bab iii teknik transmisi analog
Post on 28-Nov-2015
54 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 1
TEKNIK TRANSMISI ANALOG
1. Karakteristik Sinyal2. Performansi3. Waktu Propagasi4. Baseband Processing
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 2
Obyektif PerkuliahanModul ini membahas bagaimana sinyal baseband yang akan diangkut, menyesuaikan karakteristik dari sinyal yang dikirimkan terhadap keterbatasan daya dan lebar pita kanal satelit. Hal ini adalah aspek yang penting dari komunikasi satelit karena daya mempengaruhi masa satelit dan ukuran stasiun bumi dan lebar-pita yang dibatasi oleh regulasiTujuannya adalah untuk mencapai hasil yang optimum yang memberikan kapasitas yang max dengan biaya yang minimum
Referensi :
Maral, G and Bousquet, M., “Satellite Communication Technology : System and Design”, John Willey and Son, 1995
Chapter , page
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 3
Agenda PerkuliahanKarakteristik SinyalPerformansiWaktu PropagasiBaseband Processing
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 4
Pendahuluan
Transmisi Analog meliputi :Proses di Sinyal Baseband Jumlah Kanal yang didukung oleh CarrierTipe-tipe Modulasi yang digunakan
FM SSB-AM
Studi kasusTransmisi telepone menggunakan SCPC/FM, FDM/FM, dan FDM/SSB-AMTransmisi televisi menggunakan SCPC/FM
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 5
Karakteristik SinyalBeberapa jenis sinyal baseband
Speech pada kanal teleponTelevisiBroadcast radio programmeData
800 3400
Sinyal Kanal TeleponVoice channel : 300 Hz – 3400 HzTest tone : 800 Hz (CCITT) atau 1000 Hz (US)Daya pada titik zero relative level di kanal telepon dengan referensi impedansi 600 Ω adalah 1 mW atau 0 dBm0
300 f (Hz)
Energi99% Energi voice < 3 kHz
Energi voice max
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 6
Karakteristik SinyalDaya sinyal voice rata-rata :
τσ log10115,0 2 ++= am PP
09,12 dBmPa −=
dB8,5=σ25,0=τ
Daya rata-rata sinyal speech
Standar deviasi distribusi normal daya sinyal
Faktor aktivitas pembicaraan (speak and listen)
015dBmPm −=
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 7
Karakteristik SinyalMeaning of “dBm0” (by ITU-T)
If a measuring signal with an absolute power level LM (in dBm) is applied at point T, the absolute power level of signal appearing at a point X, where the relative level is LXR (in dBr), will be LM + LXR (in dbm).Conversely, if a signal at X has an absolute power level LXA (in dBm), it is often convenient to “refer it to zero relative level point” by computing L0(in dBm0) by the formula:
L0 = LXA – LXRThis formula may be used, not only for signals, but also for noise (weighted or unweighted), which helps in the computation of a signal-to-noise ratio.
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 8
Karakteristik SinyalSinyal Televisi
Standar televisi berwarna :NTSC (japan, USA, Canada, Mexico, Asia, Amerika selatan) 30 frames/s, 525 lines/framePAL (Phase Alternating Line) : Europe kecuali perancis, Australia, Amerika selatan, dan Afrika 25 frames/s, 625 lines/frameSECAM(SEquentiel Couleur A Memoire) :Perancis, USSR, Timur Tengah & AfrikaMAC(Multiple Access Componen) Satellite broadcasting
Sinyal televisi terdiri dariLuminance black & whiteChrominance warnaSound
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 9
Standar TV Beberapa Negara
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 10
Karakteristik SinyalPembangkitan sinyal televisi
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 11
Karakteristik SinyalSpektrum sinyal komposit
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 12
Karakteristik SinyalStandar MAC(Multiplexed Analogue
Component)
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 13
Karakteristik SinyalAlokasi satu perioda
komponen sinyal MAC
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 14
Karakteristik SinyalRadio Broadcast Program
40 Hz s.d. 15 kHzData
Representasi sinyal : NRZ, RZ, Biphase, Manchester
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 15
Karakteristik SinyalSpektrum sinyal data
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 16
PerformansiParameter kualitas
S/N = daya sinyal baseband/daya noise baseband analogBER (Bit Error Rate) digitalKedua parameter bergantung pada nilai (C/N0)T menunjukkan kualitas link station –station dan didefinisikan pada input penerima stasiun bumi.
