SISTEM PENGKODEAN SINYAL
Dasar Teori
- Konsep dasar sistem pengkodean
Kesalahan (error) merupakan masalah pada sistem komunikasi, sebab dapat
mengurangi kinerja dari sistem. Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu
sistem yang dapat mengkoreksi error. Oleh karena itu pada sistem komunikasi
diperlukan sistem pengkodean. Gambar 2.1 memperlihatkan sistem pengkodean
satu tingkat.
SUMBER DATA USER
Gambar.1.1 Sistem Pengkodean 1 tingkat
Bit stream dari sumber data, masuk ke encoder untuk dikedekan. Kemudian
bit stream yang telah dikodekan dikirimkan melalui kanal untuk didekodekan.
Setelah didekodekan oleh decoder, data tersebut dikirimkan ke user.
- Kemampuan koreksi kesalahan dari kode.
Besarnya kemampuan koreksi kesalahan dari suatu kode, tergantung dari
kode tersebut. Untuk kode blok yang berdasarkan bit, kemampuan koreksi kesalahan
dituliskan dalam rumus berikut
Dimana : d min = jarak minimum dari kode
Pada rumus tersebut tampak bahwa kemampuan koreksi kesalahan dari kode
blok yang berdasarkan bit, ditentukan oleh jarak minimum dari kode tersebut.
Sebagai contoh, Reed Salomon, mempunyai jarak minimum 3, dengan
menggunakan persamaan (1.1) diperoleh besarnya kemampuan koreksi kesalahan
dari kode Konvolusi adalah sebesar 1 bit.
Untuk kode Reed Salomon, jarak minimum digantikan dengan jarak bebas
yang dinotasikan dengan d f ree . Besarnya kemampuan koreksi kesalahan dari kode
Konvolusi dituliskan dalam rumus berikut :
Pada rumus tersebut tampak bahwa kemampuan koreksi kesalahan dari kode
Reed Salomon ditentukan jarak bebas. Sebagai contoh suatu kode Reed Salomon
mempunyai jarak bebas sebesar 5,dengan menggunakan persamaan (2.2) diperoleh
besarnya kemampuan koreksi kesalahan sebesar 2 bit salah dari urutan bit yang
1 .
diterima sepanjang.
N = n ( m + L )
Dimana : N = panjang urutan bit
N = jumlah adder
M = jumlah memori
L = truncation length dari kode Reed Salomon, yang panjangnya sebanyak
Baris dari generator matriks.
Unipolar
- Arus mengalir satu arah , dan perubahan arah putar motor tergantung dari lilitan (koil) yang dialiri arus
- Lilitan terpisah dalam 2 bagian dan masing-masing bagian hanya dilewati arus dalam satu arah saja.
Kelemahan jenis Bipolar adalah bahwa rangkaian drivernya lebih kompleks, karena harus dapat mengalirkan arus dalam 2 arah (bolak-balik) lewat koil yang sama.
Inti rangkaian sebenarnya adalah sebuah buffer arus yang berfungsi menguatkan arus-arus logika dan MCU yang menggerakkan motor stepper.
Buffer ini dibentuk dengan menggunakan 2 transistor Bipolar NPN dalam konfigurasi
menghasilkan penguat arus (hfe) yang tinggi.
Menggunakkan 2 buah rangkaian darlington
Bipolar
Mengacu pada transistor biasa atau IC yang bertentangan dengan komponen MOS dan CMOS.
Bipolar Memory
Memori komputer yang memakai IC bipolar sebagai bagian dari memorinya.
Algoritma Pembangkitan Salah Bit.
Pada penulisan ini didefinisikan transmisi tanpa modulasi dan format sinyal
adalah bipolar dimana bit 1 mewakili tegangan V volt dan bit 0 mewakili tegangan –V
volt. Bila bit 1 dikirim, error terjadi jika noise positip dengan tegangan lebih besar
dari pada V. Hal ini dapat dibuktikan sebagai berikut. Untuk sinyal dengan format
bipolar, bit 1 mewakili tegangan V volt dan bit 0 mewakili tegangan – V volt,
mempunyai tegangan Treshold sebesar :
Vth =2 ( V V . + (3.5)
= 0 volt
Gambar 3.4 memperlihatkan format sinyal bipolar:
Apabila bit 1 dikirim maka error akan terjadi jika tegangan lebih kecil dari harga
Treshold ( 0 Volt ). Tegangan akan lebih kecil dari 0 volt jika noise negatip dengan
tegangan lebih kecil dari –V. Apabila bit 0 dikirim maka error akan terjadi jika
tegangan lebih besar dari harga Treshold (0 Volt). Tegangan akan lebih besar dari 0
jika noise positip dengan tegangan lebih besar dari +V.
