Kelas11 Smk Teknik Telekomunikasi Pramudi Utomo

8/3/2019 Kelas11 Smk Teknik Telekomunikasi Pramudi Utomo

1/145


2/145

Pramudi Utomo, dkk.

TEKNIK

TELEKOMUNIKASIJILID 2

SMK

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional


3/145

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

TEKNIK

TELEKOMUNIKASIJILID 2

Untuk SMK

Penulis : Pramudi UtomoSupraptoRahmatul Irfan

Editor : Widiharso

Pendukung : Agung WahyudionoNur Budiono

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

Diterbitkan oleh

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional

Tahun 2008

UTO UTOMO, Pramudi

t Teknik Telekomunikasi Jilid 2 untuk SMK /oleh PramudiUtomo, Suprapto, Rahmatul Irfan ---- Jakarta : DirektoratPembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal

Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, DepartemenPendidikan Nasional, 2008.ix, 143 hlm

Lampiran : Lampiran. AISBN : 978-979-060-155-0ISBN : 978-979-060-157-4


4/145

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan

karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan SekolahMenengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasardan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakankegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatanpembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telahdinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses

pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadaseluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para pendidik dan peserta didik SMK.

Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),

digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Denganditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagimasyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untukmengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepadapara peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat

memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritiksangat kami harapkan.

Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK


5/145

ii

KATA PENGANTAR

Tiada ungkapan kata yang paling tepat untuk dikemukakan pertamakali selain memanjatkan rasa syukur ke hadirat Allah Subhanahu Watalabahwasanya penyusunan buku Teknik Telekomunikasi ini dapat

diselesaikan. Kerja keras yang telah dilakukan dalam penulisan ini telahmembuahkan hasil baik. Buku Teknik Telekomunikasi ini sangat berartibagi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) terutama merekayang mempelajari bidang elektronika komunikasi atau bidang lain yangsejenis. Selain itu, dengan ditulisnya buku ini, akan menambahperbendaharaan pustaka yang dapat dijadikan pegangan bagi para guru.

Kita menyadari bahwa ketersediaan buku yang memadai bagi parasiswa dan guru sekarang ini dirasakan masih kurang. Sejalan dengankemajuan jaman dan teknologi yang ada, maka sudah sepantasnya perluada upaya untuk mencerdaskan para siswa dengan kampanye penulisanbuku. Buku yang ditulis ini diharapkan dapat menjembatani kebutuhansiswa dan guru terhadap materi-materi pelajaran yang diajarkan di

sekolah. Dengan demikian keluhan sulitnya mencari buku bermutu yangditulis dalam bahasa Indonesia sudah tidak akan didengar lagi.

Sebagaimana yang ditulis dalam pengantar Buku StandarKompetensi Nasional Bidang Telekomunikasi bahwa demikian luasnyabidang telekomunikasi, prioritas utama dalam penyusunan standarkompetensi ditujukan untuk bidang-bidang pekerjaan yang berhubungandengan penyelenggaraan jaringan telekomunikasi. Namun buku peganganTeknik Telekomunikasi ini akan memuat pengetahuan mendasar tentangtelekomunikasi hingga jaringan komunikasi data. Selanjutnya bagi yangberkepentingan dengan buku ini dapat mengimplementasikannya dalampemberdayaan proses belajar mengajar yang berlangsung di SMK.

Dalam kesempatan ini ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya

disampaikan kepada para anggota Tim Penulis, para konstributor materiyang telah bersama kami menyusun dan menyempurnakan isi buku ini.Kepada Direktur Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (PSMK), kamisampaikan penghargaan dan terima kasih atas dukungan dan bantuannyasehingga penulisan buku ini dapat dilaksanakan dengan baik dan berhasilmemenuhi kriteria.

Akhirnya kami persembahkan buku ini kepada para pelaksana di jajaran SMK. Apapun hasil yang telah dicapai merupakan perwujudankerja keras yang hasilnya bersama-sama dapat kita lihat setelahimplementasi dan siswa mencapai keberhasilan studi. Semoga bermanfaatbagi kita sekalian.

Tim Penulis


6/145

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iii

BUKU JILID I BAGIAN 1 - 6BAGIAN 1 : PENDAHULUAN

1.1. Definisi Komunikasi 11.2. Pentingnya Sistem

Telekomunikasi 2

1.3. Sejarah Telekomunikasi 31.4. Standarisasi Sistem

Telekomunikasi 91.5. Organisasi yang Mengatur

Standar SistemTelekomunikasi 9

1.6. Masa Depan danPerkembangan SistemTelekomunikasi 13

1.7. Rangkuman 15

1.8. Soal Latihan 16

BAGIAN 2 : INSTRUMEN

TELEKOMUNIKASI

2.1. Pendahuluan 172.2. Perkakas-Perkakas Manual 182.2.1. Tools Kits 182.2.2. Meter beroda

(Measuring Wheel) 202.3. Perkakas-perkakas elektrik 212.3.1. Solder Rangkaian 212.3.2. Power Supply 232.4. Piranti-Piranti Ukur 242.4.1. Multimeter 252.4.2. Kapasistansi Meter 262.5. Piranti-piranti

pengukur frekuensi 282.5.1. Frequency Counter 282.5.2. Function Waveform Generator 292.5.3. Analog RF Signal Generator 31

2.5.4. Osiloscope 312.6. Perangkat Uji Lainnya 332.6.1. Logic Analyser 332.6.2. Optical Spectrum Analyzer 352.6.3. GSM Test 35

2.6.4. CDMA Mobile Test 362.7. Penguji kabel dan antena(Cable and Antenna Tester) 36

2.8. Mini PABX 372.9. Voice Changer

(Alat Pengubah Suara) 392.10. LAN Tester (kabel tester) 402.11. Tang Amper

(Multi Function Clamp Meter) 412.12. SWR Meter 41

2.13. E-Fieldmeter(Pengukur Medan Listrik) 432.14. Switch Jaringan 442.15. Modem 452.16. Wi-Fi 462.17. Auto Telephone Recorder 472.18. Wireless Intercom 482.19. Telephone Protector 492.20. Rangkuman 502.21. Soal Latihan 52

BAGIAN 3 : DASAR-DASAR SISTEM

KOMUNIKASI

3.1. Dasar Komunikasi 533.1.1. Elemen Dasar 533.1.2. Komunikasi Model Awal 553.1.2.1 Maraton 553.1.2.2. Telegraf Drum 563.1.2.3. Sinyal Api 56

3.1.2.4. Sinyal Asap 57

DAFTAR ISI


7/145

3.1.2.5. Bentuk-bentuk lain 573.1.3. Komunikasi dengan

Gelombang Radio 583.2. Komunikasi Analog 59

3.3. Komunikasi Digital 623.4. Jaringan Komunikasi 643.5. Rangkuman 673.6. Soal Latihan 68

BAGIAN 4 : PROPAGASI

GELOMBANG RADIO

4.1. Prinsip Umum 69

4.2. Propagasi Ruang Bebas 694.3. Propagasi Antar DuaTitik di Bumi 70

4.4. Gelombang Permukaan 734.5. Efek Ketinggian Antena

dengan Kuat Sinyal 754.6. Atmosfir Bumi 754.6.1 Troposfir 784.6.2 Stratosfir 784.6.3 Ionosfir 78

4.6.4 Propagasi Atmosferik 794.6.4.1. Pantulan(Refleksi) 804.6.4.2. Defraksi 814.7. Daerah dan Jarak

Lompatan (Skip) 824.7.1 Jarak Skip 824.7.2 Daerah Skip 824.8. Pengaruh Atmosfir

pada Propagasi 824.8.1 Fading 834.8.1.1 Multipath Fading 834.8.2 Rangkuman 854.8.3 Soal Latihan 86

BAGIAN 5 : MEDIA TRANSMISI

5.1. Pendahuluan 875.2. Circuit 885.2.1. Pengantar Dua Kawat 895.2.2. Rangkaian Penghantar

Dua Kawat 89

5.2.3 Pemilihan Dua Kawatatau Empat Kawat 90

5.3.Channel 915.4.Line dan Trunk 91

5.5.Virtual Circuit 935.6.Media Transmisi 935.7.Media Transmisi Guided 955.7.1. Kabel Tembaga 955.7.2. Twisted Pair 965.7.3. Kabel Coaxial 975.7.4. Serat Optik 985.8. Media Transmisi Unguided 1025.8.1.Gelombang Elektromagnet 1025.8.2.Spektrum Frekuensi Radio 105

5.9. Mode PerambatanGelombang Elektromagnetik 1095.10. Perambatan Gelombang

Radio 1105.10.1. Ionosphere 1105.10.2. Gelombang Radio

Mikro 1125.11. Sistem Komunikasi Satelit 1135.12. Konstruksi dan pemasangan

Kabel 116

5.12.1. Pengertian 1165.12.2. Membedakan kabel 1175.12.3. Menentukan Daerah/Blok 1185.12.4. Pekerjaan Instalasi

Kabel Udara 1195.12.5. Persiapan Alat Perkakas 1195.12.6. Pelaksanaan Penarikan 1205.13. Rangkuman 1215.14. Soal Latihan 121

BAGIAN 6 : SISTEM ANTENA

6.1. Pendahuluan 1236.2. Reciprocity 1256.3. Directivity 1276.3.1.Gain (penguatan antena) 1276.3.2 Polarisasi 1286.4. Radiasi Energi Gelombang

Elektromagnetik 1306.5. Antena Dipole dan Monopole 133

6.6. Menghitung panjang


8/145


9/145

Generasi Layanan Terpadu 22210.10. Rangkuman 22310.11. Soal Latihan 223

BAGIAN 11 : KOMUNIKASI

BERGERAK

11.1. Frekuensi Radio Panggil 22611.2. Sistem Telepon Nirkabel

untuk Rumah 22711.3. Sistem Komunikasi Bergerak

Selular 228

11.3.1. Konsep SistemKomunikasi Seluler 22811.3.2. Tahap Perkembangan

Generasi Telepon Seluler 22811.3.3. Sel-sel Menggunakan

Kanal Frekuensi Berulang 23011.3.4. Penduplekan dalam

Kawasan Waktu danFrekuensi 232

11.3.5. Perkembangan Sistem

Komunikasi Bergerak 23210.3.6. Sistem GSM 23511.4. Komunikasi Data Nirkabel 23811.5. Teknologi Menuju 3G 24011.5.1 Munculnya Teknologi 1G 24011.5.2 Menuju ke Generasi Kedua

Telekomunikasi Bergerak 24211.5.3. Menuju Generasi dua-

Setengah 24211.5.4. Teknologi 3G 24311.5.5. Teknologi 3,5G 24711.5.6. Teknologi 4G 24711.6 Rangkuman 25011.7 Latihan 251

BAGIAN 12 : SWITCHING DALAM

SISTEM TELEPON

12.1. Pendahuluan 25312.2. Circuit Switching 254

12.2.1. Aplikasi Circuit Switching 255

12.2.2. Konsep Circuit Switching 25712.2.3. Karakteristik Circuit

Switching 25812.3. Space-Division Switching 258

12.4. Multistage Switch 25912.5. Time Division Switching 25912.6. Fungsi Control Signalling 26012.7. Control Signal Sequence 26112.8. Switch to Switch Signaling 26112.9. Lokasi dari Signaling 26212.9.1. Kelemahan pada Channel

