TEKNIK ENCODING SINYAL

Transkripsi

1 William Stallings Data and Computer Communications 7 th Edition TEKNIK ENCODING SINYAL Ir. Hasanuddin Sirait, MT 1

2 Teknik Encoding Data digital, sinyal digital Data analog, sinyal digital Data digital, sinyal analog Data analog, sinyal analog 2

3 Data Digital, Sinyal Digital Sinyal digital Diskrit, pulsa tegangan diskontinyu Tiap pulsa adalah satu elemen sinyal Data biner dikodekan ke dalam elemen-elemen sinyal 3

4 Terminologi (1) Unipolar Semua elemen sinyal mempunyai tanda sama Polar Satu kondisi logik dinyatakan dg tegangan positif lainnya dg tegangan negatif Laju data Laju transmisi data dlm bit per detik Durasi atau panjang dari satu bit Waktu diperlukan pengirim utk memancarkan bit 4

5 Terminologi (2) Laju modulasi Laju dimana level sinyal berubah Diukur dlm baud = elemen sinyal per detik Mark dan Space Masing-masing Biner 1 dan Biner 0 5

6 Interpretasi Sinyal Perlu tahu Timing dari bit-bit kapan mulai dan akhir Level sinyal Faktor yg mempengaruhi keberhasilan interpretasi sinyal Rasio sinyal dan noise (Signal to noise ratio) Laju data Bandwidth 6

7 Perbandingan Skim-Skim Encoding (1) Spektrum sinyal Ketdkadaan frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yg diperlukan Ketdkadaan komponen dc memungkinkan ac coupling melalui transformer, memberikan isolasi Mengkonsentrasikan daya pd tengah-tengah bandwidth Pewaktuan (Clocking) Mensinkronkan pengirim dan penerima Clock eksternal Mekanisme sync berdasarkan pd sinyal 7

8 Perbandingan Skim-Skim Encoding (2) Deteksi error Dp ditanamkan pd encoding sinyal Interferensi sinyal dan ketahanan thd noise Bbrp code lebih baik drpd lainnya Biaya dan kompleksitas Laju sinyal lebih tinggi (& krnnya laju data) menyebabkan biaya lebih tinggi Bbrp code memerlukan laju sinyal lebih besar drpd laju data 8

9 Skim-Skim Encoding Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) Bipolar -AMI Pseudoternary Manchester Differential Manchester B8ZS HDB3 9

10 Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Dua tegangan berbeda utk bit-bit 0 dan 1 Tegangan konstan selama bit interval Tdk ada transisi yaitu ada tegangan kembali ke nol Mis. Tdk ada tegangan utk 0, tegangan positif konstan utk 1 Lebih sering, tegangan negatif utk satu harga dan positif utk lainnya Ini adalah NRZ-L 10

11 Nonreturn to Zero Inverted Nonreturn to zero inverted on ones Pulsa tegangan konstan utk durasi bit Data dikodekan sbg ada atau tdk ada transisi sinyal pd awal waktu bit Transisi (rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) menyatakan biner 1 Tdk ada transisi menyatakan biner 0 Contoh dari differential encoding 11

12 NRZ 12

13 Differential Encoding Data direpresentasikan dg perubahan dr levellevel Deteksi transisi lebih handal drpd level Dlm layout transmisi yg kompleks sangat mudah kehilangan sense polaritas 13

14 NRZ pros dan cons Pros Mudah dlm rekayasa Baik dlm penggunaan bandwidth Cons komponen dc Kurang kemampuan sinkronisasi Digunakan utk perekaman (recording) magnetis Tdk sering digunakan utk transmisi sinyal 14

15 Multilevel Binary Menggunakan lebih dari dua level Bipolar-AMI nol direpresentasikan dg tdk ada sinyal saluran Satu direpresentasikan dg pulsa positif atau negatif Pulsa-pulsa satu bergantian dlm polaritas Tdk kehilangan sinkronisasi utk deretan satu yg panjang (Nol masih masalah) Tdk ada komponen dc Bandwidth lebih rendah Deteksi error mudah 15

16 Pseudoternary Satu direpresentasikan dg ketiadaan sinyal saluran Nol direpresentasikan pergantian positif dan negatif Tdk ada kelebihan atau kekurangan dibandingkan bipolar-ami 16

17 Bipolar-AMI dan Pseudoternary 17

18 Untung Rugi utk Multilevel Binary Tdk seefisien NRZ Tiap elemen sinyal hanya merepresentasikan satu bit Dlm suatu sistem 3 level dp merepresentasikan log 2 3 = 1.58 bits Penerima harus membedakan antara tiga level (+A, -A, 0) Memerlukan kira-kira daya sinyal 3dB lebih utk probabilitas bit error yg sama 18

19 Biphase Manchester Transisi pd pertengahan tiap perioda bit Transisi berperan sbg clock dan data Rendah ke tinggi menyatakan satu Tinggi ke rendah menyatakan nol Digunakan pd IEEE Differential Manchester Transisi pertengahan bit hanya utk clocking Transisi pd awal perioda bit menyatakan nol Tdk ada transisi pd awal perioda bit menyatakan satu Cat: ini suatu skimdifferential encoding Digunakan pd IEEE

20 Manchester Encoding 20

21 Differential Manchester Encoding 21

22 Biphase Pros dan Cons Con Paling sedikit satu transisi per waktu bit dan kemungkinan dua Laju modulasi maksimum dua kali NRZ Memerlukan lebih banyak bandwidth Pros Sinkronisasi pd pertengahan transisi bit (self clocking) Tdk ada komponen dc Deteksi error Ketiadaan transisi yg diharapkan 22

