Sistem Komunikasi Sistem untuk mengirimkan informasi diantara dua titik (berkembang menjadi banyak titik). Contoh : antara dua titik : komunikasi telepon, HT ke banyak titik : radio pemancar, pemancar TV, sistem komunikasi seluler. Sistem listrik melakukan pengiriman melalui sinyal-sinyal elektrik Sinyal tegangan yang berubah waktunya (time-varying) pada rangkaian-rangkaian listrik/elektronik, Contoh “Wired” communication Gelombang EM yang berubah waktunya melalui udara Contoh “Wireless” communication

Sistem Komunikasi Perancangan/pemilihan gelombang yang akan membawa informasi merupakan hal penting pada keberhasilan komunikasi. Pemilihan/perancangan bentuk gelombang tergantung pada : Bandwidth Sinyal Information Data Rate Transmission Center Frequency (frekwensi sinyal pembawa) Daya/Energi Sinyal Kekebalan terhadap Noise dan Interferensi Kerumitan/biaya perancangan rangkaian-rangkaian Tx/Rx.

Sistem Komunikasi Sejarah Penemuan Pada Komunikasi Tahun Hasil Penemuan Penemu 1837 Telegraph Samuel Morse 1864 EM Theory James Maxell 1876 Telephone A.G. Bell 1901 Radio Transmission G. Marconi 1921 Mobile Radio   1928 Television P.T. Farnsworth 1933 Frequency Modulation (FM) E.H. Armstrong 1945 First Computer Univ. of Penn. 1948 Information Theory Claude Shannon Transistor Shockley et al. 1950 Error Coding Hamming

Sistem Komunikasi Sejarah Penemuan Pada Komunikasi Tahun Hasil Penemuan Penemu 1958 Integrated Circuit Jack Kilby (TI) 1965 Satellite Communications   1971 Microprocessor Intel 1972 Cellular Radio Concept Motorola/Bell Labs 1981 Personal Computer IBM 1983 1st Generation (1G) Cellular Analog AMPS 1989 GPS Satellites U.S. Military 1991 2G Digital Cellular GSM in Europe 1995 WWW and Internet 1998 2G CDMA Cellular Qualcomm/Sprint PCS 2003 3G Cellular Standards Whole World

Sinyal Analog dan Digital Sumber Informasi bisa berbentuk Analog : kontinyu sepanjang range waktu Microphone : sinyal tegangan output memiliki amplitudo yang kontinyu terhadap waktu. Digital : tertentu pada sekumpulan waktu tertentu Computer Keyboard: kumpulan karakter terbatas Bentuk gelombang = sinyal tegangan vs. Waktu Analog  amplitudonya kontinyu  Digital  amplitudonya diskrit 

Sistem Komunikasi Pada sistem komunikasi digital ; Digunakan bentuk gelombang analog DAN digital. Analog : gelombang pembawa sinusoidal untuk pengiriman informasi Digital : nilai-nilai diskrit amplitudo, frekwensi, atau phasa yang digunakan untuk menyatakan bit-bit informasi. Binary Digital Waveform 2 kondisi (state) untuk setiap simbol digital, yaitu. 0, 1 Bentuk gelombang digital M-ary M-states untuk setiap simbol # Bits/Symbol = log 2 (M) 0 1 0 1 0 1 0 1 00 01 00 10 00 11 00 01 M = 4 states  2 bits/symbol

Deterministic vs. Random (acak) Klasifikasi bentuk gelombang Deterministik: gelombang dimodelkan atau dinyatakan secara lengkap sebagai sebuah fungsi waktu, Seperti s (t) = A cos (w t + f) Random/Stochastik: tidak sepenuhnya dinyatakan sebagai sebuah fungsi waktu Keacakan (randomness) = information Gelombang-gelombang harus acak untuk membawa informasi yang penting. Keacakan membawa kerahasiaan. Source/Information Waveform: setiap simbol dapat bersifat deterministik tapi deretan (stream) informasinya besifat acak. 01010110001101 deteminisik yaitu 1 dan 0.

Sistem Komunikasi Metode probabilitas/statistik yang harus digunakan untuk menganalisa kinerja dari sembarang sistem komunikasi. Sistem komunikasi digital memiliki BEBERAPA keuntungan dibanding sistem analog diantaranya : Dapat dilakukan data encryption untuk keamanan/privacy, Dapat menggabungkan beragam jenis informasi (suara, video, data) pada sebuah kanal transmisi, Kebal terhadap noise, fading, dan interferensi - Probabilitas kesalahannya kecil meski banyak interferensi Dapat diaplikasikan error detection dan correction dengan menggunakan kode-kode digital, Implementasinya semua menggunakan rangkaian digital.

Dasar Sistem Komunikasi Diagram Sistem Komunikasi ˜ Information Source Baseband Signal Processing Modulation & Carrier Circuits Transmission Channel Demodulation & Carrier Sink Noise n (t) m (t) s (t) r (t) Pemancar (Tx) Penerima (Rx) Sasaran: Merancang sistem yang dapat mengirim sinyal informasi m(t), dengan kerusakan sekecil mungkin pada daya pancar, bandwidth yang terbatas dan biaya sekecil mungkin.

