bab 3 transmisi digital.doc

Bab IIITeknik Transmisi Digital

3.1. PendahuluanEvolusi perkembangan teknologi komunikasi dapat dipastikan akan menuju ke bentuk

ISDN (Integrated Service Digital Network), yaitu segala jenis pelayanan

telekomunikasi akan diberikan secara terpadu, dalam arti bahwa dalam satu sistem

penyambungan dan transmisi akan dapat disalurkan berbagai macam bentuk sinyal

( suara, gambar, data dan sebagainya).

3.2. Pengantar transmisi digital

Transmisi Digital ditandai dengan bentuk tegangan pada analog sesuai dengan

perubahan informasi. Bentuk tegangan input berupa tegangan sesuai dengan bit yang

masuk, “tegangan tinggi” untuk bit 1 dan “tegangan rendah” untuk bit 0. Transmisi

digital lebih handal dibandingkan transmisi analog Sinyal digital jauh lebih mudah

digabungkan/ Multiplexing dengan sinyal dari berbagai sumber maupun tujuan dan

sangat flexible. Keuntungan transmisi digital . deteksi "on" dan "OFF" lebih mudah,

pembuatan rangkaian digital lebih mudah dengan menggunakan IC VLSI. Karena

sinyal dikodekan dalam bentuk bit diharapkan error yang terjadi selama perjalanan pada

sinyal digital dapat diperbaiki. Dalam bentuk sinyal digital, sistem dapat diproses

terpadu dengan sistem komputer misalnya suara, gambar dan video. Kapasitas sinyal

digital dapat dikompres meskipun akan merusak sedikit masalah kwalitas. Perbedaan

sinyal analog dan digital ditunjukan pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Perbedaan sinyal analog dan digital

Teknik Transmisi &SKSO, PNJ 38

Sistem transmisi digital bertujuan untuk mentransfer deretan bit 0 dan 1 dari sisi

pemancar ke sisi penerima Kecepatan transmisi dinyatakan dengan bit rate, yang diukur

dalam bit bit perdetik Kemampuan suatu kanal untuk mentransfer frekuensi dinyatakan

dengan fungsi respon amplitudo A(f), yang didefinisikan sebagai rasio antara amplitudo

keluaran dibagi amplitudo masukan. Bandwidth suatu kanal didefinisikan sebagai kisaran

frekuensi yang dapat dilewatkan oleh kanal tersebut.

Pada saat informasi dipancarkan dalam bentuk sinyal digital, walaupun telah

menempuh jarak yang cukup jauh keutuhan data akan tetap terjaga. Sinyal digital tersebut

akan melaui serangkaian repeater station (stasiun pengulang) yang berfungsi untuk

melindungi dan memperkuat sinyal sepanjang jalur perjalanan transmisi. Gangguan

berupa cuaca buruk dan noise tidak berpengaruh banyak pada transmisi sinyal digital.

3.3. Modulasi pulsa

Modulasi pulsa atau phase modulation adalah macam metode yang berbeda-beda untuk

mengkonversi informasi menjadi bentuk pulsa tertentu, dalam upaya mentransfer pulsa

dari sumber ke tujuan. Ada empat bentuk modulasi pulsa, yaitu

1. PWM pulse width modulation , disebut juga dengan Pulse Duration Modulation

(PDM) atau Pulse Length Modulation (PLM). Lebar pulse yang merupakan

bagan aktif dari dutycycle sebanding dengan amplitude dari sinyal analog

2. PPM pulse position modulation, posisi dari lebar pulsa konstan dengan penentuan

timeslot bervariasi dengan amplitude dari sinyal analog

3. PAM pulse amplitude modulation, amplitude dari lebar pulse konstan, posisi

pulsa konstan, yang bervariasi adalah amplitude sesuai dengan amplitude sinyal

analog.

4. PCM pulse code modulation, sinyal analog diproses secara digital dengan urutan

proses awal di-sampel. Hasil sampel di konversi dengan panjang sesuai

ketinggian hasil sampel dan ditransmisikan dalam bentuk deretan biner (serial

binary). Bilangan biner bervariasi sebanding dengan amplitude dari sinyal analog.

