Teknik Encoding dan Modulasi

by - 10:11 AM

     Encoding atau penyandian yaitu sebuah proses yang digunakan untuk mengubah sinyal ke dalam bentuk yang dioptimasi untuk keperluan transmisi data atau penyimpanan data.
Di dalam pengkodean terdapat beberapa jenis pengkodean yaitu :
1.          Data digital ke sinyal digital yaitu berupa bentuk yang sederhana dari pengkodean digital. Dalam data digital telah ditetapkan satu level tegangan untuk biner satu dan yang lainnya untuk biner nol. Dalam penggunaannya data digital digunakan untuk meningkatkan kinerja dengan cara mengubah spektrum sinyal dan menyediakan kemampuan sinkronisasi.
2.          Data digital ke sinyal analog merupakan sebuah modem yang mengubah data digital menjadi sebuah sinyal analog, sehingga dapat ditransmisikan sepanjang saluran analog. Teknik dasar yang digunakan dalam hal ini yaitu ASK, FSK, dan PSK. Dalam fungsinya ketiga teknik dasar tersebut digunakan unutk mengubah satu karakter atau lebih menjadi suatu frekuensi pembawa yang mewakili data biner.
3.          Data analog ke sinyal digital, misalnya suara dan video diubah ke bentuk digital agar mampu menggunakan fasilitas-fasilitas transmisi digital, merupakan contoh dari data analog. Teknik yang digunakan dalam data analog yaitu teknik PCM, sebuah teknik yang melibatkan pengambilan sampel data analog secara periodik dan mengkuantisasi.
4.          Data analog ke sinyal analog yaitu modulasi suatu frekuensi pembawa agar menghasilkan sinyal analog dalam bentuk band frekuensi yang berlainan yang digunakan pada sistem transmisi analog yaitu data analog. Teknik dasar yang digunakan dalam hal ini yaitu AM, FM, dan PM.

Gambar 1 Contoh Pengkodean


Gambar 2 teknik pengkodean

Gambar 3 Teknik Pengkodean dan Modulasi

     Sinyal digital yaitu deretan pulsa tegangan yang terputus-putus yang berlainan dan masing-masing mempunyai ciri-ciri sendiri. Setiap pulsa dalam sinyal digital merupakan sebuah elemen dari sinyal. Data biner akan ditransmisikan melalui pengkodean setiap bit data ke dalam elemen-elemen sinyal.

Gambar 4 contoh sinyal

Gambar 5 contoh sinyal
ISTILAH KOMUNIKASI DATA
1.  Unipolar
     Unipolar yaitu elemen-elemen sinyal memiliki tanda yang sama (semua positif atau negatif).
2.  Polar
     Polar merupakan sebuah pernyataan logika ditampilkan melalui level tegangan positif dan lainnya melalui level dengan tegangan negatif.
3.  Rate Data
     Rate data yaitu sebuah rate dimana data itu ditrasnmisikan dan ditunjukkan dalam bit per detik.
4.  Durasi atau panjang bit
     Durasi atau panjang bit merupakan jumlah waktu yang diambil transmiter untuk memancarkan bit. Untuk rate R pada durasi bit adalah 1/R.
5.  Rate Modulasi
     Rate modulasi merupakan rate dimana level sinyal berubah. Pada rate ini bergantung pada sifat pengkodean digital. Dalam rate ini dinyatakan dalam baud, berupa elemen-elemen sinyal per detik.
6.  Mark dan Space
     Mark dan Space yaitu digunakan untuk menampilkan binary 1 dan 0.


