BAB I

PENDAHULUAN

I.I  Latar Belakang masalah

            Pada Era Globalisasi saat ini Internet bukan lagi tempat

untuk teks dan gambar saja. Kombinasi      kompresi     dan   

komputer     yang    kuat   dan   modern, cepat   dapat

memungkinkan kita mendengar suara berkualitas melalui Internet.

Kualitas video melalui Internet    akan   terus   berkembang,     

seiring  dengan     semakin    lazimnya     jaringan   telepon digital

berkecepatan tinggi. Agar komputer dapat bercakap-cakap dalam

"bahasa" yang umum, bit-bit digital disusun   menjadi    kode  

seperti   ASCII    untuk   komputer    personal   dan   EBCDIC      untuk

komputer      mainframe      dan    minikomputer      IBM.     Kode   

membuat      komputer     dapat menerjemahkan   bit-bit   biner   on

dan off menjadi   informasi.   Sebagai   contoh,   komputer-

komputer     berjarak   jauh   dapat   membaca     pesan   email  

sederhana    karena   berada   pada ASCII. ASCII (Americar~

Standard Code for Information lnterchange) adalah kode tujuh bit  

yang   digunakan   oleh   PC.   Kode   ASCII   terbatas   pada   128  

karakter.   Tambahan   pada ASCII      mendukung      

penggunaan       kode    delapan     bit.  Kebanyakan       PC   

sekarang menggunakan   ASCII   lanjutan (extended   ASCII).  

Karakter-karakter   ini termasuk   semua huruf kapital dan kecil

pada alfabet, bilangan dan tanda-tanda baca.

I.2 Rumusan dan Batasan masalah

1

            Rumusan pada Pengkodean, sinyal dan data analog dan

digital  ini adalah untuk optimalisasi media yang akan digunakan

untuk transmisi. Salah satu bentuk data dapat dikodekan ke dalam

salah satu bentuk sinyal. Untuk pensinyalan digital, sumber data

yang dapat berbentuk digital maupun analog dikodekan menjadi

bentuk sinyal digital. Bentuk sinyal tergantung pada teknik

pengkodean.

1.3 Tujuan penulisan

            Tujuan pembuatan makalah ini adalah untuk lebih memahami

Pengkodean, sinyal dan data analog dan digital, serta untuk

memenuhi tugas mata kuliah Komunikasi Data dan Jaringan.

2

BAB II

PEMBAHASAN

  2.1  DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL

Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary ditransmisikan dengan

meng-encode -kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.

Sinyal unipolar adalah semua elemen sinyal yang mempunyai tanda yang sama, yaitu

positif semua atau negatif semua.

Sinyal polar adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu logic statenya diwakili oleh

level tegangan positif dan yang lainnya oleh level tegangan negatif.

Durasi atau lebar suatu bit adalah waktu yang diperlukan oleh transmitter untuk

memancarkan bit tersebut.

Modulation rate adalah kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan

dalam bauds atau elemen sinyal per detik.

Istilah Mark menyatakan digit binary '1'

Space menyatakan digit binary '0'

kecepatan perubahan level sinyal dalam satuan baud (besaran eleman sinyal perdetik)

Tugas-tugas Receiver dalam mengartikan sinyal-sinyal digital :

     Receiver harus mengetahui timing dari tiap bit

     Receiver harus menentukan apakah level sinyal dalam posisi bit high(1) atau low(0)

3

Tugas-tugas ini dilaksana kan dengan men-sampling tiap posisi bit pada tengah-tengah interval

dan membandingkan nilainya dengan threshold.

Faktor yang menentukan sukses dari receiver (penerima) dalam mengartikan sinyal yang datang

:

     Data rate (kecepatan data) : peningkatan data rate akan meningkatkan bit error rate (kecepatan

error dari bit).

     Ratio signal to noise S/N : peningkatan S/N akan menurunkan bit error rate.

     Bandwidth : peningkatan bandwidth dapat meningkatkan data rate.

Hubungan ketiga faktor tersebut adalah :

1.     Kecepatan data bertambah, maka kecepatan errorpun 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

Lima faktor yang perlu dinilai atau dibandingkan dari berbagai teknik komunikasi :

1. Spektrum sinyal : disain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan kekuatan

transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi; untuk mengatasi distorsi dalam

penerimaan sinyal digunakan disain kode yang sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal

transmisi.

2. Clocking : menentukan awal dan akhir dari tiap posisi bit dengan mekanisme

synchronisasi yang berdasarkan pada sinyal transmisi.

3. Deteksi error : dibentuk dalam skema fisik encoding sinyal.

4. Interferensi sinyal dan Kekebalan terhadap noise

5. Biaya dan kesulitan : semakin tinggi kecepatan pensinyalan untuk memenuhi data rate

yang ada, semakin besar biayanya.

Teknik Data Digital, Sinyal Digital terbagi atas :

1. Non-Return to Zero / NRZ

2. Multilevel Binary

3. Biphase

4. Modulation Rate

5. Teknik Scrambling

4

Gambar. Format encoding sinyal digital.

Keterangan:

2.1.1       Nonreturn To Zero (Nrz)

Nonreturn-to-Zero-Level (NRZ-L) yaitu suatu kode dimana tegangan negatif dipakai

untuk mewakili suatu binary dan tegangan positif dipakai untuk mewakili binary lainnya.

Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) yaitu suatu kode dimana suatu transisi (low ke high atau high

ke low) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai binary '1' untuk bit time tersebut; tidak ada

transisi berarti binary '0'. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding.

Keuntungan differensial encoding : lebih kebal noise, tidak dipengaruhi

oleh level tegangan.

Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI : keterbatasan dalam komponen dc Dan

kemampuan synchronisasi yang buruk.

2.1.2       Multilevel Binary

Kode ini menggunakan lebih dari 2 level sinyal (contohnya : pada gambar tersebut,

bipolar-AMI dan pseudoternary). Bipolar-AMI yaitu suatu kode dimana binary '0' diwakili

dengan tidak adanya line sinyal dan binary '1' diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif.

Pseudoternary yaitu suatu kode dimana binary '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan

binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif.

5

Keunggulan multilevel binary terhadap NRZ : kemampuan synchronisasi yang baik, tidak

menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil, dapat menampung bit

informasi yang lebih.

Kekurangannya dibanding NRZ : diperlukan receiver yang mampu membedakan 3 level

(+A, -A, 0) sehingga membutuhkan lebih dari 3 db kekuatan sinyal dibandingkan NRZ untuk

probabilitas bit error yang sama.

2.1.3       Biphase

Dua tekniknya yaitu : manchester dan differential manchester.

Manchester yaitu suatu kode dimana ada suatu transisi pada setengah dari periode. tiap bit :

transisi low ke high mewakili '1' dan high ke low mewakili '0'.

Differential manchester yaitu suatu kode dimana binary '0' diwakili oleh

Adanya transisi di awal periode suatu bit dan binary '1' diwakili oleh ketiadaan transisi di awal

periode suatu bit.

Keuntungan rancangan biphase :

     Synchronisasi : karena adanya transisi selama tiap bit time, receiver dapat men-synchron-kan

pada transis tersebut atau dikenal sebagai self clocking codes.

     Tidak ada komponen dc.

     Deteksi terhadap error : ketiadaan dari transisi yang diharapkan, dapat dipakai untuk mendeteksi

error.

Kekurangannya :

     Memakai bandwidth yang lebih lebar dari pada multilevel binary.

2.1.4       Modulation Rate (Kecepatan Modulasi)

Data rate  =           1

         durasi bit (tB)

Modulation rate adalah kecepatan dimana elemen-elemen sinyal terbentuk.

Contoh : untuk kode manchester, maksimum modulation rate = 2 / tB.

Salah satu cara menyatakan modulation rate yaitu dengan menentukan rata-rata jumlah transisi

yang terjadi per bit time.

6

2.1.5       Teknik Scrambling

Teknik biphase memerlukan kecepatan pensinyalan yang tinggi relatif terhadap data rate

sehingga lebih mahal pada aplikasi jarak jauh sehingga digunakan teknik scrambling dimana

serangkaian level tegangan yang tetap pada line digantikan dengan serangkaian pengisi yang akan

melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver mempertahankan synchronisasi.

Hasil dari disain ini :

  Tidak ada komponen dc

  Tidak ada serangkaian sinyal level nol yang panjang

  Tidak terjadi reduksi pada data rate

  Kemampuan deteksi error.

2.1.5.1   Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS )

yaitu suatu kode dimana :

       Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah

positif, maka 8 nol dari oktaf tersebut diencode sebagai 000+-0- +

       Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah

negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut diencode sebagai 000-+0+ -

2.1.5.2   High-density bipolar-3 zeros (HDB3 )

        Yaitu suatu kode dimana menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang

mengandung satu atau dua pulsa atau disebut kode violation, jika violation terakhir positive maka

violation ini pasti negative dan sebaliknya (lihat tabel 3.3).

Tabel 3.3. Aturan subsitusi HDB3

Kedua kode ini berdasarkan pada penggunaan AMI encoding dan cocok untuk transmisi dengan

data rate tinggi.

7

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).

2.2.1  Teknik-Teknik Encoding

Tiga teknik dasar encoding atau modulasi untuk mengubah data digital menjadi sinyal

analog :

2.2.1.1   Amplitude -shift keying (ASK)

  Dua binary digambarkan oleh 2 perbedaan amplitudo frekuensi carrier (pembawa).

  Dapat menerima perubahan perbesaran secara tiba-tiba dan teknik modulasinya kurang efisien

  Dalam jalur voice grade adalah digunakan hanya untuk diatas 1200 bps

  Data = 1, level high

s(t) =   A Cos (2 fc t + 0c )                binary 1           sinyal carrier

  Data = 0, level low

s(t) = 0                                                binary 0

                                                           

Data rate hanya sampai 1200 bps pada voice-grade line; dipakai untuk transmisi melalui fiber

optik.