Pulse amplitude modulation dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, tetapi tidak bisa

digunakan begitu saja dalam bidang telekomunikasi, karena PAM merupakan step awal


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Repeater_station&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Transmisi&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Noise

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Transmisi&action=edit&redlink=1

dari metode konversi lainnya yaitu PCM. PAM juga digunakan untuk modulasi PSK dan

QAM. PWM dan PPM digunakan untuk system transmisi dengan tujuan tertentu.

3.4. Pulse Code Modulation PCM

Untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dibutuhkan serangkaian proses.

Diawali dengan proses sampling, yaitu pengambilan sample dari sinyal analog. Sampling

seperti yang dituliskan William Stalling dalam buku Dasar-dasar Komunikasi Data : Bila

suatu sinyal f(t) disample pada waktu interval teratur dan pada rate yang lebih tinggi

dua kali dibanding frekuensi sinyal tertinggi, maka sampel tersebut memuat segala

informasi dari sinyal yang asli. Fungsi f(t) dapat direkonstruksikan dari sampel-sampel

dengan menggunakan Low Pass Filter LPF. Keluaran dari sampel ini disebut dengan

Pulse Amplitude Modulation (PAM). Teori tersebut dikenal dengan teori Nyquist, yaitu

sampling rate harus lebih besar atau sama dengan dua kali frekuensi tertinggi.. Sinyal

analog akan disampel dengan memberikan sederetan pulse yang mempunyai waktu yang

dihitung menggunakan formula 3.1.

(3.1.)

dimana : ft adalah frekuensi tertinggi.

Keluarannya berupa sinyal PAM seperti ditunjukan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Sinyal Analog dan Sinyal PAM


PCM adalah metode dimana sinyal analog dapat ditransformasikan menjadi

format numerical dan selanjutnya di dekodekan pada bagian penerima. Blok diagram

proses PCM dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Proses PCM

Kuantisasi

Sinyal asli mempunyai amplitude kontinyu pada range dinamik. Sinyal PAM merupakan

sinyal diskrit dengan periode konstan dan deretan pulsa yang dihasilkan telah

mempunyai nilai amplitude atau level yang tertentu. Kuantisasi dari PAM sangat

tergantung pada jumlah bit yang akan digunakan. Dengan kata lain kuatisasi sinyal hanya

mempunyai nilai yang dapat dikuantisasi dengan words yang tersedia. Gambar 3.4.

mempelihatkan contoh kuantisasi menggunakan word 3 bit.

Gambar 3. 4. Kuantisasi sinyal PAM


Proses transform samples kontinyu menjadi sample level diskrit

disebut dengan kuantisasi . Pada kuantisasi uniform , kuantisasi

dibuat dengan ukuran step yang constant.

Gambar 3.5. Kuantisasi uniform

Representasi Biner Sinyal Suara

Periode pencuplikan bergantung pada seberapa cepat suatu sinyal berubah terhadap

waktu

Contoh :

Pada teknik PCM dimana pada proses digitisasi sinyal suara analog dengan bandwidth

yang ditetapkan sebesar 4 KHz, sinyal dicuplik pada laju 8000sampel/detik, atau periode

T =1/8000 = 125 µsecond. Hasil cuplikan dikuantisasi menggunakan resolusi 8 bit,

sehingga menghasilkan laju bit 8000 sampel/detik x 8 bit/sampel = 64 kbps. Besar

ketinggian level kuantisasi total ada sebesar 28 =256 level. Misalkan hasil sampling

seperti ditunjukan pada gambar 3.6. Angka 1 dan 2 pada pulsa PAM menunjukan 1 untuk

level sinyal positif dan 2 untuk level sinyal negatif.


Gambar 3.6. PAM dengan kuantisasi menggunakan 8 bit.

Setelah kuantisasi sinyal akan dikodekan. Sinyal. Dengan level positif akan diberi

inisialisasi 0 dan yang negative berinisialisasi 1. Inisialisai dapat dibuat juga misalkan 1

untuk sinyal + dan 0 untuk sinyal -. Tabel 3.1. menunjukan hasil pengkodeaan sinyal

PAM.

