3.1 Sistem ATSC
3.1.4 Sistem transmisi
8-VSB untuk siaran terestrial dan 16-VSB untuk laju data tinggi. Metode 8-VSB terdefinisi oleh sekelompok elemen pokok dan berbagai elemen opsional. Elemen pokok ini disebut sebagai main mode dan meliputi antara lain sistem FEC (Forward Error Control) dan training sequence yang digunakan untuk melindungi data layanan utama. Yang termasuk elemen opsional adalah lapisan FEC tambahan sebelum tahap modulasi yang kemudian disebut Enhanced 8-VSB atau E8-VSB. Tersedia pula sejumlah opsi laju pengodean dan payload assignment.
Dengan demikian sistem 8-VSB pada ATSC menawarkan berbagai sub-mode yang memungkinkan kompromi antara laju data dan kualitas sinyal, sehingga bisa disesuaikan dengan kondisi propagasi radio di lapangan serta keinginan operator siaran. Pada subbab ini hanya akan dibahas secara rinci sistem transmisi untuk main mode, sedangkan informasi tentang spesifikasi enhanced mode hanya akan disinggung sedikit bilamana perlu.
· Struktur pemancar dan penerima
Gambar 3.6 menunjukkan diagram blok main service (di dalam kotak besar di bagian atas) serta enhanced service di bagian bawah gambar. Pada sistem yang hanya menerapkan main service, data mengalami proses pengacakan dan pengodean FEC berupa Reed-Solomon (207, 187), interleaving, dan pengodean
Trellis (konvolusional) berlaju 2/3. Selanjutnya paket-paket data bersama dengan data segment sync dan data field sync dibentuk menjadi frame-frame data untuk dikirimkan. Untuk enhanced mode ditambahkan blok-blok fungsional lainnya seperti pada bagian bawah gambar 3.6.
Gambar 3.6: Diagram blok fungsional main service dan enhanced service
· Sistem transmisi VSB
Pada dokumen A/53 ATSC, karakteristik sistem transmisi untuk penyiaran terestrial dibahas pada bagian 2 yang menjelaskan diagram blok dan ketentuan normatif dari sistem transmisi televisi digital terestrial ATSC. Sistem transmisi untuk penyiaran terestrial ATSC mampu menyalurkan laju data 19,28 Mbps dalam sebuah kanal 6 MHz. Sebagai input dari sistem transmisi VSB adalah aliran data serial sebesar 188 byte paket data MPEG (termasuk 1 sync data dan 187 byte data yang merepresentasikan laju data payload 19,28 Mbps) dengan laju 19,39 Mbps.
Sistem proteksi terhadap kesalahan tersusun atas deretan pengode Reed-Solomon (RS), interleaving, dan pengode Trellis 4 state. Dua lapis pengodean untuk deteksi dan koreksi kesalahan, yaitu RS dan Trellis 4 state, memberikan proteksi rangkap terhadap aliran data video yang dikirimkan. Sedangkan interleaving – proses pengubahan urutan byte pada pemancar yang kemudian ditata kembali pada penerima – bertujuan mengubah error yang bersifat burst atau berderetan yang bisa terjadi karena fading menjadi error yang lebih bersifat acak yang lebih mudah untuk ditanggulangi. Jika digunakan enhanced mode, maka proteksi terhadap error ini dibuat berlapis lebih banyak dengan adanya pengode RS dan pengode konvolusional pada tambahan (gambar 3.6). Enhanced mode juga memberikan dua opsi yang memungkinkan kompromi terhadap laju data untuk menjaga kualitas penerimaan yang baik, terutama pada lingkungan dengan kondisi propagasi yang buruk. Untuk tujuan ini tersedia beberapa pilihan tingkat laju data.
Jika tahap demi tahap dalam proses proteksi pada main service ditelusuri, maka tahap pertama adalah pengacakan data. Pengacak data (data randomizer) bertugas mengacak seluruh data input atau payload. Pengacak ini menghubungkan byte data yang akan dikirim melalui gerbang XOR dengan deret biner acak semu (pseudo random binary sequence atau PRBS) yang berformat M sequence 16 bit.
Keluaran dari pengacak ini kemudian masuk ke dalam pengode RS (207, 187). Teknik pengodean RS memiliki kemampuan mengoreksi kesalahan byte yang berderetan (burst error) sebagai akibat dari proses fading. Pada sistem ATSC, ukuran blok data yang masuk ke pengode adalah 187 byte yang kemudian mendapat tambahan 20 byte paritas RS untuk koreksi kesalahan sehingga terdapat total 207 byte output. Dengan menerapkan ukuran kode di atas dapat dilakukan koreksi kesalahan sampai 10 byte per blok [Rappaport, 2002].