          Yang harus diketahui oleh receiver yaitu receiver harus mengetahui pewaktuan setiap detik,  harus mengetahui dengan tepat saat  suatu bit awal dan akhir dan harus dapat menentukan level sinyal untuk masing-masing posisi bit (1 atau 0).
FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN KINERJA RECEIVER
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja receiver yaitu :
1.    Signal to noise ratio (meningkat berarti mengurangi BER)
2.    Rate data (meningkat berarti meningkatkan BER)
3.    Bandwidth (meningkat berarti membuat rate data meningkat
TEKNIK PENGKODEAN
Dalam pengkodean data, digunakan beberapa teknik yaitu sebagai berikut :
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. Karakteristik dari NRZ-L yaitu sebagai berikut:
1.    Tegangan (voltase) yang berbeda bagi bit 0 dan 1
2.    Voltase konstan selama interval bit, tidak ada transisi (tidak kembali ke level voltase 0)
3.    Sebagai contoh ketiadaan voltase untuk biner 0, dan voltase positif konstan untuk biner 1
4.    Umumnya voltase negatif bagi biner 1 dan voltase positif untuk yang lainnya.
5.    Kode ini sering dipergunakan untuk membangkitkan atau mengartikan data digital melalui terminal atau lainnya
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. Keuntungan differensial encoding : lebih kebal noise, tidak dipengaruhi oleh level tegangan. Karakteristik dari NRZI yaitu sebagai berikut:
1.  Voltase pulsa konstan untuk durasi waktu bit
2.  Data encode ditandai kehadiran atau ketidakhadiran transisi sinyal pada permulaan waktu bit
3.  Transisi (rendahke tinggi atau tinggi ke rendah) menunjukkan biner 1
4.  Tidak ada transisi menunjukkan biner 0
5.  Merupakan contoh pengkodean differensial

Gambar 6 sinyal transmisi NONRETURN TO ZERO (NRZ)
          Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI : keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan synchronisasi yang buruk.

Kode Multilevel Binary menggunakan lebih dari 2 level sinyal
a.    Bipolar-AMI yaitu suatu kode dimana binary '0' diwakili dengan tidak adanya line sinyal dan binary '1' diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif yang menggunakan lebih dari dua level sinyal. Karakteristik dari Bipolar-AMI yaitu sebagai berikut:
1.  Biner 0 dinyatakan melalui non sinyal
2.  Biner 1 dinyatakan oleh pulsa positif atau negatif
3.  Pulsa Biner 1 harus berganti-ganti polaritasnya
4.  Kehilangan sinkronisasi tidak akan terjadi bila muncul string panjang 1
5.  Tidak ada komponen dc murni
6.  Bandwidth rendah
7.  Mudah mendeteksi kesalahan

b.    Pseudoternary yaitu suatu kode dimana binary '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif. Karakteristik dari Pseudoternary yaitu sebagai berikut:
1.  Biner 1 menyatakan tidak ada sinyal
2.  Biner 0 menyatakan pulsa yang berganti-ganti negatif dan positif
3.  Tidak ada kelebihan khusus dari pengkodean bipolar-AMI dan masing-masing menjadi dasar untuk diterapkan pada aplikasi yang sesuai

Gambar 7 sinyal transmisi MULTILEVEL BINARY
Keunggulan multilevel binary terhadap NRZ : kemampuan synchronisasi yang baik, tidak menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil, dapat menampung bit informasi yang lebih.
Kekurangan multilevel binary dibanding NRZ : diperlukan receiver yang mampu membedakan 3 level (+A, -A, 0) sehingga membutuhkan lebih dari 3 db kekuatan sinyal dibandingkan NRZ untuk probabilitas bit error yang sama.

Terdapat dua teknik biphase yaitu manchester dan differential mancheste.
1.      Manchester adalah suatu kode dimana terdapat suatu transisi pada setengah dari periode. Tiap bit : transisi low – high mewakili “1” dan high – low mewakili “0”.
2.      Differential manchester adalah suatu kode dimana binary “0” diwakilkan oleh adanya transisi pada awal periode suatu bit dan binary “1” diwakili oleh ketiadaan transisi di awal periode suatu bit.
Keuntungan rancangan biphase antara lain :
·            Synchronisasi : karena adanya transisi selama tiap bit time, receiver dapat men-synchron-kan pada transisi tersebut atau dikenal sebagai self clocking codes.
·            Tidak ada komponen dc.
·            Deteksi terhadap error : ketiadaan dari transisi yang diharapkan dapat digunakan untuk mendeteksi error.
Kekurangan rancangan biphase antara lain :
·            Menggunakan bandwidth yang lebih besar dari pada multilevel binary.
·            Memerlukan paling sedikit 1 transisi per bit dan mungkin memiliki 2 transisi
·            Rate modulasi maksimum 2 kali NRZ
Modulation rate

   Modulation rate adalah kecepatan dimana elemen-elemen sinyal terbentuk. Contoh : untuk kode manchester, maksimum modulation rate = 2 / tB. cara menyatakan modulation rate yaitu dengan menentukan rata-rata jumlah transisi per bit time.
           

