Abstrak —Terdapat  beberapa  bagian  yang  dikembangkan dalam  sistem  komunikasi picosatellite dan  salah  satunya  adalah analisa efek Doppler untuk informasi berupa citra. Analisa efek Doppler  ini  menggunakan  pemrograman  Matlab  dengan  citra yang  berukuran 160 128  piksel,  pada  eksentrisitas (e) satelit yang  diasumsikan  0  sehingga  bentuk  lintasannya circular, dengan  ketinggian  700  km  dari  stasiun  bumi,  sudut  inklinasi sebesar  53°  dan  sinyal  informasi  ditransmisikan  pada  transmisi downlink dengan frekuensi carrier 2.4 GHz. Efek Doppler terjadi karena  adanya  pergerakan  relatif  satelit  terhadap  stasiun  bumi yang  mengakibatkan  adanya  pergeseran  frekuensi  kerja  satelit (Doppler shift ). Doppler shift terbesar terjadi saat satelit berada pada  posisi  terjauh  dari  terminal  bumi  yakni  sebesar  51.077 KHz.  Selain  efek  Doppler,  kerusakan  sinyal  informasi  juga disebabkan oleh Additive White Gaussian Noise (AWGN). Untuk meminimalisasi  kerusakan  yang  terjadi  akibat  AWGN  maka nilai  SNR  dinaikkan,  sedangkan  untuk  menghilangkan  efek Doppler maka data output dikompensasi dengan invers dari efek Doppler  tersebut.  Berdasarkan  hasil  simulasi  diperoleh  bahwa BER  untuk  frekuensi  Doppler  maksimum  maupun  minimum adalah  mendekati  atau  hampir  sama  yaitu  0.5001  dan  0.4998, dan  dalam  keadaan tanpa terkena Doppler shift yaitu ± 0.0197 untuk SNR 0 sampai  10  dB. Sedangkan  dari  segi  kualitas citra, diperoleh  bahwa  untuk  Doppler shift maksimum,  kualitas  citra lebih  baik  dibandingkan  saat  Doppler shift minimum.  Dengan demikian,  dapat  disimpulkan  bahwa  Doppler shift memiliki pengaruh  yang  signifikan  terhadap  sistem  komunikasi picosatellite untuk pengiriman informasi citra.
Kata  Kunci —AWGN,  BPSK,  Citra,  Doppler shift ,  Modulasi Baseband .

