Sistem Telekomunikasi I TET 2525 Dosen Fitri Amillia

Sistem Telekomunikasi I TET 2525 Dosen : Fitri Amillia, S. T, M. T.

Identitas �Sistem Telekomunikasi I (TET 2525) �Semester 5 �Bobot 3 sks �Konsentrasi TET �Prasyarat : Pengolahan Sinyal Digital

Referensi �Yoshifumi Shimoso, Nonot Suharsono, Rangkaian dan Sistem Komunikasi, PENS ITS, Surabaya, 1994. �Nassar, Carl, Telecommunications Demystified, LLH Technology Publishing, 2001. �Wayne Tomasi, Electronic Communications Systems, Prentice-Hall, 2001 �Bernard Sklar, Digital Communication Fundamental and Application, Second Edition, Prentice Hall.

Standar Kompetensi �Memberikan pemahaman mengenai sistem komunikasi, fungsi dan jenis modulasi yang digunakan pada sistem komunikasi analog, pengaruh derau kepada kinerja sistem komunikasi analog.

Materi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pengantar sistem komunikasi dan sinyal (pertemuan 1) AM (domain waktu dan frekuensi), modulator dan demodulator, Single Side Band (pertemuan 2, 3, 4) FM (domain waktu dan frekuensi), modulator dan demodulator (pertemuan 5, 6) Modulasi Baseband (pertemuan 7) Modulasi Passband ASK, FSK , PSK modulator dan demodulator (pertemuan 9, 10, 11, 12, 13) Multiplexing (pertemuan 14) Noise dalam sistem Komunikasi (pertemuan 15)

Pembagian Kelompok Materi Diskusi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. AM (domain waktu dan frekuensi), modulator dan demodulator (pertemuan 4) Modulasi Single Side Band, modulator dan demodulator (5) FM (domain waktu dan frekuensi), modulator dan demodulator (6) Modulasi Baseband (7) Modulasi Pulsa ( PAM dan PCM) (9) Modulasi Passband ASK modulator dan demodulator (10) Modulasi Passband FSK modulator dan demodulator (11) Modulasi Passband PSK modulator dan demodulator (12) Multiplexing (13) Setiap Kelompok membuat makalah dan presentasi power

Penilaian �Tugas = 15 % �Quis = 15 % pertemuan 4 & 12 �UTS = 35 % �UAS = 35 % �Kehadiran 80 % �Tidak ada quis dan ujian susulan �Tugas dikumpulkan tepat waktu �Tidak boleh plagiat

Elemen-Elemen Sistem Telekomunikasi �Komponen Input (Sumber Informasi) Tx Dasar Sistem Komunikasi Kanal atau Medium Komunikasi Noise Rx Output (Tujuan)

Elemen-Elemen Sistem Telekomunikasi � Input : pesan manusia (suara, kode , gambar atau data) � Transmitter (Tx) : sekumpulan komponen elektronik untuk mengubah informasi menjadi sinyal sesuai dengan medium transmisi � Medium komunikasi : medium yang dilalui sinyal elektronik terkirim dari satu tempat ke tempat lain. Berupa kabel atau non kabel � Receiver (Rx): sekumpulan komponen elektronik yang menerima informasi terkirim dari kanal dan mengubah kembali menjadi sinyal informasi menjadi sinyal sesuai dengan medium transmisi yang dibutuhkan manusia

Arti istilah analog � Suatu bentuk dari komunikasi elektronik yang merupakan proses pengiriman informasi pada gelombang elektromaknetik, dan bersifat variabel dan berkelanjutan atau disebut juga dengan sinyal analog. Contohnya sinyal gambar pada televisi, atau suara pada radio yang dikirimkan berkesinambungan. � Analog merupakan proses pengiriman sinyal dalam bentuk gelombang. Misalnya ketika seseorang berkomunikasi dengan menggunakan telepon, maka suara yang dikirimkan melalui jaringan telepon tersebut dilewatkan melalui gelombang. Dan kemudian, ketika gelombang ini diterima, maka gelombang tersebutlah yang diterjemahkan kembali ke dalam bentuk suara, sehingga si penerima dapat mendengarkan apa yang disampaikan oleh pembicara lainnya dari komunikasi tersebut.

