Review Jaringan Komputer 3

TEKNIK MODULASI DAN TEKNIK ENCODING

Modulasi merupakan metode penumpangan sinyal informasi ke dalam sinyal pembawa yang memiliki frekuensi lebih tinggi.

Modulasi Sinyal Analog 

a) Amplitude Modulation (AM) 

Gambar 1.1

b) Frequency Modulaton (FM)

Gambar 1.2

c) Phase Modulation (PM)
 

Gambar 1.3

Modulasi Sinyal Digital 

a) Amplitude Shift Keying (ASK)

Gambar 1.4

b) Frequency Shift Keying

Gambar 1.5

c) Phase Shift Keying
 

Gambar 1.6

Encoding adalah proses pengkodean data agar saat melakukan trasmisi tidak mengalami kerusakan data.

Macam-macam Teknik Encoding

1.      Data Digital, Sinyal Digital

Gambar 1.7

A.    NONRETURN TO ZERO (NRZ)

a)      Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)

NRZ-L merupakan suatu kode dimana tegangan negatif dipakai untuk mewakili suatu binary dan tegangan positif dipakai untuk mewakili binary lainnya.

b)     Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)

NRZI merupakan 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 terhadap noise.
-          Tidak dipengaruhi oleh level tegangan.

 Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI :
-          Keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan synchronisasi yang buruk.

 B.     MULTILEVEL BINARY

Kode ini menggunakan lebih dari 2 level

a)      Bipolar-AMIBipolar-AMI yaitu suatu kode dimana binary '0' diwakili dengan tidak adanya line sinyal dan binary '1' diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif.

b)     PseudoternaryPseudoternary yaitu suatu kode dimana binary '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif.

 Keunggulan multilevel binary terhadap NRZ

Kemampuan synchronisasi yang baik, tidak menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil, dan dapat menampung bit informasi yang lebih.

Kekurangannya 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.

 C.    BIPHASE

a)      Manchester

Manchester yaitu suatu kode dimana ada suatu transisi pada setengah dari periode. Tiap bit transisi low ke high mewakili '1' dan high ke low mewakili '0'.

b)     Differential Manchester
yaitu suatu kode dimana binary '0' diwakili oleh adanya transisi di awal periode suatu bit dan binary '1' diwakili oleh ketiadaan transisi di awal periode suatu bit.

Keuntungan rancangan biphase :

-          Synchronisasi, karena adanya transisi selama tiap bit time, receiver dapat men-synchron-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 adalah memakai bandwidth yang lebih lebar dari pada multilevel binary.

 D.    MODULATION RATE (KECEPATAN MODULASI)

Modulation rate adalah kecepatan dimana elemen-elemen sinyal terbentuk. Salah satu cara menyatakan modulation rate yaitu dengan menentukan rata-rata jumlah transisi yang terjadi per bit time.

 E.     TEKNIK SCRAMBLING

Teknik biphase memerlukan kecepatan pensinyalan yang tinggi relatif terhadap data rate sehingga lebih mahal pada aplikasi jarak jauh sehingga digunakan teknik scrambling dimana serangkaian level tegangan yang tetap pada line digantikan dengan serangkaian pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver mempertahankan synchronisasi.

 Hasil dari disain ini :

-          Tidak ada komponen dc
-          Tidak ada serangkaian sinyal level nol yang panjang
-          Tidak terjadi reduksi pada data rate
-          Kemampuan deteksi error.

 a)      Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS )

B8ZS yaitu suatu kode dimana :

-          Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah positif, maka 8 nol dari oktaf tersebut diencode sebagai 000+-0-+

-       Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut diencode sebagai 000-+0+ -

 b)     High-density bipolar-3 zeros (HDB3 )

HDB3 yaitu suatu kode dimana :

Menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang mengandung satu atau dua pulsa atau disebut kode violation, jika violation terakhir positive maka violation ini pasti negative dan sebaliknya.

Kedua kode ini berdasarkan pada penggunaan AMI encoding dan cocok untuk transmisi dengan data rate tinggi.

2.      Data Digital, Sinyal Analog

a) Amplitude -shift keying (ASK) 

Dua binary diwakilkan dengan dua amplitudo frekuensi carrier (pembawa) yang berbeda atau dinyatakan sebagai :

Data rate hanya sampai 1200 bps pada voice-grade line, dipakai untuk transmisi melalui fiber optik.

b) Frequency-shift keying (FSK) 

Dua binary diwakilkan dengan dua frekuensi berbeda yang dekat dengan
frekuensi carrier atau dinyatakan sebagai :

c) Phase-shift keying (PSK) 

Binary 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan binary 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase berlawanan terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya, atau dapat dinyatakan sebagai :

Bila elemen pensinyalan mewakili lebih dari satu bit, maka bandwidth yang dipakai lebih efisien, sebagai contoh quadrature phase-shift keying (QPSK) memakai beda fase setiap 90 derajat.

 3.      Data Analog, Sinyal Digital 

Transformasi data analog ke sinyal digital, proses ini dikenal sebagai digitalisasi. Tiga hal yang paling umum terjadi setelah proses digitalisasi : 

a. Data digital dapat ditransmisi menggunakan NRZ-L.
b. Data digital dapat di-encode sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZ-L. dengan demikian, diperlukan step tambahan.
c. Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog, menggunakan salah satu teknik modulasi. 

Codec (coder-decoder) adalah device yang digunakan untuk mengubah data analog menjadi bentuk digital untuk transmisi, dan kemudian mendapatkan kembali data analog asal dari data digital tersebut. 

Dua teknik yang digunakan dalam codec :
1. Pulse Code Modulation
Dari teori sampling diketahui bahwa frekuensi sampling (fS) harus lebih besar atau sama dengan dua kali frekuensi tertinggi dari sinyal (fH), atau : fS >= 2 fH 

2. Delta Code Modulation.
Proses dimana suatu input analog didekati dengan suatu fungsi tangga yang bergerak naik atau turun dengan satu level quantization (δ ) pada tiap interval sampling (TS), dan outputnya diwakilkan sebagai suatu bit binary tunggal untuk tiap sampel ('1' dihasilkan bila fungsi tangganya naik selama interval berikutnya; '0' dihasilkan untuk keadaan sebaliknya).

 4. Data Analog, Sinyal Digital  

a) Amplitude modulation (AM). 

Dikenal sebagai double sideband transmitter carrier (DSBTC). Secara matematik proses ini dinyatakan sebagai :
s(t) = [1 + nax(t)] cos2π fct 

dimana :
cos2π fct = carrier
x(t) = sinyal input (pembawa data)
na = indeks modulasi = ration amplitudo dari sinyal input terhadap carrier. 

ANGEL MODULATION
Yang termasuk jenis ini yaitu :
b) Frequency modulation (FM).
c) Phase modulation (PM). 

Modulasi sinyalnya dinyatakan sebagai :
s(t) = Ac cos[2π fct + φ (t)] 

Untuk PM, phasenya adalah proporsional terhadap sinyal modulasi :
φ (t) = npm(t) 

dimana :
np = indeks PM.
Untuk FM, derifatif phasenya adalah proporsional terhadap sinyal modulasi :
φ (t) = nfm(t)