## I. PENDAHULUAN
aat  ini  di  beberapa  Universitas  di  dunia  sedang  gencar- gencarnya  diadakan  penelitian  untuk  mengembangkan sistem  komunikasi  satelit  pico  pada  orbit  yang  sangat rendah  (LEO, Low-earth  orbit )  untuk  tujuan  eksperimen  dan pendidikan.  Satelit  berukuran  sangat  kecil  ini  dinamakan CubeSat karena berbentuk kubus dengan ukuran 10 10 10 cm 3 dengan berat (massa) 1 kg.
ITS  sebagai  salah  satu  Universitas  yang  mengedepankan perkembangan  dan  penguasaan  teknologi  khususnya  satelit mewujudkan  partisipasinya  dengan  melakukan  penelitian untuk  mengembangkan  sistem  komunikasi  satelit  untuk pengiriman  data  maupun  pengiriman  citra  yang  diberi  nama ITS  Satellite (ITS-Sat).  Saat  ini  ITS-Sat  sedang mengembangkan sistem komunikasi satelit pico ( picosatelite ) yang  berada  di  orbit  LEO  pada  frekuensi S-Band yaitu  2,4 GHz  untuk  pengiriman  teks  dan  citra  dalam  transmisi
downlink .  Terdapat  beberapa  bagian  yang  dikembangkan dalam  sistem  komunikasi picosatellite dan  salah  satunya adalah  analisa  efek  Doppler  untuk  informasi  berupa  citra. Analisa efek Doppler ini menggunakan pemrograman Matlab dengan citra yang berukuran 160 128 piksel.
Dalam suatu penelitian yang dilakukan oleh Moon-Hee You dkk.[1], terkait penyesuaian metode kompensasi menggunakan prediksi algoritma  untuk pergeseran frekuensi Doppler dalam sistem  komunikasi  mobile  pada  satelite  LEO  yang ditransmisikan  dengan  menggunakan  frekuensi carrier 2.4 GHz  ditunjukkan  bahwa  dengan  ketinggian  satelit  1000  km diperoleh  pergeseran  frekuensi  Doppler  terbesar  ±50  kHz dengan  durasi  kemunculan  satelit  13.3  menit.  Sebuah  bentuk penelitian lain dilakukan oleh Ewald van der Westhuizen dan Gert-Jan  van  Rooyen    [2],  menyatakan  bahwa  kompensasi terhadap efek Doppler adalah masalah  yang signifikan dalam sistem  komunikasi  satelit  LEO.    Efek  pergeseran  frekuensi Doppler  menyebabkan  pergeseran  frekuensi carrier 2.4  GHz yang  digunakan.  Dengan  ketinggian  satelit  500  km dikemukakan  bahwa  pergeseran  frekuensi  Doppler  yang terjadi yaitu ±96 kHz.
Dengan  latarbelakang  frekuensi carrier dan  orbit  satelit yang  sama,  maka  di  lakukanlah  suatu  penelitian  untuk mengetahui  berapa  besar  pergeseran  frekuensi  Doppler  yang terjadi  bila  satelit  berada  pada  ketinggian  700  km  dan mengevaluasi pengaruh pergeseran frekuensi Doppler tersebut terhadap  pengiriman  citra  hasil  tangkapan  satelit  menuju terminal  bumi  dengan  menggunakan  modulasi  BPSK. Evaluasi  ini  dilakukan  dengan  memperbandingkan  hasil  citra output yang  ditransmisikan  melalui  kanal  AWGN  apabila terpengaruh Doppler shift maksimum, Doppler shift minimum dan  tanpa  terpengaruh  Doppler shift dalam  hal  ini  gangguan yang  dialami  dalam  transmisi  citra  hanya  AWGN.  Dari  hasil pengkondisian  besar  Doppler shift ,  maka  dilakukan  pula perhitungan terhadap nilai bit error rate (BER) untuk kondisi Doppler shift maksimum, minimum dan tanpa Doppler shift . Selain  itu  dilakukan  pula  kompensasi  terhadap  citra  yang telah  terkena  Doppler  dengan  mengalikan  dengan  invers  dari persamaan  Doppler.  Hal  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk memperoleh  kembali  kualitas  citra  sebelum  terkena  Doppler dan hanya terkena AWGN.

## II. KARAKTERISTIK DOPPLER
Pergeseran  Doppler  diperoleh  dari  normalisasi  pergeseran Doppler yang sama dengan  ( v/c ), dimana v adalah kecepatan

## ANALISIS EFEK DOPPLER PADA SISTEM KOMUNIKASI ITS-SAT
Agriniwaty Paulus 1) , Eko Setijadi 2) , dan Gamantyo Hendrantoro 3)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
Email: ekoset@ee.its.ac.id
S
relatif  satelit  sehubungan  dengan  terminal  dan c adalah kecepatan  cahaya.  Pergeseran  frekuensi  Doppler  diperoleh hanya  pada  saat  satelit  terlihat  pada  terminal  bumi.  Durasi kemunculan  satelit  akan  meningkat  seiring  dengan meningkatnya sudut elevasi maksimum satelit [3]. Untuk  memperoleh  perumusan  pergeseran  frekuensi Doppler  langkah  pertama  adalah  dengan  memperoleh persamaan  untuk  Doppler shift yang  diberikan  oleh  terminal bumi  dan  sudut  elevasi  maksimum.  Analisis  ini  dilakukan seperti yang terlihat dari lokasi terminal yaitu sistem koordinat Earth-centered  fixed (ECF)  dengan  menggunakan  persamaan trigonometri untuk segitiga bola.
Berdasarkan  geometri  pada  Gambar  1,  dimana  sistem koordinatnya adalah ECF, titik P merupakan lokasi terminal di bumi yang dapat mengamati sudut elevasi maksimum ( ). Titik  M  adalah  posisi  subsatelit  di  terminal  bumi  saat  sudut elevasi maksimum.