Elemen-Elemen Sistem Telekomunikasi �Noise : energi elektrik yang mengganggu informasi yang dikirimkan ◦ External Noise : noise yang disebabkan oleh sesuatu di luar rangkaian atau diluar suatu peralatan. �Atmospheric Noise �Noise yang secara natural disebabkan atmosfir bumi, misal terjadi kilat. �Extraterrestrial Noise �Sinyal elektris berasal dari luar atmosfir bumi : matahari �Man-Made Noise �Dibuat oleh manusia, contoh : suara motor listrik, penghasil daya ac dan lampu fluorescent

Elemen-Elemen Sistem Telekomunikasi ◦ Internal Noise : interferensi elektrik disebabkan oleh sesuatu di dalam rangkaian atau diluar suatu peralatan. �Shot Noise �Disebabkan oleh kedatangan acak carrier pada elemen output dari piranti elektronika seperti dioda, FET atau BJT �Transit-Time Noise �Disebabkan oleh modifikasi aliran arus saat lewat dari input ke output piranti (seperti dari emiter ke kolektor pada transistor) menghasilkan irregular, variasi random yang dikategorikan transit-time noise.

Elemen-Elemen Sistem Telekomunikasi �Thermal Noise �Digambarkan sebagai pergerakan random dan cepat elektron di dalam konduktor yang disebabkan oleh thermal agitation. �Output : Aplikasi yang digunakan manusia

Jenis-Jenis Sinyal �Sinyal analog sinyal tegangan atau arus kontinyu, berupa gelombang sinus. contoh : tegangan suara dan video �Sinyal digital Sinyal dalam bentuk digital digunakan pada komputer berupa kode biner mempresentasikan angka, huruf dan simbol yang ditransmisikan lewat kabel.

Sinyal analog �Sinyal analog adalah suatu sinyal dimana salah satu besaran karakteristiknya mengikuti secara kontinyu perubahan dari besaran fisik lainnya yang melambangkan informasi, secara fisik sinyal analog berarti selalu mempunyai nilai di sepanjang waktu. Karakteristik yang dimiliki oleh sinyal analog antara lain : Amplitudo, frekuensi dan fasenya

Pendahuluan Modulasi adalah proses perubahan sinyal informasi yang dilakukan oleh sinyal carrier yang memiliki frekuensi lebih tinggi. � Fungsi : ◦ Agar sinyal informasi yang akan dilewatkan pada sebuah medium mempunyai sifat yang sama dengan medium yang akan dilaluinya. � Sinyal Baseband sinyal dalam bentuk asli (suara, gambar dan data). misal : sinyal yang ditransmisikan melalui saluran telepon satu sentral atau pengiriman data antar komputer dalam satu LAN. Sinyal Baseband tidak dapat ditransmisikan secara praktis melalui medium tertentu harus melalui proses modulasi. �

Modulasi pengubahan parameter suatu isyarat (isyarat pembawa/ carrier signal) oleh isyarat lain (isyarat pemodulasi/ modulating signal) = penumpangan isyarat pemodulasi/ informasi ke isyarat pembawa = em(t) MODULATOR Ec(t) = Ec sin ( ct + ) Isyarat pembawa e. MD(t)

Tujuan Modulasi � Memudahkan pemancaran (radiasi) ◦ Penggeseran spektrum frekuensi sinyal dari domain frekuensi rendah ke radio frequency (RF) untuk dapat dipancarkan (apabila communication channel berupa sistem radio) � Modulasi untuk multiplexing ◦ Mentranslasikan sinyal ke spektrum frekuensi atau time slot yang berbeda -beda untuk memungkinkan beberapa sinyal ditransmisikan melalui channel yang sama � Mengatasi keterbatasan perangkat ◦ Perangkat untuk sinyal processing (filter, amplifier) bekerja optimal pada frekuensi dan bandwidth tertentu ◦ Modulasi dapat digunakan untuk mentranslasikan sinyal ke frekuensi yang sesuai dengan kemampuan perangkat � Frequency assignment ◦ Menentukan frekuensi kerja dari pemancar (radio, televisi dsb) � Mengurangi noise dan interferensi ◦ Efek dari noise dan interferensi dapat diminimalisir dengan menggunakan type modulasi tertentu dengan bandwidth yang lebih lebar dari bandwidth sinyal ◦ Ada “trade-off” antara pengurangan noise dengan penambahan bandwidth

