai  100%.  Penerapan waveform lain  seperti  modulasi Phase Shift Keying (PSK)    dapat  diteliti  sebagai alternatif  untuk  meningkatkan  kemampuan  identifikasi  ketersediaan  kanal  ionosfer yang dibutuhkan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  atas  dukungan  dari  Ibu  Clara  Y.  Yatini selaku Kepala Pusat Sains Antariksa, Bapak Asnawi selaku Kepala Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi,  dan  Bapak  Bambang  Suhandi  selaku  Kepala  Balai  Pengamatan Dirgantara Watukosek yang  telah mengijinkan dan membantu terlaksananya kegiatan penelitian  ini.  Penulis  juga  menyampaikan  terima  kasih  secara  khusus  atas  bantuan Bapak  Dalijo  selaku  staff  BPD  Watukosek  yang  telah  meluangkan  waktunya  untuk mengoperasikan instrumen penelitian yang dibutuhkan.

## DAFTAR RUJUKAN
Abadi,  P.,  Saito,  S.,  dan  Srigutomo,  W.,  2014. Low-latitude  Scintillation  Occurrences  Around  the Equatorial Anomaly Crest Over Indonesia, Ann. Geophysic, 32, 7–17. Ads, A., G., 2013. Soundings of the Ionospheric HF Radio Link Between Antarctica and Spain, Thesis for degree  of  Doctor  Philosophy  Electronic  and  Telecommunications  Departement  Universitat Ramon Llull, Barcelona, Spanyol,  2013.
Bergot,  L.,  C.,  Chantelouve,  J.,  B.,  and  Diakhate,  H.,    2014. Wideband  HF  Transmissions:  Towards Wideband ALE. HFIA Meeting, San Diego, 13th Feb. 2014. Dear,  V.,  2012. Telaah  Perbandingan  Hasil  Uji  Komunikasi  Menggunakan  Sistem  Automatic  Link Establishment  (ALE)  dengan  Data  Ionosonda  Tanjungsari  Untuk  Sirkuit  Komunikasi  Bandung- Watukosek , Berita Dirgantara Vol.13. No.1. Maret 2012, 28-37.
Department  of  Defense,  2011. Interoperability  and  Performance  Standards  for  Medium  and  High Frequency  Radio  Systems, Department  of  Defense  Interface  Standard  United  States  of America, 2011.
Freeman, L., R., 2007. Radio System Design for Telecommunication, 3rd Ed, John Willey & Sons. ISBN:
0471757136.
Goodman, J., M., 2005. Space Weather  and Telecommunications, The Springer International Series in Engineering and Computer Science, 224.
ITU,  1999. Recommendation  ITU-R  P.534-4,  Method  for  Calculating  Sporadic  E  Field  Strength, Iternational Telecommunication Union, 1-24.
ITU, 2002. ITU-Handbook Frequecy Adaptive Communication System and Network in the MF/HF Bands,
International Telecommunication Union, 1-65.
Jiyo,  2009 a . Penentuan  Frekuensi  Maksimum  Komunikasi  Radio  Dan  Sudut  Elevasi  Antena, Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara, 4, 25-30.
Jiyo, 2009 b . Telaah Propagasi Gelombang Radio Dengan Frekuensi 10,2 MHz dan 15,8 MHz Pada Sirkit Komunikasi Radio Bandung-Watukosek dan Bandung-Pontianak, Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara, Vol. 4, No.2, Juni 2009, 60-66.
National  Communication  System,  1993. Federal  Standard  1045-A;  Telecommunications:HF  Radio Automatic  Link  Establishment, National  Communications  System  Office  of  Technology  & Standards, 1-168.
Salim, K., A., Kadhim, A.,R., dan Ahmad,. A., H., 2008. New Adaptive Data Transmission Scheme Over HF Radio. Al-Khwarizmi Engineering Journal, 4, 18-33.