8

2.2.1.2  Frequency-shift keying (FSK)

   Harga 2 binary digambarkan oleh 2 perbedaan frequency mendekati frequency pembawa

   Sangat mudah membuat kesalahan dibanding ASK

  Dalam jalur voice grade adalah digunakan hanya sampai dengan 1200 bps

   Dipakai untuk frequency tinggi pada jaringan locak dengan kabel coaxial

  Data = 1, frequency f1

  s(t) = A cos (2f1t) + c

  Data = 0, frequency f2

  s(t) = A cos (2f2t) + c

Dua binary diwakilkan dengan 2 frekuensi berbeda yang dekat dengan frekuensi

carrier atau dinyatakan sebagai :

  S(t)  =     A Cos (2 f1 t + c)                         binary 1

                 A Cos (2 f2  t + c)                         binary 0

Lihat gambar Dibawah ini, dimana terdapat dua frekuensi center untuk komunikasi

fullduplex; pada salah satu arah (dapat transmisi atau menerima) , frekuensi centernya (f1) =

1170 Hz dengan lebar 100 Hz pada setiap sisinya (bandwidth = 200 Hz) sedangkan arah lainya,

frekuensi centernya (f2) = 2125 Hz dengan lebar 100 Hz pada setiap sisinya (bandwidth 200 Hz);

sulit untuk terkena noise dibandingka n ASK; Data rate dapat mencapai 1200 bps pada voice-

grade line; dipakai untuk transmisi radio frekuensi tinggi dan juga local network dengan

frekuensi tinggi yang memakai kabel koaksial.

Gambar. Transmisi FSK full-duplex pada line voice-grade

9

2.2.1.2   Phase-shift keying (PSK)

  Harga 2 binary digambarkan oleh 2 perbedaan phase dari frequency pembawa yang digeser untuk

menggambarkan data

  Data = 1, phase = 1800

  s(t) = A cos (2fct) + c

  Data = 0, phase = 00

  s(t) = A cos (2f0t)

Binary 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang sama terhadap sinyal

yang dikirim sebelumnya dan binary 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase

berlawanan terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya, atau dapat dinyatakan sebagai :

2.2.1.4   QPSK = Quardrature Phase Shift Keying

   Metode yang lebih komplek dalam sistem pengiriman

   Memakai pergeseran phase perkalian 900

  Tiap urutan 2 bit dinyatakan dengan phase yang berbeda

   Tujuannya agar pengiriman data lebih cepat dan penggunaan bandwidth medianya lebih efisien

   Data 11, s(t) = A cos (2fct) +  450

   Data 10, s(t) = A cos (2fct) + 1350

   Data 00, s(t) = A cos (2fct) + 2250

   Data 01, s(t) = A cos (2fct) + 3150

Bila elemen pensinyalan mewakili lebih dari satu bit, maka bandwidth yang dipakai lebih

efisien, sebagai contoh quadrature phase-shift keying(QPSK) memakai beda fase setiap 90

derajat .

10

Sehingga tiap elemen sinyal mewakili 2 bit; jadi terdapat 12 sudut fase yang memakai

modem standard 9600 bps.

Hubungan data rate (dalam bps) dan modulation rate (dalam bauds) :

D = R/l = R/ log2L

dimana :

D = modulation rate, bauds

R = data rate, bps

L = jumlah elemen sinyal yang berbeda

l = jumlah bit per elemen sinyal.

2.2.2       Kinerja

Bandwidth untuk ASK dan PSK : BT = (1 + r) R

Dimana:

R =  bit rate

r =  berhubungan dengan teknik dimana sinyal difilter untuk mencapai

suatu                    bandwidth bagi transimisi (0 < r < 1).

Bandwidth untuk FSK : BT = 2 F + (1 + r) R

Dimana :

F = f2 - fc= fc - f1= beda frekuens i modulasi dari frekuensi carrier.

Dengan pensinyalan multilevel, bandwidth yang dapat dicapai :

BT= (1 + r) R/l = (1 + r) R/ log2L

Diketahui bahwa : Eb/No = S / NoR

dimana : No = noise power density (watts/Hz).

11

Bila noise dalam suatu sinyal dengan bandwidth BT adalah N = No BT

maka : Eb/No =(S/N) (B/R)

Bit error dapat dikurangi dengan meningkatkan Eb/No atau dengan kata lain, yaitu dengan

mengurangi efisiensi bandwidth.

ASK DAN FSK mempunyai efisiensi bandwidth yang sama, PSK lebih baik lagi.

Pendekatan yang baik dari bandwidth untuk pensinyalan digital :

BT= 0,5 (1 + r) D

dimana :

D = modulation rate. Untuk NRZ, D = R maka :

R/B = 2 / (1 + r)

Efisiensi Bandwidth

Eb/No = S/NoR

Hubungan antara noise dengan bandwidth signal BT adalah  N = No . BT

Maka :

         Eb/No = (S. BT) / NR

Jadi kecepatan bit error dapat dikurangi dengan kenaikan Eb/No dengan dilakukan oleh kenaikan

bandwidth / penurunan kecepatan data dengan menurunkan effisiensi bit.

Pendekatan untuk mendapatkan bandwidth yang lebih baik adalah :

         BT = 0,5 ( 1 + r ) D

Untuk NRZ, D= R, maka :

         R/B = 2 / (1 + r)

2.3  DATA ANALOG, SINYAL DIGITAL

12

Digitalisasi adalah :

    Proses transmisi data analog ke dalam sinyal-sinyal data

    Konversi data analog ke dalam sinyal digital

Tiga hal yang paling umum terjadi setelah proses digitalisasi :

     Data digital dapat ditransmisi menggunakan NRZ-L.

