Hal-hal yang Bisa Dilakukan dengan Software-Defined Radio (SDR) (2024)

• Software-defined radio (SDR) adalah bentuk radio digital di mana komputer menangani sebagian besar pemrosesan sinyal
• Dengan memanfaatkan SDR, kita bisa melakukan sangat banyak eksperimen, seperti mendengarkan radio FM, menerima informasi pesawat/kapal dan cuaca, serta mendekode sinyal Internet of Things (sensor)
• Hanya dengan dongle USB murah dan kit antena, siapa pun dapat dengan mudah merasakan berbagai kemungkinan penggunaan SDR
• Dengan mengombinasikan berbagai frekuensi dan metode modulasi, serta perangkat lunak open source, pengguna dapat menjelajahi dunia sinyal analog–digital secara luas
• Dengan mengamati sinyal komunikasi yang terhubung dengan kehidupan sehari-hari, kita dapat merasakan langsung prinsip komunikasi nirkabel dan kondisi terkini teknologi komunikasi

---

Pendahuluan dan dasar SDR

• Software-defined radio (SDR) adalah teknologi radio digital yang melakukan pemrosesan sinyal dengan perangkat lunak komputer alih-alih perangkat keras analog
• Karena dapat mendeteksi rentang frekuensi yang jauh lebih luas dibanding radio analog konvensional, SDR menyediakan lingkungan eksperimen yang sangat beragam
• Perangkat yang populer antara lain RTL-SDR Blog V4 USB dongle seharga sekitar $30, yang bila dibeli bersama kit antena dapat dipakai untuk berbagai eksperimen
• Saat menggunakan SDR, kita dapat memanfaatkan berbagai perangkat lunak seperti SDR++ untuk menjelajahi spektrum frekuensi dan mendekode sinyal
• Tersedia juga peta SDR publik yang dapat diakses jarak jauh melalui internet, sehingga eksperimen bisa dilakukan tanpa membeli perangkat keras terpisah

Menyiapkan lingkungan praktik SDR

Persiapan perangkat keras

• Eksperimen pengaturan berbagai frekuensi umumnya dilakukan dengan antena dipole dan teleskopik
• Panjang antena yang sesuai untuk tiap pita frekuensi dapat diukur dan diterapkan secara kasar dengan rumus “72 ÷ (MHz)”
• Dalam situasi tertentu seperti penerimaan satelit atau pesawat, dibutuhkan konfigurasi antena tersendiri

Cara memanfaatkan perangkat lunak

• SDR++: memungkinkan penjelajahan spektrum frekuensi dengan mulus dan memiliki antarmuka pengguna modern
• Berbagai sinyal radio dan sinyal digital dapat didekode/dianalisis dengan perangkat lunak open source seperti SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi

Berbagai contoh eksperimen SDR (contoh utama per hari)

Senin

• Radio FM (87.5-108 MHz): melakukan eksperimen mendengarkan berbagai siaran radio lokal dengan sinyal yang kuat
• Freenet (149.01-149.11 MHz): mencoba menerima sinyal komunikasi jarak dekat dari open channel Jerman yang bebas digunakan
• ATIS bandara (frekuensi bervariasi, AM): menerima siaran cuaca otomatis untuk memeriksa data cuaca nyata
• ADS-B (1090 MHz): menerima dan menganalisis sinyal pemantauan pesawat dengan antena rakitan sendiri untuk melihat posisi pesawat secara real-time
• Analisis struktur stereo FM: menelaah secara visual format sinyal stereo radio FM (pilot tone, informasi L+R/L−R)
• RDS & informasi lalu lintas: mendekode informasi kondisi jalan dari data digital pada frekuensi tiga kali pilot tone (Radio Data System)
• Radio amatir (144-146 MHz, FM): mengamati contoh komunikasi jarak jauh melalui repeater dan berbagai percakapan radio hobi
• Radio digital (DAB): menerima siaran digital tanpa noise, termasuk tambahan seperti cover image
• PMR446 (446.0-446.2 MHz): mendengarkan sinyal transceiver privat jarak dekat di area perkotaan dan memeriksa keberadaan sinyal digital

Selasa

• Deteksi sensor pita 433 MHz: menerima berbagai sinyal di pita ISM industri/medis, seperti sensor suhu-kelembapan dan sinyal beacon transportasi umum
• Memeriksa posisi kapal dengan AIS: mengumpulkan identitas/status banyak kapal di pelabuhan dan membuat peta kapal real-time
• GSM (876-959 MHz): memvisualisasikan perubahan sinyal saat panggilan ponsel berlangsung dan perbedaan sesuai besar suara

Rabu

• Sinyal satelit (137 MHz): menerima langsung sinyal dari satelit seperti NOAA dan mengamati pergeseran frekuensi akibat efek Doppler
• TETRA (sistem radio digital): mengamati struktur spektrum sinyal komunikasi terenkripsi milik polisi/lembaga publik
• Radio taksi dan sinyal tak teridentifikasi: mendeteksi sinyal komunikasi anonim/nonpublik dan menebak identitas sebagian sinyal
• Pelacakan balon pengamatan cuaca: menangkap sinyal radiosonde nyata dan mendekode data posisi/suhu secara real-time
• Pengalaman berburu balon: belajar dan berinteraksi dengan komunitas SDR dalam proses pelacakan dan pencarian nyata
• Packet radio amatir (Automatic Packet Reporting System): membuat peta sinyal paket secara otomatis dan mengamati jaringan komunikasi real-time

