TEKNIK TELEKOMUNIKASI DASAR. Kuliah 2 Derau

Transkripsi

1 TKE 10 TEKIK TELEKOMUIKAI DAAR Kulah Derau Indah uslawat,.t., M.Eng. Prgram tud Teknk Elektr Fakultas Teknk dan Ilmu Kmputer Unverstas Mercu Buana Ygyakarta 009

2 BAB II D E R A U ( O I E ) Tujuan Instruksnal 1. Umum etelah menyelesakan mata kulah n, mahasswa dapat menjelaskan prnsp-prnsp dasar telekmunkas.. Khusus etelah mengkut kulah n mahasswa dapat menjelaskan tentang pengaruh derau, pengukuran derau, dan tpe-tpe derau..1 Pendahuluan nyal yang dtransmskan dar satu ttk ke ttk lan dapat dklasfkaskan mempunya dua bagan, yatu satu bagan yang memuat nfrmas dan bagan yang lan adalah bagan yang tdak dkehendak; bagan n selanjutnya dsebut derau (nse). Pengaruh derau yang tergabung pada snyal nfrmas merupakan faktr yang harus dperhatkan dalam rangka menyedakan sstem telekmunkas yang dapat dandalkan. fat derau adalah meng-krups snyal nfrmas, sehngga snyal nfrmas yang dterma pada ss penerma tdak sama dengan snyal aslnya. Pada kasus yang terburuk, snyal nfrmas tdak dapat drekntruks kembal dan kmunkas menjad gagal dlaksanakan. Mekansme deteks dan kreks perangkat keras dan lunak dbangun pada sstem telekmunkas. Mekansme n akan dgunakan untuk mengdentfkas dan juga mengreks kesalahan yang dakbatkan leh derau. Gambar.1 memperlhatkan lustras dmana derau meng-krups snyal nfrmas.

3 9 Gambar.1 Pengaruh derau pada snyal. Pengukuran Derau Beberapa perangkat matemats dgunakan untuk mengevaluas pengaruh derau berdasar besarnya derau (relatf terhadap besarnya snyal). Pengukuran yang basa dlakukan antara lan: 1. R (gnal t se Rat). se Factr dan se Fgure 3. BER (Bt Errr Rate) 4. Kapastas kanal..1 R (gnal t se Rat) alah satu ukuran derau yang sangat pentng adalah sgnal t nse rat (R atau /). Ukuran derau n merupakan perbandngan antara daya snyal dan daya derau. Dengan R dapat dlakukan evaluas dan antspas pengaruh derau dar luar. R basanya dukur pada ujung penermaan dar

4 10 sstem telekmunkas sebelum prses deteks snyal. ecara matemats, R dnyatakan dalam satuan desbel (db) dengan menggunakan rumusan: R = 10 daya sn yal lg daya derau Jka danggap snyal kmpst (nfrmas dan derau) dukur pada resstr yang sama (R 1 = R ), maka R juga dapat dnyatakan sebaga perbandngan tegangan snyal dengan tegangan derau. Dalam desbell, dapat dfrmulaskan sebaga berkut: R = 10 lg = 10 lg (V ) (V s ) / R / R db V 10 lg s = V tegangan sn yal = 0 lg db tegangan derau 1.. se Factr dan se Fgure R tdak menunjukkan besarnya derau tambahan yang dtmbulkan leh berbaga kmpnen dalam sstem telekmunkas. Parameter yang dgunakan untuk keperluan n adalah nse factr. se factr merupakan ukuran tngkat kebsngan suatu peralatan tertentu, msalnya sebuah penguat atau penerma. Besarnya merupakan perbandngan antara R nput ( / ) dan R utput ( / ) pada ss nput dan utput peralatan yang bersangkutan. Jka nse factr dnyatakan dalam satuan desbell, maka dsebut nse fgure. Apabla sebuah peralatan yang tdak membangktkan derau-nya sendr, maka R nput dan utputnya menjad sama. Keadaan n merupakan keadaan deal: nse factr-nya menjad satu, yang ekvalen dengan nse fgure-nya sebesar 0 db.

5 11 se factr = F = / / Dan dengan demkan, nse fgure-nya dapat dnyatakan sebaga, se fgure = F = 10 lg F = 10 lg = 0 lg V V / / / V / V db db..3 Bt Errr Rate (BER) Ukuran knerja sstem yang lan adalah BER, yang menyatakan jumlah bt yang rusak saat data dtransmskan dar sumbernya hngga penerma. ebaga cnth, BER sebesar 5 x 10 6 berart ada lma bt yang rusak dalam setap satu juta bt yang dtransmskan. Beberapa faktr yang mempengaruh besarnya BER adalah: 1. Lebang bdang. R 3. Kecepatan transms 4. Meda transms 5. Lngkungan 6. Jarak transms 7. Knerja pemancar dan penerma..4 Kapastas Kanal Jka R (pada sstem kmunkas dgtal) cukup besar, dmungknkan untuk mengatas pengaruh derau dar luar secara keseluruhan. amun keadaan n sult dcapa. ebuah panduan matemats dapat dgunakan untuk menentukan besarnya pesat transfer maksmum (secara terts) melalu suatu kanal berdasarkan lebar bdang kanal dan R. Hal n dsebut dengan