     Data digital dapat di-encode sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZ-L. dengan

demikian, diperlukan step tambahan.

     Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog, menggunakan salah satu teknik modulasi

dalam section 3.2.

Contoh :

Data suara yang berupa data analog akan di-digitalisasi dan dikonversikan ke dalam sinyal

analog ASK, maka peralatan yang dipakai untuk konversi data analog ke dalam bentuk digital

dalam transmisi dan memperoleh kembali barisan data analog digital diketahui sebagai CODEC

(Coder – Decoder).

Codec (coder-decoder) adalah device yang digunakan untuk mengubah data analog

menjadi bentuk digital untuk transmisi, dan kemudian mendapatkan kembali data analog asal dari

data digital tersebut.

Dua teknik yang digunakan dalam codec :

     Pulse Code Modulation

     Delta Code Modulation.

2.3.1  Modulasi kode pulsa (Pulse Code Modulation)

Dari teori sampling diketahui bahwa frekuensi sampling (fS) harus lebih besar atau

sama dengan dua kali frekuensi tertinggi dari sinyal (fH), atau :

fS >= 2 fH

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 amplituda

nya proporsional terhadap nilai dari sinyal asal. Proses ini dikenal sebagai pulse amplitude

modulation(PAM).

13

Kemudian amplitudo tiap pulsa PAM dihampiri dengan n-bit integer. Dalam contoh ini,

n=3. Dengan demikian 8 = 23 level yang mungkin untuk pendekatan pulsa-pulsa PAM. Sehingga

dihasilkan data PCM.

Sedangkan pada receiver, prosesnya merupakan kebalikan dari proses diatas untuk

memperoleh data analog.

Masalah yang timbul yaitu nilai amplitudo terendah relatif lebih terkena noise karena

level quantization tidak sama jaraknya.

Solusinya :

     Teknik PCM diperhalus dengan teknik nonlinear encoding, dimana teknik ini menggunakan

jumlah step quatization yang lebih banyak untuk sinyal dengan amplitudo kecil, dan jumlah

step quatization yang lebih sedikit untuk sinyal dengan amplitudo besar.

     Companding (compressing (peng-kompres-an)- expanding(pemekaran) adalah suatu proses

yang memampatkan intensitas range suatu sinyal dengan memberi gain yang lebih kepada sinyal

yang lemah daripada kepada sinyal yang kuat pada input. Pada output, dilakukan operasi

sebaliknya.

14

Gambar. Teknik PCM

2.3.2    Delta Modulation (Dm)

Proses dimana suatu input analog didekati dengan suatu fungsi tangga yang bergerak naik

atau turun dengan satu level quantization (δ ) pada tiap interval sampling (TS), 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).

Gambar 3.16 menggambarkan pr oses logic-nya. Pada transmisi : pada tiap waktu

sampling, input analog dibandingkan dengan nilai pendekatan pada fungsi tangga. Jika nilai

gelombang yang disampel melewati fungsi tangga tersebut, dihasilkan binary '1'; jika sebaliknya

maka dihasilkan binary '0'. Untuk penerimaan : membentuk kembali fungsi tangga tersebut secara

halus dengan proses integrasi atau melewatkannya melalui LPF (low pass filter) untuk

menghasilkan suatu pendekatan analog dari sinyal input analog. Untuk akurasi yang baik, dengan

meningkatkan kecepatan sampling. Bagaimanapun, hal ini meningkatkan data rate dari sinyal

output.

Keuntungan DM terhadap PCM yaitu implementasinya yang sederhana.

Kekurangannya : PCM mempunyai karakteristik S/N yang lebih baik pada data rate

     yang sama.

Gambar 3.9 Delta Modulation

2.3.3    Kinerja

15

Reproduksi suara yang baik melalui PCM dapat dicapai dengan 128 level quatization atau

peng-kode-an 7 bit (27 = 128). Suatu sinyal suara menempati bandwidth 4 KHz. Berdasarkan

teori sampling maka kecepatan sampling = 8000 sampel per detik. Hal ini menghasilkan data rate

8000 x 7 = 56 Kbps untuk pengkode-an data digital dengan PCM.

Alasan perkembangan teknik digital dalam transmisi data analog :

     Karena penggunaan repeater daripada amplifier, maka tidak ada noise tambahan

     Dengan TDM (dipakai untuk sinyal digital), tidak ada intermodulation noise

     Konversi ke sinyal digital, memberikan efisiensi yang lebih pada teknik switching digital.

Penggunaan teknik PCM lebih disukai daripada teknik DM pada digitalisasi sinyal analog

yang mewakili data digital.

2.4  DATA ANALOG, SINYAL ANALOG

Modulasi adalah :Proses kombinasi sinyal masukan m(t) dan sinyal pembawa (carrier)

pada frequency fc untuk menghasilkan sinyal s(t) yang mempunyai bandwidth yang biasanya

berpusat pada fc.

Dua alasan dasar dari proses ini :

     Diperlukan frekuensi yang tinggi untuk transmisi yang efektif; untuk transmisi unguided (tidak

dituntun), hal tersebut tidak mungkin untuk men-transmisi sinyalsinyal baseband

     Antena-antena yang diperlukan akan menjadi beberapa kilometer diameternya modulasi

mendukung frequency-division multiplexing.