Gambar 8 sinyal

Teknik scrambling
            Serangkaian level tegangan yang tetap pada line digantikan dengan serangkaian pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver mempertahankan synchronisasi. Dikarenakan teknik biphase memerlukan kecepatan pensinyalan yang tinggi relatif terhadap data rate dan lebih mahal pada aplikasi jarak jauh maka dari itu menggunakan teknik Scrambling.
·            Menghasilkan level voltase konstan
·            Menyediakan transisi yang cukup untuk sinkronisasi
·            Harus dikenal oleh receiver dan akan digantikan oleh runtunan yang asli
·            Runtunan ini sama panjangnya dengan yang asli
·            Tanpa komponen dc
·            Tanpa pengurangan rate data
·            Tanpa runtunan panjang dari sinyal jalur level 0

Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS)
Suatu kode jika :
1.      Oktaf dari 0 muncul dan pulsa voltase terakhir positif maka dihasilkan 8 nol oktaf yang ditandai dengan 000+-0-+
2.      Oktaf dari nol muncul dan pulsa voltase terakhir negatif maka dihasilkan 8 nol oktaf yang ditandai dengan 000-+0+-

High-density bipolar-3 zeros (HDB3 )
Suatu kode yang menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang terdapat satu atau dua pulsa atau biasa disebut kode violation.
·            High Density Bipolar 3 Zeros
·            Berdasarkan bipolar-AMI

Aturan subtitusi HDB3
Polaritas dari Pulsa akhir
Jumlah dari pulsa bipolar karena subtitusi terakhir

Genap
Ganjil
-
000-
+00+
+
000+
-00-

        Modulasi adalah menumpangkan frekuensi sinyal informasi pada suatu frekuensi pembawa (carrier) yang mempunyai frekuensi lebih tinggi dari sinyal informasi, dan sesuai dengan media transmisi tempat sinyal akan dikirimkan.

TUJUAN MODULASI
1.          Untuk memudahkan proses radiasi pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses pemancaran/radiasi dan penerimaan sinyal. Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekuensi sinyal yang
dipancarkan atau diterimanya.
2.          Untuk memungkinkan multiplexing. Jika sebuah media transmisi dapat digunakan oleh beberapa kanal, maka modulasi dapat digunakan untuk
menempatkan masing-masing kanal pada wilayah spektrum
frekuensi yang berbeda. Contohnya : teknik fdm pada sistem
telepon.
3.          Untuk mengatasi keterbatasan peralatan
Pembuatan peralatan pengolahan sinyal (signal processing
devices) seperti filter dan amplifier memiliki tingkat kesulitan yang
berbeda untuk spectrum frekuensi tertentu.
4.          Untuk memungkinkan pembagian frekuensi
Modulasi memungkinkan beberapa stasiun radio dan
televisi untuk melakukan siaran secara bersamaan menggunakan
frekuensi sinyal pembawa yang berbeda. Sehingga tidak akan
terjadi interferensi antar stasiun. Di sisi penerima, dengan adanya
modulasi, maka dapat dilakukan pemilihan terhadap stasiun siaran
yang memang ingin didengarkan / ditonton..Contohnya: siaran
radio dan televisi.
5.          Untuk mengurangi pengaruh noise dan interferensi
Pengaruh noise dan interferensi tidak dapat seluruhnya
dihilangkan darisistem komunikasi. Namun dimungkinkan untuk
menekan pengaruh gangguan tersebut dengan menggunakan
teknik modulasi tertentu. Sehingga penggunaan teknik modulasi
secara umum akan menyebabkan bandwidth transmisi yang lebih
besar dari bandwidth sinyal informasinya.
 FUNGSI MODULASI
        Sinyal informasi biasanya memiliki spektrum yang rendah dan rentan untuk terganggu oleh noise. Sedangkan pada transmisi dibutuhkan sinyal yang memiliki spektrum tinggi dan dibutuhkan modulasi untuk memindahkan posisi spektrum dari sinyal data, dari pita spectrum yang rendah ke spektrum yang jauh lebih tinggi. Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel (dengan antena), dengan membesarnya data frekuensi yang dikirim maka dimensi antenna yang digunakan akan mengecil.

