Soal
1. Jelaskan
dengan lengkap tentang teknik encoding sinyal yaitu :
a. Digital data, digital signal
b. Digital data, analog signal
c. Analog data, digital signal
d. Analog data, analog signal
JAWABAN
TEKNIK SINYAL ENCODING
Encoding adalah salah satu proses yang sulit dalam algoritma
genetika. Hal ini disebabkan karena proses encoding untuk setiap permasalahan
berbeda-beda karena tidak semua teknik encoding cocok untuk setiap
permasalahan. Proses encoding menghasilkan string yang kemudian disebut kromosom.
String terdiri dari sekumpulan bit. Bit ini dikenal sebagai gen. Jadi satu
kromosom terdiri dari sejumlah gen. Ada bermacam-macam teknik encoding yang
dapat dilakukan dalam algoritma genetika.
Macam-macam Teknik Encoding
Digital
signaling sumber data g(t), berupa digital atau analog, dikodekan
menjadi sinyal digital x(t) berdasarkan teknik tertentu. Analog signaling:
sinyal input m(t) disebut “modulating signal” dikalikan dengan sinyal pembawa,
hasil modulasi berupa sinyal analog s(t) disebut “modulated signal”.
1. Digital
Data, Digital Signal
Umumnya peralatan untuk mengubah kode data digital menjadi sebuah sinyal digital tidak terlalu kompleks dan tidak terlalu mahal dibanding peralatan modulasi digital ke analog.
2. Digital Data, Analog Signal
Umumnya peralatan untuk mengubah kode data digital menjadi sebuah sinyal digital tidak terlalu kompleks dan tidak terlalu mahal dibanding peralatan modulasi digital ke analog.
2. Digital Data, Analog Signal
Beberapa
media transmisi seperti serat optik & media unguided hanya akan menyebarkan
sinyal-sinyal analog.
3. Analog Data, Digital Signal
Perubahan data analog ke bentuk digital memungkinkan penggunaan peralatan transmisi digital dan peralatan switching modern.
Perubahan data analog ke bentuk digital memungkinkan penggunaan peralatan transmisi digital dan peralatan switching modern.
4. Analog Data, Analog signal
Data analog dalam bentuk elektrik dapat ditransmisikan sebagai sinyal baseband dengan mudah & murah. Hal ini dilakukan dengan transmisi suara melalui jalur derajat –suara. Satu penggunaan modulasi yang umum dilkukan dengan mengalihkan badwidth sinyal basebaband ke bagian lain dari spectrum. Dengan cara ini sinyal multiple dimana masing-masing berada pada posisi yang berlainan pada spectrum dapat membagi media transmisi yang sama.
Data analog dalam bentuk elektrik dapat ditransmisikan sebagai sinyal baseband dengan mudah & murah. Hal ini dilakukan dengan transmisi suara melalui jalur derajat –suara. Satu penggunaan modulasi yang umum dilkukan dengan mengalihkan badwidth sinyal basebaband ke bagian lain dari spectrum. Dengan cara ini sinyal multiple dimana masing-masing berada pada posisi yang berlainan pada spectrum dapat membagi media transmisi yang sama.
A)
Digital Data dan Digital Signal
Sinyal digital adalah sinyal
diskrit dengan pulsa tegangan diskontinyu. Tiap pulsa adalah elemen sinyal data
biner diubah menjadi elemen - elemen sinyal.
Spektrum sinyal adalah 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.Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary ditransmisikan dengan meng-encoder-kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.
Spektrum sinyal adalah 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.Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary ditransmisikan dengan meng-encoder-kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.
Ketentuan :
A. Unipolar
: Semua elemen-elemen sinyal dalam bentuk yang sama yaitu positif semua atau
negatif semua.
B. Polar : adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu state logic
dinyatakan oleh level tegangan positif dan sebaliknya oleh tegangan negative.
C. Rating Data : Rating data transmisi data dalam bit per second
D. Durasi atau panjang suatu bit : Waktu yang dibutuhkan pemancar
untuk memancarkan bit
E. Rating modulasi (Rating dimana level
sinyal berubah dan Diukur dalam bentuk baud=elemen- elemen sinyal per detik).
F. Tanda dan ruang (Biner 1 dan biner 0 berturut-turut).
G. Modulation
rate adalah kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan dalam bauds atau
elemen sinyal per detik.
I. Istilah
mark dan space menyatakan digit binary '1' dan '0'.