Signaling 26312.9.2. Saluran Sinyal yang

bersifat umum 263

12.10. Signaling SystemNumber 7 (SS7) 26512.11. Paket Switching 26612.11.1. Prinsip dari Paket Switching 26612.11.2. Kelebihan Paket Switching

dibanding "CircuitSwitching" 268

12.11.3. Softswitch Architecture 26912.11.4. Teknik Switching 26912.11.5. X.25 Protocol 273

12.11.6. Ukuran Paket 27312.11.7. Operasi Eksternal danInternal 275

12.12. Rangkuman 27512.13. Soal Latihan 276

BUKU JILIDIII BAGIAN 13 - 18

BAGIAN 13 : SISTEM COMMON

CHANNEL SIGNALING SEVEN

13.1. Pendahuluan 27713.2. SS7 27913.3. Arsitektur Protokol SS7 28313.4. Message Transfer Part (MTP) 28413.5. ISUP (ISDN User Parts) 28713.6. Rangkuman 28913.7. Soal Latihan 289


10/145

BAGIAN 14 : JARINGAN DIGITAL

LAYANAN TERPADU

14.1. Pendahuluan 291

14.2. ISDN 29314.3. Arsitektur Broadband ISDN

(B-ISDN) 29614.4. Struktur Transmisi 29614.5. Antarmuka Akses Yang

Tersedia 29814.6. Model Referensi ISDN 30014.7. Perangkat Keras (Hardware) 30214.8. Pesawat Telepon Digital 30414.9. Hal yang berkaitan dengan

ISDN 30614.9.1 Number IdentificationSupplementary Service 306

14.9.2Call offering SupplementaryService 307

14.9.3Call completionSupplementary Service 307

13.9.4. Charging SupplementaryService 308

13.10. Penerapan ISDN dalam

jaringan LAN 30813.10. Rangkuman 31013.11. Soal Latihan 311

BAGIAN 15 : JARINGAN DATA

DAN INTERNET

15.1. Pendahuluan 31315.2. Mengapa Jaringan Komputer

Dibutuhkan 31515.3. Tujuan Jaringan Komputer 31515.3.1. Resource Sharing 31615.3.2. Reliabilitas Tinggi 31615.3.3. Menghemat Biaya (cost

reduce) 31615.3.4. Keamanan Data 31615.3.5. Integritas Data 31715.3.6. Komunikasi 31715.3.7. Skalabilitas 31715.4. Kegunaan Jaringan

Komputer 317

15.4.1. Jaringan untuk Perusahaanatau Organisasi 317

15.4.2. Jaringan untuk Umum 31815.4.3. Masalah Sosial Jaringan 319

15.5. Jenis-jenis JaringanKomputer 319

15.5.1. Local Area Network (LAN) 31915.5.2. Metropolitan Area Network

(MAN) 32115.5.3. Wide Area Network (WAN) 32215.5.4. Internet 32315.5.5. Jaringan Tanpa Kabel 32515.6. Klasifikasi Jaringan Komputer 32815.7. Standarisasi Jaringan

Komputer 32915.8. Sistem Operasi Jaringan 33015.8.1. Jaringan Client-Server 33115.8.2. Jaringan Peer To Peer 33215.9. Komponen pada Jaringan

Komputer (Underlying) 33315.10. Media yang Terpandu

(Guided) 33315.10.1. Hub 33315.10.2. Bridge & Switch 334

15.11. Media yang tidak Terpandu(Unguided) 33715.12. Rangkuman 33915.13. Soal Latihan 339

BAGIAN 16 : JARINGAN LAN

DAN WAN

16.1. Local Area Network (LAN) 34116.2. Network Interace Card 34116.3. Ethernet 34216.4. Frame Format (format

bingkai) 34416.5. Implementasi Pada LAN 34516.6. Fast Ethernet 34716.7. Token Ring 34716.8. Fiber Distributed Data

Interface (FDDI) 34916.9. Wide Area Network (WAN) 35116.10. Connective Device 351

16.11. Topologi Jaringan Komputer 352


11/145

16.12. Topologi BUS 35316.13. Topologi Star 35416.14. Topologi Ring 35516.15. Topologi Mesh 356

16.16. Topologi Pohon 35716.17. Topologi Peer-to-peer

Network 35816.18. Protokol Pada Jaringan 35816.19. Rangkuman 35916.20. Soal Latihan 359

BAGIAN 17 : PROTOKOL DAN

STANDAR JARINGAN

17.1. Protokol dan SusunanProtokol 361

17.2. Standar Jaringan 36517.2.1. Organisasi Standar 36517.2.2. Standart Internet 36517.2.3. Admisnistrasi Internet 36517.3. Lapisan Protokol Pada

Jaringan Komputer 36617.4. Protokol OSI (Open System

Interconnection) 36717.4.1. Karakteristik Lapisan OSI 36917.4.2. Proses Peer-To-Peer 37017.4.3. Antarmuka Antar Lapisan

Terdekat 37117.4.4. Pengorganisasian Lapisan 37117.5. Lapisan Menurut OSI 37217.5.1. Physical Layer (Lapisan

Fisik) 37217.5.2. Data Link Layer

(Lapisan Data Link) 37317.5.3. Network Layer

(Lapisan Network) 37417.5.4. Transport Layer

(Lapisan Transpor) 37517.5.5. Session Layer

(Lapisan Session) 37617.5.6. Presentation Layer

(Lapisan presentasi) 37717.5.7. Application Layer

(Lapisan Aplikasi) 378

17.6. Rangkuman 378

17.7. Soal Latihan 379

BAGIAN 18 : TRANSFER CONTROL

PROTOKOL / INTERNETPROTOKOL

18.1. Sejarah TCP/IP 38118.2. Istilah-Istilah dalam Protokol

TCP/IP 38218.3. Gambaran Protokol TCP/IP 38218.3.1 Jaringan Koneksi Terendah 38318.3.2 Pengalamatan 38418.3.3 Subnets 384

18.3.4 Jalur-Jalur Tak Berarah 38418.3.5 Masalah Tak Diperiksa 38518.3.6 Mengenai Nomor IP 38518.3.7 Susunan Protokol TCP/IP 38618.4 Protokol TCP/IP 38718.5 Pengalamatan 38918.6 User Datagram Protocol

(UDP) 39018.7 Komunikasi process-to

procces 390

18.8 Nomor port 39218.9 Port-port yang dipakai untukUDP 392

18.10 Socket Address(Alamat Soket) 392

18.11 User Diagram 39318.12 Manfaat protokol UDP 39418.13 Internet protokol (IP) 39518.14 Datagram 39518.15 Fragmentasi 39918.16 IP Address 40318.16.1 Notasi Digital 40318.16.2 Kelas-Kelas pada Jaringan

Komputer (address IP) 40418.16.3 Alamat Khusus 40618.16.4 Alamat Jaringan 40718.16.5 Studi Kasus 40918.17 Subnetting dan

Supernetting 41018.17.1 Subnetting 41018.17.2 Masking 412

18.17.3 Supernetting 413


12/145

18.17.4 Supernet Mask 41318.18 Rangkuman 41418.19 Soal Latihan 415

LAMPIRAN A


13/145

Bagian 7 : Prinsip komunikasi listrik 149

BAGIAN 7

PRINSIP KOMUNIKASI

LISTRIK

7.1. Pendahuluan

Dalam setiap komunikasisalah satunya selalu diperlukansumber informasi yang penting.Ada dua macam sumber infor-masi, yaitu ide-ide yang bersum-

ber dari otak manusia danperubahan-perubahan yang terjadi dalam lingkungan fisik sekitarkita. Informasi mengalir hanyamungkin bila sumbernya mengha-silkan keadaan perubahan kon-tinyu atau terus menerus. Infor-masi harus dikodekan atau dipro-ses sebelum ditransmisikan dan

juga diperlukan piranti pengubah(transducer) yang sesuai dengansistemnya. Secara umum setiap

sistem komunikasi akan membu-tuhkan peralatan-peralatan yangberkaitan dengan pengolahaninformasi. Komponen komunikasi

adalah hal-hal yang harus adaagar komunikasi bisa berlangsungdengan baik. Menurut Laswellkomponen-komponen komunikasiadalah:

1. Pengirim atau komunikator

(sender) adalah pihak yangmengirimkan pesan kepadapihak lain.

2. Pesan (message) adalah isiatau maksud yang akandisampaikan oleh satu pihakkepada pihak lain.

3. Saluran (channel) adalahmedia dimana pesan disam-paikan kepada komunikan.dalam komunikasi antar-pribadi (tatap muka) saluran

dapat berupa udara yangmengalirkan getaran nada/suara.

Tujuan

Setelah mempelajari bagian ini diharapkan dapat:1. Menyebutkan prinsip umum sinyal bicara dan musik2. Mengetahui Distorsi3. Mengetahui tentang tranmisi informasi4. Mengetahui tentang kapasitas kanal


14/145


4. Penerima atau komunikan(receiver) adalah pihak yangmenerima pesan dari pihaklain

5. Umpan balik (feedback) ada-lah tanggapan dari peneri-

maan pesan atas isi pesanyang disampaikannya.

Komunikasi terjadi bilamana infor-masi ditransmisikan atau dikirim-kan antara sumber informasi danpengguna informasi. Tiga kompo-nen pokok sistem informasi yaitusumber (source), kanal (channel)sebagai media komunikasi danpenerima (sink, receiver, user,distination) menunjukkan satu ke-

seluruhan sistem informasi. Bilainformasi diubah menjadibahasa yang dapat dipahamioleh mesin, maka ia akanmenjadi data. Transmisi dataterjadi bila data dipindahkansecara elektronika antara dua titik.Hasil dari sistem informasielektronika dapat berupa sistem

telemetri, sistem digital/komputeratau sistem telekomunikasi.

Secara listrik komunikasiitu dapat berlangsung denganbaik apabila ada piranti yang

dapat mengubah informasi dalambentuk listrik, menyalurkan, danmengubah kembali dalam bentuksinyal semula. Setidaknya sistemkomunikasi secara listrik meliputikomponen seperti:

Gambar 7.1. Pengiriman pesandari sumber ke penerima

1. Sumber informasi (source),2. Coder (pembuat kode), atau transduser, untuk mengubah in-

formasi menjadi bentuk-bentuk sinyal yang sesuai untukditransmisikan,

3. Sistem transmisi (channel),4. Decoder (kebalikan dari coder), atau transducer untuk

menghasilkan kembali sinyal dalam bentuk yang sesuai agardapat diterima,

5. Penerima informasi (receiver, sink, listener).


15/145


Dalam sistem radio, peng-kode dipengaruhi oleh modulasipada bagian pemancar, semen-tara dekoding akan mengubahkembali sinyal pada bagian de-modulator sistem penerima. Baik

koding maupun dekoding harusdibedakan untuk sumber-sumbersinyal yang berbeda. Proseskomunikasi semacam ini tentudengan anggapan bahwa sinyaltidak terjadi kecacatan (distorsi)pada kanal. Di samping itu jugatidak muncul gangguan yangberasal dari luar sistem sepertiderau (noise) statik, interferensidari sistem kabel daya listrik, ge-rakan acak elektron pada resis-

tor, tabung hampa, transistor dansebagainya.

Untuk memahami masalahini, maka pengetahuan tentangsinyal sangat diperlukan. Sebagaicontoh untuk komunikasi telepontentu yang menjadi sumber infor-masi adalah suara, untuk sistemtelevisi harus memahami bagai-mana suara dan gambar sebagaiinformasi itu diolah, dalam sistemradar diperlukan pemahaman

tentang pulsa, dan sebagainya.

7.2. Proses komunikasi

Secara ringkas, prosesberlangsungnya komunikasi bisadijabarkan dalam komponen-kom-ponen yang terpisah sepertiberikut.

1. Komunikator (sender) yang

mempunyai maksud berkomu-nikasi dengan orang lainmengirimkan suatu pesan ke-

pada orang yang dimaksud.Pesan yang disampaikan itubisa berupa informasi dalambentuk bahasa ataupun lewatsimbol-simbol yang bisa di-mengerti kedua pihak.

2. Pesan (message) itu disam-paikan atau dibawa melaluisuatu media atau saluran baiksecara langsung maupun tidaklangsung. Contohnya berbi-cara langsung melalui telepon,surat, email, atau medialainnya.

