1 Dasar Telekomunikasi 1 Dasar Telekomunikasi

(1)

1

Elfitrin Syahrul Universitas Gunadarma

DASAR

(2)

1-2

Topik Perkuliahan

minggu Topik

1 & 2 Pendahuluan : elemen-elemen sistem komunikasi, representasi sinyal, spektrum, desibel?

3 & 4 Saluran transmisi 5, 6, 7 Modulasi

8, 9, 10 Multipleksing

(3)

1-3

isn’t AM and FM pretty “old stuff ” ….?

 _{Digital is hot (and elegant !)}

 _{But why FM and AM ? Aren’t they really old and only for}

our radios?

Not really...

Today we use AM and FM (PM) to carry digital signals.

AM is also the basis of all digital “lightwave” transmission today and FDM is the basis of “DWDM” optical networking

FM (PM) is the basis of many other high performance

communication systems, including when the payload is digital.

And remember…..Everything is actually ANALOG

(4)

1-4

Definisi Telekomunikasi

At the General Assembly of the ITU (International

Telecommunication Union) at Melbourne 1988, the

following definition of telecommunication has been

adopted:

"Telecommunication



is any transmission and/or emission and reception

of signals representing signs, writing, images and

(5)

1-5

Pendahuluan

Telekomunikasi  transmisi informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Pada pembahasan berikut ini pesan (message) yang membawa informasi dalam bentuk gelombang (waveform), deretan bit (bit sequence) atau bentuk fisik lainnya dari informasi.

Tujuan sistem komunikasi adalah untuk membuat replika pesan / informasi di tempat tujuan (destination)

Pesan asli (original message) dapat berupa analog (spt suara) atau digital (spt teks).

Pesan  bentuk analog atau digital.

Transmisi  analog atau digital

Pada transmisi analog terdapat beberapa kriteria kualitas (Signal-to-Noise Ratio SNR, distorsi, dll) yang harus dipenuhi atau diperhatikan dalam merancang suatu sistem komunikasi.

(6)

1-6

Perubahan kecepatan Informasi

1900 1950 2004

1850

huge quantities of information

transmitted in a

fraction of a second. telegraph

Information took days or weeks to be transmitted

Information transmitted in minutes or hours Electronic

communications

sped up the rate of

transmission of information,

growth of telecommunications and

(7)

1-7

Kemajuan teknologi telepon

1876

Strowger (stepper) switch, rotary dial phones (enabling automatic

connections)

1948

Microwave trunk lines

(Canada)

1962

Telstar

(Telecommunications via satellite), Fax

(8)

(T-1-8

Sejarah sistem informasi

Data communications over phone lines (became common and mainframes became multi-user systems)

Batch

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Online real-time, transaction oriented systems (replaced batch

processing. DBMSs become common)

(9)

1-9

Perjalanan Internet

Originally called

ARPANET, the Internet began as a military-academic network the Internet begins

ARPANET splits:

• Milnet - for military

• Internet - academic,

education and research purposes only

1983

NSFNet created as US Internet

backbone

1986

Government funding of the backbone ends

(10)

1-10

Dasar Datakom

Broadband Communications

Telecommunications

transmission of voice, video, data,

- imply longer distances - broader term

Data Communications

movement of computer information by means of electrical or optical transmission systems

(11)

1-11

Elemen sistem komunikasi

-1

Transmitter memproses masukan sinyal dan menghasilkan sinyal yang sesuai dengan karakteristik kanal transmisi, yang melibatkan

(12)

1-12 Kanal (channel ) (media elektrik yang menjembatani jarak antara sumber dan

tujuan) akan mempengaruhi sinyal sehingga memungkinkan terjadi perubahan sinyal akibat :

• Atenuasi (Attenuation)

• distorsi Fasa dan frekuensi • Noise (random signal)

• interferensi (Interference), misalkan yang diakibatkan oleh kanal lain

Receiver mereplika sinyal pesan menjadi seperti bentuk sinyal yang di transmitter (melalui penguatan sinyal [amplification], decoding,

demodulasi [demodulation], filtering) dan meminimalisasi efek yang menyebabkan perubahan sinyal selama pengiriman.