Teknik modulasi memakai data analog :

  Amplitude modulation (AM).

  Frequency modulation (FM).

  Phase modulation (PM).

16

2.4.1    Amplitudo Modulation

       Modulasi ini menggunakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan

sinyal digital, dimana frequency dan phasenya tetap, amplitudo yang berubah.

Dengan cara ini, maka keadaan ‘1’ (high) diwakili dengan tegangan yang lebih besar dari ‘0’

(low), misalkan ‘1’ = 5 V dan ‘0’ = 0 V.

       AM adalah modulasi yang paling mudah, tetapi mudah juga dipengaruhi oleh keadaan media

transmisinya.

       Variant AM yang populer untuk diketahui adalah SSB (Single Side Band), keuntungannya

adalah pengirim hanya memerlukan 1 side band dan membersihkan side band lainnya, dan sinya

pembawa. Dan DSBTC (Double Sideband Transmitter Carrier) dimana menyaring frekuensi

carrier dan mengirimkan kedua sideband.

Dikenal sebagai double sideband transmitter carrier (DSBTC). Secara matematik proses ini

dinyatakan sebagai :

s(t) = [1 + nax(t)] cos2π fct

dimana :

cos2π fct = carrier

x(t) = sinyal input (pembawa data)

na = indeks modulasi = ration amplitudo dari sinyal input terhadap carrier.

Gambar 3.10 menunjukkan spektrum sinyal AM yang terdiri dari sinyal carrier ditambah

spektrum dari sinyal input sehingga terdapat lower sideband (f > fc) dan upper sideband (f < fc).

Jenis AM :

3               Yang populer yaitu single sideband (SSB) dimana pengiriman hanya satu sideband dan

menghapus sideband lain dan carriernya.

Keuntungan :

Hanya separuh dari bandwidth yang dibutuhkan

Diperlukan power yang lebih kecil sebab tidak ada power yang dipakai untuk men-

transmisi carrier pada sideband yang lain.

 Double sideband suppressed carrier (DSBSC) dimana menyaring

frekuensi carrier dan mengirimkan kedua sideband.

17

Keuntungan : menghemat power tetapi memakai bandwidth yang besarnya sama dengan DSBTC.

Gambar. Spektrum dari sebuah sinyal AM

Kerugian dari kedua -duanya : menahan carrier, padahal carrier dapat dipakai Untuk tujuan

synchronisasi.

Solusi : dengan vestigial sideband (VSB) dimana memakai satu sideband dan mengurangi power

carrier.

2.4.2    Frequency Modulation (FM)

Modulasi ini menggunakan sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal

digital, dimana amplitudo dan phasenya tetap, frequency yang berubah. Kecepatan transmisi

mencapai 1200 bit persekon. Untuk transmisi data sistem yang umum dipakai FSK

Yang termasuk jenis ini yaitu Frequency Modulation (FM) dan Phase Modulation (PM).

Modulasi sinyalnya dinyatakan sebagai :

s(t) = Ac cos[2π fct + φ (t)]

Untuk PM, phasenya adalah proporsional terhadap sinyal modulasi :

φ (t) = np m(t)

dimana : np = indeks PM.

18

Untuk FM, derifatif phasenya adalah proporsional terhadap sinyal modulasi :

φ (t) = nf m(t)

dimana : nf = indeks FM.

Perbedaannya dengan AM yaitu diperlukan bandwidth yang lebih besar untuk transmisi.

Dengan aturan Carson :

BT = 2 ( β+ 1) β

dimana :

)] ( nF = peak deviasi = [1/ (2πΔf Am ) Hz

Untuk FM, formula ini dapat dinyatakan sebagai : BT F + 2B= 2 Δ

sedangkan untuk AM : BT = 2B.

Jadi terjadi perbedaan harga bandwidth sebesar 2Δ F.

2.4.3    Phase modulation (PM)

       Modulasi ini menggunakan perbedaan sudut phase sinyal analog untuk membedakan kedua

keadaan sinyal digital, dimana frequency dan amplitudo tetap, phase yang berubah. Cara ini

paling baik, tapi paling sukar, biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah besar

yang banyak dan kecepatan yang tinggi. Bentuk PM yang paling sederhana adalah pergeseran

sudut phassa 180 derajat setiap penyaluran bit “0” dan tidak ada pergeseran sudut bila bit “1”

disalurkan.

2.5  SPEKTRUM PENYEBARAN

Spread spectrum adalah sebuah metode komunikasi dimana semua sinyal komunikasi

disebar di seluruh spektrum frekuensi yang tersedia. Pada awalnya dikembangkan untuk

kepentingan militer dan intelejen. Ide dasarnya adalah untuk menyebarkan sinyal informasi

melalui bandwidth yang lebih luas untuk mencegah dilakukannya pencegatan informasi dan 19

gangguan-gangguan lainnya. Istilah spread spectrum digunakan karena pada sistem ini sinyal

yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi

(mencapai ribuan kali). Proses penebaran bandwidth sinyal informasi ini disebut spreading.

