Sistem Telekomunikasi - UNIMAL• Sinyal analog, transmisi digital 21 Contoh message (information) 22 Sinyal analog, transmisi analog Sinyal digital, transmisi analog Sinyal digital,

3/20/2015

1

1

Sistem Telekomunikasi

Muhammad Daud [email protected]

Program Studi Teknik Elektro FT-UnimalLhokseumawe, 2015

Sinyal Analog dan Sinyal Digital

Pendahuluan• Services that the telecommunications networks provide have

different characteristics. Required characteristics depend on the applications we use. To meet these different requirements, many different network technologies that are optimized for each type of service are in use.

• To understand the present structure of the telecommunications network, we have to understand what types of signals are transmitted through the telecommunications network and their requirements.

• In this chapter we look at the requirements of various applications, characteristics of analog voice channels, fundamental differences between analog and digital signals, analog-to-digital conversion, and a logarithmic measure of signal level, the decibel.

2

3/20/2015

2

Topics

• Requirements of various applications • Characteristics of analog voice

channels• Fundamental differences between

analog and digital signals • Analog-to-digital conversion• Signal power

3

Jenis-jenis Informasi (1)• Jaringan digital modern mentransmisikan informasi

digital secara transparan, yaitu jaringan tdk perlutahu apa jenis informasi yg dikandung oleh data.

• Adapun informasi yg ditransmisikan melaluijaringan ini dpt berupa:– Speech (telephony; fixed or mobile/celular);– Moving images (television or video);– Printed pages or still picture (facsimile or multimedia

messaging);– Text (electronic mail or short text messaging);– Music;– All types of computer information such as program files.

4

3/20/2015

3

Jenis-jenis Informasi (2)

• Utk transmisi digital, sinyal analog (sepertisuara) harus dikodekan dlm bentuk digital dan selanjutnya ditransmisikan melaluijaringan sbg barisan bit (sama sepertitransmisi file-file komputer).

• Teknologi jaringan memiliki dua jalurpengembangan utama:– Jalur utk layanan suara (circuit-swicthed)– Jalur utk layanan data (packet-swicthed)

5

Jenis-jenis Informasi (3)• Jaringan telepon dan ISDN dikembangkan utk

komunikasi suara (voice) bersifat constant-bit-rate, yg cocok utk transmisi suara (speech transmission).

• Jaringan data (seperti LAN dan internet) dikembangkan utk transmisi data yg bersifat bursty.

• Persyaratan transmisi sgt tergantung pdaplikasinya. Persyaratan transmisi sbb: – Data Rate or Bandwidth Requirement– Data Loss Tolerance– Fixed Delay Tolerance– Variable Delay Tolerance– Peak Information Rate

6

3/20/2015

4

Persyaratan Transmisi

7

Simplex, Half-Duplex, and Full-Duplex Communication

8

3/20/2015

5

Topics




9

Frequency and Bandwidth (1)

• The frequency refers to the number of cycles through with the wave oscillates in a second.

• Suatu sinyal transmisi terdiri dari banyak frekuensi. Jangkauan (range) dari frekuensi ini disebut lebar pita (bandwidth) sinyal.

10

3/20/2015

6


11

Frequency and Bandwidth (3)• Misalkan suatu sinyal telekomunikasi

dimana: f adlh frekuensi, t adlh waktu dlm detik atausekon, adlh sudut fase, adlh frekuensi sudut(anguler) dlm radian/detik, dimana = 2f.

• Periode T adlhT = 1/f dan f = 1/T

• Panjang gelombang adlh = c/f = cT

• Dimana utk gelombang cahaya dan gelombangradio, c = 3 x 108 m/s. Utk gelombang suara(sound), kecepatannya di udara adlh 346 m/s. 12

)2cos()cos()( ftAtAtv

3/20/2015

7


Bandwidth kanal telepon adlh 3400 – 300 Hz = 3,1 kHz.

13

Suara

• Speech suara yg diucapkanmanusia (100 – 10.000 Hz)

• Audio suara yg mampu didengaroleh telinga manusia (20 – 20.000 Hz)

• Sound bunyi (semua/sembarangsuara)

• Voice speech yg telah difilter (300 –3.400 Hz)

14

3/20/2015

8

Topics




15

Perbedaan sinyal analog dan sinyal digital

16

3/20/2015

9

Sinyal

• Sinyal analog (waktu kontinu, nilai kontinu)

• Sinyal diskrit(waktu diskrit, nilai kontinu)

• Sinyal digital (waktu diskrit, nilai diskrit)

• Sinyal biner(sinyal digital dgn dua nilai saja; utkmerepresentasikan 0 dan 1).