## Gambar 1 Geometri Satelit selama Kemunculan Satelit pada lokasi P
Slant range s(t) atau  kisaran  miring  diperoleh dari  hukum cosinues yang  diterapkan  pada  segitiga (plane  triangle) SOP ditunjukkan dalam Gambar 2.
Gambar 2 Plane Triangle SOP
sehingga diperoleh persamaan (1) s(t) =
(1)
Gambar 3 Spherical Triangle MNP
Dianggap  bahwa menunjukkan  waktu  sesaat  ketika terminal  mengamati  sudut  elevasi  maksimum  dan  ψ  –  ψ(t 0 )
adalah  jarak  sudut  antara  M  dan  N  diukur  pada  permukaan bumi sepanjang ground trace . Persamaan ini dapat diterapkan menggunakan  segitiga  bola  siku-siku  MNP  pada  Gambar  3 , sehingga diperoleh persamaan (2).
= cos ( ( ) ) cos
)                  (2)
Persamaan (2) dapat diturunkan dan disubsitusikan kedalam persamaan (1) dan diperoleh persamaan (3) yang baru.
ṡ(t) = (3)
Dari Gambar (2) juga diperoleh sudut pusat saat epoch time ( )  adalah  sudut  elevasi  maksimum , ditunjukkan : cos( ) ) = cos (4)
Adapun adalah kecepatan angular satelit pada frame
ECF,  yang  dinyatakan  sebagai
( t ).  Dengan  mensubsitusi = (t) pada  persamaan  (3)  dan  mencatat  bahwa normalisasi Doppler ( Δf / f ) diperoleh dari - ṡ(t)/c, didapatkan persamaan  (5).  Dari  persamaan  (5),  dapat  diamati  bahwa normalisasi  Doppler  adalah  fungsi  dari  sudut  elevasi maksimum
dan  kecepatan angular satelit ( t )  dari satelit pada frame ECF. Bila dinotasikan  sebagai  waktu  saat  satelit  terlihat pertama  kali  diterminal,  sudut  elevasi  dinyatakan , merupakan  sudut  elevasi  minimum  (10 0 )  terjadi  saat .  Dari hukum  cosinus  pada  segitiga  NMP  (Gambar  3)  diperoleh hubungan:
= cos ( ( )  -    ( ) ) cos ) (6)
dimana dinyatakan
( )  -    ( ) = ( ) = ( )          (7)
Menggunakan  pendekatan  kecepatan angular ,  dan  dicatat bahwa  durasi  total  kemunculan  ( visibility  window  duration ) satelit  pada  terminal  τ( )  adalah  2| |,  diperoleh
persamaan durasi total kemunculan satelit di terminal:
τ( ) = ( )   (8)