Spread spectrum jenis pertama yang dikembangkan dikenal dengan nama frequency hopping atau

lompatan frekuensi. Versi yang terbaru adalah direct squence spread spectrum. Kedua teknik ini

dipergunakan dalam berbagai produk jaringan nirkabel. Selain itu juga untuk berbagai aplikasi

lainnya, seperti telepon nirkabelt (cordless telephone). Sebuah sistem spread-spectrum harus

memenuhi kriteria sebagai berikut :

1. Sinyal yang dikirimkan menduduki bandwidth yang jauh lebih lebar daripada bandwidth

minimum yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi

2. Pada pengirim terjadi proses spreading yang menebarkan sinyal informasi dengan bantuan

sinyal kode yang bersifat independen terhadap informasi

3. Pada penerima terjadi proses despreading yang melibatkan korelasi antara sinyal yang

diterima dan replika sinyal kode yang dibangkitkan sendiri oleh suatu generator lokal.

Dalam komunikasi spread spectrum semakin lebar bandwidth akan semakin tahan

terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Disamping itu akan

semakin banyak kanal yang bisa dipakai. Seperti yang di terangkan oleh Shanon , salah seorang

ahli statistik telekomunikasi, dalam ilmu komunikasi dinyatakan bahwa kapasitas kanal akan

sebanding dengan bandwidth transmisi dan logaritmik dari S/N-nya. Jadi agar sistem komunikasi

dapat bekerja dengan kapasitas kanal yang tetap pada level daya noise yang tinggi (S/N yang

rendah), dapat dilakukan dengan jalan memperbesar bandwidth transmisi W. Disamping itu

Shannon juga mengemukakan bahwa sebuah kanal dapat mentransmisikan informasi dengan

probabilitas salah yang kecil apabila terhadap infromasi tersebut dilakukan pengkodean yang

tepat dan rate infromasi yang tidak melebihi kapasitas kanal meskipun kanal tersebut memuat

interferensi acak.

Konsep dari Sistem Spread Spectrum

Gambar 1, Diagram Sistem Spread Spectrum

20

Gambar diatas menyajikan gambaran tentang karakteristik kunci beberapa sistem spektum

penyebaran. Input dimasukkan ke dalam suatau channel enkoder yang menghasilkan sebuah

sinyal analog dengan bandwidth sempit relatif di seputar beberapa frekuensi pusat. Sinyal ini

kemudian dimodulasikan menggunakan deretan digit-digit tidak beraturan yang disebut

pseudorandom sequence. Efek dari modulasi ini adalah untuk meningkatkan secara signifikan

bandwith (yang menyebarkan spektrum) sinyal yang ditransmisikan. Pada ujung penerima,

deretan digit yang sama di gunakan untuk mendemodulasikan sinyal spektrum penyebaran.

Terakhir sinyal dimasukkan ke dalam sebuah channel dekoder untuk melindungi data.

Keuntungan

Imunitas dari berbagai noise dan multipath distortion

Termasuk gangguan (Jamming)

Dapat mengacak sinyal

Hanya receiver yang mengetahui pengacakan kode dapat mendapat kembali sinyal

Beberapa user dapat mengunakan bandwidth yang lebih besar dengan sedikit interferency

Telepon seluler

Code division multiplexing (CDM)

Code division multiple access (CDMA)

Jumlah Pseudorandom

Komentar mengenai jumlah pseudorandom adalah ordenya. Jumlah ini didapat melalui

suatu algoritma menggunakan beberapa nilai awal yang disebut seed. Algoritma tersebut dapat

ditentukan dan karenanya menghasilkan deretan bilangan yang tidak acak secara statistik.

Bagaimanapun juga, bila algoritmanya baik, deretan yang dihasilkan akan melalui beberapa ujian

yang memeriksa kecakapannya. Jumlah – jumlah semacam itu ditunjukkan sebagai

pseudorandom number. Poin terpenting dari hal ini adalah walaupun mengetahui tentang

algoritma dan seed, sangatlah sulit untuk memprediksikan deretan tersebut. Oleh sebab itu, hanya

receiver, yang membagi informasi ini dengan sebuah transmitterlah yang mampu mengkodekan

sinyal dengan sukses.

Sifat – Sifat Random

Apakah sifat sinyal pseudo random akan mampu mewakili suatu sinyal yang benar –

benar random? Ada 3 sifat dasar untuk mengetahui apakah sekuen biner dapat memenuhi kriteria

random.

Balanced property

21

Kondisi balance (seimbang) untuk sekuen biner yang bagus mensyaratkan jumlah

bit 1 dan jumlah bit 0 yang muncul sama. Beda yang diijinkan maksimum adalah 1 digit.

Run Property

Suatu run didefinasikan sebagai suatu sekuen tipe single pada bit – bit (binary

digit). Kemunculan digit yang berlawanan dalam suatu sekuen akan memenuhi run yang baru.

Panjang run adalah jumlah digit – digit didalam run. Pada suatu periode yang tersusun dari 1 dan

0, diketahui bahwa 0.5 run masing – masing tipe 1, sepanjang sekitar 1/4 panjang 2, dan 1/8 pada

panjang 3,dst.