17

Transmisi Sinyal Analog

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

-2

0

2

Sinyal yg dikirimkan

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

-2

0

2

Sinyal yg mengalami redaman

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

-2

0

2

Sinyal yg teredam mengandung noise

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

-2

0

2

Sinyal setelah diperkuat di penerima

18

3/20/2015

10

Why Digital?

• Digital pulse degradation and regeneration

19

Keuntungan teknologi digital dibandingkan teknologi analog

• Digital functions make a high scale of integration possible.

• Digital technology results in lower cost, better reliability, less floor space, and lower power consumption.

• Digital technology makes communication quality independent of distance.

• Digital technology provides better noise tolerance.• Digital networks are ideal for growing data

communication.• Digital technology makes new services available.• Digital system provides high transmission capacity.• Digital networks offer flexibility.

20

3/20/2015

11

Beberapa kondisi

• Sinyal analog, transmisi analog• Sinyal digital, transmisi analog• Sinyal digital, transmisi digital• Sinyal analog, transmisi digital

21

Contoh message (information)

22

Sinyal analog, transmisi analog

Sinyal digital, transmisi analog

Sinyal digital, transmisi digital

3/20/2015

12

Pengiriman sinyal analogmelalui jaringan digital

• Dua proses utama: analog-to-digital conversion (A/D) dandigital-to-analog conversion (D/A).

23

Topics




24

3/20/2015

13

Pulse Code Modulation (PCM)

• PCM adlh metode standar yg digunakan utkmengubah sinyal analog ke sinyal digital pdtransmisi melalui jaringan telekomunikasi digital.

• Pertama, sinyal analog dicuplik pd sampling rate 8 kHz, kemudian (kedua) setiap sampel dikuantisasi(ada 256 level kuantisasi), dan ketiga dikodekanmenjadi kata digital 8-bit. Note: 8 kHz adlh 2 x fmaks.

• Data rate keseluruhan dari suatu sinyal suaramenjadi 8.000 x 8 = 64 Kbps. Di Amerika, satu daridelapan bit pd setiap frame keenam dipakai utk in-band signalling, shg kapasitas data berkurang mjd8.000 x 7 = 56 Kbps.

25

PCM (lanjutan)

26

3/20/2015

14

Pencuplikan (Sampling)

• Keluaran dari proses sampling adlh sinyal PAM (pulse amplitude modulation) yg merupakan sinyal diskrit (waktu diskrit, nilai kontinu).27

Time domain

Frequency domain

Kuantisasi (Quantizing)

28

3/20/2015

15

Derau Kuantisasi (Quantizing Noise)

29

Daya noise kuantisasi• Error kuantisasi dpt diasumsikan mempunyai

probability density function yg terdistribusi uniformdgn mean nol.

• Jika kita definisikan sinyal memiliki nilai antara -1 … +1, maka daya noise kuantisasi adalah variansierror kuantisasi, yg diberikan oleh

dimana = daya noise kuantisasi dan q = banyaknya level kuantisasi.

30

22

31q

N q

2qN

3/20/2015

16

Signal-to-quantizingnoise ratio (SQR)

• Signal-to-quantizing noise ratio (SQR) dari kuantisasi linier jika daya sinyalmaksimum sama dgn satu adalah

dimana S = daya sinyal, N = daya noise kuantisasi, dan q = banyaknya level kuantisasi.

31

SQR kuantisasi linear dan kata biner

• Utk kuantisasi linear dan menggunakan kata biner, maka S/N maksimum dlm decibel adalah

dimana n = jumlah bits/word atau jumlahbit/sampel.

32

3/20/2015

17

Non-Uniform Quantizing

33

Non-Uniform Quantizing (2)

34

3/20/2015

18

Algoritma Companding• Proses compressing/expanding pd kuantisasi non-

uniform biasa disebut companding.• Dua algoritma companding standar adlh:

– A-law; yg digunakan di Eropa, didefinisikan sbb:

– -law; yg digunakan di Amerika Utara dan Jepang

35

Pengkodean Biner (Binary Coding)

36

3/20/2015

19

PCM Encoder

37

PCM Decoder

38

3/20/2015

20

Metode-metode pengkodean suara lain

• Adaptive PCM (APCM)• Differential PCM (DPCM)• Delta Modulation (DM)• Adaptive DPCM (ADPCM)• GSM speech coding

Note: “Riset di dalam speech coding terus berkembang ygselalu mencari teknik coding yg mampu memberikan data rate yang sekecil mungkin dgn kualitas yang masih dapat diterima”

• Tujuannya agar jumlah pembicaraan di dalam jaringan dptmeningkat walaupun kapasitas jaringan tetap.

