KOMUNIKASI DATA Teknik Pengkodean Sinyal Fery Antony, ST Universitas IGM
Gambar Teknik Pengkodean dan Modulasi a) Digital signaling: sumber data g(t), berupa digital atau analog, dikodekan menjadi sinyal digital x(t) berdasarkan teknik tertentu b) Analog signaling: sinyal input m(t) disebut modulating signal dikalikan dengan sinyal pembawa, hasil modulasi berupa sinyal analog s(t) disebut modulated signal Bentuk x(t) bergantung pada teknik pengkodean dan dipilih yang sesuai dengan karakteristik media transmisi Frekuensi sinyal pembawa dipilih yang kompatibel dengan media transmisi
4 Kombinasi dalam Pengkodean Dan Modulasi 1. Data digital, sinyal digital. Tidak begitu kompleks dan murah dibandingkan peralatan modulasi digital menjadi analog. 2. Data analog, sinyal digital. Memungkinkan penggunaaan transmisi digital modern dan peralatan switching. 3. Data digital, sinyal analog. Beberapa media transmisi seperti fiber optik dan unguided media, hanya akan menyebarkan sinyal analog. 4. Data analog, sinyal analog. Data analog dalam bentuk elektrik dapat ditransmisikan sebagai sinyal baseband secara mudah dan murah
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 (positif atau negatif), maka sinyal tersebut unipolar. Penerima harus mengetahui timing dari setiap bit. Sinyal polar adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu logic state-nya diwakili oleh level tegangan positif dan yang lainya oleh level tegangan negatif. Durasi atau panjang bit adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk transmitter memancarkan bit; untuk kecepatan data R, durasi bit adalah 1/R.
DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL con Istilah-istilah dalam Transmisi Data Istilah Satuan Definisi Data element (Elemen data) Bit Biner tunggal 1 atau 0 Data rate (Kecepatan data) Signal element (Elemen sinyal) Bit per second (bps) Digital : sebuah pulsa tegangan dari amplitudo konstan Analog : sebuah pulsa dengan frekuensi, fase, dan amplitudo konstan Kecepatan di mana elemenelemen data ditransmisikan Bagian dari sinyal yang menggunakan interval terpendek dari kode pensinyalan Signaling rate/ Moduloation rate (Kecepatan modulasi) Elemen sinyal per detik (baud) Kecepatan di mana elemenelemen sinyal ditransmisikan
Faktor kesuksesan penerima dalam mengartikan sinyal yang datang : Laju data (date rate) naik BER (bit error rate/ratio) naik SNR (signal-to-noise ratio) naik BER turun Bandwidth naik laju data (data Rate) naik Faktor pertimbangan dalam pemilihan 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 secarasederhana 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 biaya
Format Pengkodean Sinyal Digital
Teknik Pengkodean data digital, sinyal digital 1. Non-Return to Zero / NRZ a) NRZ-L (NRZ-Level) Dua tegangan yang berbeda antara bit 1 dan bit 0 Tegangan konstan selama interval bit Tidak ada transisi yaitu tegangan no return to zero 0 = Tegangan tinggi (positif) 1 = Tegangan rendah (negatif) b) NRZ-I (NRZ-Inverted) Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit Simpel dan penggunaan yang efesien pada bandwidth 0 = tidak ada transisi dari permulaan interval (satu waktu bit) 1 = transisi pada awal interval Keterbatasan NRZ : Keberadaan dari komponen DC Kemampuan sinkronisasi yang kurang RZ (Return to Zero) 0: tegangan tinggi (positif) 1: tegangan rendah (negatif) Sinyal kembali ke nol setelah pengkodean selesai bit
Teknik Pengkodean data digital, sinyal digital 2. Multilevel Binary Menggunakan lebih dari dua level sinyal a) Bipolar-AMI 0 = tidak ada saluran sinyal 1 = tingkat positif atau negatif, bergantian secara berurutan Kehilangan sinkronisasi tidak akan terjadi bila muncul string panjang 1 Tidak ada komponen dc murni Bandwidth rendah Mudah mendeteksi kesalahan b) Pseudoternary 0 = tingkat positif atau negatif, bergantian secara berurutan 1 = tidak ada saluran sinyal negatif dan positif Tidak ada kelebihan atau kekurangan dibandingkan dengan bipolar-ami Keterbatasan NRZ :