## III. PEMODELAN

## A. Pembangkitan Bit Informasi dari Citra Digital
Pemodelan bagan sistem komunikasi pengiriman citra ITS- Sat ditunjukkan pada Gambar 4.
(5)
Pemodelan diawali dengan proses formating yang bertujuan untuk  merubah  sumber  informasi  berupa  citra  RGB ‘ red_flower.jpg ’  berukuran  160 128  pixels  menjadi  deretan simbol digital [4]. Formating ini dilakukan dengan mengubah susunan  warna  yang  telah  diberi  rentang  nilai  0-255  menjadi deratan bit-bit biner dimana setiap warna Red, Green dan Blue mewakili  8  bit  sehingga  total  bit  yang  ditransmisikan  adalah 160 128 (3 4) =    491.520 bit. Bit-bit biner ini kemudian dilevelkan  menjadi  nilai-nilai  bit  yang  baru  yakni  bit  ‘1’ menjadi  bit  ‘1’  dan  bit  ‘0’  menjadi  bit  ‘-1’  informasi  digital yang  telah  dilevelkan  ini  kemudian  diproses  atau  diterapkan dalam modulasi pulsa.
Ketika modulasi pulsa diterapkan untuk simbol biner, maka menghasilkan bentuk sinyal biner atau disebut sinyal pulsa [4]. Sinyal  pulsa  yang  dihasilkan  adalah  sinyal  bipolar  NRZ  dan dan merupakan sinyal baseband untuk sistem modulasi BPSK.

## B. Pemodelan Doppler Shift
Simulasi  perhitungan  besarnya  pergeseran  frekuensi Doppler  dilakukan  dengan  menggunakan  pendekatan matematis  (5)  Dalam  pendekatan  matematis  ini  digunakan beberapa  parameter  yang  menjadi  acuan  dalam  perhitungan frekuensi Doppler sebagaimana diperlihatkan dalam Tabel 1.

## Tabel 1 Parameter-Parameter Dalam Perhitungan Frekuensi   Doppler
No Parameter Variabel Nilai 1 Jarak pusat bumi kepermukaan bumi 6378 km 2 Ketinggian satelit h 700 km 3 Eksentrisitas / lintasan orbit satelit e 0 4 Konstanta gravitasi geosentris bumi GM (µ) 398600.5 5 Sudut elevasi maksimum 0 6 Sudut elevasi minimum 10 7 Frekuensi carrier downlink fc 2.4 GHz 8 Sudut inklinasi i 53 0
Agar  dapat  dilakukan  perhitungan  besarnya  pergeseran frekuensi  Doppler  terlebih  dahulu  dilakukan  perhitungan untuk  beberapa  parameter  yang  belum  diketahui  nilainya yaitu: jarak pusat bumi ke satelit ( r ), kecepatan relatif satelit ( ), kecepatan angular bumi ( ), kecepatan angular satelit
( ),  durasi  kemunculan  satelit  (τ( )),  jarak  sudut  M-N
,  dan  Doppler  ternormalisasi  ( ).  Jarak
pusat bumi ke satelit diperoleh dengan :
r = + h                                                (9)
Persamaan untuk kecepatan relatif satelit  ( )  diturunkan dengan menggunakan pendekatan persamaan Hukum Keppler III  [5],  dimana  dianggap n = dan  karena  lintasan  orbit merupakan  orbit circular ,  maka  panjang  sumbu semi-major
: (10)
Untuk menghitung kecepatan angular rotasi bumi ( ) juga digunakan pendekatan Hukum Keppler III [5], yaitu n =  2π / T: (11)
Dengan  mengetahui  nilai  kecepatan  relatif  satelit  dan kecepatan angular rotasi  bumi,  maka  nilai  kecepatan  angular satelit dapat dihitung [3]:
(12)
Selanjutnya  adalah  menghitung  jarak  sudut  dengan menggunakan  persamaan  (7).Dengan  menggunakan  sudut elevasi  minimum  ( )  =  10    dan  sudut  elevasi  maksimum ( )  =   0    ,  durasi  kemunculan  satelit  τ(
)  dihitung dengan  menggunakan  persamaan  (8),  sehingga  dapat dilakukan  penurunan  persamaan  τ( )  =  2|
|  untuk memperoleh perumusan jarak sudut (7).
Setelah  semua  parameter  yang  dibutuhkan  telah  diketahui nilainya,  maka  dilakukan  perhitungan  Doppler  ternormalisasi (5).  Dari nilai Doppler ternormalisasi yang telah diperoleh, nilai  Doppler shift dicari  dengan  mengalikan  Doppler ternormalisasi dengan frekuensi carrier tansmisi downlink 2,4 GHz.