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 17
Waktu PropagasiWaktu propagasi di space link
Ru : jarak SB-Satelit, RD : jarak Satelit-SB
Waktu propagasi di jaringan terestrial (Switch + propagasi)
( ) cRRt DUSS +=
( )] [ 004,012][ kmjarakmstN ×+=
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 18
Baseband ProcessingTujuan : meningkatkan kualitas space link menggunakan metoda dimana costnya lebih rendah bila dibandingkan modifikasi di salah satu parameter link budgetMetode yang digunakan
Untuk teleponiAktivasi suaraPre- dan de-emphasisKompresi dan ekspansi
Untuk televisiPre- dan de-emphasis
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 19
Baseband ProcessingAktivasi suara
Prinsip : hanya membangun space link jika subscriber benar-benar berbicara.
Pada SCPC voice activity = 0,25 mengurangi daya 6 dB
Pre- dan de- emphasisNoise di output demodulator untuk FM mempunyai rapat spektral parabolik. Komponen frekuensi tinggi lebih terpengaruh noise daripada frekuensi rendah
Perbaikan untuk teleponi : 4 – 5 dBPerbaikan untuk televisi : 13 dB
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 20
Baseband Processing
Filter Pre-emphasis
Filter De-emphasis
FM Modulator
FM Demodulator
Receiver Filter
+
0 fmax 0 fmax
Noise
NC
0 fmaxfmax0
1⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
NS
2⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
NS
0NC
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 21
Baseband ProcessingCompanding
Prinsip : perbaikan S/N diperoleh di output demodulator diperoleh dengan mengurangi dynamic range sinyal sebelum modulasi dan melakukan kebalikannya setelah demodulasi
Satellite link ExpanderCompressor
– 5 – 10 – 15 – 20 – 25– 30
Noise
0
– 10 – 20 – 30– 40
– 50
0
– 10 – 20 – 30– 40
– 50
Noise ditekan di penerima– 70
– 50
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 22
Baseband ProcessingMultiplexing
Dalam transmisi analog : FDM
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 23
Baseband ProcessingAmplitude Modulation
Bentuk gelombang AM
mAM = indeks modulasiOkupasi spektral
Khusus untuk SSB-AM
( ) ( ) ( )tV
tvmAtc cAM ωcos1max
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
max2 fB =
maxfB =
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 24
Baseband ProcessingFrequency Modulation
Banyak digunakan karena :
S/N di output detektor FM >> C/N di input detektor (capture effect)Satelit : power limited dari pada bandwidth limited bekerja dengan level C/N rendah
Kelemahan FM :Bandwidth yang lebarEfisiensi spektral rendah
Bentuk gelombang FM :
m = indeks modulasi
Bandwidth FM (aturan Carson)
( ) ( )
( )( )tmtA
ttAtv
c
c
mod
modmod
sincos
sincos
ωω
ωωωω
+=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ Δ+=
( )12 mod += mfB
( )mod2 ffB +Δ=
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 25
Baseband ProcessingPerbaikan S/N pada FM Perbaikan pada FM
tersebut hanya akan valid bila C/N > dari nilai minimum yang disebut threshold demodulator.Jika C/N < threshold, S/N akan turun dengan cepat.
( ) 213 mmNC
NS
io
+×⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
( )( )3
13
2
2
23
fffB
NC
NS peakIF
io −
Δ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
( )( )3
max
2
23
ffB
NC
NS peakIF
io
Δ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 26
Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada SCPC/FM
SCPC = Single Channel per Carrier
Δfrms = frekuensi deviasi rmsfmax = frekuensi maksimum kanal telepon (3,4 KHz)p = faktor perbaikan akibat pre- dan de-emphasis (6,3 dB) dan companding (17 dB)w = faktor weighting psophometric (2,5 dB)(C/N0)T = carrier to noise spectral density ratio pada input receiver (Hz)
( )( ) pwff
NC
NS rms
To3
max
2
0
3 Δ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 27
Baseband Processing
g = 12,6 Faktor kliping yg bisa diterimaL = Load factor
( ) 35,010 20/115,0 2
== + σaPL
gLf
f peakrms
Δ=Δ
( ) 53,010 20/002875,0 2
== + σaPLTanpa companding
Dengan companding
09,12 dBmPa −=
dB8,5=σ