Receiver
Tugas-tugas
receiver dalam mengartikan sinyal-sinyal digital :
a. Receiver harus mengetahui timing dari tiap bit
b. Receiver harus menentukan apakah level sinyal dalam posisi bit
high(1) atau low(0) Tugas-tugas ini dilaksanakan dengan men-sampling tiap posisi bit pada
tengah-tengah interval dan membandingkan nilainya dengan threshold.
Faktor
yang menentukan sukses dari receiver dalam mengartikan sinyal yang datang :
a. Data rate (kecepatan data) : peningkatan data
rate akan meningkatkan bit error
rate (kecepatan error dari bit).
rate (kecepatan error dari bit).
- S/N : peningkatan
S/N akan menurunkan bit error rate.
- Bandwidth :
peningkatan bandwidth dapat meningkatkan data rate.
Faktor
Perbandingan Teknik Komunikasi
Lima
faktor yang perlu dinilai atau dibandingkan dari berbagai teknik komunikasi dan
Bisa disebut juga Perbandingan Pola-Pola Enconding :
a. 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.
- Kekurangan pada frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yang dibutuhkan .
- Kekurangan pada komponen dc menyebabkan kopling ac melalui trafo menimbulkan isolasi.
- Pusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidth
- Kekurangan pada frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yang dibutuhkan
- Kekurangan pada komponen dc menyebabkan kopling ac melalui trafo menimbulkan isolasi.
- Pusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidth
b. Clocking
Untuk
menentukan awal & akhir posisi setiap bit adalah dgn menyediakan
clock terpisah (Clock Eksternal) untuk sinkronisasi
transmiter dan receiver. Mekanisme sinkronisasi berdasarkan sinyal yg
ditransmisikan.
c. Deteksi error
Dengan skema
pengkodean sinyal scr fisik dpt mendeteksi error dgn lbh cepat.
Dapat dibangun
untuk Encoding sinyal.
d. Interferensi sinyal dan Kekebalan terhadap
noise
Beberapa kode tertentu
menunjukkan kinerja yg sgt baik dlm mengatasi noise. Beberapa code lebih baik
daripada yang lain.
e. Harga dan Kelengkapan
Rating
sinyal yang lebih tinggi(seperti kecepatan data) menyebabkan harga semakin
tinggi. Beberapa kode membutuhkan rate sinyal ternyata lebih besar
dibanding rate data aktual
Pola-Pola Encoding
a. 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.
-
Dua tegangan yang berbeda antara bit 0 dan bit 1
-
Tegangan konstan selama interval bit
-
Tidak ada transisi yaitu tegangan no return to zero
Contoh
: Ketiadaan voltase dpt digunakan utk menampilkan biner 0 dan voltase positif
konstan utk menampilkan nilai biner 1
b. 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.
-
Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) dalam kesatuan
-
Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit
- Data
dikodekan / diterjemahkan sebagai kehadiran(ada) atau ketiadaan sinyal transisi
saat permulaan bit time
-
Transisi (dari rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) merupakan biner 1
-
Tidak ada transisi untuk biner 0
Sebagai contoh encoding differential
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.
NRZ
NRZ
c. Bipolar-AMI
- Teknik ini diarahkan utk
mengatasi ketidakefisienan kode-kode NRZ
- Digunakan lebih dari 2 level
sinyal
- Contoh untuk skema ini yakni
Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion) dan pseudoternary
- Sedangkan biner 1 ditampilkan
melalui pulsa positif dan negatif
- Pulsa biner 1 harus
berganti-ganti polaritasnya
-
Bandwidth yg dihasilkan dari sinyal2 yang dihasilkan sangat tipis
dibanding bandwidth untuk NRZ
- Karena sinyal2 biner 1 berganti
voltase dari positif ke negatif maka tidak ada dc komponen murni
-
Sifat pulsa yg berganti-ganti memungkinkan hanya diperlukan alat yg sederhana
untuk mendeteksi error
d. Pseudoternary
– Biner 1sesuai utk melalui No
Line Signal
– Biner 0 melalui pulsa yg
berganti-ganti negatif & positif
Pertukaran untuk biner multilevel
– Tidak
ada efisiensi pada NZR
– Tiap elemen sinyal
hanya menggambarkan satu bit
– Pada 3 level
sistem dapat menggambarkan log23 = 1.58 bits
– Receiver harus
membedakan diantara 3 level (+A, -A, 0)
– Membutuhkan
kira-kira lebih dari 3db kekuatan sinyal untuk kemungkinan yang sama dalam bit
error
Pertukaran
dua fase dengan dua tekniknya yaitu manchester dan differential manchester.