Komponen-komponen Sistem Sinyal Baseband  sinyal dengan pusat frekwensi pada f = 0 m(t) : sinyal informasi input (suara, data, video, dll.) m(t) : sinyal informasi yang diterima yang cacat karena dikacaukan oleh noise, interferensi, sifat tak-linear pada rangkaian dll. Pemrosesan Sinyal Baseband Pengkodean informasi  “Source coding” Proses Filtering untuk meminimalkan bandwidth sinyal Error coding untuk memproteksi informasi  “Channel Coding” ˜

Komponen-komponen Sistem Sinyal-sinyal bandpass diperoleh dengan memodulasi sebuah sinyal baseband analog atau digital pada sebuah sinyal pembawa. Definisi: Sinyal Baseband : gelombang yang memiliki amplitudo (magnitude) spektral tidak nol pada frekwensi-frekwensi disekitar f = 0. Sinyal Bandpass : gelombang yang memiliki amplitudo (magnitude) spektral tidak nol pada frekwensi-frekwensi diskitar f = ± fC dengan fC >> 0. Frekwensi fC dinamakan frekwensi carrier atau center frequency.

Komponen-komponen Sistem - W 0 W f Spektrum sinyal baseband v(t) = g(t) cos (2π fc t) Spektrum sinyal bandpass Hasil modulasi f fc-W fc fc+W

Komponen-komponen Sistem 0 15 kHz Spektrum sinyal musik (baseband) Sinyal musik dimodulasi AM oleh sinyal pembawa = 10 MHz. Spektrum sinyal musik bandpass 104 kHz 104 + 15 104 - 15

Komponen-komponen Sistem Rangkaian pembawa di Tx Mengubah sinyal baseband menjadi sinyal bandpass yang sesuai dengan karakeristik (bandwidth) kanal transmisi, Output dari Tx, s(t) disebut sebuah sinyal “bandpass” Frekwensi sinyal pembawa, fc, adalah frekwensi pusat (center frequency) sinyal bandpass, Konversi dari m(t)  s(t) atau pemetaan disebut “modulasi” Kanal : Dua kategori utama Kabel (Wire)  coaxial, twisted pair, & fiber optic cables Nirkabel (Wireless)  mobile radio, broadcast, satellite channels Kanal dapat menyebabkan kerusakan (distortion) sangat besar dan pelemahan/kecacatan (impairments)

Komponen-komponen Sistem Kecacatan/pelemahan oleh kanal (Channel Impairments) Redaman, gema lintasan jamak (multipath echoes), pelemahan, noise, interferensi dll. Karakteristik kanal dapat agak stabil (kabel atau serat optik = wired) atau berubah dengan cepat sebagai fungsi waktu (kanal bergerak atau mobile radio) Kanal yang berubah terhadap waktu (Time-varying channel) sulit untuk dimodelkan. Noise Buatan manusia : komputer, motor, pengguna lain (cellular phone) - Alam : thermal “background” noise, sinar dll.

Komponen-komponen Sistem Rangkaian Pembawa di Rx Menerima sinyal cacat/rusak dari kanal dan mengubahnya menjadi sinyal baseband  demodulasi (mod/dem = modem). Pemrosesan Sinyal Baseband di Rx Membersihkan sinyal baseband yang cacat dan mengirimkan estimasi sinyal informasi asli (sumber)  m(t) Memfilter, deteksi bit, deteksi atau koreksi kesalahan bit (error detection/correction) Mengukur Kinierja Analog  output signal-to-noise (S/N) ratio Digital  probability of bit error atau “Bit Error Rate (BER)” ˜

Frekwensi Sistem komunikasi sering menggunakan udara sebagai saluran transmisi  “Wireless” Sinyal pembawa  Gelombang elektro magnetik (time-varying Electro-Magnetic (EM) Wave Karakteristik propagasi dari gelombang EM melalui udara santa bergantung pada frekwensi/panjang gelombang (wavelength) f - frekwensi l - panjang gelombang/wavelength c - kecepatan cahaya = 3 x 108 m/detik

Propagation Modes Tiga jenis moda propagasi Ground Wave (gelombang permukaan) - f < 2 MHz - Difraksi menyebabkan gelombang merambat (propagate) sepanjang permukaan bumi. - Propagasi diatas (beyond) horizon (AM broadcast radio) Sky-Wave - 2 MHz < f < 30 MHz - Refraksi/Refleksi dari Ionosphere (50-250 mile diatas tanah.) - Intermittent melingkupi sepanjang permukaan bumi.

Ground Wave Dengan daya pancar Tx yang cukup besar gelombang dapat merambat beribu-ribu kilimeter.

Sky Wave Hanya lokasi tertentu di permukaan bumi yang dapat menerima gelombang. International broadcasts (BBC, VOA, dll.) dapat diterima oleh setengah belahan bumi dengan daya pancar Tx yang memadai.

Propagation Modes Line of Sight = LOS f > 30 MHz Jalu sinyal bebas dari penghalang-penghalang Lengkungan bumi menentukan jarak LOS untuk antena yang dipasang di tiang tinggi (tall tower). Jarak LOS = hf : tinggi antena height dalam feet hm : tinggi antena height dalam meter Dua ketinggian antena (Tx dan Rx)

Lone of Sight (LOS) Jarak dekat untuk ketinggian antena yang memadai  h1 = 30 m dan h2 = 50 m  DT = 52 km atau 32 mil !!

Propagasi LOS Mengapa menggunakan frekwensi tinggi yang memiliki jarak propagasi (LOS) lebih pendek ? Frekwensi pembawa tinggi (fc) mendukung sinyal dengan bandwidth (BW) lebih besar yang menghasilkan laju data (data rate) lebih tinggi. - Dalam praktis Tx/Rx dapat memiliki BW sinyal  0.1 fc - Information data rate Rd  BW Ukuran antena harus paling kecil 10% l untuk efisiensi propagasi gelombang EM melalui atmosfir (~0.5 l untuk RF) - fc = 10 kHz  l = 30 km  tinggi antena = 3000 m !! Harus memodulasi sinyal baseband dengan frekwensi pembawa tinggi untuk transmisi wireless supaya ukuran antena memadai.

Alokasi Frekwensi