        Modulasi analog adalah komunikasi yang mentransmisikan sinyalsinyal analog yaitu time signal yang berada pada nilai kontinu pada
interval waktu yang terdefinisikan. Modulasi Analog yang umum dikenal ada beberapa macam bentuk modulasi antara lain :
1. Amplitude Modulation (AM)
2. Frequency Modulation (FM)
3. Phasa Modulation (PM)
        Amplitude Modulation (AM) adalah modulasi yang paling sederhana, dimana frekuensi pembawa atau carrier diubah amplitudonya sesuai dengan
signal informasi atau message signal yang akan dikirimkan.
Dengan kata lain AM adalah modulasi yang mana amplitudo dari signal pembawa (carrier) berubah karakteristiknya sesuai dengan
amplitudo signal informasi.




Gambar 9: amplitude modulation
Jenis-jenis Amplitudo Modulation (AM)
Beberapa jenis dari modulasi amplitudo, yaitu
1. AM SSB (single sideband)
Adalah salah satu jenis modulasi amplitudo dimana spektrum frekuensi yang dipancarkan hanya salah satu dari spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB (Lower Sideband) atau frekuensi USB (Upper Sideband) saja.
2. AM DSBFC (Double sideband full carrier)
Disebut juga full AM dimana spektrum yang dipancarkan adalah spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB dan frekuensi USB. Bandwidth sinyal termodulasinya adalah sama dengan dua kali sinyal informasinya.
3. AM DSBSC (Double sideband supprised carrier )
Adalah jenis modulasi amplitudo dimana spectrum frekuensi carrier di tekan mendekati nol.
4. AM VSB (Vestigial sideband)
        Biasanya digunakan pada industri tele dan siskomersial untuk transmisi dan penerimaan sinyal Video. Pada VSB sebagian komponen LSB ikut di transmisikan dengan komponen USB dan komponen pembawa.
Kelebihan dan Kekurangan AM
Dalam prateknya AM pun dapat terjadi kekurangan maupun
kelebihannya di dalam melakukan pemrosesan diantaranya yaitu :
Kekurangan:
1.          Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir.
2.          Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan FM
Kelebihanya:
1.          Memiliki range jangkauan yang luas karena sinyal AM mampu dipantulkan pada lapisan udara teratas yaitu ionosfer.
2.          Lebih mudah dimodulasi karena lebih sederhana.
Frequency Modulation (FM)
        Modulasi frekuensi adalah proses dimana frekuensi gelombang carrier diubah-ubah mengacu pada amplitudo sinyal pemodulasi, yaitu dengan cara menyelipkan sinyal informasi pada gelombang carrier. Jika sinyal informasi telah diselipkan maka frekuensi gelombang carrier akan naik menuju harga maksimum, sesuai dari amplitudo sinyal informasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif.
Fungsi FM
        Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian ditumpankan ke sistem antenna untuk dipancarkan.
        Kelebihan dan Kekurangan FM di dalam melakukan proses, FM dapat juga memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut ini, yaitu:
Kelebihan
1.          Lebih tahan noise (gangguan atmosfir) karena frekuensi 88 –108 Mhz jarang terkena noise seperti itu.
2.          Daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan AM.
3.          Bandwith lebih lebar dibandingkan AM memungkinkan transmisi stereo.
Kekurangan
1. Lebih rumit dibandingkan AM.
2. Akibat dari lebarnya bandwith maka meyebabkan mahalnya biaya pada frekuensi.
Phasa Modulation
  modulasi  ini  sinyal  informasi  mengubahubah  fasa  gelombang  pembawa.   Besar perubahan fasa sebanding dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi.
Perbedaannya terletak pada posisi perubahan frekuensi, jika pada modulasi frekuensi deviasi tertinggi dicapai pada amplituda puncak dari sinyal pemodulasi, pada modulasi fasa deviasi maksimum terjadi pada  saat  sinyal  modulasi  berubah  pada  laju  yang  paling  tinggi  (slope  terbesar)  yakni perubahan  dari  nilai  positif  ke  negatif dan  sebaliknya.  Proses  modulasi  fasa terlihat  pada gambar