## C. Proses Modulasi BPSK
Phase  Shift  Keying (PSK)  adalah  salah  satu  bentuk modulasi  digital  dimana  dalam  proses  modulasinya  fasa  dari sinyal  pembawa  ( carrier )  berubah  sesuai  dengan  perubahan sinyal informasi (pemodulasi). Sinyal informasi berupa aliran pulsa  biner  yang berubah  –  ubah diantara  dua  level  tegangan yaitu 0 dan 1.
Dalam  modulasi BPSK,  sinyal pemodulasi  menggeser  fasa sinyal carrier s i (t) ke salah satu dari dua kondisi yaitu fasa 0 0 atau 180 0
(14)
Gambar 4 Pemodelan Bagan Sistem Pengiriman Citra ITS-Sat ke Terminal Bumi
dimana,
i =
1, 2, …, M          0 ≤ t ≤ T
E  = Energi simbol T  = Durasi waktu simbol
M =
Simbol pesan (2 k , dimana k = jumlah bit tiap simbol)
Dalam  simulasi  ini,  modulasi  BPSK  dimodelkan  dengan menggunakan persamaan (9) yang perumusannya diambil dari referensi [3].
(15)
dimana  T  adalah  periode  symbol; sinyal baseband ekuivalent  yang  akan  dimodulasikan; merupakan random phase  error (diasumsikan  0); N adalah  jumlah  bit  yang ditransmisikan  dan k indeks  dari N ; adalah  AWGN; sedangkan =  2π merupakan  frekuensi carrier 2.4  GHz untuk transmisi citra melalui kanal downlink dimana frekuensi carrier ini telah mengalami efek Doppler normalisasi (5) yang menyebabkan  terjadinya  pergeseran  frekuensi  carrier sehingga  dihasilakn  sinyal  termodulasi  BPSK  yang  telah mengalami pergeseran frekuensi akibat efek Doppler. Pemodelan  sinyal  termodulasi  BPSK  dilakukan  dengan mengambil  nilai  pergeseran  frekuensi  Doppler  terbesar  dan nilai  pergeseran  Doppler  terkecil  untuk  kemudian ditransmisikan melalui melalui kanal AWGN.

## D. Kanal AWGN
Simulasi  pembangkitan  AWGN  dilakukan  dengan menentukan besarnya energi bit ( ) dan signal to noise ratio (SNR)  terlebih  dahulu  sehingga  dapat  dilakukan  perhitungan terhadap  daya noise ( ).  Hubungan  ketigannya  ditunjukkan dalam persamaan (14).
(16) Terdapat  dua  kondisi  sinyal  yang  melalui  kanal  AWGN seperti  yang  dimodelkan  dalam  Gambar  4. Sinyal  pertama adalah  sinyal  termodulasi  BPSK  yang  telah  mengalami Doppler shift maksimum maupun minimum sedangkan sinyal kedua  adalah  sinyal baseband equivalent  yang  hanya mengalami gangguan noise berupa AWGN.

## E. Kompensasi Doppler
Kompensasi terhadap persamaan efek Doppler ini dilakukan untuk  menghilangkan  pengaruh  efek  Doppler  pada  sinyal carrier dan melihat pengaruhnya terhadap kualitas output citra

## F. Demodulasi BPSK
Proses  demodulasi  mengembalikan  sinyal  yang  telah terkena efek Doppler dan AWGN ke sinyal asli berupa deretan simbol digital. Proses formating akan mengembalikan deretan simbol  digital  menjadi  deretan  desimal  0-255  dan  akan mengembalikannya menjadi informasi output berupa citra. Proses terakhir adalah dengan menentukan performansi bit- error pada output dalam  bentuk  grafik  dengan  menggunakan persamaan [4]:
(17)
Tabel 2. Doppler Shift Terhadap Variasi Sudut Elevasi Max.90 0 dan
Waktu No.  Waktu (s) Elevasi Doppler shift (Hz) 1 240.3727 76.0008 -49865 2 180.3727 79.4852 -47287 3 120.3727 82.9896 -41510 4 60.3727 86.4839 -27713 5 0.3727 90.0217 -00119 6 -59.6273 86.5273 27458 7 -119.6273 83.0330 41403 8 -179.6273 79.5386 47241 9 -239.6273 76.0442 49843 10 -299.6273 72.5499 51077