Tabel 3.1. Contoh hasil kuantisasi

Hasil ketiga proses diatas akan menjadi sinyal PCM dengan deretan pulsa yang dikirim

berbentuk serial seperti contoh pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Data serial dari PCM

Urutan proses pengubahan dari sinyal analog menjadi sinyal digital dapat dilihat pada

gambar 3.8.


Gambar 3.8. Urutan proses sinyal analog menjadi sinyal digital

Laju bit dapat dikurangi dengan memperkecil resolusi, tetapi menyebabkan reproduksi

sinyal kurang akurat

3.5. Kompresi

Penemuan Pulse Code Modulation (PCM) membuka jalan untuk pengiriman suara pada

jaringan komunikasi digital. Informasi dapat dibagi menjadi 2 kategori besar

Informasi dalam bentuk bloktunggal, misal: file teks, dokumen hitam putih, citra

berwarna, dll.

Stream yang dihasilkan secara kontinu oleh sumber informasi, misal: suara, audio,

video

Informasi tersebut memiliki redundancy yang dapat dibuang agar menghemat kapasitas

media transmisi maupun media penyimpanan. Beberapa teknik kompresi: zip, faksimil

grup 3, ADPCM, RELP, MPEG audio MP3,dll. Rasio kompresi adalah perbandingan

jumlah bit pada informasi asli dan jumlah bit pada informasi terkompres, contohnya

570:1 pada kompresi MP3.


Gambar 3.9. Blok diagram kompresi

Biaya transmisi yang tinggi pada kondisi tertentu, misalnya kabel laut, satelit, dan sistem

nirkabel menyebabkan pengembangan algoritma yang lebih kompleks untuk mengurangi

laju bit namun dengan kualitas sinyal suara yang baik. Teknik PCM menghasilkan laju bit

suara digital 64 kbps, ADPCM dengan laju bit32 kbps. Sistem musik stereo

menghasilkan laju bit 1,4 Mbps, standar MPEG dapat mengurangi bit rate ini menjadi

100 kbps. Sinyal video membutuhkan laju bit tanpa kompresi sebesar 249 Mbps,

pengkodean MPEG-2 dapat menguranginya menjadi hanya 6 Mbps.

Standard ITU-T untuk pengkodean speech dan video terlihat pada tabel 3.2.

Tabel 3.2. Standard ITU-T Pengkodean


3.6. Line Code

Line code digunakan untuk memungkinkan transmisi baseband pada system fiber optik,

transmisi kabel serta akses dan storage/penyimpan data. Link PCM pengkodeaan

saluran digunakan meringankan clock sinkronisasi pada penerima, transform F dari

sederetan pulse mungkin saja berisi spikes dan clock penerima dapat disinkronisasi.

Gambar 3.10. Blok diagram line code

Line code kebal untuk rentetan zero yang panjang yang dapat membuat clock

sinkronisasi penerima mendahului transmitter. Kontain zero yang berkepanjangan akan

membentuk komponen DC rata-rata. Dengan line code membuat bandwidth menjadi

minimum. Line code juga dapat digunakan sebagai deteksi error (gambar 3.10

Line code dibagi dalam tiga bagian seperti pada gambar 3.11. Encoding Unipolar

menggunakan hanya satu level tegangan. Logika 1 misalkan diberi tegangan 5 V dan

logika 0 diberi tegangan 0 . EncodingEncoding Polar menggunakan dua level tegangan yaitu

tegangan positip dan negatip. Bentuk line code polar ada 4 yaitu NRZ, RZ, Manchester

dan Differential Manchester.


Gambar 3.11. Klasifikasi Line coding

NRZ sendiri dibagi dalam dua bagian, yaitu NRZI dan NRZL. Pada NRZ-L, level

dari sinyal tergantung pada keadaan bit., artinya bila logika 1 diberi tegangan positip dan

logika 0 diberi tegangan negatip maka setiap terjadi perubahan dari logic 1 ke logic 0

akan terjadi perubahan tegangan dari positip ke negatip dan sebaliknya.