3. Komunikan (receiver) meneri-ma pesan yang disampaikandan menerjemahkan isi pesanyang diterimanya ke dalam

bahasa yang dimengerti keduapihak.

4. Komunikan (receiver) membe-rikan umpan balik (feedback)atau tanggapan atas pesanyang dikirimkan kepadanya,apakah dia mengerti atau me-mahami pesan yang dimaksudoleh si pengirim.

Gambar 7.2. Memahami pesanyang disampaikan


16/145


Gambar 7.3. Mengubah informasi menjadi pesan

7.3. Sinyal bicara dan musik

Sinyal bicara dan musikbunyi atau suara adalah kompresime-kanikal atau gelombang longi-tudinal yang merambat melaluimedium. Medium atau zat per-antara ini dapat berupa zat cair,padat, gas. Jadi, gelombang bunyidapat merambat misalnya di da-lam air, batu bara, atau udara.

Kebanyakan suara adalahmerupakan gabungan berbagaisinyal, tetapi suara murni secarateoritis dapat dijelaskan dengankecepatan osilasi atau frekuensiyang diukur dalam Hertz (Hz) danamplitudo atau kenyaringan bunyidengan pengukuran dalamdesibel.

Manusia mendengar bunyi

saat gelombang bunyi, yaitugetaran di udara atau mediumlain, sampai ke gendang telinga

manusia. Batas frekuensi bunyiyang dapat didengar oleh telingamanusia kira-kira dari 20 Hzsampai 20 kHz pada amplitudoumum dengan berbagai variasidalam kurva responsnya. Suara diatas 20 kHz disebut ultrasonik dandi bawah 20 Hz disebut infrasonik.

7.4. Respon telinga manusia

Suatu percobaan yangdilakukan oleh Fletcher danMunson, menetapkan bahwatelinga manusia tidak responsifsecara sama pada semua fre-kuensi. Disebutkan pula bahwadalam pengamatannya telingamanusia tidak ada sensasi untukamplitudo rendah yang disebutsebagai ambang pendengaran

(threshold audibility). Mengingathal tersebut, para perancangmemerlukan pengetahuan yang


17/145


Gambar 7.4. Respon telinga manusia frekuensi 20 Hz-20KHz.

Gambar 7.5. Kondisi telinga manusia menangkap suara

berkaitan tidak hanya leveltetapi juga tentang frekuensi.

Suatu metoda yangdigunakan dalam memahami res-pon telinga manusia digunakanA-weihted. Cara ini diketahui bahwatelinga manusia sensitif terhadapfrekuensi 20 Hz-20 KHz. Semen-tara itu dengan noise-noise yangterjadi telinga manusia dapat

merespon bergantung kepadafrekuensi di mana telinga masihdapat menangkapnya. Gambar7.5 di atas menunjukkan ukurankuat sinyal yang dapatmaempengaruhi respon telingamanusia. Sebagai contohpesawat terbang jet yang terbangdi atas ketinggian 300 metermempunyai kuat sinyal 90 dB.


18/145


Gambar 7.6. Kuat sinyal untuk beberapa obyek yang dapatdirespon telinga

7.5. Distorsi

Dengan mempertimbang-kan kelayakan secara teknis danekonomis, dalam sistem komu-nikasi harus dijaga bentuk-bentuksinyal dan menghindari adanyadistorsi. Distorsi dapat dibedakanmenjadi :

1. Distorsi frekuensi, ini merupa-kan timbulnya perubahan am-plitudo relatif dari komponen-komponen frekuensi yangberbeda.

2. Distorsi tunda, ini berkaitandengan perubahan wakutransmisi dari komponen-kom-ponen frekuensi yang ber-beda.

3. Distorsi non-linear, merupakandistorsi pada piranti yang tidak

linear. Besar sinyal pada out-put tidak berbanding secaralangsung tehadap inputnya.

Frekuensi-frekuensi yangtidak dikehendaki seperti adanyadistorsi di atas dapat dibetulkandengan menggunakan rangkaianekualisaasi. Sementara itu biladistorsi terjadi pada karena pirantinon linear, maka koreksinyamenggunan tapis (filter).

7.6. Sistem multipleks

Ada dua jenis cara kerjamulti kanal, yaitu sebagai berikut :1. Sistem pembagian frekuensi

(Frequency devision system),sistem ini menggunakan ba-nyak kelompok sub-pembawa.Masing-masing pembawa dipi-sahkan dengan cara pemodu-lasian. Pengelompokan iniberjenjang, semakin banyak

kelompok semakin tinggi fre-keunsi pembawa yang digu-nakan.


19/145


2. Sistem pembagian waktu atautime devision system, masing-masing kanal menerapkanbandwidth yang tersedia tetapiuntuk waktu sempit. Padaakhirnya keseluruhan spek-

trum dialokasikan untuk ma-sing-masing kanal.

7.7. Persyaratan lebar bidang

Persyaratan lebar bidangdimak-sudkan untuk memberikanalokasi bidang frekuensi bagisuatu sistem dalam komunikasi.Lebar bidang yang dipersyaratkanitu di antaranya adalah :

1. Sinyal telegraf.Kecepatan telegraf seringdinyatakan dalam istilah da-lam waktu bolak-balik da-lamsatuan detik. Dalam kaitansignaling kecepatan ini dinya-takan dengan istilah Baud.Elemen paling pendek adalah20 milidetik, di mana pada

jarak itu ada dua pulsa positifdan negatif. Untuk itu besar

frekuensi dapat dinyatakandengan:

Hzx

f 251040

13

Dengan demikian lebar bi-dangnya menjadi 50 Hz, ini

sesuai dengan kecepatantransmisi 50 baud.

2. Sinyal telegraf gambar

Sinyal telegraf gambar mem-punyai prinsip bahwa gambardi-scan secara seri mengikutigaris-garis. Karena itu diper-lukan adanya sinkron-isasidari titik lampu scan pada

penerima. Resolusi sepanjang garis sering dipersyarat-kan sama untuk garis demigaris.

3. Sinyal televisiPada sinyal televisi prinsipnyaadalah sistem scaning juga.Untuk menghasilkan gambaryang baik, maka antara garis-garis yang menyusun gambarharus di scan secara ber-

urutan. Ada dua jenis televisiyaitu televisi analog dantelevisi digital. Pada prin-sipnya lebar bidang untuktelevisi dialokasikan sbesar6,5 Mhz, bergantung kepadasistem scanning mana yangdigunakan. Televisi digital(bahasa Inggris: Digital Tele-vision, DTV) adalah jenis TVyang menggunakan modulasidigital dan sistem kompresi

untuk menyebarluaskan vi-deo, audio, dan signal data kepesawat televisi.

Latar belakang pengembangantelevisi digital :

Perubahan lingkungan eks-ternal pasar TV analog yangsudah jenuh, komplain adanyanoise, ghostdan lain-lain.

Kompetisi dengan sistem

penyiaran satelit dan kabel. Perkembangan teknologi pem-

rosesan sinyal digital (digitalsignal processor), teknologi


20/145


transmisi digital, Teknologi se-mikonduktor, Teknologi per-alatan display yang beresolusitinggi.

Keunggulan televisi digital

1. Gambar halus (High Definition).5~6 kali lebih halus dibandingtelevisi analog

2. Suara jernih. Kemampuan me-reproduksi suara seperti sum-ber aslinya

3. Banyak fungsi. Memberi ke-mampuan untuk merekam danmengedit siaran

4. Banyak kanal.

7.8. Kecepatan sinyal

Meskipun lebar bidangdisediakan kira-kira 10 Khzsebagai persyaratan untuk

kualitas suara yang tinggi,biasanya suara yang dapatdikenali hanya membutuhkanrentang antara 300 Hz sampaidengan 3400 Hz. Rentang inisetara dengan konversi ke-

cepatan 100 kata/menit. Kece-patan pesan akan menjadi (1/40)kata/menit/siklus pada sistemlebar bidang 4 Khz.

7.9. Sinyal musik

Instrumen musik mengha-silkan hormonisa. Jumlah danamplitudo menentukan kulaitassinyal out musik. Untuk memenuhitingkat kualitas yang baik, lebar

frekuensi disediakan antara 30 Hzhingga 15 KHz. Dengan lebarbidang ini telinga manusia sudahmerespon sebagai sinyal dengankualitas yang baik.

Tabel 7.1. Perbandingan resolusi TV dengan PC


21/145


7.10. Kapasitas kanal

Dengan mempertimbang-kan semua kemungkinan multilevel dan teknik encoding multi-

phase, Shanon-Hartly menyata-

kan teorema yang dikenal dengankapasitas kanal C.

Ini berarti bahwa secarateori sinyal bersih dengankecepatan untuk sinyal itu datadapat dikirimkan dengan dayarata-rata sinyal S pada kanalkomunikasi analog yang dikaitkandengandaya N additive whiteGaussian noise, maka :

N

SBC 1log2

Di mana:

C adalah channel capacity dalambits per second;

B adalah bandwidth kanal dalamhertz;

Sadalah daya sinyal total padalebar bidang, diukur dalam wattatau volt2;

Nadalah daya derau total padalebar bidang, diukur dalam wattatau volt2; dan

S/N adalah signal-to-noise ratio(SNR) atau carrier-to-noise ratio(CNR) dari sinyal komunikasiterhadap interferensi Gaussiannoise dinyatakan sebagai straight

power ratio (tidak decibels).

7.11. Konsep komunikasielektronika

Hampir semua sistemkomuniksi elektronika mengguna-kan gelombang elektromagnet.

Gelombang elektromagnet adalahsuatu perubahan yang terdiri daridua komponen gelombang atauosilasi listrik dan magnet yangdapat menjalar melaui ruanghampa, udara atau bahan takmenghantar lainnya. Spektrumelektromagnet adalah suatu ren-tang gelombang yang mempu-nyai rentang lebar panjang ge-lombang dan frekuensi.

Bagian dari spektrum elek-tromagnet yang digunakan untukkomunikasi elektronika adalah :

1. Infra merahspektrum ini digunakan untukserat optik dan remote controlyang dipakai pada umumnya.

Gambar 7.7. Remote control

2. Gelombang mikroSpektrum ini digunakan untukkomunikasi satelit, dan bebe-rapa saluran telepon sertauntuk sambungan internet.


22/145


Gambar 7.8. Parabola untukmenerima gelombang mikro

3. Gelombang radioSpektrum ini digunakan untuksistem radio, televisi, teleponbergerak, jaringan komputer

nirkabel (tanpa kabel)

Gambar 7.9 Bebera jenis mobilephone

Gambar 7.10. Piranti telekomunikasi dan spektrum gelombangelektromagnet


23/145


Kunci konsep komunikasielektronika adalah pada modulasi.Modulasi dapat digambarkan se-bagai cara-cara bagaimana infor-masi dipindahkan dari bentuksinyal informasi yang frekuensinya

relatif rendah menjadi gelombangelektromagnetik dengan frekuensiyang lebih tinggi. Gelombangelektromagnetik frekuensi tinggiini berperan sebagai pembawaatau carrier.

Ada beberapa cara yangdapat dilakukan untuk memodu-lasi sinyal pembawa oleh sinyalinformasi. Pada prinsipnya sinyalpembawa dimodifikasi atau di-ubah oleh sinyal informasi pada

bagian sender dan pembawayang termodifikasi itu tadi dide-teksi kembali pada receiver/listener untuk menemukan sinyalinformasi kembali.

Sinyal informasi yang digu-nakan untuk memodulasi pemba-wa dapat bebrntuk digital atauanalog.