## IV. HASIL DAN ANALISA SIMULASI

## A. Penambahan AWGN pada Sinyal Baseband Equivalent BPSK
Penambahan  AWGN  pada  sinyal baseband akan menyebabkan amplitudo terdistorsi sehingga terjadi perubahan nilai  amplitudo  dari  sinyal baseband modulasi  bergantung pada besar SNR yang digunakan pada sinyal AWGN dimana semakin besar nilai SNR yang digunakan, semakin kecil efek AWGN terhadap amplitudo baseband modulasi dan demikian sebaliknya. Pengaruh ini ditunjukkan dalam kualitas citra pada Gambar 5.
(a)
(b)
Gambar 5 (a) Sinyal Input (b)Pengaruh AWGN     Terhadap    Kualitas Citra Output saat SNR 0 dB

## B. Pergeseran Frekuensi Doppler
Kurva – S pada Gambar 6 menunjukkan variasi n rmalisasi ppler ter adap variasai  aktu untuk beberapa lintasan  rbit dengan sudut elevasi maksimum yang berbeda-beda yakni  0 , 0     ,   0   ,  dan  11     .  Pada  gambar  tersebut,  dapat  dilihat bahwa  semakin  besar  waktunya  maka  semakin  besar pergeseran  Doppler  yang  terjadi  dan  begitupun  sebaliknya. Variasi  waktu  menunjukkan  waktu  kemunculan  satelit  atau waktu saat satelit terlihat pada terminal bumi.
Grafik  normalisasi  Doppler  kurva-S  hasil  simulasi  ini sedikit  berbeda  dengan  kurva-S  pada paper acuan  [4] . Perbedaan ini berupa nilai frekuensi normalisasi Doppler pada paper acuan  yang  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  frekuensi normalisasi  Doppler  pada  simulasi.  Hal  ini  disebabkan  oleh perbedaan  ketinggian  satelit  yang  digunakan.  Dalam  hal  ini, berlaku hubungan berbanding terbalik antara frekuensi dengan jarak  atau  ketinggian,  dimana  untuk  ketinggian  satelit  1000 km  yang  diterapkan  pada paper acuan  akan  menghasilkan frekuensi  normalisasi  Doppler  yang  lebih  kecil  dibandingkan dengan  frekuensi  normalisasi  Doppler  hasil  simulasi  yang menggunakan ketinggian satelit 700 km.
Berdasarkan hasil simulasi frekuensi Doppler ternormalisasi maka  dapat  diperoleh  hasil  simulasi  Doppler shift untuk lintasan  pada sudut elevasi maksimum  0  . Dengan demikian jarak satelit terdekat  dengan  terminal bumi terjadi saat posisi satelit  berada  tepat  di  atas  terminal    bumi.  Dari  grafik  pada Gambar  7 diperoleh  bahwa  Doppler shift terbesar  yaitu  pada saat satelit berada pada jarak terjauh dari stasiun bumi (sudut elevasi 10  )  yakni 51.007 KHz dan Doppler shift terkecil saat satelit  berada  tepat  diatas  terminal  bumi  (sudut  elevasi   0 ) yakni 199 Hz.
Gambar 6 Grafik Normalisasi Doppler (h=700 km)
Gambar 7 Grafik Doppler Shift Lintasan Downlink pada   udut  levasi Maksimum  0