Kamis

• Membuat antena long-wire dan eksperimen frekuensi rendah: sangat meningkatkan sensitivitas frekuensi rendah dengan antena sementara sepanjang 21,6 m
• Komunikasi CW (kode Morse) internasional: mendekode langsung callsign dari berbagai negara Eropa pada pita 10.1-10.13 MHz
• Siaran cuaca maritim (RTTY): berhasil mendekode sinyal RTTY shortwave dan menerima prakiraan cuaca untuk wilayah laut utama
• FT8 (komunikasi digital): menerima secara real-time pesan-pesan pendek global dari protokol komunikasi digital amatir modern
• Masalah interferensi elektromagnetik charger laptop: memeriksa penyebab noise saat penerimaan frekuensi rendah dan solusi sederhana (mencabut plug)
• Ionosonde dan radar CODAR: mencoba sinyal sistem riset ilmiah seperti penelitian ionosfer dan deteksi sinyal radar pesisir
• Komunikasi suara SSB (single sideband): menerima langsung sinyal komunikasi amatir jarak jauh di frekuensi rendah dan merasakan metode modulasinya
• Siaran AM shortwave malam hari: menerima siaran antarbenua pada malam hari, termasuk berbagai sinyal seperti siaran jarak jauh dari Tiongkok

Jumat

• Radio CB (26.965-27.405 MHz): merasakan komunikasi radio citizen band internasional milik sopir truk dan lainnya, sambil mengatasi lingkungan dengan noise tinggi
• International Beacon Project: mendiagnosis kondisi propagasi radio saat ini melalui sinyal beacon shortwave
• Sinyal waktu (RWM, 9996 kHz): menerima sinyal periodik dari Rusia dan mengeksplorasi kemungkinan kalibrasi jam sederhana
• Faks cuaca (WEFAX): mendekode gambar peta cuaca yang disiarkan secara real-time dengan fldigi dan memperoleh peta cuaca nyata
• Citra satelit (137 MHz): berhasil mendekode citra Bumi inframerah real-time yang dikirim satelit NOAA
• Pengamatan efek Doppler: menguji karakteristik pergeseran frekuensi melalui sinyal satelit dan menghitung kecepatan relatif nyata
• Number stations (rentang 5-30 MHz): mendengarkan siaran sandi mata-mata Rusia dan merasakan saluran komunikasi nonpublik yang terkenal

Sabtu

• SSTV amatir (slow-scan TV): memulihkan secara real-time gambar (kartu pos) yang dikirim lewat radio dan mencoba komunikasi gambar antara siaran dan radio amatir
• The Buzzer (4625 kHz): menerima sinyal misterius dan mendeteksi fenomena okupasi frekuensi melalui sinyal berjarak beberapa detik
• LoRaWAN (868 MHz): memvisualisasikan karakteristik propagasi dan struktur sinyal dari protokol komunikasi daya rendah/jangkauan luas untuk IoT
• Meter utilitas (Wireless M-Bus): mendekode sinyal meter nirkabel di berbagai titik kota dan memeriksa suhu ruangan/radiator secara real-time
• Pengamatan spektrum kanal TV DVB-T/T2: hanya memeriksa struktur spektrum sinyal TV tradisional (tanpa bisa memulihkan video)
• Sinyal beacon IBIS kendaraan dan bus: mendeteksi berbagai sinyal dari transportasi umum dan kendaraan, seperti tekanan ban, serta memeriksa datanya secara real-time
• Distorsi sinyal akibat perubahan level baterai/suhu: menebak penyebab munculnya fenomena aneh pada sinyal berbagai perangkat
• Beacon Morse satelit (145.860/145.960 MHz): menerima beacon kode Morse dari satelit kecil dan langsung mendekode nama satelit serta callsign
• Pagers (format POCSAG): menerima sinyal terenkripsi yang tidak dipublikasikan menurut aturan Jerman, dengan isi yang sangat singkat

Minggu

• Deteksi sinyal NFC (13.56 MHz): mendeteksi ON/OFF transceiver NFC pada smartphone dan mengamati sinyal kuat khas saat perangkat dibuka kuncinya
• Komunikasi nirkabel dengan smartphone dan buku: bereksperimen dengan komunikasi Morse mini menggunakan NFC dan buku, sambil memvisualisasikan sinyal secara real-time
• Beacon navigasi penerbangan (108.00-117.95 MHz): mendekode sinyal pengukuran sudut dari stasiun darat bandara dan mencoba estimasi posisi dengan menghitung sudut nyata
• Mencoba alat pemrosesan sinyal seperti GNU Radio: pengalaman penerapan nyata toolkit open source untuk mengurai/menganalisis sinyal (ambang masuk rendah, tetapi memerlukan kemampuan tinggi)

Kesimpulan dan tips

• Eksperimen SDR adalah platform yang sangat ideal untuk mengumpulkan banyak sinyal radio dan data dunia nyata, serta mempelajari alat dan algoritme
• Hanya dengan peralatan murah dan perangkat lunak terbuka, kita dapat langsung menjelajahi lingkungan gelombang radio, teknologi komunikasi, dan aliran data di seluruh dunia
• Melalui berbagai pengalaman, kita bisa memperoleh intuisi praktis tentang komunikasi nirkabel, pemrosesan sinyal, modulasi digital, dan berbagai standar
• Akan ada banyak trial and error, tetapi lewat eksperimen berulang dan interaksi komunitas, pengetahuan baru akan terus berkembang
• Dengan mengandalkan rasa ingin tahu dan kreativitas, kita bisa sendiri menemukan sinyal radio baru dan kemungkinan aplikasi yang baru