23 Laju Modulasi 23

24 Scrambling Gunakan pengacakan (scrambling) utk menggantikan deretan yg akan menghasilkan tegangan konstan Pengisisan (filling) deretan Harus menghasilkan cukup transisi utk sinkronisasi Harus dikenali oleh penerima dan diganti dg yg original Sama panjang spt original Tdk ada komponen dc Tdk ada level sinyal saluran nol yg panjang Tdk ada pengurangan dlm laju data Kemampuan deteksi error 24

25 B8ZS Bipolar dg substitusi 8 Nol (Bipolar With 8 Zeros Substitution) Didasarkan pd bipolar-ami Jika octet dari semua nol dan tegangan pulsa terakhir sebelumnya positif code-kan sbg Jika octet dari semua nol dan tegangan pulsa terakhir negatif code kan sbg Menyebabkan dua pelanggaran thd AMI code Kecil kemungkinannya terjadi sbg hasil dari noise Penerima mendeteksi dan menginterpretasikan sbg octet dari semua nol 25

26 HDB3 High Density Bipolar 3 Zeros Kan pd bipolar-ami Deretan empat nol digantikan dg satu atau dua pulsa 26

27 B8ZS and HDB3 27

28 Spectral Density Skim Encoding 28

29 Data Digital, Sinyal Analog Sistem Telepon Publik 300Hz sd 3400Hz Gunakan modem (modulator-demodulator) Amplitude shift keying (ASK) Frequency shift keying (FSK) Phase shift keying (PSK) 29

30 Modulation Techniques 30

31 Amplitude Shift Keying Nilai direpresentasikan oleh amplituda pembawa (carrier) berbeda Umumnya, satu amplituda adalah nol yaitu digunakan ada atau tdknya pembawa (carrier) Rentan thd perubahan penguatan tiba-tiba Tidak efisien Sampai dg 1200bps pd saluran kualitas suara (voice grade lines) Mis. digunakan pd serat optik 31

32 Binary Frequency Shift Keying Bentuk yg paling umum adalah Binary FSK (BFSK) Dua nilai biner direpresentasikan oleh dua frekuensi berbeda Lebih tahan thd error drpd ASK Sampai dg 1200 bps pd voice grade lines Radio frekuensi tinggi Frekuensi lebih tinggi pd LANs menggunakan co-ax 32

33 Multiple FSK Lebih dari dua frekuensi digunakan Bandwidth lebih efisien Lebih mudah terkena error Tiap elemen signalling merepresentasikan lebih dari satu bit 33

34 Phase Shift Keying Phasa dari sinyal pembawa (carrier) digeser utk merepresentasikan data Binary PSK Dua phasa merepresentasikan dua digit biner Differential PSK Phasa digeser relatif thd transmisi sebelumnya dibandingkan thd sinyal referensi 34

35 Differential PSK 35

36 Data Analog, Sinyal Digital Digitalisasi Konversi dari data analog ke data digital Data digital lalu dp ditransmisikan menggunakan NRZ-L Data digital dp ditransmisikan menggunakan code lain selain NRZ-L Data digital dapat dikonversikan kembali ke sinyal analog Konversi analog ke digital dilakukan menggunakan codec Pulse code modulation Delta modulation 36

37 Digitalisasi Data Analog 37

38 Pulse Code Modulation(PCM) (1) Jika suatu sinyal dicuplik (sampling) dg interval regular dg laju lebih besar drpd dua kali frekuensi tertinggi sinyal, sampel-sampel memuat semua informasi dari sinyal original Data suara dibatasi di bawah 4000Hz Memerlukan 8000 sampel per detik Sampel-sampel analog (Pulse Amplitude Modulation, PAM) Tiap sampel dialokasikan nilai digital 38

39 Pulse Code Modulation(PCM) (2) Sistem 4 bit memberikan 16 level Kuantisasi Error kuantisasi atau noise Aproksimasi berarti tdk mungkin utk mendpkan kembali sinyal original secara eksak Sampel 8 bit memberikan 256 level Kualitas sebanding dg transmisi analog 8000 sampel per detik dg masing-masing sampel 8 bit memberikan 64kbps 39

40 PCM Example 40

41 PCM Block Diagram 41

42 Nonlinear Encoding Level kuantisasi tidak sama Mengurangi keseluruhan distorsi sinyal Dapat juga dilakukan dengan companding 42

43 Effect dari Non-Linear Coding 43

44 Fungsi Companding Tipikal 44

45 Delta Modulation Input analog diaproksimasikan dg fungsi tangga (staircase function) Naik atau turun satu level (δ) pd tiap interval sampel 45

46 Delta Modulation - contoh 46

47 Delta Modulation - Operasi 47

48 Delta Modulation - Performansi Reproduksi suara baik PCM level (7 bit) Voice bandwidth 4khz Memerlukan 8000 x 7 = 56kbps utk PCM Kompresi data dp memperbaiki ini mis. Teknik Interframe coding untuk video 48

49 Data Analog, Sinyal Analog Mengapa memodulasi sinyal analog? Frekuensi lebih tinggi dp memberikan transmisi yg lebih efisien Memungkinkan frequency division multiplexing Tipe-Tipe modulasi Amplitude Frequency Phase 49

50 Modulasi Analog 50

51 Required Reading Stallings chapter 5 51