## C. Sinyal Baseband BPSK Terkena Efek Doppler dan AWGN
Hasil  perkalian  antara  sinyal  modulasi baseband dengan persamaan efek Doppler diperoleh bentuk sinyal yang analog . Hal ini dipengaruhi oleh adanya fungsi Doppler  yang terdapat dalam  persamaan  (15).  Berikut  adalah  analisa  secara matematisnya ( random phase error = 0):
d imana x k adalah baseband equivalent,  f d adalah  frekuensi doppler  ternormalisasi  yang  nilainya  diperoleh  dari  perkalian frekuensi doppler dengan frekuensi carrier 2,4 GHz, sehingga c s 2πf d menjadi sinyal  termodulasi. Akibatnya  ketika terjadi proses  perkalian  antara x k dan  c s  2πf d menghasilkan  sinyal termodulasi BPSK.
D. Kurva BER Bit Error Rate Jumlah  bit  yang error pada  simulasi  untuk  frekuensi Doppler shift yang  berbeda  adalah  konstan  yakni  rata-rata
0.5001  untuk  berapapun  nilai  pergeseran  frekuensi  Doppler meskipun  nilai  SNR  yang  digunakan  semakin  besar  .  Dari kurva untuk frekeunsi Doppler shift 51.007 KHz pada Gambar 8  dapat  dilihat  bahwa  bit    yang error pada  simulasi  (kurva yang  ditunjukkan  dengan  warna  biru)  adalah  setengah  dari jumlah  bit  yang  ditransmisikan.  Sedangkan  jumlah  bit  yang error ketika hanya terkena AWGN adalah sama dengan BER perhitungan secara teoritis untuk setiap nilai SNR (Gambar 9). Nilai BER untuk setiap variasi SNR ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 2 Perbandingan BER
E. Output  Citra Setelah Melewati Kanal Transmisi Doppler dan AWGN
Perbandingan  kualitas  citra output yang  diperoleh  untuk nilai  Doppler shift yang  terbesar  dan  Doppler shift yang terkecil  diperlihatkan  pada  Gambar  10 Berdasarkan  hasil kualitas  citra  output  yang  diperoleh,  nampak  bahwa  saat frekuensi  Doppler shift terbesar,  kualitas  citra output jauh lebih  baik  dibandingkan  saat  frekuensi  Doppler shift lebih rendah.  Hal  ini  disebabkan  oleh  penerapan  persamaan frekuensi  Doppler shift seperti  yang  telah  dijelaskan sebelumnya  dimana  semakin  tinggi  frekuensi  termodulasi ( )  ,  maka  semakin  banyak  bit  informasi  citra  digital yang ditumpangkan dalam sekali pengiriman sehingga proses pembentukan kembali bit citra akan lebih cepat dibandingkan bila frekuensi termodulasinya rendah.

## (a) (b)
Gambar 10 Kualitas Citra Output pada Frekuensi Doppler Shift1 ( a)119 Hz SNR 10 dB (b) 51.107 KHz SNR 10 dB

## F. Kompensasi Doppler
Kompensasi  Doppler  dilakukan  dengan  mengalikan  invers persamaan Doppler sehingga secara teoritis, output citra yang diperoleh  seharusnya  hanya  mengalami  gangguan noise AWGN,  namun  pada  kenyataannya  output  citra  yang diperoleh  tidak  sebagus output citra  pada  saat  hanya  terkena AWGN.  Hal  ini  disebabkan  karena  adanya burst  error yang berada pada kanal AWGN  sehingga sulit untuk dideteksi dan dihilangkan. Secara matematis ditunjukkan sebagai berikut:
= =
)
-300 -200 -100 0 100 200 300 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 -5 Waktu (s) N or m al iz ed D op pl er (H z) Sudut Elevasimax = 90 derajat Sudut Elevasimax = 50,9 derajat Sudut Elevasimax = 30,3 derajat Sudut Elevasimax = 11,4 derajat -300 -200 -100 0 100 200 300 -6 -4 -2 0 2 4 6 x 10 4 Waktu (s) D op pl er S hi ft ( H z)
Hasil  kompensasi  Doppler  pada output citra  diperlihatkan pada Gambar 11.