Sinyal informasi digital mengha-

silkan pembawa dengan salahsatu dari dua kemungkinan,yaitu :

1. Pulsa atau cahayainframerah pada kondisi onuntuk digital 1 dan kondisioff untuk 0.

2. Gelombang radio untuksuatu frekuensi mewakilidigital 1 dan frekuensi yanglain untuk digit 0

Gambar 7.11. Sinyal informasidigital

Sinyal informasi analog meng-hasilkan pembawa yang ber-ubah-ubah naik turun mengikuti

perubahan sinyal analog, yaitu :

1. Gelombang radio denganamplitudo berubah mengikutiperubahan sinyal informasianalog. Ini disebut sistemmo-dulasi amplitudo (AM).

2. Gelombang radio denganfrekuensi berubah mengikutiperubahan sinyal informasianalog. Ini disebut sistemmodulasi frekuensi (FM).

Gambar 7.12. Sinyal informasianalog


24/145


7.12. Penerapan komunikasielektronika

7.12.1. Telepon

Sistem komunikasi elek-

tronika ini yang telah lama digu-nakan dan mempunyai pengaruhyang luas sebagai alat komunikasiantar manusia. Awalnya adalahtelepon yang dipakai di rumah-rumah, dalam perkembangannyatelepon tersebut sudah dapatdibawa ke mana-mana.

Dasar kerja telepon adalahsangat sederhana. Blok diagram-nya ditunjukkan seperti di bawah.

Gambar 7.13. Pesawat telepon

Gambar 7.14. Blok diagram sistem komunikasi telepon

Gelombang suara digetarkan dan menjalar melalui udara Gelombang suara ditangkap oleh mikropon. Mikropon kemudian

mengubah getaran itu menjadi sinyal elektronik analog denganfrekuensi yang sama seperti getaran suara tadi, dan amplitudo-nya sebanding dengan amplitudo gelombang suara.

Gambar 7.15. Mikropon mengubah gelombang suara


25/145


Sinyal listrik kemudian ditransmisikan sepanjang kawatpenghantar (bila jarak tidak terlampau jauh)

Pada bagian yang lain, sinyal listrik dikuatkan Hasil penguatan diumpankan ke loudspeaker(pengeras). Bagian

ini adalah kebalikan dari kerja mikropon, mengubah sinyal listrikkembali menjadi suara.

Gambar 7.16. Speaker mengubah sinyal listrik

Sistem telepon yang utuh selalu mempunyai bagian pengirimdan bagian penerima.

Dalam sistem telepon yangsesungguhnya, suara yang diha-silkan pada bagian penerima akansama dengan suara saat diki-rimkan melalui mikropon. Ada duaalasan sehingga penggunaan sis-tem tersebut tidak menjadikendala:

1. Derau (noise) listrik tidakbegitu mengganggu

2. Telinga manusia dapat men-deteksi gelombang suaradengan frekuensi berkisar20 Hz 20.000 Hz. Untukmenyederhanakan sistem,telepon hanya men-trans-misikan signal listrik 400 Hz- 4000 Hz. Dengan rentangini suara seseorang sudahdapat dikenali karena nam-pak berbeda.

7.12.2. Radio

Radio adalah sistemkomunikasi elektronika pertamakali yang memanfaatkan jalurkomunikasi dengan pendengarlebih banyak. Perhatikan kembaligambar 7.10. pada pemanfaatanspektrum frekuensi untuk radiobroadcast.

Gambar 7.17. Pesawat radio


26/145


Istilah radio dulunya ada-lah merujuk pada gelombangradio, karena sistem ini meng-gunakan spektrum gelombangradio. Sekarang ini istilah radiodapat diartikan sebagai gelom-

bang dan sebagai piranti ataupesawat yang dapat menangkapsinyal sauara atau musik.

Sistem radio dirancang per-tama kali menggunakan suatuprinsip :

Mengubah snyal suara menjadisinyal listrik

Menguatkan sinyal suara listrikitu dan memancarkannya mela-ui antena

Mendeteksi gelombang pancar-an radio dan mengubahnyakembali menjadi suara

Dengan prinsip yangdirancang itu sayangnya tidakdapat dipraktek-kan. Alasannya

adalah sinyal suara itu mem-punyai rentang 20 Hz sampai20.000 Hz. Bila semua stasionpemancar radio menggunakanrentang frekuensi tersebut, makasatu stasion akan mengganggu

stasion yang lainnya.

Penyelesaiannya yaitudengan cara menempatkan suatustasion radio pada frekuensitertentu yang tidak sama denganstasion yang lain. Frekuensi iniadalah frekuensi pembawa sinyalyang besarnya lebih tinggi darifrekuensi yang dapat ditangkapoleh telinga manusia. Frekuensipembawa akan membawa sinyal

suara untuk dipancarkan. Prosespenumpangan sinyal suara inidikatakan sebagai prosesmodulasi. Dengan cara ini makaapabila ada penalaan radio(tuning), pada dasarnya adalahmengubah frekuensi pembawa.

Gambar 7.18. Blok diagram sistem komunikasi radio


27/145


Gambar 7.19. Sistem blok sistem pemodulasian sinyal suara

Proses modulasi ada dua jenis, yaitu modulasi amplitudo danmodulasi frekuensi. Perhatikan perbedaan dari gambar sinyal yangtermodulasi berikut ini.

Gambar 7.20. Sinyal termodulasi amplitudo dan termodulasi frekuensi


28/145


7.12.3. Television

Televisi merupakan suatupiranti elektronika yang secaraluas digunakan sebagai alat untuk

komun ikasi. Sistem televisi adapemancaran sinyal gambar dansuara secara bersamaan padalebar bidang yang sama, tetapiberbeda frekuensi pembawanya.Pemancaran sinyal pada sistemtelevisi hampir mirip dengan pe-mancaran sinyal radio. Peman-caran sinyal televisi membutuhkankamera untuk mengubah gambaratau obyek menjadi sinyal listrikdan mikropon untuk mengubah

suara menjadi sinyal listrik. Keduasinyal secara bersama-samadimodulasikan secara amplitudo(AM) yang selanjutnya dikuatkandan baru kemudian dipancarkan.

Pada bagian penerimaterjadi proses yang berlawanandengan pemancar. Bagian inimembutuhkan layar (tabung gam-bar) untuk menerima sinyal gam-bar yang kemudian diubah men-

jadi gambar atau obyek sebagai-

mana yang telah ditangkap olehkamera. Untuk mendengarkan

suara dibutuhkan speaker sepertipada radio.

Gambar 7.21. Pesawat televisi

tahun 1950-an

Gambar 7.22. Pesawat televisilebih maju

Gambar 7.23. Proses pengubahan sinyal gambar


29/145


Gambar 7.24. Contoh sinyal modulasi pada sistem televisi

7.12.4. Telepon Bergerak

Piranti telepon bergerakadalah suatu jenis alat komunikasiyang kecil dan mudah digunakan.Sekalipun demikian teknologiyang dipakai sudah menunjukkanteknologi yang maju.

Gambar 7.25. Telepon bergerak

Telepon bergerak meng-gunakan frekuensi radio untukmemindahkan informasi dari tele-pon itu menuju ke base station. Inimenunjukkan bahwa komunikasiantara base station dengantelepon bergerak diorganisakanbegitu juga mengkode sinyalmenjadi data pada gelombang

Gambar 7.26. Rangkain dalamtelepon bergerak

radio. Setiap sistem telepon ber-gerak yang dipakai oleh negara-negara yang berbeda mempunyaisistem yang ber-beda.Kebanyakan sistem yang dipakaidi banyak negara adalah GlobalSystem for Mobile communication(GSM).


30/145


Banyak pengguna meman-faatkan telepon bergerak sebagaialat komunikasi. Sekalipun demi-kian, tidak akan pernah terjadibenturan frekuensi ketika teleponitu digunakan secara bersamaan.

Pertanyaannya mengapa sinyalradio dari telepon-telepon itu tidaksaling interferesi atau meng-ganggu satu sama lain?

Gambar 7.27. Heksagonal padabase station

Salah satu aspek kuncidalam telepon bergerak adalah

peng-gunaan frekuensi yangberulang (frequency reuse).Setiap daerah dibagi-bagi dalamluasan berben-tuk heksagonaldan jarak antar daerah ini dapatbeberapa kilo-meter. Pada titik

tengah heksa-gonal itu di-tempatkan base station. Setiapbase station di-alokasikan suaturentang freku-ensi radio yangdapat digunakan. Antar basestation yang ber-dekatan, tidakmungkin saling terganggu(interferensi) karena digunakanrentang frekuensi yang berbeda.

Pada jarak tertentu dalambe-berapa kilometer sinyal yangdipancarkan sudah barang tentu

dayanya akan menjadi lemah danakhirnya hilang. Oleh karena ituperlu ada base stasion lagi. Untukitu dapat digunakan frekuensiyang sama milik base station yangpernah digunakan. Dalam gambarditandai dengan warna-warnayang sama.


31/145


7.13. Rangkuman

Dalam setiap komunikasisalah satunya selalu diperlukansumber informasi yang penting.Ada dua macam sumber

informasi, yaitu ide-ide yangbersumber dari otak manusia danperubahan-perubahan yang ter-

jadi dalam lingkungan fisik sekitarkita. Informasi mengalir hanyamungkin bila sumbernya meng-hasilkan keadaan perubahankontinyu. Informasi harus dikode-kan atau diproses sebelumditransmisikan dan juga diperlu-kan piranti pengubah (transducer)yang sesuai dengan sistemnya.

Secara umum setiap sistemkomunikasi akan membutuhkanperalatan-peralatan yang ber-kaitan dengan pengolahaninformasi.

Komponen komunikasiadalah hal-hal yang harus adaagar komunikasi bisa berlangsungdengan baik. Menurut Laswellkomponen-komponen komunikasiadalah :

1. Pengirim atau komunikator(sender) adalah pihak yangmengirimkan pesan kepada

pihak lain.2. Pesan (message) adalah isi

atau maksud yang akandisampaikan oleh satu pihakkepada pihak lain.

3. Saluran (channel) adalahmedia dimana pesan disam-paikan kepada komunikan.dalam komunikasi antar-pribadi (tatap muka) salurandapat berupa udara yangmengalirkan getaran nada/

suara.4. Penerima atau komunikate

(receiver) adalah pihak yangmenerima pesan dari pihaklain

5. Umpan balik (feedback) ada-lah tanggapan dari peneri-maan pesan atas isi pesanyang disampaikannya.

7.14. Soal latihan

Coba kerjakan soal latihan di bawah ini

1. Jika SNR 20 dB, dan bandwith yang tersedia adalah 4 khz,untuk sebuah pesawat telepon, dengan nilai C = 4 log2(1 +100) = 4 log2 (101) = 26.63 kbit/s. Buktikan bahwa nilai S/N =100 adalah ekivalen dengan SNR 20 dB.


32/145

Bagian 8 : Derau dalam sistem komunikasi 169

BAGIAN 8DERAU DALAM SISTEM

KOMUNIKASI

Tujuan

Setelah mempelajari bagian ini diharapkan dapat:1. Mengetahui macam-macam derau dalam sistem telekomunikasi.2. Memahami persamaan derau dalam sistem telekomunikasi.3. Mengetahui pengaruh derau dalam sistem telekomunikasi.

8.1. Pertimbangan Umum

Derau atau yang seringdikenal dengan noise merupakansebuah sinyal yang tidakdiinginkan dalam sistemkomuniksi atau sebuah informasi.Komponen elektronika padadasarnya terbuat dari bahan-

bahan yang memiliki muatanlistrik. Muatan listrik ini adakarena pergerakan elektron dalamkomponen. Noise mengacu padasinyal listrik acak yang tidak bisadiprediksi, yang dihasilkan olehsumber alam, baik internalmaupun eksternal (dari luarsistem). Ada satu macam noiseyang selalu hadir dalam setiapsistem komunikasi, yaitu thermalnoise. Thermal noise selalu hadir

dengan alasan bahwa pada suatutemperatur di atas nol absolut(0K), energi termal/panas

menyebabkan partikel bergeraksecara acak (random motion).Gerakan acak dari partikelbermuatan, seperti elektron, padasuatu konduktor menghasilkanarus atau tegangan acak yangmenghasilkan thermal noise.