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 28
Baseband ProcessingContoh 1
SCPC/FM dgn emphasis tanpa companding. Link satelit antara 2 stasiun menempati bandwidth BN=25 kHz. S/N target = 50 dB.L = 0,35; p = 6,3 dB; w=2,5 dBΔfp = (BN/2) – fmax = 12500 – 3400 = 9100 HzΔfrms = 9100/(12,6 x 0,35) = 2063,5 Hz(C/N0)T = 76,1 dB(Hz)(C/N)T = (C/No)T/BN = 32,1 dB
Contoh 2Transmisi SCPC/FM dgn companding & emphasisL = 0,53p = 17 dB+6,3 dB = 23,3 dBΔfr = 9100/(12,6 x 0,53) = 1362,7 Hz(C/N0)T = 62,7 dB(C/N)T = 18,7 dB
Gain akibat companding = 13.4 dB
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 29
Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada FDM/FM
Carrier adalah FM dengan sebuah multiplex telepon FDM sebanyak n channelS/N pada output modulator
Δfrms = deviasi frek (sinyal test)fmax = frek max sinyal multiplexb = bandwidth 1 kanal telepon = 3,1 KHzp = faktor perbaikan = 4 dBw = faktor bobot =2,5 dB
Bandwidth yang dibutuhkan
Faktor beban :Tanpa companding
Dengan companding
pwff
bNC
NS rms
T
2
max0
1⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ Δ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
( )
16,3
2 max
=
Δ=Δ
+Δ=
g
fgLf
ffB
rmsp
p
( )
( )240 10
240 10
20log41
20log1015
<=
>=+−
+−
nL
nLn
n
( )
( )240 10
240 10
20log48,2
20log102,11
<=
>=+
+−
nL
nLn
n
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 30
Baseband ProcessingKapasitas dan band frekuensi multiplex analog yang digunakan di komunikasi satelit
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 31
Baseband ProcessingContoh 1 : FDM/FM tanpa compandingDiketahui bandwidth repeater satelit 36 MHz. hitung (C/No)T yang dibutuhkan untuk sebuah multiplex 972 kanalfmax = 4028 kHz.L = 5,54Δfp= BN/2 – fmax =13,97 MHzΔfr= Δfp/gL = 0,798 MHzS/N = 50 dBpw = (4+2,5) dB =6,5 dB(C/No)T = 92,5 dB(Hz)(C/N)T = 16,9 dB
Contoh 2 : FDM/FM dengan compandingDiketahui bandwidth repeater satelit 36 MHz. hitung (C/No)T yang dibutuhkan untuk sebuah multiplex 972 kanal dengan compandingfmax = 4028 kHz.L = 8,6Δfp= BN/2 – fmax =13,97 MHzΔfr= Δfp/gL = 0,514 MHzS/N = 50 dBpw = (17+4+2,5) dB=23,5 dB(C/No)T = 79,3 dB(Hz)(C/N)T = 3,7 dB
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 32
Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada FDM/SSB-AM
Jika diketahui frekuensi maksimum fmax dari multiplex 4500 n , dengan n adalah jumlah kanal telepon, maka bandwidth yang dipakai adalah 4500 n Hz.Daya carrier = nPm
Untuk S/N = 50 dB Pm/N = 35 dB(C/N)T yang dibutuhkan = 35 + 10 log n
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 33
Baseband ProcessingTransmisi Televisi pada SCPC/FM
S/N pada output demodulator
ΔfTPP = deviasi frekuensi peak to peakBn = bandwidth noisepw = faktor perbaikan
Bandwidth yang dibutuhkan
pwBB
fNC
NS
nn
TPP
T⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ Δ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
123
2
0 max2 ffB TPPN +Δ=
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 34
Baseband ProcessingContoh 1 : transmisi televisi 625/50 oleh INTELSAT
Data : ΔfTPP = 15MHz, fmax = 6 MHz, Bn = 5MHz, pw = 13,2 dBS/N = -42,5 + (C/N0)TJika S/N diinginkan 45 dB dibutuhkan (C/N0)T = 87,5 dB(Hz). Bandwidth yang digunakan carrier = BN = 27 MHzDengan 89,6 dB(Hz), INTELSAT menyediakan S/N 47,1 dBAkan tetapi INTELSAT hanya menggunakan 15,75 MHz bandwidth untuk dapat mentransmisikan 2 carrier tv pada Xponder 36 MHz. Terjadi freq. overdeviation.Dengan BN = 15,75 MHz S/N = 29,5 dB + (C/N)TUntuk S/N 45 dB, dibutuhkan (C/N)T = 15,5 dB
FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 35
Baseband ProcessingContoh 2 : transmisi televisi 625/50 oleh ASTRA
Data : ΔfTPP = 13,5 MHz, fmax = 6 MHz, Bn = 5 MHz, pw = 13,2 dBS/N = -43,4 + (C/N0)T
Jika S/N diinginkan 45 dB dibutuhkan (C/N0)T = 88,4 dB(Hz). Bandwidth yang digunakan carrier = BN = 25,5 MHzDengan Bn = 25, 5 MHz S/N = 30,7 dB + (C/N)T
Untuk S/N 45 dB, dibutuhkan (C/N)T = 14,3 dBDengan C/N 13 dB, ASTRA menyediakan S/N 43,7 dB
top related