Mode Transmisi :

1. Simplex: transmisi satu arah (one-way)

2. Full-duplex: transmisi dua arah secara bersamaan

3. Half-duplex: transmisi dua arah secara berantian

(13)

1-13

Model telekomunikasi

– agak lengkap dr yg sebelumnya!!

Compressor/Expandor  m(t) digitalisasi oleh non-uniform quantizer Anti-Aliasing filter  m(t) large bandwidth –> eliminasi spectral folding Sampler  m(t) mjd discrete

Ideal reconstruction filter  interpolasi antara sampel m(t)

Encoder/decoder  encode quantizer mjd bit (dan sebaliknya)

Digital processor Blocks  pemrosesan digital  (scrambling, differential encoding) Line Coder  merubah bit ke voltage signal untuk keperluan transmisi

Line Decoder  menentukan sinyal yang diterima berdasarkankan voltage, dan

(14)

1-14

Kanal Transmisi - contoh

1. Cables

• wire pairs (ordinary telephone line)

• coaxial cable

2. Radio Transmission

• broadcasting (e.g.: DVB-T, DVB-S, …)

• satellite transmission (GPS, Galileo)

• cell networks (GSM, WCDMA)

(15)

1-15

Keterbatasan Fisik/kanal/jalur/media transmisi

Keterbatasan fundamental perancangan suatu sistem komunikasi adalah noise dan bandwidth.

Noise  thermal noise (pergerakan acak muatan partikel dengan

temperatur diatas nol derjat Kelvin), yang menjadi permasalahan utama untuk jarak transmisi yang semakin jauh.

Setiap sistem komunikasi mempunyai bandwidth/BW tertentu. BW merupakan permasalahan yang utama ketika kecepatan

transmisi ditingkatkan. BW dan kec. transmisi peningkatannya berbanding lurus.

Channel capacity :

B : bandwidth

S/N :Signal-to-Noise Ratio (SNR)

(16)

1-16

Broadband VS Baseband



Broadband :



Suatu teknik di mana data yang ditransmisi

dikirimkan menggunakan isyarat pembawa

(dimodulasi). Lebih dari satu isyarat pembawa

dapat ditransmisikan bersama-sama, sehingga

lebih dari satu isyarat dapat dikirim dengan satu

media (kawat) yang sama.



Baseband :



Satu single data ditransmisikan secara langsung

(17)

1-17

Modulasi

-1

Modulasi



2 bentuk gelombang :

Sinyal yang dimodulasi (

modulating signal

) yang

merepresentasikan pesan (message)

sinyal pembawa (

carrier

).

Contoh :

modulasi amplitudo (amplitude modulation) menggunakan sinusoidal dan pulse train sebagai gel. pembawa (carrier).

Pesan (message) terlihat pada selubung (envelope) dari sinyal yang termodulasi (modulated signal). Pada receiver,

(18)

1-18

Modulasi

- 2

Pada umumnya frekuensi sinyal

pembawa (carrier) lebih tinggi dari

frekuensi tertinggi sinyal yang

dimodulasi (modulating Signal).

contoh : spektrum dari sinyal yang

dimodulasi (modulated signal) terdiri dari komponen frekuensi yang terkelompok disekitar gelo. pembawa (carrier

frequency).