Dengan kata lain, materipenyusun, perubahan suhu,perubahan muatan listrik adalahpenyebab utama derau.

Dalam sistem komunikasi,sinyal selalu mengalamidegradasi (penurunan) mutu.Degradasi ini, selain diakibatkanoleh noise, juga berasal daridistorsi dan inter-ferensi yang bisamengubah bentuk sinyal.Walaupun konta-minasi sinyal

bisa terjadi pada tiap elemenkomunikasi, tapi konvensi standarmenyatakan bahwa secara


33/145


keseluruhan penyebab ituditimpakan pada kanal. Distorsiadalah gangguan pada bentukgelombang karena sistemmemberi respon yang tidak tepatterhadap sinyal itu sendiri.

Distorsi linear bisa diperbaikidengan menggunakan filterkhusus yang disebut equalizer.Interferensi adalah kontaminasioleh sinyal lain yang berasal daripemancar lain, power lines,switching circuitdan sebagaianya.Interferensi paling sering terjadidalam sistem radio. RadioFrequency Interference (RFI) jugamuncul dalam media kabel jikakabel transmisi tersebut atau

rangkaian penerima menangkapsinyal yang diradiasikan darisuatu sumber yang dekat.

Mengapa dalam sistemkomunikasi sebuah noise ingindihilangkan?

Alasan mengurangi derauantara lain :1. Meningkatkan sensitifitas

rangkaian untuk mendeteksisinyal yang diinginkan dalamsebuah penerima (receiver)

2. Mengurangi konten harmonisdan fasa derau dalampemancar(transmitter)

3. Meningkatkan perbandingansinyal dan derau (signal tonoise ratio)

Berdasarkan sumbernya,noise bisa dibedakan menjadi dua

katagori :1. Noise internal adalah noise

yang dibangkitkan olehkomponen-komponen dalamsistem komunikasi.

2. Noise eksternal, dihasilkanoleh sumber di luar sistemkomunikasi. Ada dua macamnoise eksternal yaitu noisebuatan manusia (man madenoise) dan noise alami (ekstraterrestrial)

Noise yang paling besarpengaruhnya dalam sistemkomunikasi adalah thermal noise.Noise ini selalu menyertai sinyalinformasi. Noise ini mempunyaidistribusi energi yang seragampada seluruh spektrum frekuensi.Gambar 8.1 di bawah merupakangambaran efek noise terhadapsebuah sinyal sinus yangmengakibatkan sinyal asli menjadi

cacat (distorsi).

Gambar 8.1. sinyal sebelum dan sesudah mendapatkan noise


34/145


8.2. Thermal Noise

Thermal noise atau disebutjuga Johnson Noise merupakannoise tegangan yang dihasilkanoleh friksi dari arus yang mengalir

pada suatu element resistif(komponen yang bersifat resistif).Noise termal ini memiliki amplitudoyang tidak terikat pada frekuensitertentu, artinya noise ini terjadipada seluruh jangkauan frekuensi.Besarnya tegangan yang berasaldari noise termal dirumuskan :

Sedangkan daya noise yangtimbul pada suatu bandwidthdirumuskan sebagai :

Dimana :

P = derau termal (watt)k = konstanta Boltzmann

(1,38 x 10-23 Joule/

Kelvin)T = temperatur thermal noise (K).B = bandwidth (Hz).

Atau hal ini dapat dituliskan dalampersamaan:

Pada temperatur ruang,T = 290o

K:

P = 1,3803. 10-23 x 290= -204 dBW / Hz= -174 dBm / Hz.

Untuk sistem noise 2 port(input-output), daya noise padakeluaran adalah penjumlahan darinoise pada input dengan noiseyang dihasilkan oleh sistem.Tinjauan sebuah penguat denganpenguatan (gain) G dapatdigambarkan sebagai berikut ini.

Gambar 8.2. Sistem noise dengan 2 port

sistem

GTe, Na

SoSi, Ti


35/145


Jika Si menyatakan dayasinyal input dan So menyatakandaya sinyal output, maka Soadalah perkalian dari daya sinyalinput dan penguatan G.

Sedangkan noise output Noadalah penjumlahan dari noiseinput Ni yang dikuatkan olehsistem dengan noise Na yangdibangkitkan oleh sistem.

Dimana :

Sehingga :

Dimana:

Sebuah persamaan diatas

merupakan digambarkan seolah-olah keluaran noise berasal darisuatu sumber dengan temperatur

(Ti + Te). Temperatur Te disebutdengan temperatur noise efektif.

8.3. Shot Noise

Derau tembakan biasanya

terjadi ketika terjadi perbedaanpotensial. Misalnya sebagaicontoh pada sambungan PN diodememiliki dinding potensial. Ketikaelectron dan hole menyeberangidinding atau sambungan PN,derau tembakan dihasilkan. Dioda,transistor dan tabung vakum akanmenghasilkan derau tembakan. Disisi lain resistor biasanya tidakmenghasilkan derau tembakankarena tidak ada dinding potensial

dalam resistor. Arus yang mengalirmelalui resistor tidak akanmengalami fluktuasi. Akan tetapi,arus yang mengalir melalui diodamenghasilkan sedikit fluktuasi.

Ketika sejumlah arusmengalir maka derau tembakanmenghasilkan fluktuasi yangdirumuskan sebagai berikut :

Dimana :

adalah muatan elektron


36/145


8.4. Deskripsi Noise

Gambaran sebuah deraudidefinisikan sebagai rasio(perbandingan) antara sinyalterhadap derau di input dengan

output. Dapat dirumuskan :

Dimana (s/n)I adalah per-bandingan antara sinyal terhadapderau di input, dan (s/n)o adalahperbandingan sinyal terhadap

derau di output. Perlu diingatbahwa s/n di output akan selalulebih kecil disbanding s/n di input,sehubungan dengan faktanyabahwa semua rangkaian hanyaakan menambah derau, tetapitidak akan mengurangi derau padasystem.

= [S in/Nin]/[S

in*G/[G*Nin+Ndut]

= [G*Nin + Ndut]/[ GNin]

8.4.1. Suhu derau efektif

Mari kita asumsikan bahwaTe (Effective Noise Temperature)adalah suhu derau sebagai hasildari Ndut. Maka hubungan antaraTe dan Ndut dirumuskan sebagaiberikut:

Ndut = KGB*Te

atau

Te= Ndut /[KGB]

Kita ketahui bahwa pada suhukamar,

Nin =KT0B

Substitusi dengan persamaandiatas, sehingga menjadi :

F=[G*Nin+Ndut]/[GNin] = [T0 + Te]/T0

Atau :

Te = T0(F-1)

F pada persamaan linear disebutNoise Factor (Faktor Derau).Dalam persamaan log, F disebutNoise Figure.

F dB = 10logF


37/145


8.5. Teknik Pengukuran

Noise Figure

Teknik yang digunakanuntuk mengukur noise figuresecara umum yaitu menggunakanNoise Figure Meter. Untuk meng-gunakan Noise Figure Meter,peralatan dikoneksikan sepertigambar di bawah ini Sebuahmixer diperlukan bila inginmengkonversi sinyal RF menjadisinyal yang lebih rendah (sinyalIF). Namun bila rangkaian tidak

memerlukan mixer maka kabel IF

OUT bisa langsung dikoneksikandengan Noise Source, kemudianmelakukan proses kalibrasi.

Gambar 8.4. di bawah inimenunjukkan diagram koneksidengan DUT (Device Under Test/alat yang hendak diukur figurenoisenya). Pertama, noise figuredikalibrasi sehingga diperolehkondisi normal, kemudian di-hubungkan dengan DUT sepertigambar di bawah ini sampai Gaindan Noise Figure dari DUT tampakpada analyzer.

Gambar 8.3. Koneksi antara Noise Source dan RFG


38/145


Gambar 8.4. Seting pengukuran derau

Di samping itu, dimungkin-kan juga memasang konektorpenyesuai atau attenuator se-belum proses pengukuran dilaku-kan. Hal ini dilakukan dengantujuan untuk menyesuaikan range(batas ukur) sehingga tidak mele-bihi kemampuan Noise Figure

Analyzer. Dalam beberapa kasuspenyesuai ataupun atenuatorperludilakukan proses kalibrasi.

Faktor-faktor yang perludipertimbangkan ketika memilihperalatan untuk mengukur noisefigure antara lain :1. Noise figure yang diharapkan

Noise figure analyzer khususuntuk mengukur Noise figureketika sebuah hasil pegukuransangat kecil atau dikatakan

kurang dari 10 dB. Jikabermaksud untuk mengukurbesaran yang sangat tinggiatau besaran yang terlalu

rendah atau dikatakan kurangdari 0,05dB, dimungkinkanuntuk membutuhkan petunjukdari pembuat alat tersebutkhususnya dari piranti ukurtersebut.

2. Batas waktu dari DUT atau NFanaliser. Hal ini dimungkinkan

membutuhkan mixer externaluntuk mengukur NF. Dalambeberapa kejadian, pastikanbahwa NF analiser men-dukung kemmpuan mixerexternal maupun internal.

3. Konektor DUT. Beberapasaat, DUT mungkin mem-punyai beberapa perbedaankonektor seperti halnyagelombang pembawa. Jika haltersebut membutuhkan untuk

memperoleh ketepatan sepertipada gelombang pandumenuju coaxial adapter.Kebanyakan NF analyzer


39/145


hanya menggunakan sam-bungan konektor coaxial untukinterkoneksi.

4. Pengukuran Penguat. Padaumumnya untuk mengukur pe-nguatan selama mengguna-

kan NF, pastikan bahwa NFanaliser mempunyai kemam-puan range pengukuranpenguatan DUT yang di-maksudkan.

5. Untuk konversi frekuensi,memungkinkan kebutuhanfrekuensi generator sebagaipembangkit frekuensi externaldan mixer.

Untuk pengukuran lanjut

seperti dengan melakukanperubahan frekuensi baik turunmaupun naik dibutuhkan frekuensigenerator eksternal dengan tujuan:penyederhanaan pengukuran pe-nguatan Noise figure, ketelitianpengukuran pada nilai NF yangsangat kecil serta NF dapat diukursepanjang frekuensi denganpencampur (mixer ) eksternal.Metode pengukuran NF dapatdilakukan dengan beberapa

metode antara lain :

1. Metode penguatan

Menggunakan rumuspersamaan pengukuran NF

Teknik pengukurandigunakan

Mempunyai beberapakelemahan dengan metodeini

Mempunyai beberapakelebihan dengan metode

ini

2. Menggunakan metode Y-Factor

Apa yang dimaksud Yfaktor

Keuntungan menggunakanmetode Y faktor

Kelemahan mengunakan

metode Y faktor

8.6. Performa Derau dalam

Sistem Komunikasi

Unjuk kerja (performa) darisuatu sistem komunikasidinyatakan sebagai rasio(perbandingan) sinyal terhadapderau (S/N).

s/n (dB) = level sinyal (dBm) level derau (dBm).

= 10 Log (S/N)

Standard untuk s/n berbedatergantung aplikasi dari sistemkomunikasi.

Suara = 30 dBVideo = 45 dBData = 15 dB.

Dalam sistem transmisidigital, unjuk kerja dinyatakandalam propabilitas kesalahan atau

(BER-Bit Error Rate). BER 10-6

berarti kemungkinan adanya 1 bit

data yang salah dari 106

data yangdikirim.