Teknik Pengkodean data digital, sinyal digital 3. Biphase Selalu sebuah transisi pada pertengahan dari tiap interval bit Sinkronisasi dan kemampuan deteksi error, dan tidak ada komponen DC a) Manchester 0 = transisi dari tinggi ke rendah di pertengahan interval 1 = transisi dari rendah ke tinggi di pertengahan interval Digunakan untuk standard IEEE 802.3 untuk kabel koaksial dan twisted pair CSMA/CD pada LAN b) Differential Manchester 0 = transisi pada awal interval 1 = tidak ada transisi pada awal interval Digunakan pada IEEE 802.5 pada token ring LAN dengan menggunakan kabel UTP. Kekurangan Memerlukan paling sedikit 1 transisi per bit dan mungkin mempunyai 2 transisi Rate modulasi maksimum dua kali NRZ Memerlukan bandwidht yang lebih besar Kelebihan Sinkronisasi pada pertengahan transisi bit Tanpa komponen dc Mudah mendeteksi kesalahan
Modulation Rate Modulation rate : kecepatan dimana elemen-elemen sinyal terbentuk. Contoh : pada manchester Data Rate = 1/T b, T b : bit duration Modulation rate = 2/T b Dimana : D : modulation rate Baud R : data rate bps M : jumlah elemen sinyal yang berbeda L : jumlah bit per elemen sinyal
Teknik Scrambling Untuk Komunikasi jarak jauh maka perlu digunakan teknik crambling Tidak ada Komponen DC, sinkronisasi yang bagus dan mempunyai kapabilitas deteksi error, tanpa reduksi pada data rate Ada 2 teknik yang umum digunakan pada transmisi jarak jauh : 1. B8ZS (Bipolar with 8 Zero Subtitution) digunakan di Amerika Utara Berdasarkan pada Bipolar AMI 8 digit 0 yang berturut-turut dikodekan menjadi 000+-0-+ atau 000-+0+-, dua kode violation (pelanggaran) selalu terjadi 2. HDB3 (High- Density Bipolar 3-Zeros) 4 nilai 0 dikodekan antara lain 000-, 000+, +00+, atau -00- Aturan pergantiannya adalah bit ke 4 selalu merupakan kode yang violation, dan violation berikutnya adalah dengan mengubah polaritasnya (tidak untuk memperkenalkan komponen DC)
DATA DIGITAL, SINYAL ANALOG Transmisi data digital melalui jaringan telepon umum. Jaringan telepon dirancang utk menerima, mengalihkan dan mentransmisikan sinyal-sinyal analog dg rentang frekuensi suara 300Hz sampai 3400Hz Menggunakan modem (modulator-demodulator) dpt mengubah data digital ke sinyal-sinyal analog Modulasi dipengaruhi oleh karakteristik sinyal pembawa yaitu amplitudo, frekuensi, fase Ada tiga teknik dasar pengkodean atau teknik modulasi yakni: - Amplitude shift keying (ASK) - Frequency shift keying (FSK) - Phase shift keying (PSK)
Amplitude Shift Keying (ASK) Dua nilai biner dilambangkan dua amplitudo berbeda dari frekuensi sinyal pembawa. Selalu, salah satu amplitudo adalah zero Yakni, satu digit biner yg ditunjukkan melalui keberadaan sinyal pd amplitudo yg konstan dr sinyal pembawa, sedangkan yg lain melalui ketidakadaan sinyal pembawa. Teknik Modulasi yg tidak terlalu efisien Sampai dengan 1200bps pada voice grade line Digunakan pada fiber optic
Frequency Shift Keying (FSK) Secara umum berbentuk binary FSK (BFSK) Dua hasil biner diwakili oleh dua frekuensi yang berbeda Tidak mudah error daripada ASK Sampai dengan 1200 bps pada voice grade line Frekuensi radio tinggi Tiap frekuensi tinggi pada LAN menggunakan koaksial
FSK pada Voice Grade Line
Phase Shift Keying (PSK) Fase pada sinyal carrier adalah perubahan untuk mewakili data Binary PSK Dua fase diwakili dua digit biner Differential PSK Perubahan fase relatif untuk transmisi sebelumnya lebih dari beberapa sinyal referensi
Differential PSK
Performance pada Pola Modulasi Digital ke Analog Bandwidth Bandwidth ASK dan PSK berhubungan langsung pada kecepatan bit Bandwidth FSK berhubungan pada kecepatan data untuk frekuensi rendah tetapi pada offset frekuensi modulasi untuk frekuensi tinggi carrier
Quadrature PSK Penggunaan lebih efisien oleh tiap elemen sinyal diwakili lebih dari satu bit Misalnya perubahan pada /2 (90 o ) Tiap elemen diwakili dua bit Dapat digunakan 8 sudut fase dan memiliki lebih dari satu amplitudo 9600bps modem menggunakan sudut 12, empat pada tiap dua amplitudo Delay dalam aliran Q