Correlation Property

Jika suatu periode pada sekuen dibandingkan secara term by term dengan suatu

siklus yang digeser terhadap dirinya sendiri, akan didapat periode dimana sinyal itu akan

memiliki perulangan. Pada dua sinyal dengan periode yang sama, to s/d tn, maka keduanya

benar-benar mirip. Kondisi ini dalam bentuk ternormalisasi memiliki nilai korelasi 1. Untuk suatu

kondisi dimana bentuk sinyal pertama bertolak belakang dengan sinyal kedua, maka dinyatakan

memiliki korelasi –1. Gambaran korelasi dua sinyal secara sederhana seperti Gambar berikut ini.

Gambar a dan b memiliki korelasi 1, sedangkan gambar a dengan c memiliki korelasi –1.

Gambar 2, Sifat-sifat sinyal random

3.3  JENIS SPREAD SPECTRUM

3.3.1  Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

Gambar 3, Penggunaan channel pada FHSS

22

Dalam skema Frequency Hopping Spread Spectrum, sinyal disiarkan sepanjang rangkaian

frekuensi radio yang kelihatannya acak, melompat dari frekuensi ke frekuensi pada titik pisah

(split-socond intervals). Sebuah receiver, melompat di antara frekuensi secara sinkron dengan

transmitter, lalu menangkap pesan. Sehingga orang-orang yang berusaha mendengarkan secara

diam diam hanya akana mendengar bunyi titik titik yang tidak jelas. Upaya untuk mengganggu

sinyal hanya akan berhasil dengan cara menghantam sedikit bit-nya.

Gambar 4, Sistem Frequency Hopping Spread Spectrum pada Transmitter

Untuk transmisi data biner dimasukkan ke dalam sebuah modulator dengan menggunakan

beberapa skema pengkodean digital-ke-analog, semacam Frequency-shift keying(FSK) atau

Binary Phase-Shift Keying(BPSK). Sinyal yang dihasilkan dipusatkan disekitar beberapa

frekuensi dasar. Sumber jumlah pseudorandom menyajikan apa yang dilampirkan dalam indeks

didalam tabel frekuensi. Pada masing masing interval yang berurutan, dipilih sebuah frekuensi

baru dari tabel. Frekuensi ini kemudian dimodulasikan melalui sinyal yang dihasilkan dari

modulator awal agar menghasilkan sinyal yang baru dengan bentuk yang sama namun sekarang

dipusatkan di tengah tengah frekuensi yang dipilih dari tabel.

Gambar 5, Sistem Frequency Hopping Spread Spectrum pada Receiver

Sedangkan pada penerima, sinyal spektrum penyebaran didemodulasikan menggunakan

sejumlah frekuensi yang sama yang didapatkan dari tabel kemudian didemoduasikan agar

23

menghasilkan data output. Sebagai contoh, bila FSK digunakan, modulator memilih salah satu

dari dua frekuensi, katakanlah f0 atau f1, berkaitan dengan transmisi biner 1 atau biner 0.Sinyal

FSK biner yang dihasilkan diartikan ke dalam frekuensi melalui suatu jumlah yang ditentukan

melalui urutan output dari generator sumber pseudorandom. Sehingga, bila frekuensi yang dipilih

pada waktu I adalah f1 maka sinyal pada waktu I adalah baik fi + fo maupun fi + f1.

Sinyal ditransfer secara bergantian dengan menggunakan 1MHz atau lebih dalam rentang

sebuah pita frekuensi tertentu yang tetap. Prinsip dari metoda frequency hopping adalah

menggunakan pita yang sempit yang bergantian dalam memancarkan sinyal radio. Secara

periodik antara 20 sampai dengan 400ms (milidetik) sinyal berpindah dari channel frekuensi satu

ke channel frekuensi lainnya. Pita 2.4GHz dibagi-bagi ke dalam beberapa sub bagian yang

disebut channel/kanal. Salah satu standar pembagian channel ini adalah sistem ETSI (European

Telecommunication Standard Institute) dengan membagi channel, dimulai dengan channel 1 pada

frekuensi 2.412MHz, channel 2 pada frekuensi 2.417MHz, channel 3 pada frekuensi 2.422MHz

dan seterusnya setiap 5MHz bertambah sampai channel 13.

Dengan teknologi DSSS maka untuk satu perangkat akan bekerja menggunakan 4 channel

(menghabiskan 20MHz, tepatnya 17MHz). Dalam implementasinya secara normal pada lokasi

dan arah yang sama hanya 3 dari 13 kanal DSSS yang bisa dipakai. Parameter lain yang

memungkinkan penggunaan lebih dari 3 channel ini adalah penggunaan antena (directional

antenna) dan polarisasi antena itu sendiri (horisontal/vertikal).

Slow and Fast FHSS

Frekwensi bergeser tiap-tiap Tc Detik

Durasi dari signal element adalah Ts detik

Ts³Slow FHSS memiliki Tc

Fast FHSS memiliki Tc < Ts

Biasanya fast FHSS memberikan improved performance dalam noise (or jamming)

Slow Frequency Hop Spread Spectrum menggunakan MFSK (M=4, k=2)

24

Fast Frequency Hop Spread Spectrum menggunakan MFSK (M=4, k=2)

 

3.3.2  Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Direct Sequence Spread Spectrum dipilih karena adanya kemudahan dalam mengacak

data yang akan dispreading. Dalam DSSS spreading hanya menggunakan sebuah generator noise

yang periodik yang di sebut Pseudo Noise Generator. Kode yang digunakan pada sistem spread

spectrum memiliki sifat acak tetapi periodik sehingga disebut sinyal acak semu (pseudo random).