Gambar 10 modulasi fase

Modulasi Digital
        Dalam memenuhi kebutuhan transmisi sinyal, maka dibutuhkan suatu proses modulasi atau penumpangan sinyal data yang berbentuk biner pada suatu gelombang pembawa (carrier). Pemilihan jenis modulasi yang digunakan ditentukan oleh penerapan yang diinginkan, termasuk juga karakteristik kanal yang digunakan seperti bandwidth yang tersedia dan kerentanan (susceptibility) kanal terhadap perubahan (fading).
Ada tiga macam perbedaan sistem modulasi digital antara lain:
1. Amplitude Shift Keying (ASK)
2. Frequency Shift Keying (FSK)
3. Phase Shift Keying (PSK).  
        Berbeda dengan modulasi analog dimana input signal berbentuk kontinu. Pada modulasi digital signal input sudah berbentuk diskrit yang ditandai oleh dua kondisi yaitu kondisi “0” dan kondisi “1”. Signal digital yang mewakili informasi tersebut agar dapat ditransmisikan harus dimodulasi terlebih dahulu dengan gelombang pembawanya yang akan membawanya sampai tujuan.
cara perubahan bagi sinyal digital ada beberapa teknik antara lain :
1. Teknik dasar :
· Amplitude shift keying (ASK)
· Frequency shift keying (FSK)
· Phase shift keying (PSK)
2. Varian dari teknik dasar di atas
· 4 Pulse Amplitude Modulation (4-PAM)
· Quadrature Phase ShiftKeying (QPSK)
· Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
Amplitude Shift Keying (ASK)
        Pembangkitan gelombang AM dapat dilakukan dengan dua pendekatan berbeda. Pertama adalah dengan membangkitkan sinyal AM secara langsung tanpa harus dengan membentuk sinyal baseband. Dalam kasus biner, generator harus mampu memformulasikan satu dari dua sinyal gelombang AM yang mungkin. Teknik ini lebih dikenal dengan Amplitude Shift Keying (ASK), yang secara langsung menyiratkan arti sebuah terminologi yang menggambarkan suatu teknik modulasi digital. Dengan menggunakan sinyal baseband untuk memodulasi amplitudo suatu sinyal carrier yang dalam hal ini merupakan sinyal sinusoida (baik cos maupun sinus), seringkali ini dikenali sebagai AM analog dengan informasi dalam bentuk digital.


Phase Shift Keying (PSK)

        Dalam modulasi analog kita sulit membedakan antara modulasi frekuensi dengan modulasi fase, sehingga keduanya dikatagorikan sebagai hal yang sama karena keduanya memiliki pengaruh yang sama pada sinyal carrier yaitu perubahan frekuensi sesuai dengan variasi amplitudo sinyal informasi yang memodulirnya.
Frequency Shift Keying (FSK)
        Frequency Shift Keying (FSK) merupakan sistem modulasi digital yang relatif sederhana, dengan kinerja yang kurang begitu bagus dibandingkan sistem PSK atau QAM. FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi sudut dengan 11 envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa dalam modulasi FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi diantara dua level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan yang kontinyu pada gelombang analog.

Share
Tweet
Pin
Share
Tags :

You May Also Like

0 comments

Created with by BeautyTemplates