40/145


8.7. Rangkuman

Dari uraian tersebut diatas maka dapat ambil inti pembahasanpada bagian ini adalah sebagai berikut :1. Derau atau yang sering dikenal dengan noise merupakan sebuah

sinyal yang tidak diinginkan dalam sistem komuniksi atau sebuah

informasi.2. Ada satu macam noise yang selalu hadir dalam setiap sistem

komunikasi, yaitu thermal noise. Thermal noise selalu hadir denganalasan bahwa pada suatu temperatur di atas nol absolut (0K),energi termal/panas menyebabkan partikel bergerak secara acak(random motion)

3. Berdasarkan sumbernya, noise dapat dibedakan menjadi duakatagori :

Noise internal adalah noise yang dibangkitkan oleh komponen-komponen dalam sistem komunikasi.

Noise eksternal, dihasilkan oleh sumber di luar sistemkomunikasi. Ada dua macam noise eksternal yaitu noise buatan

manusia (man made noise) dan noise alami (ekstra terrestrial)4. Thermal noise atau disebut juga Johnson Noise merupakan noise

tegangan yang dihasilkan oleh friksi dari arus yang mengalir padasuatu element resistif.

5. Derau tembakan biasanya terjadi ketika terjadi perbedaan potensial.Misalnya pada sambungan PN.

6. Gambaran sebuah derau didefinisikan sebagai rasio (perbandingan)antara sinyal terhadap derau di input dengan output.

8.8. Soal Latihan

Kerjakan soal-soal dibawah ini dengan baik dan benar1. Apa yang dimaksud dengan noise pada sistem telekomunikasi?2. Mengapa noise dalam sistem telekomunikasi tidak selalu diinginkan?3. Berdasarkan sumbernya noise dibedakan menjadi dua sebutkan.4. Sebutkan sifat-sifat noise ekternal dan berikan contoh penyebabnya.5. Apa yang dimaksud dengan thermal noise?


41/145



42/145

Bagian 9 : Teknik Modulasi 179

BAGIAN 9TEKNIK MODULASI

Tujuan

Setelah mempelajari bagian ini diharapkan dapat:4. Mengetahui teknik modulasi dalam sistem telekomunikasi.5. Memahami teknik modulasi analog dan modulasi digital.6. Memahami modulasi analog beserta sifat-sifatya.7. Memahami modulasi digital beserta sifat-sifatya.

9.1. Prinsip Umum

Sebuah sistem komunikasimerupakan suatu sistem dimanainformasi disampaikan dari satutempat ke tempat lain. Komunikasidapat digambarkan seperti gambar9.1 di bawah. Misalnya tempat Ayang terletak ditempat yang tinggiberteriak meminta tolong ketempat B yang berada di tempat

yang jauh. Contoh lain darikomunikasi adalah ketika ada duaorang sedang diskusi dikebunkemudian mereka berduabercakap-cakap mendisku-sikansesuatu, Secara otomatiskeduanya telah melakukankomunikasi.

Gambar 9.1. Sistem komunikasi


43/145


Selain contoh tersebut diatas, bentuk komunikasi jugaterjadi ketika seorang berbicaramelalui telephone juga dapatdikategorikan komunikasi. Sebe-narnya apa yang dimaksud

dengan komunikasi. Beberapacontoh tersebut di atas dapatdikatakan komunikasi jika minimalada dua titik yang melakukankomunikasi yaitu titik pengirim danpenerima.

Sistem komunikasi apapunterdiri dari tiga bagian sepertiditunjukkan blok diagram gambar9.2. Pertama adalah pemancar,merupakan bagian dari sistemkomunikasi yang berada pada titik

A. Hal ini meliputi dua materi :sumber informasi dan noise.Saluran adalah suatu mediadimana informasi berjalan padasepanjang titik A dan B. Satucontoh dari sebuah saluran adalahkawat tembaga, atau atmospir.Terakhir adalah penerima,merupakan bagian sistem komu-nikasi yang berada pada titik Bdan mendapatkan semuainformasi dan noise pemancar

pada saluran.Secara sederhana sistem

komunikasi dapat digambarkanseperti blok diagram di bawah ini,

dimana hal tersebutmembicarakan tiga bagian sistemkomunikasi serta bagaimanamereka bekerja.

Saluran merupakan bagian

yang sangat penting dalamtelekomunikasi. Saluran ini bisaberupa media saluran guided atauunguided. Pada saluran ini sinyalinformasi dikirimkan dari pengirimmenuju penerima. Sebelum diki-rimkan sinyal informasi harusdimodulasi dahulu, sehinggasinyal informasi menjadi sinyalyang termodulasi.

Modulasi merupakan suatuproses dimana informasi, baikberupa sinyal audio, videoataupun data diubah menjadisinyal dengan frekuensi tinggisebelum dikirim-kan. Secara garisbesar modulasi dibagi menjadi duabagian yaitu sistem modulasianalog dan modulasi digital.Sistem komunikasi denganmodulasi analog adalahkomunikasi yang mentransmisikansinyal-sinyal analog yaitu timesignal yang berada pada nilaikontinu pada interval waktu yangterdefinisikan. Sistem komunikasidengan modulasi analogmentrans-misikan sinyal analog.

Gambar 9.2. Bagian dari komunikasi

saluran

A B

Pengirim Penerima


44/145


Sinyal analog merupakansinyal yang mempunyai amplitudopada tiap tegangan rangeamplitudonya. Sinyal analogberbeda dengan sinyal digital,yang mana akan terjadi dua

perbedaan kondisi tegangan salahsatunya tegangan tinggi ataurendah. Gambar 9.3 di bawah inimenunjukan bentuk sinyal analog.

Gambar 9.3. Bentuk gelombang sinyal analog sebagai fungsi waktu

Amplitudo sinyal analog akanselalu berubah-ubah tergantungdengan waktunya atau bisa jugaberupa sinyal konstan. Jikaamplitudo berubah-ubah dandiulang-ulang secara terus-menerus maka voltase suatu

sinyal akan berubah dari waktu kewaktu, atau mungkin juga konstan.

Jika amplitudo bervariasi,maka akan diulangi pada waktuyang tertentu, dalam hal ini sinyaldisebut sinyal periodik. Periodeadalah interval dari waktudiperlukan oleh pola sinyal untukmengulanginya.

Frekuensi dari sinyaltersebut biasanya dihitungperdetik. Frekuensi diukur dalam

satuan Hertz (Hz) dan hubunganantara frekuensi dan periodedapat dituliskan persamaan dibawah ini:

Sinyal denngan perioda 1mS mempunyai frekuensi 1 kHz.Ada dua macam sinyal yaituunipolar sinyal dan bipolar sinyal.Sinyal unipolar mempunyaikomponen tegangan semua positifatau semua negatif. Sinyal bipolarmempunyai tegangan positif dannegatif.


45/145


Gambar 8.4. Sinyal Unipolar

Gambar 8.5. Sinyal Bipolar

Jika time signal analogtersebut di atas disample, makayang terjadi adalah urutanbilangan-bilangan (nilai-nilai) yangharus ditransmisikan. Daftar nilaiini masih berupa nilai analog yangbisa bernilai tak berhingga. Sistimini belum digital, atau bolehdikatakan masih sebagai sistim

diskrit terhadap waktu (discretetime) atau sistim tersampel(sampled system). Jika nilai-nilaitersampel tersebut dibuat menjadihimpunan diskrit, maka sistimmenjadi digital.

Beberapa sistim bisamerupakan kombinasi hybrid baikdigital maupun analog. Sepertisaat mata menelusuri halamanbuku, sistim psikologi akanberoperasi secara analog.Keuntungan dan kerugian sistimkomunikasi digital dibandingkandengan sistim analog.

Keuntungan KomunikasiDigital :

1. Terjadinya interferensi sangatkecil

2. Hampir kebal terhadap noise

Gambar 9.6. Bentuk gelombang sinyal digital


46/145


3. Error hampir selalu dapatdikoreksi.

4. Mudah sekali menampilkanmanipulasi sinyal (sepertiencryption).

5. Range dinamis yang lebih

besar (perbedaan nilaiterendah terhadap tertinggi)dapat dimungkinkan

6. Meningkatkan kwalitas sinyalpengiriman

Sedangkan beberapa kerugianpada sistem komunikasi digitalantara lain :

1. Pada umumnya memerlukanbandwidth yang lebih besar.

2. Memerlukan sinkronisasi.

Gambar 9.7. menunjukkanhubungan antara sistimkomunikasi analog dan sistimkomunikasi digital. Pada sistimkomunikasi analog, terdapatamplifier di sepanjang jalurtransmisi. Setiap amplifiermenghasilkan penguatan, baikmenguatkan sinyal pesan maupun

noise tambahan yang menyertai disepanjang jalur transmisi tersebut.

Pada sistim komunikasidigital, amplifier digantikanregenerative repeater. Fungsirepeater selain menguatkan

sinyal, juga menghilangkan noisedari sinyal. Pada sinyal unipolarbaseband, sinyal input hanyamempunyai dua nilai 0 atau 1.Repeater harus memutuskan,yang mana dari keduakemungkinan tersebut yang bolehditampilkan pada interval waktutertentu, untuk menjadi nilaisesungguhnya disisi penerima.

Keuntungan kedua darisistim komunikasi digital adalah

berhubungan dengan nilai-nilai,bukan dengan bentuk gelombang.Nilai-nilai dapat diubah ataupundimanipulasi dengan rangkaianlogika, yang biasanya dilakukandengan mikrokomputer. Operasi-operasi matematika yang rumitbisa secara mudah ditampilkanuntuk mendapatkan fungsi-fungsipem-rosesan sinyal ataukeamanan dalam transmisi sinyal.

Gambar 9.7. Perbandingan komunikasi Analog dan Digital


47/145


Keuntungan yang ketigaberhubungan dengan rangedinamis. Hal ini dapatdiilustrasikan pada sebuah contoh,misalnya perekaman disk piringanhitam analog mempunyai masalah

terhadap range dinamik yangterbatas. Suara-suara yang sangatkeras memerlukan variasi bentukalur yang ekstrim, dan sulit bagi

jarum perekam untuk mengikutivariasi-variasi tersebut. Sementaraperekaman secara digital tidakmengalami masalah, karenasemua nilai amplitudonya, baikyang sangat tinggi maupun yangsangat rendah, ditransmisikanmenggunakan urutan sinyal

terbatas yang sama.Dalam kenyataanya, semua

tidak ada yang ideal, demikianpula pada sistim komunikasidigital. Kerugian sistim digitaldibandingkan dengan sistimanalog adalah, bahwa sistimdigital memerlukan bandwidthyang besar. Sebagai contoh,

sebuah kanal suara tunggal dapatditransmisikan menggunakanSingle-Sideband AM denganbandwidth yang kurang dari 5 kHz.Dengan menggunakan sistimdigital, untuk mentransmisikan

sinyal yang sama, diperlukanbandwidth hingga empat kali darisistim analog. Kerugian yang lainadalah selalu harus tersediasinkronisasi. Hal ini penting bagisistim untuk mengetahui kapansetiap simbol yang terkirim mulaidan kapan berakhir, dan perlumeyakinkan apakah setiap simbolsudah terkirim dengan benar.

9.2. Modulasi Analog

Dalam membahas modulasianalog yang perlu diketahuiadalah adanya suatu teori yaituModulation Theorem yang jugadikenal dengan sebutanFrequency Translation.

Gambar 9.8. Modulasi Analog

0 4 KHz

Frekuensi

fc

carrier wave


48/145


Hal ini dikarenakan adanyashifting atau pergeseran darispektrum di dalam frequencydomain. Adapun fungsi modulasiadalah untuk merubah ataumenempatkan frekuensi rendah

menjadi frekuensi yang lebih tinggiagar dapat dikirimkan atauditransmisikan melalui mediatransmisi. Gambar 9.8. di atasmerupakan bentuk spektrumfrekuensi modulasi analog.Modulasi Analog yang umumdikenal ada beberapa macambentuk modulasi antara lain :

1. Amplitude Modulation (AM)2. Frequency Modulation (FM)

3. Pulse Amplitude Modulation(PAM)

9.2.1 Amplitude modulation(AM)

Modulasi ini adalah modu-lasi yang paling sederhana,dimana frekuensi pembawa ataucarrier diubah amplitudonyasesuai dengan signal informasi

atau message signal yang akandikirimkan.