Kode tersebut bersifat sebagai noise tapi deterministik sehingga disebut juga noise semu (pseudo

noise). Pembangkit sinyal kode ini disebut Pseudo Random Generator (PRG) atau pseudo noise

generator (PNG). PRG inilah yang akan melebarkan dan sekaligus mengacak sinyal data yang

akan dikirimkan. Dalam skema ini, masing masing bit pada sinyal yang asli ditampilkan oleh bit-

bit multipel pada sinyal yang ditransmisikan, yang disebut kode tipis(chipping). Kode tipis yang

menyebarkan secara langsung sepanjang band frekuensi yang lebih luas sebanding dengan jumlah

bit yang dipergunakan. Oleh karena itu, kode tipis 10-bit menyebarkan sinyal sepanjang band

frekuensi yang 10 kali lebih besar dibandingkan kode tipis 1-bit.

Satu teknik dengan spektrum penyebaran deretan langsung adalah dengan

mengkombinasikan stream informasi digital dengan bit stream pseudorandom menggunakan OR-

eksklusif contoh pada gambar 6.

25

Gambar 6.Contoh Direct Sequence Spread Spectrum

Patut dicatat bahwa bit informasi dari satu membalikan bit-bit pseudorandom dalam

kombinasi tersebut, sementara bit informasi 0 menyebabkan bit-bit pseudorandom ditransmisikan

tanpa mengalami inversi. Kombinasi bit stream memiliki data rate yang sama dengan deretan

pseudorandom yang asli, sehingga memiliki bandwidth yang lebih lebar dibandingkan dengan

stream informasi. Pada contoh ini, bit stream lebih besar 4 kali lipat rate informasi.

Gambar 7a.Direct Sequence Spread Spectrum pada Transmitter

Gambar 7b.Direct Sequence Spread Spectrum pada Receiver

Gambar 7 menunjukkan implementasi deretan langsung yang khusus. Dalam hal ini,

stream informasi dan stream pseudorandom bahkan dikonversi ke sinyal-sinyal analog lalu

dikombinasikan, bukannya menunjukkan OR-eksklusif dari dua stream dan kemudian

memodulasikannya. Penyebaran spektrum dapat dicapai melalui teknik deretan langsung yang

ditentukan dengan mudah. Sebagai contoh, anggap saja sinyal informasi memiliki lebar bit

sebesar tb yang ekuivalen terhadap rate data = 1/tb. Dalam hal ini, bandwidth sinyal tergantung

pada teknik pengkodean, kira-kira 2/tb. Hampir sama dengan itu, bandwidth sinyal

pseudorandom asalah 2/Tc dimana Tc adalah lebar bit pseudorandom input. Bandwidth sinyal

yang dikombinasikan kira-kira sebesar jumlah dari 2 bandwidth tersebut. Jumlah penyebaran

26

yang dicapai adalah hasil langsung dari rate data pseudorandom. Semakin besar data rate

pseudorandom input, semakin besar jumlah penyebarannya.

 

Gambar 8, Approximate spectrum sinyal DSSS

27

BAB III

PENUTUP

3.1  Simpulan

            Data digital merupakan bentuk paling sederhana dari pengkodean digital. dari data

digital ditetapkan satu level voltase untuk biner 1 dan level voltase lainnya untuk biner 0.

sebuah modem mengubah data digital menjadi sinyal analog sehingga dapat

ditransmisikan sepanjang saluran analog. teknik dasarnya adalah amplitude-shift

keying (ask), frequency-shift keying (fsk) dan phase-shift keying (psk). ketiganya mengubah

satu karakter atau lebih suatu frekuensi pembawa agar bisa menampilkan data biner.

Dasar pensinyalan analog adalah sinyal frekuensi-konstan kontinu yang disebut

sebagai pembawa sinyal (carrier). frekuensi dari sinyal pembawa dipilih agar sesuai dengan

media transmisi yang akan digunakan. data ditransmisikan melalui sinyal pembawa

dengan cara modulasi. modulasi adalah proses pengkodean data dengan sinyal

pembawanya.

3.2 Saran

            Pada Pengkodean, Sinyal dan Data Analog dan Digital Permasalahan      yang   

sering  terjadi   pada  transmisi   analog    adalah   mudah    sekali terkena   gangguan  

Noise,      atau   interferensi.  Noise   adalah   sinyal   tambahan    yang   tidak dinginkan.     

Sehingga      bisa    menghasilkan       sejumlah     retransmission        data,     dan

mengakibatkan lambatnya suatu pengiriman (transfer) informasi.

28

DAFTAR PUSTAKA

[1] David Cooper, William/Englangga1999,Istrumentasi Elektronik dan teknik pengkuran

[2]  http:// www.yahoo.com/  Pengkodean, Sinyal dan Data Analog dan Digital

[3] http://www.google.com/Komunikasi Data dan Jaringan

29