BAB II TEKNIK PENGKODEAN 2.1 Pendahuluan Pengkodean karakter, kadang disebut penyandian karakter, terdiri dari kode yang memasangkan karakter berurutan dari suatu kumpulan dengan sesuatu yang lain. Seperti urutan bilangan natural, octet atau denyut elektrik. Untuk memfasilitasi penyimpanan teks pada komputer dan transmisi teks melalui jaringan telekomunikasi. Contoh umum adalah sandi morse, yang menyandikan huruf alphabet ke dalam rangkaian tekanan panjang pendek dari kunci telegraf, serta ASCII, yang menyadikan huruf, numeral dan simbol-simbol lain, sebagai integrer dan versi biner 7-bit dari integrer tersebut, umumnya ditambah nol-bit untuk memfasilitasi penyimpanan dalam bita 8-bit (octet). Dalam sistem komunikasi digital, pesan yang dikeluarkan oleh sumber umumnya dikompresikan menjadi bentuk lain yang lebih efisien. Proses tersebut dilakukan dalam source encoder, dimana informasi dari sumber dikonversikan menjadi deretan digit biner yang efisien dengan jumlah digit biner yang digunakan dibuat seminimal mungkin. 2.2 Pengkodean Data Dalam proses telekomunikasi, data tersebut harus dimengerti baik dari sisi pengirim maupun dari sisi penerima. Untuk mencapai hal tersebut, data harus diubah dalam bentuk khusus yaitu sandi untuk komunikasi data. 5
Berikut adalah sistem sandi yang biasa digunakan: 1. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a. Standar ini paling banyak digunakan b. Merupakan sandi 7 bit c. Terdapat 128 macam symbol yang dapat diberi sandi ini d. Untuk transmisi asinkron terdiri dari 10 atau 11 bit, yaitu: 1 bit awal, 7 bit data, 1 bit paritas, 1 atau 2 bit akhir 2. Sandi Baudot Code (CCITT alphabet No.2 / Telex Code) a. Terdiri dari 5 bit b. Terdapat 32 macam symbol c. Digunakan dua sandi khusus sehingga semua abjad dan angka dapat diberi sandi yaitu: 1. LETTERS (11111) 2. FIGURES (11011) d. Tiap karakter terdiri dari: 1 bit awal, 5 bit data dan 1 bit akhir 3. Sandi 4 atau 8 a. Sandi dari IBM dengan kombinasi yang diperbolehkan adalah 4 buah 1 dan 4 buah 0 b. Terdapat 70 karakter yang dapat diberi sandi ini c. Transmisi asinkron membutuhkan 10 bit, yaitu: 1 bit awal, 8 bit data dan 1 bit akhir 4. BCD (Binary Coded Decimal) a. Terdiri dari 6 bit b. Terdapat 64 kombinasi sandi 6
c. Transmisi asinkron membutuhkan 9 bit, yaitu: 1 bit awal, 6 bit data, 1 bit paritas dan 1 bit akhir 5. EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) a. Sandi 8 bit untuk 256 karakter b. Transmisi asinkron membutuhkan 11 bit, yaitu: 1 bit awal, 8 bit data, 1 bit paritas dan 1 bit akhir. Gambar 2.1 Teknik Pengkodean Data dan Modulasi Pada Gambar 2.1, bentuk x(t) tergantung pada teknik pengkodean dan dipilih yang sesuai dengan karakteristik media transmisi. Gambar 2.1(a) menjelaskan tentang pensinyalan digital, suatu sumber data g(t) dapat berupa digital atau analog, yang di-encode menjadi suatu sinyal digital x(t) dan Gambar 2.1(b) menjelaskan tentang pensinyalan analog, input sinyal m(t) dapat berupa analog atau digital dan disebut sinyal pemodulasi atau sinyal baseband, yang 7
dimodulasi menjadi sinyal termodulasi s(t). Dasarnya adalah modulasi sinyal carrier yang dipilih sesuai dengan media transmisinya. Ada empat kombinasi hubungan data dan sinyal, yaitu: 1 Data digital, sinyal digital Perangkat pengkodean data digital menjadi sinyal digital lebih sederhana daripada perangkat modulasi digital-to-analog. 2 Data analog, sinyal digital Konversi data analog ke bentuk digital memungkinkan pengguna perangkat transmisi dan switching digital. 3 Data digital, sinyal analog Beberapa media transmisi hanya bisa merambatkan sinyal analog, misalnya unguided media. 4 Data analog, sinyal analog Data analog dapat dikirimkan dalam bentuk sinyal baseband, misalnya transmisi suara pada saluran pelanggan PSTN. 2.2.1 Data Digital, Sinyal Digital Data digital merupakan data yang memiliki deretan data yang memiliki ciri-ciri tersendiri. Salah satu contoh data digital adalah teks. Permasalahannya adalah data tersebut tidak dapat langsung ditransmisikan dalam sistem komunikasi. Data tersebut harus terlebih dahulu diubah dalam bentuk biner. Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary atau digital ditransmisikan dengan mengkodekan bit-bit data kedalam elemen-elemen sinyal. 8