## (a) (b)
Gambar 11 Kualitas Kompensasi Citra Output pada Frekuensi Doppler Shift (a)119 Hz SNR 10 dB (b) 51.107
0 2 4 6 8 10 12 14 16 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 SNR(dB) B ir E rr o r R a te Doppler+AWGN Kompensasi Gambar 8 Respon Kurva BER Baseband BPSK        Terkena Dopler Shift 51.107 KHz dan AWGN 0 5 10 15 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 SNR(dB) B ir E rr o r R a te Simulasi Teori

## V. KESIMPULAN
Ketinggian  satelit  dari  terminal  bumi,  berbanding  terbalik dengan normalisasi Doppler semakin tinggi satelit, normalisasi Doppler  semakin  kecil.  Dimana  pada paper acuan  dengan ketinggian  satelit  1000  km  normalisasi  Doppler  terbesar adalah  2 Hz,  sedangkan  pada  hasil  simulasi  untuk ketinggian 700  km  normalisasi Doppler terbesarnya adalah ±
2.1 Hz.
Selain  itu  diperolah  pula  durasi  total kemunculan satelit pada paper sekitar   01 menit, 11   menit, 12   menit dan 1  2 menit untuk masing-masing sudut elevasi maksimum 11   ,  0   ,  0    dan  0   sedangkan untuk simulasi, menghasilkan  durasi  total  kemunculan  satelit  sekitar  3.2 menit, 8.7 menit, 9.6 menit dan 9.9 menit dengan urutan sudut elevasi yang sama.
Perbandingan  performansi  BER  simulasi  dari  sinyal baseband yang  terkena  AWGN  terhadap  BER  teori  adalah sama  yakni  untuk  SNR  0  dB  diperoleh  BER  ±  0.07864. Sedangkan  performansi  BER  pada  sinyal  termodulasi  BPSK yang terkena Doppler dan AWGN adalah konstan yakni rata- rata  0.5001  untuk  berapapun  nilai  pergeseran  frekuensi Doppler.
Berdasarkan  hasil  kualitas  citra output yang  diperoleh, nampak  bahwa  saat  frekuensi  Doppler shift terbesar,  kualitas citra output jauh  lebih  bagus  dibandingkan  dengan  saat frekuensi Doppler shift lebih rendah.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  tim  penelitian strategis  nasi nal  2012  Kemdikbud  “Pengembangan  stasiun bumi  untuk  komunikasi  data,  citra  dan  video  dengan  satelit LEO  VHF/UHF/S- band menuju  kemandirian  teknologi satelit” yang telah memberikan dukungan finansial.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    You,  Moon-Hee,  dkk ,  “Adaptive  C mpensati n Method  Using  the  Algorithm  for  the  Doppler Frequency  Shift  in  the  LEO  Mobile  Satellite
C mmunicati n  ystem ”, Hanyang University,  e ul,
Korea,  2000.
[2] Westhuizen,  Ewald  van  der.,  Gert-Jan  van  Rooyen., “Baseband  Carrier  Recovery  and  Phase  Tracking  as  a Doppler Compensation Technique for a zero-IF SDR”, Stellenbosch University, Boston, 2005.
[3] Ali,  Irfan,  dkk ,  “  pler  Applicati ns  in  Le    atellite C mmunicati n ystems”, Klu er Academic Publishers, USA, 2002. [4] Sklar, Bernard., “Digital Communications :
Fundamentals  and  Applications  2 nd editi n”,  Prentice Hall International, New Jersey, 2001.
[5] Abidin,  Hasanuddin  Z ,  “ istem  Orbit”,  Ge desy Research Division, Institut Teknologi Bandung, 2007.
kHz SNR 10 dB
Gambar 9 Kurva BER Sinyal Modulasi Baseband yang Terkena AWGN