e. Manchester
– Transisi di tengah untuk tiap
periode bit
– Perpindahan transisi sebagai
clock dan data
– Rendah ke tinggi
menggambarkan 1
– Tinggi ke rendah
menggambarkan 0
f. Differential
Manchester
– Transisi pertengahan bit
hanya digunakan untuk clocking
– Transisi dimulai saat periode
bit menggambarkan 0
– Tidak ada transisi yang
dimulai saat periode bit dalam menggambarkan nol
Differential Manchester Encoding
Keuntungan rancangan
biphase :
– Synchronisasi : karena adanya
transisi selama tiap bit time, receiver dapat mensynchron-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.
Manchester Encoding
Manchester Encoding
g. B8ZS
– Penggantian Bipolar With 8
Zeros
– Skema pengkodean didasarkan
pada bipolar-AMI
– Kekurangan kode AMI adalah string
panjang nol bisa menyebabkan hilangnya singkronisasi. Utk itu terdapat aturan :
– Jika octet pada semua zero dan
pulsa terakhir tegangan yang terdahulu adalah encode positif sebagai 000+-0-+
– Jika octet pada semua zero dan
pulsa terakhir tegangan yang terdahulu adalah encode negatif sebagai 000-+0+-
– Teknik ini
memaksa dua kode pelanggaran pada kode AMI
– Receiver mendeteksi dan
menerjemahkan seperti octed pada semua zero
h. HDB3
– Kepadatan tinggi Bipolar 3
Zeros
– Didasarkan pada bipolar-AMI
– String pada empat zero
digantikan dengan satu atau dua pulsa
Rate Modulasi
Saat teknik pengkodean sinyal
digunakan, perlu dibuat suatu perbedaan jelas antara rate data (dinyatakan dlm
bit per detik) dan rate modulasi (dinyatakan dlm baud).Rate data atau rate bit
adalah 1/tB, tB = durasi bit.
Sedangkan rate modulasi adalah
rate tempat elemensinyal dimunculkan.
D
= R / b
Dimana :
D = rate modulasi, baudDimana :
R
= rate data, bps
b = jumlah bit per elemen sinyal
b = jumlah bit per elemen sinyal
salah satu cara menentukan
karakteristik rate modulasi adalah dengan menentukan rata-rata jumlah transisi
yang terjadi per waktu bit, dan hal ini tergantung pada runtutan tetap bit yang
ditransmisikan.
Scrambling
Rangkaian Pengisi (Filling)
– Harus
cukup menghasilkan transisi untuk sinkronisasi
– Harus
dapat diakui oleh receiver dan digantikan dengan yang asli
– Panjang
sama dengan yang asli
Dengan ciri :
– Tidak
ada komponen dc
– Tidak
ada rangkaian panjang pada saluran sinyal level zero
– Tidak
ada penurunan pada kecepatan data
– Kemampuan
pendeteksian error
B)
Digital Data dan Analog Signal
Pentransmisian data
ditigal menggunakansinyal-sinyal analog. Yang paling sering dilakukan adalah
dengan mentransmisikan data digital melalui jaringan telepon
umum.Jaringan telepon dirancang untuk menerima, mengalihkan dan
mentransmisikan sinyal-sinyal analog dengan rentang frekuensi
suara 300Hzsampai 3400Hz. Untuk jaringan telepon (perangkat digital)
yang dipasang ke jaringan melalui sebuah modem
(modulator-demodulator) dapat mengubah data digital ke sinyal-sinyal
analog.
Untuk jaringan telepon digunakan
modem-modem yang menghasilkan sinyal-sinyal dalam rentang frekuensi suara.
Teknik-teknik dasar yang sama digunakan untuk modem yang menghasilkan
sinyal-sinyal pada frekuensi yang lebih tinggi.
1. Modulasi
dipengaruhi oleh karakteristik sinya pembawa yaitu :amplitudo, frekuensi, fase
2. Ada
tiga teknik dasar pengkodean atau teknik modulasi yakni:
- Amplitude
shift keying (ASK)
- Frequency
shift keying (FSK)
- Phase
shift keying (PSK)
b. Frequency
shift keying (FSK)
Secara umumFSK berbentuk binary
sehingga disebut juga Binary Frequency Shift Keying (BFSK).Dua hasil
biner diwakili oleh dua frekuensi yang berbeda(carrier dekat) di dekat
frekuensi pembawa. Pada FSK, fase sinyal pembawa diubah untuk menampilkan data.
