Jaringan Nirkabel Bab #5 – Enkoding Sinyal

Teknik Enkoding dan Modulasi

Transmisi Analog dan Digital

Teknik Encoding Teknik Encoding: Digital Data, Analog Signal (ASK, FSK, PSK, QAM) Analog Data, Analog Signal (AM, FM, PM) Analog Data, Digital Signal (PCM, DM) Digital Data, Digital Signal (NRZ, Manchester, Bi-Polar, Bi-Phase) Faktor yang mempengaruhi keberhasilan sinyal yang masuk: SNR  SNR semakin tinggi, error rate semakin rendah Data rate  data rate semakin tinggi, error rate semakin tinggi Bandwidth  bandwidth semakin tinggi, data rate semakin tinggi Skema encoding

Faktor Pembanding Skema Encoding Spektrum sinyal Keterbatasan frekuensi yang tinggi dapat mengurangi bandwidth Clocking Mekanisme sinkronisasi antara transmitter dengan receiver Interferensi sinyal Beberapa code dapat lebih baik Harga dan kompleksitas Data rate yang tinggi menyebabkan biaya yang lebih tinggi

Konversi Digital to Analog

Digital Data  Analog Signal Ada 3 teknik: Amplitude Shift Keying (ASK) Perbedaan amplitudo dari frek carrier Frequency Shift Keying (FSK) Perbedaan frekuensi yg dekat dengan frekuensi carrier Phase Shift Keying (PSK) Fase sinyal carrier bergeser Kombinasi ASK dan PSK QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

Catatan Bit rate (N)  jumlah bit per second (bps) Baud rate (S)  jumlah elemen sinyal per second (bauds). Pada transmisi analog dari data digital, sinyal atau baud rate kurang dari atau sama dengan bit rate r  jumlah bit data per elemen sinyal S = N x 1/r bauds Example: An analog signal carries 4 bits per signal element. If 1000 signal elements are sent per second, find the bit rate. Solution In this case, r = 4, S = 1000, and N is unknown. We can find the value of N from

Contoh Soal An analog signal has a bit rate of 8000 bps and a baud rate of 1000 baud. How many data elements are carried by each signal element? How many signal elements do we need? Solution In this example, S = 1000, N = 8000, and r and L are unknown. We find first the value of r and then the value of L.

Amplitude Shift Keying (ASK) ASK diimplementasikan dengan mengubah amplitudo sinyal carrier untuk menandakan tingkat amplitudo dalam sinyal digital Angka digital 1 tidak mempengaruhi sinyal, sedangkan angka digital 0 akan membuat sinyal menjadi nol Encoding akan menentukan nilai bentuk gelombang analog untuk menandakan data digital yang dibawa Rentan terhadap perubahan gain secara tiba-tiba Teknik modulasi yang tidak efisien Pada jalur suara, digunakan sampai 1200 bps Digunakan untuk mengirimkan data digital melalui fiber optiks

Bandwidth ASK Bandwidth (B) ASK sebanding dengan signal rate (S) B = (1+d)S D adalah karena modulasi dan filtering, terletak antara 0 dan 1

Implementasi Binary ASK

Contoh Soal Binary ASK Solution We have an available bandwidth of 100 kHz which spans from 200 to 300 kHz. What are the carrier frequency (fc) and the bit rate (N) if we modulated our data by using ASK with d = 1? Solution The middle of the bandwidth is located at 250 kHz. This means that our carrier frequency can be at fc = 250 kHz. We can use the formula for bandwidth to find the bit rate (with d = 1 and r = 1).

Full Duplex ASK Dalam komunikasi data, biasanya menggunakan link full-duplex untuk komunikasi dua arah Membagi bandwidth menjadi dua dengan dua frekuensi carrier Gambar di atas menunjukkan posisi 2 frekuensi carrier dan bandwidth Bandwidth yang tersedia adalah 50 KHz, dengan data rate 25 kbps

Frequency Shift Keying (FSK) Aliran data digital mengubah frekuensi dari sinyal carrier, fc Kurang rentan terhadap error daripada ASK Pada jalur suara, digunakan sampai 1200 bps Digunakan untuk frekuensi tinggi (3 – 30 MHz) pada transmisi radio Digunakan pada frekuensi tinggi pada LAN yang menggunakan kabel coaxial Misalnya “1” direpresentasikan oleh f1=fc +f, sedangkan “0” direpresentasikan oleh f2=fc-f

Binary FSK Jika perbedaan antara dua frekuensi (f1 dan f2) adalah 2f, maka bandwidth (B) yang dibutuhkan adalah: B = (1+d)xS +2f

Contoh FSK We have an available bandwidth of 100 kHz which spans from 200 to 300 kHz. What should be the carrier frequency and the bit rate if we modulated our data by using FSK with d = 1? Solution This problem is similar to Binary ASK example, but we are modulating by using FSK. The midpoint of the band is at 250 kHz. We choose 2Δf to be 50 kHz; this means

Multiple FSK MFSK dapat menggunakan beberapa bit per elemen sinyal Lebih banyak bandwidth yang efisien tetapi lebih rentan terhadap error Penyisihan beberapa frekuensi, masing-masing merepresentasikan sekelompok bit data Bandwidth MFSK lebih tinggi: B = (1+d)xS + (L-1)/2f = LxS

Contoh MFSK We need to send data 3 bits at a time at a bit rate of 3 Mbps. The carrier frequency is 10 MHz. Calculate the number of levels (different frequencies), the baud rate, and the bandwidth. Solution We can have L = 23 = 8. The baud rate is S = 3 Mbps/3 = 1 Mbaud. This means that the carrier frequencies must be 1 MHz apart (2Δf = 1 MHz). The bandwidth is B = 8 × 1M = 8M. Figure 5.8 shows the allocation of frequencies and bandwidth.

Phase Shift Keying (PSK) Variasi perbedaan fasa dari sinyal carrier untuk representasi data digital Kebutuhan bandwidth (B): B = (1+d)xS PSK jauh lebih kuat dibandingkan ASK karena kuat terhadap noise yang dapat mengubah amplitudo sinyal

Binary PSK Dua fasa representasi dari dua digit biner

Quadrature PSK Untuk meningkatkan bit rate, memberi kode 2 bit atau lebih bit ke salah satu elemen sinyal Aliran bit berjalan paralel, sehingga setiap dua bit yang masuk terpisah. Satu frekuensi carrier fasanya bergeser 90o Dua sinyal PSK kemudian ditambahkan untuk menghasilkan satu dari 4 elemen sinyal

Contoh QPSK Find the bandwidth for a signal transmitting at 12 Mbps for QPSK. The value of d = 0. Solution For QPSK, 2 bits is carried by one signal element. This means that r = 2. So the signal rate (baud rate) is S = N × (1/r) = 6 Mbaud. With a value of d = 0, we have B = S = 6 MHz.

Constellation Diagram Constellation Diagram ini membantu kita untuk menentukan amplitudo dan fasa dari sinyal ketika kita menggunakan dua carrier Sumbu X merepresentasikan phase carrier, dan sumbu Y merepresentasikan quadrature carrier

Contoh Constellation Diagram Solution Show the constellation diagrams for an ASK (OOK), BPSK, and QPSK signals.

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) QAM merupakan kombinasi dari ASK dan PSK Dua sinyal berbeda dikirimkan secara bersamaan pada frekuensi carrier yang sama