Faktor kesuksesan penerima dalam mengartikan sinyal yang datang: a. Ratio Signal to Noise (S/N) : peningkatan S/N akan menurunkan bit error rate. b. Kecepatan data (data rate) : peningkatan data rate akan meningkatkan bit error rate (kecepatan error pada bit) c. Bandwidth : peningkatan bandwidth data meningkatkan data rate Hubungan ketiga faktor tersebut adalah: 1. Kecepatan data bertambah, maka kecepatan error pun bertambah, sehingga memungkinkan bit yang diterima error. 2. Kenaikan S/N mengakibatkan kecepatan error berkurang. 3. Lebar bandwidth membesar yang diperbolehkan, kecepatan data akan bertambah. Faktor-faktor yang mempengaruhi coding: a. Spektrum sinyal = jumlah komponen frekuensi tinggi yang sedikit berarti lebih hemat bandwidth transmisi b. Clocking = menyediakan mekanisme sinkronisasi antara source dan destination. c. Deteksi kesalahan = kemampuan error detection dapat dilakukan secara sederhana oleh skema line coding. d. Kekebalan terhadap interferensi sinyal dan derau = dinyatakan dalam BER e. Biaya dan kompleksitas = semakin tinggi laju pensinyalan atau laju data, semakin besar biaya. 9
Teknik data digital, sinyal digital terbagi atas: 1. Non-Return to Zero / NRZ a. NRZ-L (NRZ-Level) Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.2a. 1. Dua tegangan yang berbeda antara bit 1 dan bit 0 2. Tegangan konstan selama interval bit 3. Tidak ada transisi yaitu tegangan no return to zero b. NRZ-I (NRZ-Inverted) Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.2b. 1. Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit 2. Transisi = 1 3. Tidak ada transisi = 0 2. Biphase a. Manchester, dapat dilihat pada Gambar 2.2e. b. Differensial Manchester, dapat dilihat pada Gambar 2.2f. 3. Multilevel Binary a. Bipolar AMI Suatu kode dimana binary 0 diwakili dengan tidak adanya line sinyal dan binary 1 diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.2c. b. Pseudoternary Suatu kode dimana binary '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.2d. 10
DATA (a) (b) (c) (d) (e) Gambar 2.2 Format Pengkodean Sinyal Digital (f) 2.2.2 Data Digital, Sinyal Analog Transmisi data digital dengan menggunakan sinyal analog. Contoh umum yaitu public telephone network. Device yang dipakai yaitu modem (modulator demodulator) yang mengubah data digital ke sinyal analog (modulator) dan sebaliknya mengubah sinyal analog menjadi data digital (demodulator). 11
Tiga teknik dasar encoding atau modulasi untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog: 1. ASK (Amplitude-shift keying) Modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 Volt. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.3a. 2. FSK (Frequency-shift keying) Modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu, sementara sinyal digital 0 dinyatakan sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.3b. 3. PSK (Phase-shift keying) Modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu dengan beda fasa tertentu pula (misalnya tegangan 1 Volt dengan beda fasa 0 derajat), dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (yang sama dengan nilai tegangan sinyal PSK bernilai 1, misalnya 1 Volt) dengan beda fasa yang berbeda (misalnya beda fasa 180 derajat). Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.3c. Gambar 2.3. Tiga teknik dasar encoding atau modulasi tersebut dapat dilihat pada 12
