Mengenal Sinyal yang Ditransmisikan dalam Jaringan

Telekomunikasi

Tutun JuhanaKK Teknik Telekomunikasi

Sekolah Teknik Elektro dan InformatikaInstitut Teknologi Bandung

2

Konsep Frekuensi

• Sinyal telekomunikasi merupakan kombinasi dari banyak gelombang cosinus atau sinus dengan kekuatan dan frekuensi yang berbeda

• Frekuensi adalah jumlah siklus gelombang sinyal di dalam satu detik

• Satuan frekuensi adalah Hertz– Jika suatu sinyal memiliki 1000 siklus gelombang per

detik maka frekuensinya 1000 Hz• Rentang frekuensi yang dikandung sebuah

sinyal disebut spektrum• Nilai maksimum sinyal disebut amplituda

3

• Setiap sinyal telekomunikasi dapat dinyatakan oleh penjumlahan gelombang fundamental cosinus sebagai berikutv(t) =Acos(ωt+φ) = Acos(2πft +φ)f = frekuensi sinyalt = waktu dalam satuan detikφ = pergeseran fasaω = frekuensi sudut (angular) dalam satuan radian per detik

• Perioda satu siklus gelombang disebut T• T = 1/f dan f = 1/T• menyatakan jarak yang ditempuh oleh satu siklus

gelombang– = c/f = cT

c = kecepatan rambat sinyal– Kecepatan suara di udara mendekati c = 346 m/s; kecepatan

cahaya atau gelombang radio di udara mendekati c = 300.000 km/s

4

5

Bandwidth

• Bandwidth sebuah sinyal diukur dari titik dimana daya sinyal turun menjadi setengah dari daya sinyal maksimum

• Bandwidth ini biasa disebut bandwidth 3dB (10 log [(1/2Pmax)/Pmax] -3dB)

6

7

• Bandwidth bisa dihitung juga dengan cara mengurangi frekuensi maksimum sinyal dengan frekuensi minimum sinyal

• Misalnya, spektrum sinyal voice adalah 300 – 3400 Hz, maka bandwidth sinyal voice adalah 3100 Hz

8

Cacat yang dialami sinyal ketika ditransmisikan

• Distorsi akibat redaman

• Distorsi fasa

• Distorsi akibat noise

9

Distorsi akibat redaman

• Setiap kanal komunikasi bersifat meredam sinyal

• Sinyal-sinyal berfrekuensi tinggi akan lebih teredam dibandingkan sinyal-sinyal berfrekuensi rendah

10

Distorsi fasa• Waktu yang diperlukan oleh sinyal untuk melewati kanal

komunikasi disebut delay• Delay absolut adalah adalah delay yang dialami sinyal

ketika melewati kanal pada suatu frekuensi referensi• Di lain pihak, waktu propagasi sinyal yang frekuensinya

berbeda akan berbeda pula– Kondisi ini ekivalen dengan pergeseran fasa– Jika pergeseran fasa terjadi pada seluruh frekuensi yang

terkandung pada sinyal komunikasi, maka sinyal output akan sama dengan sinyal input

– Sebaliknya apabila pergeseran fasa tidak linier dengan frekuensi maka sinyal output akan terdistorsi

• Distorsi delay disebut juga distorsi fasa• Distorsi akibat delay ini biasanya dinyatakan dalam

milisecond atau microsecond di sekitar frekuensi referensi

11

Noise

• Noise merupakan setiap sinyal yang tidak diinginkan di dalam sirkit telekomunikasi

• Noise merupakan pembatas kinerja telekomunikasi yang utama

• Noise dapat dibagi ke dalam empat katagori:– Thermal noise– Intermodulation noise– Crosstalk– Impulse noise

12

Thermal Noise• Thermal noise merupakan noise yang muncul pada seluruh media transmisi

dan perangkat komunikasi akibat pergerakan elektron• Thermal noise memiliki distribusi energi yang uniform pada spektrum

frekuensi dan memiliki distribusi level yang normal (Gaussian)• Thermal noise merupakan faktor penentu batas bawah sensitivitas sistem

penerima• Thermal noise dapat didekati oleh suatu white noise yang memiliki rapat

spektral daya yang uniform pada spektrum frekuensi• Thermal noise berbanding lurus dengan bandwidth dan suhu• Thermal noise untuk sistem dengan bandwidth B adalah:

Pn = -228,6 dBW + 10 log T + 10 log BT = suhu kerja absolut (dalam satuan Kelvin)

– Satuan Pn adalah dBW

– Note: Kelvin = Celsius + 273,15• Untuk penerima (receiver) yang bekerja pada suhu ruang (290 K), thermal

noise pada receiver tersebut adalah:Pn = -228,6 dBW + 10 log 290 + NFdB +10 log BHz

Pn = -204 dBW + 10 log 290 + NFdB +10 log BHz

• NF adalah noise figure dalam satuan dB

13

• Contoh:1. Misalnya ada suatu receiver yang memiliki temperatur derau

(noise) 100 K dengan bandwidth 10 MHz, berapa level thermal noise pada output receiver tersebut?

• Jawab:Pn = -228,6 dBW + 10 log T + 10 log B

= -228,6 dBW + 10 log 102 + 10 log 107

= -228,6 + 20 + 70 = -138,6 dBW2. Misalnya ada suatu amplifier dengan temperatur derau 10.000

K dan bandwidth 10 MHz, hitung level thermal noise di output!• Jawab:

– Pn = -228,6 dBW + 10 log 104 + 10 log 107

= -228,6 + 40 + 70 = -118,6 dBW

3. Suatu receiver mempunyai noise figure 4 dB dan beroperasi pada suhu ruangan (290 K). Bandwidth receiver tersebut adalah 20 MHz, berapa thermal noise threshold?

– Jawab:– Pn = -228,6 dBW + 10 log 290 + NFdB +10 log BHz

= -204 dBW + 4 dB + 73 dB = -127 dBW

14

Intermodulation Noise• Intermodulation noise muncul akibat gejala intermodulasi• Bila kita melewatkan dua sinyal masing-masing dengan frekuensi

F1 dan F2 melalui suatu medium atau perangkat non-linier, maka akan dihasilkan frekuensi-frekuensi spurious yang berasal dari frekuensi harmonisa sinyal

• Frekuensi-frekuensi spurious ini bisa terletak di dalam atau di luar pita frekuensi kerja yang diinginkan

Medium/perangkat non-linier

F1

F2

Second-order products: 2F1,2F2,F1F2

Third-order products: 2F1F2 2F2F1

Fourth-order products: 2F12F2 3F1F2

• Penyebab intermodulation noise a.l.:– Level input terlalu tinggi sehingga perangkat berkerja daerah non-linier– Kesalahan penalaan perangkat sehingga perangkat bekerja secara non-

linier

15

Crosstalk

• Crosstalk terjadi akibat kopling antar dua jalur sinyal yang tidak diinginkan

• Ada dua tipe crosstalk:– Intelligible crosstalk

• Bila crosstalk menyebabkan paling tidak ada empat kata yang dapat didengar (dari sumber yang tidak diinginkan) selama percakapan 7 detik

– Unintelligible crosstalk• Setiap bentuk gangguan akibat crosstalk lainnya

16

Impulse noise

• Impulse noise merupakan noise tidak kontinu yang terdiri dari pulsa-pulsa tak beraturan atau noise spikes berdurasi pendek dengan amplituda yang relatif tinggi

• Spike-spike ini biasa disebut hits

• Impulse noise sangat mengganggu transmisi data

17

Signal-to-noise ratio (S/N)

• (S/N) = Level signal/Level noise

(S/N)dB = Level signal (dBm) – Level noise (dBm)

18

Noise Figure

• NF = (S/N)in/(S/N)out

• NFdB = (S/N)dB input - (S/N)dB output

• Contoh– Suatu receiver memiliki noise figure 10 dB. S/N pada

output adalah 50 dB, berapa S/N input?– Jawab:

NFdB = (S/N)dB input - (S/N)dB output

10 dB = (S/N)dB input – 50 dB

(S/N)dB input = 60 dB