Interleaver yang digunakan berbasis byte dan bersistem konvolusional yang diterapkan dengan 52 segmen data. Hanya byte data saja yang mengalami interleaving. Struktur interleaver ditunjukkan pada gambar 3.7.
Keluaran interleaver kemudian masuk ke pengode Trellis berlaju 2/3. Pengode Trellis ini tersusun atas pengode konvolusional berlaju 1/2 yang mengodekan satu bit input menjadi dua bit output, serta suatu pre-coder untuk satu bit tambahan. Dengan demikian untuk setiap dua bit input dikirimkan tiga bit output total. Bentuk sinyal yang digunakan pada kode Trellis adalah konstelasi satu dimensi yang terdiri dari 8 level (ekuivalen dengan 3 bit) – dengan menyesuaikan level daya sinyal dan noise, kinerja BER yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan 8-PAM (Pulse Amplitude Modulation) [Proakis, 1995]. Perangkat pengode yang digunakan nantinya berbasis 4 state.
Di samping interleaving antar 52 segmen yang dilakukan setelah pengode RS, interleaving intra-segmen pun harus dilakukan terhadap simbol-simbol yang akan masuk ke pengode Trellis. Dalam hal ini digunakan 12 pengode dan pendekode Trellis yang identik yang akan mengodekan data-data yang telah mengalami interleaving. Simbol-simbol dengan indeks (0, 12, 24, ...) dijadikan satu grup dan masuk ke pengode pertama. Kemudian kelompok simbol-simbol (1, 13, 25, ...) masuk ke pengode kedua. Demikian
seterusnya sampai terdapat total 12 kelompok, sesuai dengan banyaknya pengode. Kemudian untuk setiap byte, bit-bit berindeks gasal masuk ke pre-coder, sedangkan yang berindeks genap masuk ke pengode konvolusional berlaju 1/2. Gambar 3.8 dan 3.9 menunjukkan diagram blok sistem pengode Trellis dan sistem interleaving intra-segmen.
Berikutnya, paket data diorganisasi dalam suatu data field untuk transmisi dengan diberi data segment sync dan data field sync. Gambar 3.10 menunjukkan organisasi data untuk transmisi. Setiap data frame terdiri dari dua data field yang masing-masing berisi 313 data segment. Data segment pertama adalah sinyal sinkronisasi (data field sync) yang juga membawa training sequence untuk digunakan oleh ekualiser pada penerima untuk beradaptasi terhadap kondisi kanal yang berubah terhadap waktu. Sementara 312 segmen lainnya membawa data yang setara
dengan paket transpor 188 byte ditambah byte dari proses FEC. Setiap segmen terdiri atas 832 simbol, dengan 4 simbol pertama dikirimkan dalam bentuk biner untuk sinkronisasi segmen. Kemudian 828 simbol lainnya membawa 187 byte sisa dari paket transpor ditambah byte tambahan FEC. Ke-828 simbol ini dikirimkan sebagai sinyal dengan 8 level dan dengan demikian masing-masing membawa tiga bit. Dengan demikian terdapat 828 ´ 3 = 2484 bit data dalam tiap segmen, dengan perhitungan sebagai berikut:
187 byte data + 20 byte RS = 207 byte 207 byte ´ 8 bit per byte = 1656 bit
Pengode Trellis laju 2/3 menghasilkan 3/2 ´ 1656 bit = 2484 bit. Laju simbol:
Sr (MHz) = 4,5/286 ´ 684 = 10,76... MHz Laju segmen data:
Fseg = Sr/832 = 12,94... ´ 103 segmen per detik Laju Data Frame
Fframe = Fseg /626 = 20,66... frame per detik
Frame yang dihasilkan telah berbentuk sinyal-sinyal 8 level yang memodulasi suatu carrier tunggal dengan carrier yang ditekan. Sebelum transmisi, sebagian besar pita spektrum bagian bawah atau lower sideband dihilangkan dengan filter VSB yang berbentuk
Gambar 3.10: Format frame ATSC
akar raised cosine (square-root raised cosine) dengan daerah transisi selebar 620 kHz. Spektrum VSB yang dihasilkan ditunjukkan oleh gambar 3.11. Pada posisi frekuensi carrier yang telah ditekan, pada jarak 310 kHz dari tepi bawah spektrum, ditambahkan sinyal pilot kecil.