(19)

1-19

Benefit modulasi

- 1

1. Modulasi untuk efisiensi transmisi

Efisiensi  tergantung pada frekuensi sinyal

efisien line-of-sight propagasi radio membutuhkan antena dengan dimensi fisik 1/10 dari panjang gelombang sinyal (signal wavelength).

contoh : transmisi sinyal audio 100 Hz yang tdk dimodulasi membutuhkan antenna

sepanjang 300 km, dan apabila sinyal dimodulasi pada gel carrier 100 MHz membutuhkan panjang antena sekitar 1 m.

 panjang gelombang (m)

f  frekuensi (Hz)

v  cepat rambat gelombang (m/s)

2. Modulasi untuk penunjukkan/alokasi frekuensi

masing-masing stasiun radio/TV mempunyai alokasi frekuensi yang telah ditentukan oleh suatu badan/regulator yang mengatur alokasi frekuensi. Alokasi frekuensi juga

menggunakan filtering. Frekuensi Radio dialokasikan sesuai dengan perjanjian dunia (WRC / world radio conference dibawah ITU / international telecommunication Union, utk Indonesia  dept. postel)

(20)

1-20

Benefit modulasi

- 2

3. Multipleksing

penggabungan beberapa sinyal yang dilewatkan dalam satu kanal jika frek. Pembawa (carrier) berlainan (frequency division multiplexing/FDM).

4. Modulasi juga bisa mengatasi keterbatasan hardware

Perancangan suatu sistem komunikasi memungkinkan dibatasi oleh biaya dan ketersediaan hardware, kinerja perangkat sering tergantung pada frekwensi yang teribat. Modulasi

(21)

1-21

Spektrum Elektromagnetik

(22)

1-22

(23)

1-23

Coding

 _{memproses pesan (message signal) untuk meningkatkan kualitas}

komunikasi digital

Decoding proses inverse dari coding

• Channel coding (teknik yang digunakan untuk mengatur redudansi untuk peningkatan reliabilitas kinerja pada kanal). • Source coding (teknik yang digunakan untuk menurunkan

redudansi pada sinyal untuk efisiensi)

Contoh :

1. ASCII-code: coding of the alphanumerical characters to binary data.

2. Kapasitas transmisi dapat ditingkatkan dengan mengirim tingkatan level simbol 2M untuk mewakili binary code words dengan panjang M (source

coding).

(24)

1-24

Sinyal dan spektrum

Representasi sinyal :



_{Domain waktu (time domain)}



Domain frekuensi (frequency domain)

Tool

Matemati

k yang mengk

onversi

isyarat-isyarat dari

Time domain

Frequency

domain

adalah

:

Deret

Fourier [periodic signal]

(25)

1-25

Sinyal sinusoidal

Sinyal sinusoidal dimodelkan sbb :

A : amplitudo

_o : frekuensi angular (fo : frekuensi)

 : phase (fasa)

(26)

1-26

Spektrum sinyal sinusoidal

Spektrum garis (line spectrum)  frekuensi tertentu untuk suatu amplitudo dan fasa

Contoh satu sisi spektrum garis sinyal sinusoidal :

Spektrum amplitudo dan fasa  impuls pada fo

(27)

1-27

Kombinasi liner sinyal sinusoidal

Persaman diatas dapat dirubah menjadi :

(28)

1-28

Representasi sinyal kompleks sinusoidal

- 1

Biasanya sinyal  ril (real-valued)

Konsep sinyal kompleks  tool sangat penting dalam telekomunikasi.

Sinyal  real signal

Sinyal kompleks  analisis spektrum

(29)

1-29

Representasi sinyal komplek sinusoidal

- 2

Konvensi dan notasi berikut sangat penting pada analisa dan perancangan sistem komunikasi :

1. Spektrum 1 variabel, frekuensi f (Hz) atau angular frekuensi

 = 2f (radian), fo ,f1,f2 digunakan untuk memperbaiki frekuensi-frekuensi berikutnya

2. Sudut fasa diukur dengan gelombang kosinus atau setara

dengan poros ril poritif diagram fasor

3. Amplitudo bernilai positif : - A cos t = A cos (t ±180o)

(30)