Dengan kata lain AM adalahmodulasi yang mana amplitudodari signal pembawa (carrier)berubah karakteristiknya sesuaidengan amplitudo signal informasi.Modulasi ini disebut juga linearmodulation, artinya bahwapergeseran frekuensinya bersifatlinier mengikuti signal informasiyang akan ditransmisikan.

Amplitudo modulasi inibiasanya digunakan pada stasiunpemancar radio telegrafi danmerupakan jenis modulasi yang

paling tua. Amplitudo modulasisekarang ini sudah sangat luasdigunakan untuk pemakaian suaraanalog yang memerlukanpenerima yang sangat sederhanaseperti pemancar radio komersial

atau dipancarkan melaluipropagasi ionosfir yangmemerlukan bandwith yang kecil.

Sinyal amplitudo modulasidapat diilustrasikan dalam bentukpersamaan sebagai berikut:

tVtv mm sin)(

Persamaan tersebut di atas terdiridari tegangan pembawa dantegangan pemodulasi. Gelombangtersebut kemudian ditransfor-masikan ke dalam transformasifourier :

Selanjutnya tegangan pembawadapat ditulis persamaan :

Hasil sebuah sinyal amlitudomodulasi dapat ditulis persamaan-nya menjadi :

Sedangkan nilai sesaat dari sinyalamplitudo modulasi adalahsebagai berikut :


49/145


Dalam persamaan di atas,m merupakan index modulasi,dimana m adalah :

Index modulasi bervariasi antara 0dan 1, jika m > 1 akanmenyebabkan distorsi pada sinyalAM. Persamaan ini dapatdituliskan dalam bentuk hubungantrigono-metri sederhana menjadi :

Dari persamaan di atas,menunjukan bahwa amplitudomodulasi terdiri dari tigapersamaan yang menunjukangelombang pembawa tidaktermodulasi, frekuensi Lower sideband (fc-fm) dan Upper side band(fc+fm). Karena antara lower sideband dan upper side bandbentuknya sama, sehingga sinyalAM membutuhkan bandwithganda.

Jika sinyal modulasi bukan

berupa gelombang sinus,kemudian dimodulasi danmemunculkan dua sinyalbaseband frekuensi makabandwith yang dibutuhkan 2kalinya. Spektrum frekuensi AMdapat digambarkan sebagaiberikut :

Gambar 9.9. Spetrum gelombangAM

Sinyal modulasi termasukgelombang pembawanya mem-punyai total daya dalam sinyaltermodulasi yang dapat dituliskandalam bentuk persamaan :

Karena kedua sisi side bandnyasama maka PLSB=PUSB.

Sehingga total dayanya dapatdituliskan persamaan sebagaiberikut :


50/145


Sesudah sinyal dimodulasi,maka ada dua bentuk gelombangsinyal baseband pada gelombangAM yang disebut dengan band sisiatas dan sisi bawah (upper andlower sideband).

Sebagian besar daya darisinyal modulasi berada padagelombang pembawanya, sedang-kan sinyal informasi hanya beradapada sidebandnya. Hal inilah yangmenyebabkan gelombang AMsangat tidak efisien. Bentukgelombang AM disebut jugamodulasi DSBSC (Double Side-band Suppressed Carrier). Karenaantara sisi atas dan bawah berisigelombang informasi yang sama

maka salah satu sisinya dapatditindas dengan tujuan mereduksibandwith. Proses ini sering dikenaldengan SSBSC (Single Side BandSuppressed Carrier) atau SSB.

Dengan SSB, maka sinyalyang modulasi hanya membutuh-kan separo dari bandwith,sehingga daya akan lebih hemat.Proses modulasi AM (DSBSC)menjadi gelombang SSBSC dapatdilihat pada gambar 9.10.

Gambar 9.10. AM dalam bentukgelombang DSBSC dan SSBSC

Amplitudo modulasi banyakdigunakan pada komunikasimobile seperti handy talky, radiosiaran maupun komunikais HF.Alasan utama mengapa amlitudomodulasi masih digunakan karenabentuk gelombang AM mempunyaikelebihan sederhana pada bagianpembangkitanya dan padapenerimanya. Proses modulasiantara sinyal informasi dengansinyal pembawa dapat digambar-

kan seperti pada gambar 9.11.

Gambar 9.11. Amplitudo modulasi

Modulatio

Message

Carrier

Modulated

signal

timvoltage

timvolta e

tim

voltage

DSBSC

SSBSC

AM


51/145


Digambarkan dalam spektrum frekuensi :

Gambar 9.12. Spetrum Frekuensi Amplitudo modulasi

9.2.2 Frequency Modulation

(FM)

Frekuensi dari gelombangpembawa (carrier wave) diubah-ubah menurut besarnya amplitudodari sinyal informasi. Karena noisepada umumnya terjadi dalambentuk perubahan amplitudo, FMlebih tahan terhadap noisedibandingkan dengan AM.Hubungan antara frekuensi danphase sebuah sinyal komunikasi

FM dapat dirumuskan :

t

Persamaan di atas me-rupakan hubungan antara phasemodulation dan frequency modu-lation, jika keduanya dalam prosesyang sama maka sinyal modulasitersebut dapat ditulispersamaanya menjadi :

Dimana tanda subscript c untuk"carrier", dan subscript "m" untuksinyal modulasi dan merupakanindex modulation.

Bandwith sinyal FM lebihbesar dibandingkan sinyal AM.Modulasi FM merupakan modulasianalog yang sangat banyak

digunakan, hal ini dikarenakannoise yang rendah, tahan terhadapperubahan amplitudi yangberubah-ubah sebagai akibatfading.

Penggunaan modulasi FMmisalnya pada pengiriman siarantelevisi, telephone dan lain-lain.Proses modulasi FM antara sinyalinformasi dengan sinyal pembawadapat digambarkan seperti padagambar 9.13. di bawah ini :

0 4 KHzfrekuensi

fc

carrier

Message

signal

Modulated

signal


52/145


Gambar 9.13. Frequency Modulation (FM)

9.2.3 Pulse Amplitude

Modulation (PAM)

Konsep dasar PAM adalahmerubah amplitudo signalpembawa yang masih berupaderetan pulsa (diskrit) dimana

perubahannya mengikuti bentuk

amplitudo dari signal informasiyang akan dikirimkan ketempattujuan. Sehingga signal informasiyang dikirim tidak seluruhnya tapihanya sampelnya saja (samplingsignal)

Gambar 9.14. Pulse Amplitude Modulation (PAM)

Modulatio

Messa e

Carrier

Modulated

tim

voltage

tim

tim

Modulatio

Message signal

Carrier

Modulatedsignal

time

voltage

time

voltage

time

voltage


53/145


9.3. Modulasi Digital

Modulasi sinyal digitaldengan gelombang pembawaanalog akan meningkatkan SinyalTo Noise Ratio (SNR) jika

dibandingkan dengan modulasianalog. Modulasi gelombangpembawa sinyal digital merupakanpergeseran kunci, karena haltersebut disebabkan adanyaperubahan nilai diskrit dalamparameter gelombang pembawa.

Ada tiga macam perbedaansistem modulasi digital antara lain:

Amplitude shift keying(ASK),Frequency shift keying (FSK) danPhase shift keying (PSK). Dalam

modulasi digital juga menemuiQuadrature amplitude modulation

(QAM), yang mana secara ektensifdigunakan pada gelombang microwave. QAM merupakan kombinasiantara ASK and PSK.

Modulasi pembawa denganderetan pulsa ada tiga perbedaan

jenisnya dimana istilah modulasiini disebut sebagai : Pulseamplitude modulation (PAM),Pulse duration modulation (PDM)dan Pulse position modulation(PPM). Ada tipe lain dari modulasiyang disebutkan di atas yaituPulse width modulation (PWM),dimana modulasi ini adalahmelakukan variasi lebar pulsatergantung dari sinyalmodulasinya. Bentuk modulasi

dapat digambarkan seperti dibawah ini :

Gambar 9.15. Bentuk modulasi digital


54/145


Untuk lebih jelasnya maka dapat dilihat pada tabel 9.1. di bawah ini:

Table 9.1. Beberapa tipe modulasi digital

Carrier Changing Parameter Analog Digital

Analog Amplitude AM ASKFrequency FM FSK

Phase PM PSK

Digital Amplitude PAMPosition PPM

Duration PDM

Berbeda dengan modulasianalog dimana input signalberbentuk kontinu. Pada modulasidigital signal input sudahberbentuk diskrit yang ditandaioleh dua kondisi yaitu kondisi 0dan kondisi 1. Signal digital yangmewakili informasi tersebut agardapat ditransmisikan harusdimodulasi terlebih dahulu dengangelombang pembawanya yangakan membawanya sampaiditujuan, cara perubahan bagisinyal digital ada beberapa teknikantara lain :

1. Teknik dasar : Amplitude shift keying (ASK)

Frequency shift keying (FSK) Phase shift keying (PSK)

2. Varian dari teknik dasar di atas

4 Pulse AmplitudeModulation (4-PAM)

Quadrature Phase ShiftKeying (QPSK)

Quadrature AmplitudeModulation (QAM)

Sistem komunikasi digitaldapat digambarkan seperti padaGambar 9.16. Gambar tersebutmenunjukkan sistem pengiriman

dan penerimaan digital secaraumum.

Gambar 9.16. Sistem Pengiriman dan Penerimaan Digital


55/145


Dari blok diagram tersebut diatas source encoder menerimasatu atau lebih sinyal analog untukdiubah menjadi urutan symbol-simbol. Simbol-simbol ini bisaberupa biner (1 dan 0) atau

anggota himpunan yangmempunyai dua atau lebihelemen. Jika kanal digunakanuntuk mengkomunikasikan lebihdari satu sumber, maka sebuahsource encoder harus dilengkapidengan multiplexer. Hal yang perludi perhatikan adalah bahwa sourceencoder mendapatkan inputberupa time signal (s(t)). Padasistem komunikasi data dimulaidengan sebuah sinyal digital.

Channel Encoder akanmenaikkan efisiensi dari sistemkomunikasi digital. Peralatan inimengurangi error pada saattransmisi. Jika ada noise yangmasuk ke kanal bersama-samadengan data, maka akan adakemungkinan sebuah simbol yangsudah terkirim akan diinter-pretasikan sebagai simbol yanglain pada sisi penerima. Pengaruhdari error ini dapat dikurangi

dengan menerapkan strukturredundansi pada sinyal data.

Keluaran dari saluranencoder adalah sebuah sinyaldigital yang dikomposisikan dalambentuk simbol-simbol. Sebagaicontoh, dalam sistem bineroutputnya berupa urutan bit 1 dan0. Sebuah saluran listrik dapatmengirimkan sinyal yang hanyaberbentuk gelombang listrik.Jangan beranggapan bahwa

sebuah sinyal digital dapatditransmisikan dalam bentuk yangbelum termodifikasi.

Sebagai contoh, jika komu-nikasi menggunakan sebuahsaluran suara untuk mengirimkan10101, hal ini bukan berarti harusmengucapkan lima kata tersebut,karena pengucapan satu kata saja

(misalkan satu sama dengan 1pada 10101), sama halnya denganmengirim sebuah urutan sinyalanalog.

Kelihatannya ini merupakanproses yang bersimpangan, danmemang betul demikian. Untukmengirim sebuah sinyal analog,perlu diubah menjadi sinyal digital,kemudian mengirimkan sinyaldigital tersebut melalui gelombanganalog, mengkonversikan bentuk

gelombang analog yang diterimamenjadi sinyal digital kembali(pada receiver) dan mengubahsinyal digital tersebut kembalimenjadi sinyal analog. Proses inimemiliki keuntungan tahanterhadap noise maupun distorsidibandingkan sistim analoglangsung.

