PENGKODEAN SINYAL
TEKNIK PENGKODEAN SINYAL
Kombinasi Pengkodean
· Digital signaling: sumber data g(t), berupa digital atau analog, dikodekan menjadi sinyal digital x(t) berdasarkan teknik tertentu
· Analog signaling: sinyal input m(t) disebut “modulating signal” dikalikan dengan sinyal pembawa, hasil modulasi berupa sinyal analog s(t) disebut “modulated signal”
Ada 4 kombinasi hubungan data dan sinyal:
• Data digital, sinyal digital perangkat pengkodean data digital menjadisinyal digital lebih sederhana dan murah daripada perangkat modulasi digital-to-analog.
• Data analog, sinyal digital konversi data analog ke bentuk digital memungkinkan penggunaan perangkat transmisi dan switching digital.
• Data digital, sinyal analog beberapa media transmisi hanya bisa merambatkan sinyal analog, misalnya unguided media.
• Data analog, sinyal analog data analog dapat dikirimkan dalam bentuk sinyal baseband, misalnya transmisi suara pada saluran pelanggan PSTN.
Teknik Pengkodean dan Modulasi
Bentuk x(t) bergantung pada teknik pengkodean dan dipilih yang sesuai dengan karakteristik media transmisi Frekuensi sinyal pembawa dipilih yang kompatibel dengan media transmisi.
Data Digital, Sinyal Digital
Sinyal digital merupakan deretan pulsa tegangan diskrit dan diskontinu, tiap pulsa merupakan elemen sinyal.Jika semua elemen sinyal memiliki tanda aljabar yang sama denganc(positif atau negatif), maka sinyal tersebut unipolar Penerima harus mengetahui timing dari setiap bit.
Definisi Format Pengkodean
Format Pengkodean Sinyal Digital
Data Digital, Sinyal Digital
Jika faktor lain konstan, maka pernyataan berikut adalah benar:
• Laju data naik BER (bit error rate/ratio) naik
• SNR naik BER turun
• Bandwidth naik laju data (datarate) naik
Parameter pembanding teknik pengkodean:
• Spektrum sinyal jumlah komponen frekuensi tinggi yang sedikit berarti lebih hemat bandwidth transmisi
• Clocking menyediakan mekanisme sinkronisasi antara source dan destination
• Deteksi kesalahan kemampuan error detection dapat dilakukan secara sederhana oleh skema line coding
• Kekebalan terhadap interferensi sinyal dan derau dinyatakan dalam BER
• Biaya dan kompleksitas semakin tinggi laju pensinyalan atau laju data, semakin besar.
Rapat Spektral
Pengkodean diferensial informasi yang akan dikirim didasarkan atas perbedaan antara simbol data yang berurutan NRZ :
• Mudah direkayasa
• Sebagian besar energi berada antara dc dan 0,5 kali laju bit
• Ada komponen DC,
• kemampuan sinkronisasi buruk
• Biasanya digunakan pada penyimpanan magnetik Multilevel binary
• Kasus bipolar AMI dan pseudoternary
• Tidak ada akumulasi komponen dc
BER Teoritis
Biphase
Kasus Manchester dan differential Manchester
Keunggulan
• Sinkronisasi: penerima dapat melakukan sinkronisasi pada setiap transisi dalam 1 durasi bit
• Tanpa komponen dc
• Deteksi kesalahan: transisi yang tidak terjadi di tengah bit dapat digunakan sebagai indikasi kesalahan
Kelemahan
• Bandwidth lebih besar dibandingkan NRZ dan multilevel binary Kode Manchester digunakan pada standar IEEE 802.3 (CSMA/CD) untuk LAN dengan topologi bus, media transmisi kabel koaksial baseband dan twisted pair Kode differential Manchester digunakan pada IEEE 802.5 (token ring LAN), media transmisi STP
Laju Modulasi
Secara umum D = R/b
• D=laju modulasi,
• R=laju data (bps), b=jumlah bit per elemen sinyal
Tujuan perancangan pengkodean data adalah:
• Tidak ada komponen dc
• Tidak ada urutan bit yang menyebabkan sinyal berada pada level 0 dalam waktu lama
• Tidak mengurangi laju data
• Kemampuan deteksi kesalahan
Unipolar: semua elemen sinyal (pulsa) memiliki tanda yang sama, positif atau negatif
Polar: satu keadaan diwakili oleh level tegangan positif, dan keadaan lain oleh level negatif
Laju Transisi Sinyal
Salah satu cara dalam penentuan laju modulasi adalah dengan mencarib rata-rata jumlah transisi yang terjadi per periode bit. Tabel berikut memberikan contoh laju transisi sinyal dengan kasus
aliran data 1 dan 0 bergantian (101010…)
Data Digital, Sinyal Analog
Contoh: transmisi data digital melalui jaringan telepon publik (PSTN); perangkat digital dihubungkan ke jaringan melalui modem.