1-30

Spektrum 2 sisi

Spektrum 1 sisi (one-sided spectrum)  sinyal ril

Spektrum 2 sisi (two-sided spectrum)  mengatasi sinyal kompleks

Sinyal ril  spektrum 2 sisi di peroleh dengan substitusi

Spektrum 2 sisi (contoh sinyal sebelumnya) dapat dilihat pada gbr disamping

 Fungsi dasar eksponensial

(31)

1-31

Representasi fasor

-1

Fungsi eksponensial kompleks dapat dinyatakan  Fasor

Representasi fasor :

 Mengilustrasikan sinyal

(32)

1-32

Representasi fasor

-2

Diagram fasor spektrum 2 sisi sinusoidal :

(33)

1-33

Sinyal periodik

Sinyal v(t) periodik jika :

M  integer

Sinyal dapat dikonstruksi dengan menggabungkan komponen sinyal T_o :

Panjang sinyal periodik tidak terhingga (infinite), pada kenyataannya

(34)

1-34

EVERYTHING

YOU NEED TO

KNOW ABOUT

DECIBELS

(35)

1-35

DECIBELS SIMPLIFIED - NOTES

Decibels are defined as:

dB = 10 Log

₁₀

(P

_out

/P

_in

)

You can add and subtract dBs to represent just about any

power ratio without resorting to a calculator by remembering

the rules:

•Positive dBs mean multiply (or gain).

(36)

1-36

HOW TO DO DB’S IN YOUR HEAD

with a little cheating

All you have to memorize is that 3 dB = 2 times.

Now consider the obvious you already know, like 2 x 2 = 4. Since dB’s add for multiplication, then 4x means +3 dB +3 dB = +6 dB, 8x means +3 dB +3 dB +3 dB = 9 dB. Likewise 10x is +10 dB and 100x is +20 dB. Remember that attenuation is negative dB’s. So, 1/100th the power

would be -10 dB and 1/1000th the power is -30 dB.

Get it?

(37)

1-37

You can always make a table like this whenever you need to convert to dBs.

Some Examples

The ratio of 16 times = 2 x 2 x 2 x 2 which is +3 dB + 3 dB + 3 dB + 3 dB = + 12 dB.

A gain of 500 is simply 1000 divided by 2 or +30 dB - 3 dB = 27 dB.

1/2000 is - 30 dB – 3 dB = - 33 dB.

-14 dB = -20 dB + 3 dB + 3 dB or -20 dB + 6 dB which is 1/100 x 4 = 1/25th.

(38)

1-38

Additional and Review Concepts:

Decibel notation as in the above formulas always represents a

Power Ratio only.

There is no such thing as "voltage dBs". But in the special case of a transmission system where the impedance of the transmission line is the same for the input and output signals (or before and after an element that causes attenuation), we can derive a formula for dBs based on the familiar Ohm's law (Current = Voltage/Resistance) and the definition of Power in watts (Power = Current times

Voltage) and come up with P = V2/R. Since the log of a square is twice the log, you can double the dB's for such a "constant

(39)

1-39

An exception to using dB notation for pure ratios is a "shorthand" scheme for indicating a ratio of power compared to a given defined level. One example is the common artifice of using a subscript such as dBm to indicate Power compared to one milliwatt. Therefore, -3dBm means 1/2 of one milliwatt or 3 dB below 1 milliwatt. Similar notation is used with the Greek letter mu (μ) for dBs compared to a microwatt, as in 10 dBμ to mean 10 microwatts or 1/100th of a milliwatt. Therefore, -20 dBm = +10 dBμ. Get it?

(40)

1-40

CONVERTING LOGARITHMS FROM BASE 10 TO BASE 2

log

_a

(x) = log

_b

(x) / log

_b

(a)

log

₂

(x) = log

₁₀

(x)/log

₁₀

(2) = log

₁₀

(x)/0.3 = 3.333 log

₁₀

(x)

(41)

1-41