Encryptor bertugas mem-berikan perlindungan keamanankepada pesan-pesan yang dikirim

agar tidak terbaca, atau diterimaoleh penerima yang tidakberkepentingan. Dalam hal ini,encryptor menghasilkan sebuahurutan simbol yang hanya dapatdibedakan oleh penerima yangberkepentingan. Pengamanantambahan dapat dilakukan denganteknik spread spectrum, yangbertujuan menghindari pendengaryang tidak diijinkan.

Bagian kedua dari blok

diagram Gambar 9.16. adalahsistim penerima digital. Sistim iniseperti cermin gambar daripemancar. Pada sistim ini


56/145


dilakukan proses pengembaliandari operasi yang dilaksanakanpada pemancar. Ada satu bagiandari pemancar yang dilakukanproses pengembalian dua kali dipenerima, yaitu carrier modulator.

Pada penerima, prosespengembalian dari carriermodulator dilakukan oleh duabagian yaitu : carrier demodulatordan symbol synchronizer. Begitubentuk gelombang analog diterima di sisi penerima, ada satuhal yang harus dilakukan, yaitumempartisi segmen simbol-simbolnya dan pesan-pesan yangdibawanya. Proses partisi inidilakukan oleh symbol

synchronizer.

9.3.1. Amplitude Shift Keying(ASK)

Pembangkitan gelombangAM dapat dilakukan dengan duapendekatan berbeda. Pertamaadalah dengan membangkitkansinyal AM secara langsung tanpaharus dengan membentuk sinyal

baseband. Dalam kasus biner,generator harus mampumemformulasikan satu dari duasinyal gelombang AM yangmungkin. Teknik ini lebih dikenal

dengan amplitude shift keying(ASK), yang secara langsungmenyiratkan arti sebuahterminologi yang menggambarkansuatu teknik modulasi digital

Kedua dengan mengguna-

kan sinyal baseband untukmemodulasi amplitudo suatusinyal carrier yang dalam hal inimerupakan sinyal sinusoida (baikcos maupun sinus), seringkali inidikenali sebagai AM analogdengan informasi dalam bentukdigital. Hal yang perlu diperhatikanadalah jangan sampai salahpersepsi, bahwa kedua teknik inimerupakan pembangkitangelombang AM yang digunakan

untuk mentransmisikan informasidigital. Selanjutnya keduanyaketahui sebagai dua bentukpembentukan ASK atau lebih kitapahami sebagai AM digital.

Pada situasi tertentu,memungkinkan sinyal basebandyang ditransmisi memiliki duakemungkinan nilai informasi yaituantara nol (0) dan satu (1). Karenakemungkinan nilai informasinyatersusun dari dua keadaan

tersebut maka selanjutnya sistemini kita kenal dengan binary ASKatau kadang lebih disukai denganmenyebutnya sebagai BASK yang

Gambar 9.17. Modulasi ASK


57/145


merupakan singkatan dari binaryamplitude shift keying.

Bentuk sinyal termodulasidalam hal ini dapat didekatidengan sebuah persamaanmatematik :

)2cos()(12

)( ttmvVc

tv cm

Dimana :

Vc : Amplitudo sinyal carriervm : Sinyal pemodulasi yang

bernilai 1 atau 0m : indek modulasic = 2 fc : frekuensi carrier

dalam nilai radiantAda dua bentuk sinyal yangdapat dihasilkan disini, yaitu

dengan nilai V(t) = 0 atau 1 untukmengirimkan nilai m informasibiner nol (0) atau satu (1). Dalamhal ini V(t) bisa juga bernilaibernilai 1 atau 1, sehingga mdapat dipertimbangkan sebagai

data bipolar ternormalisasi. Indekmodulasi (m) dapat bernilai 0 < m< 1. Untuk indek modulasi m = 0,akan mengirimkan sebuahsinusoida murni seperti padagambar 9.17.

Jika m bernilai , maka akanmengirimkan sebuah sinusoidadengan dua nilai berbeda. Padaamplitudo Vc/4 untuk nilaiinformasi 0 dan amplitudo 3Vc/4untuk nilai informasi 1. Untuk lebih

jelas hasilnya dapat anda lihatseperti pada Gambar 9.18.

Gambar 9.18. Bentuk gelombang ASK untuk m = 0

Gambar 9.19. Bentuk gelombang ASK untuk m =


58/145


Gambar 9.20. Bentuk gelombang ASK untuk m = 1

Pada m=1, dimanamerupakan indeks modulasi yangsering digunakan. Dengan indeks

modulasi ini akan dapatmengirmkan sinyal beramplitudonol untuk nilai biner nol (0) dansinyal beramplitudo Vc untuk nilaibiner satu (1). Ini diketahuisebagai On-Off Keying(OOK) dandapat dijelaskan dengan Gambar9.20.

Ini seperti halnyamemodulasi sebuah carrierdengan sinyal baseband unipolar.Jika T merupakan perioda dari bit

yang ditransmisi, dengan durasinol (0) dan satu (1) adalah sama,maka energi rata-rata tiap bitnyadapat dinyatakan dalampersamaan: Eb = Vc

2T/4.

9.3.2. Frequency Shift Keying(FSK)

Frequency shift keying (FSK)merupakan sistem modulasi digitalyang relatif sederhana. FSK

mempunyai kinerja yang kurangbegitu bagus dibandingkan sistemmodulasi PSK atau QAM. FSKbiner adalah sebuah bentuk

modulasi sudut dengan envelopekonstan yang mirip dengan FMkonvensional, kecuali bahwa

dalam modulasi FSK, sinyalpemodulasi berupa aliran pulsabiner yang bervariasi diantara dualevel tegangan diskrit sehinggaberbeda dengan bentukperubahan yang kontinyu padagelombang analog. Ekpresi yangumum untuk sebuah sinyal FSKbiner adalah :

t

tfmVtv cc 2

2

)(cos)(

Dimana :v(t): adalah bentuk gelombang

FSK binerVc: puncak amplitudo carrier

tanpa termodulasiwc: carrier frekuensi (dalam

radian)fm(t) : frekuensi sinyal digital biner

pemodulasiDw: beda sinyal pemodulasi

(dalam radian)


59/145


Dari persamaan di atasbahwa dengan FSK bineramplitudo carrier Vc tetap konstan.

Jika output frekuensi carrier(wc) bergeser dengan suatu nilaisebanding /2 radian, maka

pergeseran frekuensi (/2)adalah sebanding denganamplitudo dan polaritas padasinyal input biner. Sebagai contoh,sebuah biner satu akan bernilai +1volt dan sebuah biner nol akanbernilai 1 volt, dan akanmenghasilkan pergeseranfrekuensi pada + /2 dan - /2.

Laju pergeseran frekuensitersebut sebanding dengansetengah laju perubahan sinyal

input biner fm(t), sehinggapergeseran sinyal output carrierdiantara c + /2 dan c - /2pada laju senilai fm.

Dengan FSK biner, pusatpada frekuensi carrier tergeser

oleh masukan data biner. Hal iniakan mengakibatkan keluaranpada modulator FSK binermerupakan fungsi step padadomain frekuensi. Dengan adanyaperubahan sinyal masukan biner

dari suatu logic 0 ke logic 1 atausebaliknya, output FSK bergeserdiantara dua frekuensi. DenganFSK biner, maka perubahanfrekuensi keluaran akan terjadisetiap adanya perubahan kondisilogic pada sinyal masukan.Sehingga hal ini akan menyebab-kan laju perubahan keluaranadalah sebanding dengan lajuperubahan masukan. Dalammodulasi digital, laju perubahan

masukan pada modulator disebutbit rate dan memiliki satuan bit persecond (bps). Laju perubahanpada output modulator disebutbaud atau baud rate dansebanding.


60/145


Gambar 9.21. Pembangkit FSK Biner

9.3.3. Phase Shift Keying (PSK)

Dalam modulasi analog kitasulit membedakan antara modulasifrekuensi dengan modulasi fase,sehingga keduanya dikatagorikansebagai hal yang sama karenakeduanya memiliki pengaruh yangsama pada sinyal carrier yaituperubahan frekuensi sesuaidengan variasi amplitudo sinyalinformasi yang memodulirnya.

Dalam kasus modulasi digitalperbedaan antara frekuensimodulasi dengan fase modulasicukup jelas, karena dalammodulasi digital sinyal informasimemiliki bentuk gelombang diskrit.Seperti dalam hal modulasiamplitudo dan modulasi frekuensi,kita memulai dengan sinyal carriersinusoida yang memiliki bentukdasar Acos[(t)].

Dengan adanya prosesmodulasi pada fase gelombangcarrier tersebut yaitu dengansistem phase shift keying (PSK)nilai q(t) adalah 2fc + f(t). Dalamhal ini nilai (t) memberikan

pengertian bahwa fase dari

gelombang tersebut termodulasidan mengandung informasi sesuaidengan input dari sinyal basebandpemodulasinya.

Dalam binary phase shiftkeying (BPSK), dua fase keluaranyang mungkin akan keluar danmembawa informasi. Satu fasekeluaran mewakili suatu logic 1dan yang lainnya logic 0. Sesuaidengan perubahan keadaan sinyalmasukan digital, fase padakeluaran carrier bergeser diantaradua sudut yang keduanya terpisah180. Nama lain untuk BPSKadalah phase reversal keying(PRK) dan biphase modulation.BPSK adalah suatu bentuksuppresed carrier, square wavememodulasi suatu sinyalcontinuous wave (CW).

Diagram blok sederhanasebuah modulator BPSK.Balanced modulator bekerjaseperti suatu switch pembalik fase.Tergantung pada kondisi logicpada input digital, carrier yangditransfer ke output pada kondisi


61/145


inphase (0) atau bergeser 180dengan phase carrier oscillatorreferensi

Gambar 9.22. Modulator BPSK

9.4. Rangkuman

Dari uraian tersebut di atas maka dapat ambil inti pembahasanpada bagian ini adalah sebagai berikut :1. Modulasi merupakan suatu proses dimana informasi, baik berupa

sinyal audio, video ataupun data diubah menjadi sinyal denganfrekuensi tinggi sebelum dikirimkan.

2. Fungsi modulasi adalah untuk merubah atau menempatkan frekuensirendah menjadi frekuensi yang lebih tinggi agar dapat dikirimkanatau ditransmisikan melalui media transmisi.

3. Secara garis besar modulasi dibagi menjadi dua bagian yaitu sistemmodulasi analog dan modulasi digital.

4. Sistem komunikasi dengan modulasi analog adalah komunikasi yang

mentransmisikan sinyal-sinyal analog yaitu time signal yang beradapada nilai kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan.

5. Sinyal analog merupakan sinyal yang mempunyai amplitudo padatiap tegangan range amplitudonya. Sinyal analog berbeda dengansinyal digital, yang mana akan terjadi dua perbedaan kondisitegangan salah satunya tegangan tinggi atau rendah.

6. Modulasi Analog yang umum dikenal ada beberapa macam bentukmodulasi antara lain: Amplitude modulation (AM), Frequencymodulation (FM), Pulse Amplitude Modulation (PAM)

7. Sedangkan pada sistem modulasi digital antara lain: Amplitude shiftkeying(ASK), Frequency shift keying (FSK) dan Phase shift keying(PSK).

8. Dalam modulasi digital juga menemui Quadrature amplitudemodulation (QAM), yang mana secara ektensif digunakan padagelombang mikrowave. QAM merupakan kombinasi antara ASK andPSK.a


62/145


9.5. Soal latihan

Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan baik dan

Kelas11 Smk Teknik Telekomunikasi Pramudi Utomo

Documents

Transcript of Kelas11 Smk Teknik Telekomunikasi Pramudi Utomo