Jenis-jenis Modulasi Ec(t) = Ec sin ( ct + ) Modulasi amplitude Modulasi sudut (amplitude modulation, AM) (angle modulation) ( ct + ) Modulasi frekuensi Modulasi fase (frequency modulation, FM) (phase modulation, Ph. M)

Data Analog, Sinyal Analog • Modulasi analog – Amplitude Modulation (AM) • Amplitudo gelombang pembawa diubah-ubah sesuai bentuk sinyal informasi – Frequency Modulation (FM) • Frekuensi gelombang pembawa diubah-ubah sesuai bentuk sinyal informasi – Phase Modulation (PM) • Phase gelombang pembawa diubah-ubah sesuai bentuk sinyal informasi • Dipandang sebagai “special case” dari frequency modulation SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008 -2009

Modulasi Analog SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008 -2009

Amplitudo, Frekuensi, Phase C B A 1800 00 cycle (T) voltage +900 A 0 B π 2π C time (t) Amplitude (V) -900 Amplitudo Nilai maksimum dari besaran elektrik (mis voltage) dari gelombang Frekuensi Jumlah cycle yang dihasilkan dalam satu detik (cycles per second atau Hertz) Phase Gelombang A dengan phase 00 Gelombang B dengan selisih phase -900 (lebih lambat) terhadap A Gelombang C dengan selisih phase +900 (lebih cepat) terhadap A SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2006 -2007 22

Amplitude Modulation (AM) voltage Gelombang pembawa (carrier wave) diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi yang akan dikirimkan Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran frekwensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan voltage • Modulasi jenis ini adalah modulasi yang paling sederhana time Message signal time Modulation voltage • • time Modulated signal Carrier waveform Digambarkan dalam spektrum frekuensi carrier frekuensi 0 4 KHz Message signal fc SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2006 -2007 Modulated signal 23

Frequency Modulation (FM) voltage • Frekwensi dari gelombang pembawa (carrier wave) diubah-ubah menurut besarnya amplitudo dari sinyal informasi • Karena noise pada umumnya terjadi dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise dibandingkan dengan AM time voltage Message signal time Modulation time Modulated signal Carrier waveform SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2006 -2007 24

Modulasi Digital v Teknik modulasi digital pada prinsipnya merupakan variant dari metode modulasi analog v Teknik modulasi digital : • Teknik dasar : Ø Amplitude shift keying (ASK) Ø Frequency shift keying (FSK) Ø Phase shift keying (PSK) • Variant dari teknik dasar di atas : Ø 4 Pulse Amplitude Modulation (4 -PAM) Ø Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) Ø Quadrature Amplitude Modulation (QAM) SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2006 -2007 25

BASK, BFSK dan BPSK Binary Amplitude Shift Keying (BASK) Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa • Sinyal “ 1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa) • Sinyal “ 0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa) Binary Frequency Shift Keying (BFSK) Sinyal direpresentasikan dalam perubahan frekuensi gelombang pembawa • Sinyal “ 1” direpresentasikan dengan frekuensi tinggi • Sinyal “ 0” direpresentasikan dengan frekuensi rendah Binary Phase Shift Keying (BPSK) Sinyal direpresentasikan dalam perubahan phase gelombang pembawa • Sinyal “ 1” Phase gelombang pembawa tidak bergeser (pergeseran phase 00) • Sinyal “ 0” Phase gelombang pembawa bergeser 1800 (berlawanan) SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2006 -2007 26

Modulasi Digital SM 241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008 -2009

PERAMBATAN GELOMBANG RADIO Bidang-bidang frekuensi radio : Very Low Frequency ( VLF ) 3 - 30 KHz Low Frequency ( LF ) 30 - 300 KHz Medium Frequency ( MF ) 300 - 3 MHz High Frequency ( HF ) 3 - 30 MHz Very High Frequency ( VHF ) 30 - 300 MHz Ultra High Frequency ( UHF ) 300 - 3 GHz Super High Frequency ( SHF ) 3 - 30 GHz Extra High Frequency ( EHF ) 30 - 300 GHz Gelombang tanah Gelombang angkasa Gelombang ruang

Perbandingan modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi. Keuntungan FM terhadap AM : � 1. Amplitudo FM tidak tergantung dari kedalaman modulasi sedang Am � tergantung dari kedalaman modulasi. Hal ini menguntungkan pada sistem FM � karena noise (derau) yang mengganggu pada amplitudo sinyal FM dapat � dihilangkan dengan limiter sedang pada AM tidak dapat dilakukan karena � sinyal informasi berada dalam amplitudo sinyal AM. � 2. S/N (perbandingan daya sinyal terhadap daya noise) dapat diperbesar dengan � menaikkan deviasi frekuensi sedang AM tidak dapat.