39

Contoh Soal

40

3/20/2015

21

Penyelesaian

41

42

3/20/2015

22

43

44

3/20/2015

23

Topics




45

Daya Sinyal (1)

• Sinyal yg ditransmisikan melalui media apapun akan mengalami penurunan dayaakibat redaman yg sebanding dgn jarak.

• Daya sinyal perlu dikontrol utk menjaga agar cukup tinggi dibandingkan noise ataupuncukup rendah utk menghindari overload.

• Penurunan daya sinyal (loss atauattenuation) dinyatakan dgn power loss. Sebaliknya, jika sinyal dikuatkan (olehamplifier ataupun antena), dinyatakan dgnpower gain. 46

3/20/2015

24

Daya Sinyal (2)

• Penguatan (Gain) absolut dinyatakan oleh

• Namun, gain lebih sering dinyatakan dlmukuran logaritmik

• Dgn satuan decibel (dB) utk mengenangjasa Alexander Graham Bell yg pertamamenggunakan ukuran daya logaritmik. 47

in

out

PPg

dBPPgg

in

outdB

1010 log10log10

Daya Sinyal (3)

48

3/20/2015

25

Daya Sinyal (4)

• Ukuran utk daya absolut sering dinyatakan dgn dBW atau dBm, dimana daya aktual dibandingkan daya 1 W atau 1 mW.

• Berikut ini adalah rumus-rumus untuk konversi dari satuan Watt ke dBW, satuan milliWat ke dBm, dan sebaliknya.

49

• Rumus konversi dari satuan Watt ke satuan dBW:

• Rumus konversi dari satuan mW ke satuan dBm:

Konversi dari Watt ke dB

50

dBWW1

log10 Watt10dBW

PP

dBmmW1

log10 milliWatt10dBm

PP

3/20/2015

26

• Rumus konversi dari satuan dBW ke satuan Watt :

• Rumus konversi dari satuan dBm ke satuan mW :

Konversi dari dB ke Watt

51

Watt10 10/Watt

dBWPP

mW10 10/mW

dBmPP

• Rumus konversi dari satuan dBW ke satuan dBm :

• Rumus konversi dari satuan dBm ke satuan dBW:

Konversi dari dBW ke dBm

52

30dBmdBW PP

30dBWdBm PP

3/20/2015

27

Contoh Perhitungan Daya Sinyal (1)

53

dBW00101log10W1W1log10W1 1010

dBW1011010log10W1W10log10W10 1010

dBm303101000log10mW1

mW1000log10W1 1010

dBm303101000log10mW1

mW1000log10mW1000 1010

Contoh Perhitungan Daya Sinyal (2)

54

Watt1001010dBW20 210/20

Wm1001010dBm20 210/20

kali)(1001010dB20 210/20

dBm503020dBW20

dBW103020dBm20

3/20/2015

28

Power Link BudgetContoh Soal 1 (Sistem komunikasi radio):

55

Solusi:Daya pancar

P1 = 1 WP1,dBW = 10 log10(P1/1 W) dBW = 10 log10(1 W/1 W) dBW

= 10 log10(1) dBW = 0 dBWMaka daya terima

P2,dBW = P1,dBW + gT,dB – LdB + gR,dB

P2,dBW = 0 dBW + 30 dB 110 dB + 30 dB = 50 dBWP2,dBm = (50 + 30) dBm = 20 dBmP2 = 10(20/10) mW = 0,01 mW = 10 W

56

Solusi:Redaman

LdB = 40 km · 0,5 dB/km = 20 dBDaya terima adlh

P2,dBm = P1,dBm LdB

= 0 dBm 20 dB= 20 dBm

Power Link BudgetContoh Soal 2 (Sistem komunikasi optik):

3/20/2015

29

PR-4

• Soal-soal PR-4 ada di file tersendiri.

Jadwal Pengumpulan:• Kelas A3 (Senin);

– paling lambat hari Jum’at 20-Mar-2015 jam 11.00 di TU Adm. JTE• Kelas A4 dan A1 (Kamis);

– paling lambat hari Rabu 25-Mar-2015 jam 11.00 di TU Adm. JTE

57

Sekian, terima kasih.Semoga berkah.

58

Documents

Sistem Telekomunikasi - UNIMAL• Sinyal analog, transmisi digital 21 Contoh message (information) 22 Sinyal analog, transmisi analog Sinyal digital, transmisi analog Sinyal digital,