Gambar 2.3 Teknik Dasar Modulasi untuk Mengubah Data Digital menjadi Sinyal Analog 2.2.3 Data Analog, Sinyal Digital Transformasi data analog ke sinyal digital, proses ini dikenal sebagai digitalisasi. Tiga hal yang paling umum terjadi setelah proses digitalisasi adalah: 1. Data digital dapat ditransmisikan menggunakan NRZ-L. 2. Data digital dapat di-encode sebagai sinyal digital memakai kode NRZ-L. Dengan demikian, diperlukan step tambahan 3. Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog, menggunakan salah satu teknik modulasi 13
Codec (Coder-decoder) adalah device yang digunakan untuk mengubah data analog menjadi bentuk digital untuk transmisi, yang kemudian mendapatkan kembali data analog dari data digital tersebut. Dua teknik yang digunakan dalam codec adalah: 1. Pulse Code Modulation Dari teori sampling diketahui bahwa frekuensi sampling (f S ) harus lebih besar atau sama dengan dua kali frekuensi tertinggi dari sinyal (f H ), f S 2 f H. Sinyal asal dianggap mempunyai bandwidth B maka kecepatan pengambilan sampel yaitu 2B atau 1/2B detik. Sampel-sampel ini diwakilkan sebagai pulsa-pulsa pendek yang amplitudo nya proporsional terhadap nilai dari sinyal asal. Proses ini dikenal sebagai pulse amplitude modulation (PAM). Kemudian amplitudo tiap pulsa PAM dihampiri dengan n- bit integer, sehingga dihasilkan data PCM. Sedangkan pada receiver, prosesnya merupakan kebalikan dari proses diatas untuk memperoleh data analog. Proses PCM ini dapat dilihat pada Gambar 2.4. 14
Gambar 2.4 Teknik PCM Gambar 2.5 merupakan Block Diagram dari proses PCM. Pada Block Diagram ini dapat dilihat bagaimana proses dari data analog menjadi sinyal digital. Gambar 2.5 PCM Block Diagram 15
2. Delta Code Modulation Proses dimana suatu input analog didekati dengan suatu fungsi tangga yang bergerak naik atau turun dengan satu level quantization (δ) pada tiap interval sampling (T S ), dan outputnya diwakilkan sebagai suatu bit binary tunggal untuk tiap sampel ('1' dihasilkan bila fungsi tangganya naik selama interval berikutnya; '0' dihasilkan untuk keadaan sebaliknya). Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6 Delta Modulation 16
2.2.4 Data Analog, Sinyal Analog Alasan dasar dari proses ini adalah diperlukannya frekuensi tinggi untuk transmisi yang efektif. Untuk transmisi unguided, hal tersebut tidak mungkin untuk mentransmisi sinyal-sinyal baseband dan juga antena-antena yang diperlukan akan menjadi beberapa kilometer diameternya, modulasi mendukung frequency-division multiplexing. Teknik Modulasi memakai data analog adalah: 1. Amplitude Modulation (AM) Modulasi ini menggunakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital, dimana frekuensi dan phasenya tetap, amplitudo yang berubah. AM adalah modulasi yang paling mudah, tetapi mudah juga dipengaruhi oleh keadaan media transmisinya. Hal ini dapat dilihat Gambar 2.7(a). 2. Frequency Modulation (FM) Modulasi ini menggunakan sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital, dimana amplitudo dan phasenya tetap, frekuensi yang berubah. Kecepatan transmisi mencapai 1200 bit per detik. Untuk transmisi data sistem yang umum dipakai FSK. Hal ini dapat dilihat Gambar 2.7(b). 3. Phase Modulation (PM) Modulasi ini menggunakan perbedaan sudut phase sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital, dimana frekuensi dan amplitudo tetap, phase yang berubah. Cara ini paling baik, tapi paling sukar, biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah besar 17
yang banyak dan kecepatan yang tinggi. Hal ini dapat dilihat Gambar 2.7(c). Teknik Modulasi memakai data analog ini dapat dilihat pada Gambar 2.7. (a) (b) (c) Gambar 2.7 Modulasi Data Analog, Sinyal Analog 18