6 1 kapastas kanal. alah satu hukum dasar yang dgunakan dalam telekmunkas adalah aturan hannn (hannn s law). Aturan hannn dapat dgunakan untuk mengetahu besarnya kapastas kanal (dalam satuan bt per secnd /bps) dengan asums bahwa snyal berada dalam pengaruh derau Gaussan. Kapastas kanal menurut aturan hannn dapat dnyatakan sebaga, C = BW lg ( 1 + / ) bps dengan BW : lebar bdang dalam hertz / : perbandngan daya snyal dan daya derau Gaussan C : kapastas kanal (dalam bps).3 Tpe-tpe Derau angat pentng untuk mengetahu jens-jens derau berdasarkan sumber dan tpenya. 1. Derau atmsferk dan ekstraterestral Jens n bersumber dar kejadan alam d dalam atmsfer bum. Derau yang termasuk dalam jens n adalah: a) Hallntar / petr Petr merupakan sumber derau yang cukup besar dan dsebabkan leh lucutan lstrk stats antar awan (mendung). Petr dapat menghaslkan tegangan dalam rde megavlt dengan arus mencapa Ampere. Rentang frekuens yang cukup lebar juga dbangktkan dalam lucutan tersebut (mempengaruh frekuens hngga 30 MHz). b) Derau tata surya Gas yang ternsas menghaslkan frekuens yang memasuk atmsfer bum. Frekuens n merupakan frekuens yang dgunakan

7 13 untuk kmunkas. Pada ketnggan yang lebh tngg (yatu nsfer), udara dpengaruh leh radas ultravlet matahar. c) Derau ksms Bntang-bntang dalam tata surya (sepert matahar), juga meradaskan derau pada frekuens yang memasuk atmsfer bum. Frekuens n mempengaruh sstem kmunkas pada rentang 8 MHz hngga GHz.. Derau Gaussan (derau puth) Pengaruh kumulatf dar semua derau acak yang dbangktkan secara eksternal dan nternal pada sstem kmunkas, kemudan drerata selama satu perde waktu, dsebut derau Gaussan. Derau Gaussan melput semua frekuens, sebagamana halnya cahaya puth melput semua cahaya tampak. Dstrbus daya derau Gaussan untuk lebar bdang tertentu dapat dlhat pada gambar.. Dstrbus n berbentuk kurva lnceng unfrm (unfrm bell curve). Gambar. Dsrbus derau Gaussan a. Derau termal Untuk unta elektrnka, derau Gaussan serng dsebut derau puth (whte nse), derau Jhnsn (Jhnsn nse) atau derau termal

8 14 (thermal nse). Ketga nama n serng dpaka secara berselang-selng untuk menyatakan derau yang dbangktkan leh gerakan acak elektrn-elektrn dan getaran mlekuler yang dalam leh semua kmpnen elektrnka, termasuk knduktr. Gerakan acak n menghaslkan kmpnen-kmpnen frekuens yang terdstrbus secara merata pada seluruh spektrum frekuens rad; sehngga dkatakan bahwa derau bersfat puth. Jka seserang memlh suatu frekuens pada bdang saran FM kmersal dan pada saat tersebut tdak ada stasun rad yang mengudara, maka suara mendess yang terdengar merupakan cnth derau tpe n. emua kmpnen resstf merupakan pembangkt derau karena nteraks termal dar partkel-partkel atmk dan subatmk yang membentuk kmpnen resstf; sehngga dsebut derau termal. Oleh karena elektrn-elektrn bebas n selalu bergerak, maka elektrn-elektrn n mempunya energ knetk yang secara langsung berhubungan dengan suhu bahan resstf. b. ht se ama derau n berasal dar suara yang dhaslkannya pada keluaran aud penerma. uara n mrp dengan tembakan yang jatuh d atas kaleng. Derau jens n dbangktkan sebaga akbat kedatangan acak pembawa arus dskret ( lubang dan elektrn) pada elektrda keluaran semknduktr dan peralatan tabung hampa. 3. Cakap lang (Crsstalk) Cakap slang terjad sebaga akbat dar kplng nduktf dan kapastf dar kanal-kanal yang berdekatan secara fsk. Derau jens n dapat berupa terdengarnya percakapan phak lan pada saat dua rang pelanggan sedang melakukan kmunkas. Gambar.3 memperlhatkan cakap slang yang terjad antara dua kanal yang berdekatan.