FSK lebih stabil dan tidak mudah error bila dibandingkan dengan ASK. Sama seperti
ASK, pada derajat suara (voice grade line) hanya sampai dengan 1200 bps. FSK
untuk operasi Full-Duplex zspanjang jalur derajat-suara, akan melewatkan
frekuensi pada kisaran rentang 300-3400 Hz. Full-Duplex berarti sinyal-sinyal
ditransmisikan dua arah pada saat yang bersamaan.
c.
Phase shift keying (PSK)
– Fase
pada sinyal carrier adalah perubahan untuk mewakili data
– Binary
PSK : Dua fase diwakili dua digit biner
– Differential
PSK
Quadrature
PSK
– Penggunaan
lebih efisien oleh tiap elemen sinyal diwakili lebih dari satu bit
– Misalnya
perubahan pada p/2 (90o)
– 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
– Offset
QPSK (orthogonal QPSK)
– Delay
dalam aliran Q
C)
Analog data, digital signal
Digitalisasi adalah Konversi
dari data analog ke data digital. Data digital dapat ditransmisikan dengan
menggunakan NRZ-L. Data digital dapat ditransmisikan dengan menggunakan code
selain NRZ-L. Data digital dapat dirubah menjadi sinyal analog. Bila
data analog diubah menjadi data digital, maka akan terjadi banyak hal,
diantaranya:
1. Data
digital dapat ditransmisikan menggunakan NRZ-L.
2. Data
digital dapat ditandai sebagai sinyal digital dengan menggunakan kode lain
selain NRZ-L. sehingga diperlukan satu data tambahan.
3. Data
digital dapat diubah menjadi suatu sinyal analog, dengan menggunakan salah satu
teknik modulasi.
Konversi analog ke digital
menggunakan codec (Coder-Decoder). Dua teknik yg digunakan dalam Codec adalah Pulse Code Modulation dan
Delta Modulation.
1.
Pulse Code Modulation(PCM)
Ciri-ciri :
– Batas data voice(suara) sampai
4000Hz.
– Membutuhkan 8000 sample tiap
detik untuk menggolongkan sinyal suara dengan lengkap.
– Untuk mengubah
menjadi digital, tiap sample harus ditandai dengansuatu kode biner.
– Sistem 4
bit sample memberi 16 level.
Kualitas :
– Kualitas error atau noise
– Kira-kira diartikan
dimungkinkan untuk menutup kembali ketepatan original
– 8 bit sample memberi 256
level kuantisasi
– Mutu sinyal suara yg diwakili
lbh baik dibandingkan kualitas dengan transmisi analog
2.
Non-Linier Encoding
Skema PCM menggunakan Nonlinear
Encoding yg artinya bahwa level-level kuantisasi tidak diperlakukan sama. Untuk
mengurangi sinyal distorsi dapat dilakukan dengan menggunakan kuantisasi yang
seragam dan companding yakni proses mempersingkat rentang intensitas sebuah
sinyal dengan penambahan lebih banyak penguat untuk sinyal-sinyal yang lemah
dibanding sinyal yang kuat pada input.
Gambar efek pengkodean Nonlinier
3.
Modulasi Delta
– Dengan DM, suatu
input analog kira-kira seperti fungsi tangga yang bergerak
naik-turun dengan satu level kuantisasi pada tiap interval sampling
– Output dari proses DM adalah
tuntunan biner yang dapat digunakan receiver untuk rekonstruksi
fungsi tangga yang jalannya mirip biner. Pada setiap waktu pengambilan
sampel, fungsi bergerak naik turun sehingga output dari proses modulasi
delta dapat ditampilkan sebagai suatu digit biner tunggal untuk setiap sampel
Contoh Modulasi Delta
Output dari proses DM adalah
runtunan biner yang dapat digunakan receiver untuk merekonstruksi fungsi
tangga. Kemudian fungsi tangga dapat diperhalus lagi dengan melalui lebih
banyak jenis proses integrasi agar dapat menghasilkan pendekatan analog dari
sinyal input analog.
D) Analog
data, analog signal
Terdapat dua alas an utama untuk
modulasi analog dari sinyal-sinyal analog :
a. Diperlukan frekuensi yang
lebih tinggi agar transmisi yang dilakukan lebih efektif
b. Modulasi
memperbolehkan frequency-division multiplexing
Tipe-tipe modulasi
- Amplitudo Modulation (AM)
- Phase Modulation (PM)
- Frequency Modulation (FM)