Karena parameter yang dipakai didalam program adalah Signal to Noise ratio
(S/R) dan yang akan dicari adalah tegangan (V), maka perlu dibuat suatu hubungan
antara tegangan dan variansi dengan signal noise. Didefinisikan tegangan kuadrat
(V2) sama dengan daya sinyal (S) karena seolah-olah tegangan dc dan σ2 sama
dengan daya noise (N). Dari definisi tersebut dapat dibuat suatu persamaan yaitu :
NS V = 22σ(3.6)
Bila σ2 = 1 maka persamaan (3.6) menjadi :
V2 =NS(3.7)
Pada penulisan ini diasumsikan noise adalah Gaussian dengan rataan 0 dan
variansi σ2. Oleh karena asumsi noise adalah Gaussian maka dalam simulasi ini
diperlukan pembangkit bilangan acak Gaussian dengan rataan = 0. Karena telah
didefinisikan bahwa variansi = 1 maka dalam simulasi diambil harga variansi = 0.
Implementasi program pembangkitan bilangan acak yang terdistribusi
Gaussian dengan rataan = 0 dan variansi = 1 adalah sebagai berikut :
Var
v1, v2, v3, v4 : real;
Begin
Repeat
v1:=2.0*Random-1;
v2:=2.0*Random-1;
v3:=v1*v1+v2*v2;
Until v3<=1.0
v4:=sqrt((-2*ln(v3)/v3);
u:=v1*v4
End;
Diagram alir pembangkitan salah bit diperlihatkan pada gambar 3.5.
Proses pembangkitan salah bit dimulai dengan memberikan nilai Signal to
Noise Ratio (SNR) yang diinginkan. Dari harga Signal to Noise Ratio dihitung
besarnya tegangan (V) dengan menggunkan persamaan 3.7. Kemudian dibangkitkan
sample noise (u) yang berupa bilangan acak berdistribusi Gaussian dengan rataan 0
dan variansi = 1.
Setelah itu diambil bit-bit yang keluar dari encoder dimana tiap yang diambil
dibandingkan dengan tiap sample noise yang dibangkitkan. Berdasarkan sample
noise dan bit-bit yang keluar dari encoder diputuskan apakah terjadi atau tidak. Bila
yang diambil adalah bit 1, error terjadi jika sample noise negatip dengan tegangan
lebih kecil dari –V. Bila yang diambil adalah bit –0, error terjadi jika noise positip
dengan tegangan lebih besar dari +V. Jika terjadi error, bit tersebut di invert yakni
bit 1 menjadi bit 0 dan bit 0 menjadi bit 1.
Rangkaian Darlington untuk mengatur jumlah arus pada motor stepper
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 :
· memakai bandwidth yang lebih lebar dari pada multilevel binary.
BER Teoritis
Multilevel binary
• Untuk memperoleh BER tertentu, perlu daya 3 dB lebih besar dibandingkan NRZ
Biphase
Kasus Manchester dan differential
Keunggulan
- Sinkronisasi: penerima dapat melakukan sinkronisasi pada setiap transisi dalam 1 durasi bit
- Tanpa komponen dc
- Deteksi kesalahan: transisi yang tidak terjadi di tengah bit dapat digunakan sebagai indikasi kesalahan
Kelemahan
- Bandwidth lebih besar dibandingkan NRZ dan multilevel binary Kode Manchester digunakan pada standar IEEE 802.3 (CSMA/CD) untuk LAN dengan topologi bus, media transmisi kabel koaksial baseband dan twisted pair Kode differential Manchester digunakan pada IEEE 802.5 (token ring LAN), media transmisi STP