Modulasi Digital
Ada 3 teknik pengkodean atau modulasi dasar untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog: amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK), dan phase shift keying (PSK)
Kinerja
Rasio datarate terhadap bandwidth transmisi disebut efisiensi bandwidth
• Bandwidth transmisi ASK dan PSK adalah: BT = (1+r)R
• Untuk FSK: BT = 2 F+(1+r)R
• Untuk pensinyalan multilevel: BT = (1+r)R/b
• Bandingkan dengan pensinyalan digital: BT = 0,5(1+r)D
Ingatlah bahwa Eb/No = (S/N).(BT/R)
• BER dapat dikurangi dengan menaikkan Eb/No
Legenda:
• R=bitrate,
• r=faktor roll-off (0<1),>
• F=frekuensi offset=f2-fc=fc-f1,
• b=jumlah bit per elemen sinyal,
• D=laju modulasi
Efisiensi Bandwidth
Rasio datarate terhadap bandwidth transmisi untuk berbagai skema pengkodean digital-to-analog ditunjukkan pada tabel.
Data Analog, Sinyal Digital
Setelah konversi data analog ke data digital, proses selanjutnya adalah salah
satu dari 3 cara berikut:
• Data digital langsung ditransmisikan dalam bentuk NRZ-L
• Data digital dikodekan sebagai sinyal digital dengan menggunakan kode selain NRZ-L
• Data digital dikonversi menjadi sinyal analog, dengan menggunakan teknik modulasi
Teknik dasar yang digunakan dalam codec:
• Pulse code modulation SNR=6,02n+1,76 dB
• Delta modulation implementasi lebih sederhana, karakteristik SNR lebih buruk
Teorema Pencuplikan
Jika x(t) adalah sinyal bandlimited, dengan bandwidth fh,Dan p(t) adalah sinyal pencuplik yang terdiri dari pulsa-pulsa pada interval Ts=1/fs;
Maka xs(t) = x(t)p(t) adalah sinyal tercuplik.
Pulse Code Modulation
Jika data suara dibatasi pada frekuensi di bawah 4000 Hz, maka frekuensi 8000 cuplikan per detik dianggap cukup untuk mewakili sinyal suara. Pada gambar di samping, tiap cuplikan dikuantisasi menjadi 16 level. Kemudian hasil kuantisasi direpresentasikan oleh 4 bit.
Contoh PCM
Perbandingan sinyal terhadap noise untuk derau kuantisasi dapat dinyatakan sebagai SNRdB = 20log2n+1,76 dB
Alasan utama penggunaan teknik digital:
• Tidak ada additive noise dan tidak ada intermodulation noise.
Alasan diperlukannya modulasi analog:
•Transmisi efektif terjadi pada frekuensi tinggi
•Memungkinkan frequency-division multiplexing modolasi amplitude
s(t) = [1+nax(t)]cos(2pfct)
•cos(2pfct) adalah pembawa
•x(t) adalah sinyal masukan
Data Analog, Sinyal Analog
Modulasi sudut
s(t) = Accos[2pfct+f(t)]
• Modulasi fasa: f(t) = npm(t)
• Modulasi frekuensi: f’(t) = nfm(t)
Contoh turunan AM:
Quadrature Amplitude Modulation QAM merupakan teknik pensinyalan analog yang digunakan pada jaringan asymmetric digital subscriber line (ADSL) Sinyal QAM: s(t) = d1(t)cos(2pfct)+d2(t)sin(2pfct).
Spread Spectrum
Teknik ini digunakan untuk mengirimkan data analog atau digital, dengan sinyal analog.
Ide dasarnya adalah penyebaran sinyal informasi dalam bandwidth yang lebih lebar sehingga menyulitkan jamming. Skema dalam penerapan spektral tersebar:
• Frequency hopping sinyal di-broadcast dengan deretan frekuensi radio yang acak, berpindah dari 1 frekuensi ke frekuensi lain pada selang waktu yang sempit
• Direct sequence tiap bit dalam sinyal asli diwakili oleh banyak bit dalam sinyal yang ditransmisikan, disebut sebagai chipping code; contoh: chipping code 10-bit menyebarkan sinyal pada pita frekuensi yang besarnya 10 kali