9 15 Gambar.3 Cakap slang yang terjad antara dua kanal yang berdekatan Dalam sstem telekmunkas, cakap slang serng dklasfkaskan menjad: - ear end crsstalk - Far end crsstalk Kedua jens cakap slang n dperlhatkan pada gambar.4. Gambar.4 ear end crsstalk dan far end crsstalk

10 16 4. Derau mpuls (mpulse nse) Derau mpuls terdr atas deburan-deburan pulsa yang berbentuk tdak teratur. Derau n dapat berlangsung beberapa mkrsekn sampa dengan ratusan mlsekn, tergantung pada sumber dan besarnya. umber derau mpuls basanya melput nduks transen dar relay saklar elektrmagnetk, mtr lstrk, sstem pengapan (gntn) dan sambungan slder yang tdak bak..4 Cnth al dan Penyelesaan 1. ebuah nada dengan frekuens 1 khz dgunakan untuk pengetesan. ada tersebut dukur pada nput sebuah penerma FM dengan menggunakan slskp. Ampltude puncak-ke-puncak yang terukur adalah 3 V. Jka nada tes tersebut dmatkan, maka dapat dukur besarnya derau pada ttk yang sama dengan menggunakan vltmeter rms; besarnya adalah 640 mv. Tentukan besarnya R dalam decbel. Penyelesaan: V s = 0,707 V p = 0,707 ( 3 / ) = 1,06 Vlt V = 640 mv maka V R = 0 lg V 1,06 V = 0 lg 640 mv = 4,39 db. nyal nput pada sebuah penerma terdr atas daya snyal sebesar 100 mkrwatt dan daya derau sebesar 1 mkrwatt. Penerma tu sendr membangktkan derau tambahan sebesar 80 mkrwatt dan mempunya perlehan daya (pwer gan) sebesar 0 db. Tentukan R nput, R utput, dan besarnya nse fgure.

11 17 Penyelesaan: R nput = 100 μw = 1 μw = 100 = 100 μw =? = 1 μw Penerma =? A p = 0 db r = 80 μw Gambar.5 Penerma untuk sal Perlehan penerma sebesar 0 db setara dengan penguatan sebesar: 0 = 10 lg A = 10 = 100 kal Maka pada ss utput: A = lg A p = X A p = 100 μw X 100 = 10 mw = ( X A p ) + R = ( 1 μw X 100 ) + 80 μw = 180 μw R utput = 10 mw = 180 μw = 55,6 p p

12 18 se factr = / / 100 = 55,6 = 1,80 se Fgure = F = 10 lg F = 10 lg 1,80 =,55 db 3. Jalur suara standart mempunya R sebesar 5 db dan lebar bdang dengan jangkauan frekuens terendah 300 sampa dengan 3400 Hz. Tentukan kapastas kanal menggunakan aturan hannn. Penyelesaan: Lebar bdang jalur adalah sebesar: BW = = 3100 Hz R sebesar 5 db setara dengan perbandngan / sebesar: 5 = 10 lg,5 = lg = 10,5 = 316 Maka kapastas kanal menurut aturan hannn adalah: C = BW lg 1 + = 3100 lg ( ) = 3100 lg = bps 317

13 19 4. Jka sebuah mdem 9600 bps mentransmskan data melalu jalur telepn dan ternyata terjad deburan derau selama 10 ms, tentukan jumlah bt data yang kemungknan akan mengalam kerusakan. Penyelesaan: Mdem mampu mentransmskan data sejumlah 9600 bt setap detk, sehngga setap btnya akan membutuhkan waktu selama: waktu untuk 1 bt = 1/9600 detk = 10 4 detk = 0,1 ms Maka jka terjad deburan derau selama 10 ms, jumlah bt yang kemungknan akan mengalam kerusakan adalah: jumlah bt yang rusak = 10 ms / 0,1 ms = 100 bt.5 al-sal Tambahan 1. Jalur telepn untuk sstem PBX mempunya lebar bdang yang mempunya jangkauan dar 80 Hz hngga 5,1 khz. Besarnya R adalah db. Tentukanlah kapastas kanal jalur telepn tersebut dengan menggunakan aturan hannn!. ebuah penguat mempunya gan (perlehan) sebesar 40 db. Daya snyal nput = 1 μw dan daya derau nput 7 nw. Penguat tersebut menghaslkan derau tambahan sebesar 180 μw. Tentukanlah: a. Faktr derau (F) b. Fgur derau (se Fgure, F) 3. Jka pada setap pentransmsan juta bt terdapat kesalahan sebanyak 5 bt, maka tentukan besarnya BER. 4. ebuah kanal telepn mempunya lebar bdang 3 khz dan R sebesar 103, tentukan kapastas kanalnya. 5. Jelaskan perbedaan antara near-end crsstalk dan far-end crsstalk.