TEKNIK ENCODING SINYAL

William Stallings Data and Computer Communications 7th Edition

TEKNIK ENCODING SINYAL Ir. Hasanuddin Sirait, MT By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

1

Teknik Encoding • • • •

Data Data Data Data

digital, sinyal digital analog, sinyal digital digital, sinyal analog analog, sinyal analog

By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

2

Data Digital, Sinyal Digital • Sinyal digital —Diskrit, pulsa tegangan diskontinyu —Tiap pulsa adalah satu elemen sinyal —Data biner dikodekan ke dalam elemen-elemen sinyal


3

Terminologi (1) • Unipolar —Semua elemen sinyal mempunyai tanda sama

• Polar —Satu kondisi logik dinyatakan dg tegangan positif lainnya dg tegangan negatif

• Laju data —Laju transmisi data dlm bit per detik

• Durasi atau panjang dari satu bit —Waktu diperlukan pengirim utk ‘memancarkan‘ bit


4

Terminologi (2) • Laju modulasi —Laju dimana level sinyal berubah —Diukur dlm baud = elemen sinyal per detik

• Mark dan Space —Masing-masing Biner 1 dan Biner 0


5

Interpretasi Sinyal • Perlu tahu —Timing dari bit-bit – kapan mulai dan akhir —Level sinyal

• Faktor yg mempengaruhi keberhasilan interpretasi sinyal —Rasio sinyal dan noise (Signal to noise ratio) —Laju data —Bandwidth


6

Perbandingan Skim-Skim Encoding (1) • Spektrum sinyal —Ketdkadaan frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yg diperlukan —Ketdkadaan komponen dc memungkinkan ac coupling melalui transformer, memberikan isolasi —Mengkonsentrasikan daya pd tengah-tengah bandwidth

• Pewaktuan (Clocking) —Mensinkronkan pengirim dan penerima —Clock eksternal —Mekanisme sync berdasarkan pd sinyal


7

Perbandingan Skim-Skim Encoding (2) • Deteksi error —Dp ‘ditanamkan’ pd encoding sinyal

• Interferensi sinyal dan ketahanan thd noise —Bbrp code lebih baik drpd lainnya

• ‘Biaya’ dan kompleksitas —Laju sinyal lebih tinggi (& krnnya laju data) menyebabkan ‘biaya’ lebih tinggi —Bbrp code memerlukan laju sinyal lebih besar drpd laju data


8

Skim-Skim Encoding • • • • • • • •

Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) Bipolar -AMI Pseudoternary Manchester Differential Manchester B8ZS HDB3


9

Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) • Dua tegangan berbeda utk bit-bit 0 dan 1 • Tegangan konstan selama bit interval —Tdk ada transisi yaitu ada tegangan kembali ke nol

• Mis. Tdk ada tegangan utk “0”, tegangan positif konstan utk “1” • Lebih sering, tegangan negatif utk satu harga dan positif utk lainnya • Ini adalah NRZ-L


10

Nonreturn to Zero Inverted • Nonreturn to zero inverted on ones • Pulsa tegangan konstan utk durasi bit • Data dikodekan sbg ada atau tdk ada transisi sinyal pd awal waktu bit • Transisi (rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) menyatakan biner 1 • Tdk ada transisi menyatakan biner 0 • Contoh dari differential encoding


11

NRZ


12

Differential Encoding • Data direpresentasikan dg perubahan dr levellevel • Deteksi transisi lebih handal drpd level • Dlm layout transmisi yg kompleks sangat mudah kehilangan sense polaritas


13

NRZ pros dan cons • Pros —Mudah dlm rekayasa —Baik dlm penggunaan bandwidth

• Cons —komponen dc —Kurang kemampuan sinkronisasi

• Digunakan utk perekaman (recording) magnetis • Tdk sering digunakan utk transmisi sinyal


14

Multilevel Binary • Menggunakan lebih dari dua level • Bipolar-AMI —nol direpresentasikan dg tdk ada sinyal saluran —Satu direpresentasikan dg pulsa positif atau negatif —Pulsa-pulsa satu bergantian dlm polaritas —Tdk kehilangan sinkronisasi utk deretan satu yg panjang (Nol masih masalah) —Tdk ada komponen dc —Bandwidth lebih rendah —Deteksi error mudah By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

15

Pseudoternary • Satu direpresentasikan dg ketiadaan sinyal saluran • Nol direpresentasikan pergantian positif dan negatif • Tdk ada kelebihan atau kekurangan dibandingkan bipolar-AMI


16

Bipolar-AMI dan Pseudoternary


17

Untung Rugi utk Multilevel Binary • Tdk seefisien NRZ —Tiap elemen sinyal hanya merepresentasikan satu bit —Dlm suatu sistem 3 level dp merepresentasikan log23 = 1.58 bits —Penerima harus membedakan antara tiga level (+A, -A, 0) —Memerlukan kira-kira daya sinyal 3dB lebih utk probabilitas bit error yg sama


18

Biphase • Manchester — Transisi pd pertengahan tiap perioda bit — Transisi berperan sbg clock dan data — Rendah ke tinggi menyatakan satu — Tinggi ke rendah menyatakan nol — Digunakan pd IEEE 802.3

• Differential Manchester — Transisi pertengahan bit hanya utk clocking — Transisi pd awal perioda bit menyatakan nol — Tdk ada transisi pd awal perioda bit menyatakan satu — Cat: ini suatu skimdifferential encoding — Digunakan pd IEEE 802.5 By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

19

Manchester Encoding


20

Differential Manchester Encoding


21

Biphase Pros dan Cons • Con —Paling sedikit satu transisi per waktu bit dan kemungkinan dua —Laju modulasi maksimum dua kali NRZ —Memerlukan lebih banyak bandwidth