Perbandingan modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi. Kerugian 1. Sinyal FM memerlukan lebar ban frekuensi BFM yang jauh lebih besar dari lebar ban frekuensi sinyal AM. 2. Perangkat pemancar dan penerima FM lebih kompleks dari pada perangkat pemancar dan penerima AM.

Coba kita lihat sedikit aplikasi dimana analog sulit atau bahkan mustahil untuk digantikan. 1. Pemrosesan Sinyal dari Alam �secara alamiah, sinyal yang dihasilkan alam itu adalah berbentuk analog. misalnya sinyal suara dari mikrofon, seismograph dsb �walaupun kemudian bisa diproses dalam domain digital, sehingga banyak alat yang mempunyai bagian ADC dan DAC. nah �pembuatan ADC dan DAC dengan presisi dan kecepatan tinggi, konsumsi daya rendah itu sangat sulit, ini memerlukan orang-orang analog

Coba kita lihat sedikit aplikasi dimana analog sulit atau bahkan mustahil untuk digantikan. 2. Komunikasi Digital �Untuk mengirim sinyal melalui kabel yang panjang biasanya juga harus diubah dulu menjadi sinyal analog, memerlukan juga perancangan ADC dan DAC. 3. Penerima nir-kabel (wireless) �Sinyal yang diambil/diterima oleh antenna penerima RF adalah ANALOG (few milli volt, high noise)

SINYAL SINUS, TRANSFORMASI FOURIER DAN BANDWIDTH Dosen : Fitri Amillia, S. T, M. T

Pendahuluan �Untuk mempelajari sistem komunikasi maka kita juga membutuhkan alat bantu yang akan mempermudah kita untuk mengerti materi pelajaran sistem komunikasi. �Alat bantu yang penting untuk mempelajari sistem komunikasi adalah pengertian tentang matematika sinyal sinus dan transformasi fourier.

matematika sinyal sinus ? �karena dalam mempelajari proses pengolahan sinyal di bagian pengirim dan penerima kita akan banyak menggunakan sinyal sinus sebagai sinyal informasi. �sinyal sinus adalah sinyal yang cukup sederhana sehingga kita lebih dimudahkan untuk memahami proses komunikasi.

Transformasi Fourier �Dalam sistem komunikasi, representasi sinyal dalam domain frekuensi seringkali memberikan informasi yang lebih berguna dibandingkan jika kita merepresentasikan sinyal dalam domain waktu. �Transformasi Fourier sangat diperlukan untuk mendapatkan spektrum frekuensi dari sinyal yang dipakai (bandwidth) pada sebuah sistem komunikasi. �Transformasi fourier digunakan untuk mengubah sinyal aperiodik kontinyu domain waktu ke domain frekuensi.

Bentuk Gelombang Sinyal Sinus �Parameter-parameter diatas disusun menjadi sebuah persamaan umum sinyal sinus sebagai berikut: V(t) = Vm sin(2πft + θ )

Parameter Sinyal Sinus �Vm �Vp-p = Amplituda maksimum = Amplituda puncak ke puncak �Frekuensi (f) = Jumlah sinyal sinus dalam satu detik �Periode (T) = Panjang waktu yang dibutuhkan oleh satu gelombang Sinus �Fasa (θ) = prubahan fasa (sudut) �V(t) = Sinyal sinus yang merupakan fungsi waktu (berubah-ubah terhadap waktu)

Transformasi Fourier �Transformasi Fourier digunakan untuk melihat spektrum frekuensi dari sebuah sinyal, atau kadangkala dikatakan untuk mengubah representasi sebuah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi. �Transformasi Fourier dirumuskan sebagai berikut: � �Arti persamaan adalah: �Sinyal x(t) dalam domain frekuensi X(f) dapat diperoleh dengan cara melakukan integral terhadap perkalian antara sinyal x(t) dengan sepanjang waktu dari - sampai .