Sedang NRZI sinyal akan diinvers jika bertemu dengan logika 1, artinya logik 1

akan diinvers jika bertemu dengan logic 1 berikutnya. Selama belum ada logic 1

berikutnya maka level tegangan tetap pada level logic 1 yang sedang berlangsung. Kedua

bentuk tersebut dapat dilihat pada gambar 3.12

Gambar 3.12. NRZ L dan I

RZ return to zero, logic 1 dan logic 0 dibedakan level tegangannya. Kedua logic

ini menggunakan setengah dari clock pulse sedang setengahnya digunakan sebegai titik

kembali ke nol yang berfungsi sebagai sinkronisasi. Gambar 3.13. memperlihatkan

bentuk gelombang RZ, logic 1 dinyatakan dengan +v dan logic 0 dengan –v. Encode

yang bagus pada sinyal digital harus ada bagian untuk sinkronisasi.


Gambar 3.13 .Bentuk line code RZ

Pada encoding Manchester , transisi pada bagan tengah dari bit digunakan untuk

sinkronisasi dan merepresentasikan bit. Bit 0 membentuk huruf Z dan bit 1 digambarkan

membentuk huruf S. Bit 0 transisi dari high ke low pada bagan tengah interval, dan bit 1

transisi dari low ke high pada bagan tengah interval seperi terlihat pada gambar 3.14.

Gambar 3.14. Manchester


Encoding differential Manchester ,transisi pada bagan tengah bit digunakan

hanya untuk sinkronisasi. Representasi bit didifinisikan sebagai inver atau non invers

pada pada awal dari bit. Transisi selalu dimulai pada bagan tengah dari interval. Bit 0

transisi pada bagan tengah dari interval, sedang bit 1 tidak ada transisi pada bagan awal

interval (gambar 3.15).

Gambar 3.15. Diferensial Manchester

Encoding bipolar menggunakan tiga level, positip, negatip dan nol. Contoh

bipolar adalah AMI alternate mark inversion. Pada AMI Bit 0 dinyatakan dengan

tegangan nol, bit 1 sangat tergantung pada bit 1 sebelumnya, misalkan awal bit 1

tegangan positip maka bit 1 berikutnya tegangan negatip (gambar 3.16)

Gambar 3.16. AMI

3.7. Repeater

Pada jalur transmisi regenaritif dengan menggunakan repeater

sering digunakan. Pada sinyal yang diterima akan ditransformasi balik

ke dalam bentuk analog dengan menggunakan LPF untuk

menghilangkan harmonic yang dihasilkan dari proses sampling.

Repeater dikatagorikan sebagai :

repeater analog : dimana gain sama dengan attenuasi antar

repeater.


Repeater digital : regerasi dari bit-bit dengan proses decoding

dan encoding

Error rate untuk polar , base band dengan m sederatan stage repeater.

Pada repeater analog

Pada digital repeater

Perbandingan rentetan repeater Analog dan digital(kode polar) untuk

3.8. Latihan soal

1. What sampling rate is needed for a signal with a bandwidth of 10,000 Hz (1000 to

11,000 Hz)? Jawab : The sampling rate must be twice the highest frequency in the

signal: Sampling rate = 2 x (11,000) = 22,000 samples/s

2. A signal is sampled. Each sample requires at least 12 levels of precision (+0 to +5

and -0 to -5). How many bits should be sent for each sample? Jawab : We need 4

bits; 1 bit for the sign and 3 bits for the value. A 3-bit value can represent 23 = 8

levels (000 to 111), which is more than what we need. A 2-bit value is not enough

since 22 = 4. A 4-bit value is too much because 24 = 16.


3. We want to digitize the human voice. What is the bit rate, assuming 8 bits per

sample? Jawab : The human voice normally contains frequencies from 0 to 4000

Hz.

Sampling rate = 4000 x 2 = 8000 samples/s

Bit rate = sampling rate x number of bits per sample

= 8000 x 8 = 64,000 bps = 64 Kbps


bab 3 transmisi digital.doc

Documents