• Pros —Sinkronisasi pd pertengahan transisi bit (self clocking) —Tdk ada komponen dc —Deteksi error • Ketiadaan transisi yg diharapkan


22

Laju Modulasi


23

Scrambling • Gunakan pengacakan (scrambling) utk menggantikan deretan yg akan menghasilkan tegangan konstan • Pengisisan (filling) deretan — Harus menghasilkan cukup transisi utk sinkronisasi — Harus dikenali oleh penerima dan diganti dg yg original — Sama panjang spt original

• • • •

Tdk ada komponen dc Tdk ada level sinyal saluran nol yg panjang Tdk ada pengurangan dlm laju data Kemampuan deteksi error


24

B8ZS • Bipolar dg substitusi 8 Nol (Bipolar With 8 Zeros Substitution) • Didasarkan pd bipolar-AMI • Jika octet dari semua nol dan tegangan pulsa terakhir sebelumnya positif code-kan sbg 000+-0-+ • Jika octet dari semua nol dan tegangan pulsa terakhir negatif code kan sbg 000-+0+• Menyebabkan dua pelanggaran thd AMI code • Kecil kemungkinannya terjadi sbg hasil dari noise • Penerima mendeteksi dan menginterpretasikan sbg octet dari semua nol By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

25

HDB3 • High Density Bipolar 3 Zeros • Kan pd bipolar-AMI • Deretan empat nol digantikan dg satu atau dua pulsa


26

B8ZS and HDB3


27

Spectral Density Skim Encoding


28

Data Digital, Sinyal Analog • Sistem Telepon Publik —300Hz sd 3400Hz —Gunakan modem (modulator-demodulator)

• Amplitude shift keying (ASK) • Frequency shift keying (FSK) • Phase shift keying (PSK)


29

Modulation Techniques


30

Amplitude Shift Keying • Nilai direpresentasikan oleh amplituda pembawa (carrier) berbeda • Umumnya, satu amplituda adalah nol —yaitu digunakan ada atau tdknya pembawa (carrier)

• Rentan thd perubahan penguatan tiba-tiba • Tidak efisien • Sampai dg 1200bps pd saluran kualitas suara (voice grade lines) • Mis. digunakan pd serat optik By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

31

Binary Frequency Shift Keying • Bentuk yg paling umum adalah Binary FSK (BFSK) • Dua nilai biner direpresentasikan oleh dua frekuensi berbeda • Lebih tahan thd error drpd ASK • Sampai dg 1200 bps pd ‘voice grade lines’ • Radio frekuensi tinggi • Frekuensi lebih tinggi pd LANs menggunakan co-ax By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

32

Multiple FSK • • • •

Lebih dari dua frekuensi digunakan Bandwidth lebih efisien Lebih mudah terkena error Tiap elemen signalling merepresentasikan lebih dari satu bit


33

Phase Shift Keying • Phasa dari sinyal pembawa (carrier) digeser utk merepresentasikan data • Binary PSK —Dua phasa merepresentasikan dua digit biner

• Differential PSK —Phasa digeser relatif thd transmisi sebelumnya dibandingkan thd sinyal referensi


34

Differential PSK


35

Data Analog, Sinyal Digital • Digitalisasi —Konversi dari data analog ke data digital —Data digital lalu dp ditransmisikan menggunakan NRZ-L —Data digital dp ditransmisikan menggunakan code lain selain NRZ-L —Data digital dapat dikonversikan kembali ke sinyal analog —Konversi analog ke digital dilakukan menggunakan codec —Pulse code modulation —Delta modulation By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

36

Digitalisasi Data Analog


37

Pulse Code Modulation(PCM) (1) • Jika suatu sinyal dicuplik (sampling) dg interval regular dg laju lebih besar drpd dua kali frekuensi tertinggi sinyal, sampel-sampel memuat semua informasi dari sinyal original • Data suara dibatasi di bawah 4000Hz • Memerlukan 8000 sampel per detik • Sampel-sampel analog (Pulse Amplitude Modulation, PAM) • Tiap sampel dialokasikan nilai digital By @Ir.Hasanuddin Sirait, MT

38

Pulse Code Modulation(PCM) (2) • Sistem 4 bit memberikan 16 level • Kuantisasi —Error kuantisasi atau noise —Aproksimasi berarti tdk mungkin utk mendpkan kembali sinyal original secara eksak

• Sampel 8 bit memberikan 256 level • Kualitas sebanding dg transmisi analog • 8000 sampel per detik dg masing-masing sampel 8 bit memberikan 64kbps


39

PCM Example


40

PCM Block Diagram


41

Nonlinear Encoding • Level kuantisasi tidak sama • Mengurangi keseluruhan distorsi sinyal • Dapat juga dilakukan dengan companding


42

Effect dari Non-Linear Coding


43

Fungsi Companding Tipikal


44

Delta Modulation • Input analog diaproksimasikan dg fungsi tangga (staircase function) • Naik atau turun satu level (δ) pd tiap interval sampel


45

Delta Modulation - contoh


46

Delta Modulation - Operasi


47

Delta Modulation - Performansi • Reproduksi suara baik —PCM - 128 level (7 bit) —Voice bandwidth 4khz —Memerlukan 8000 x 7 = 56kbps utk PCM

• Kompresi data dp memperbaiki ini —mis. Teknik Interframe coding untuk video


48

Data Analog, Sinyal Analog • Mengapa memodulasi sinyal analog? —Frekuensi lebih tinggi dp memberikan transmisi yg lebih efisien —Memungkinkan frequency division multiplexing

• Tipe-Tipe modulasi —Amplitude —Frequency —Phase


49

Modulasi Analog


50

Required Reading • Stallings chapter 5


51

TEKNIK ENCODING SINYAL

Recommend Documents