Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik...

17
MEI 2010 8.0 Penyandian Sumber dan Penyandian Kanal Karakteristik umum sinyal yang dibangkitkan oleh sumber fisik adalah sinyal tsb mengandung sejumlah informasi yang secara signifikan berlebihan . Transmisi dari informasi yang berlebih ini sangat sia-sia untuk sumberdaya komunikasi. Untuk penggunaan sumberdaya yang efisien, informasi yang berlebihan harus disingkirkan dari sinyal transmisi utama. Proses ini disebut sebagai penyadian sumber, terdapat dua skema: 1. Operasi tanpa kehilangan informasi, disebut sebagai data compaction atau kompresi data tanpa rugi-rugi, dimana data asli dapat direkonstruksi dari data tersandinya tanpa kehilangan informasi. 2. Operasi dengan hilangnya informas, disebut sebagai kompresi data, dimana data yang direkonstruksi mungkin memiliki perbedaan dengan data aslinya. Skema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti audio dan video , ketika sejumlah derajat tertentu distorsi sinyal diperbolehkan. Dalam bab ini, untuk penyandian sumber, kami akan focus pada skema kompresi tanpa kehilangan data dan tidak akan membahas mengenai kompresi data. Sebagai contoh, asumsikan bahwa data biner mengandung sejumlah daftar panjang dari ‘0’ yang berurutan. Pengerim harus mengirim ulang ‘0’ beberapa kali tanpa penyandian. Efisiensi system seperti ini dapat diperbaiki dengan menggantikan ‘0’ yang berurutan dengan beberapa sandi kata spesifik. Sebagai contoh, jika yang berurutan ’0’ sebanyak 100, kemudian pengirim mungkin hanya mengirim beberapa informasi untuk memberitahu penerima bahwa terdapat 100 ‘0’ dalam arus data yang berikutnya. Agar encoder sumber menjadi efisien, kita memerlukan pengetahuan statistic mengenai sumber. Jika beberapa symbol sumber dikenali sebagai lebih

Transcript of Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik...

Page 1: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

MEI 2010

8.0 Penyandian Sumber dan Penyandian Kanal

Karakteristik umum sinyal yang dibangkitkan oleh sumber fisik adalah sinyal

tsb mengandung sejumlah informasi yang secara signifikan berlebihan . Transmisi

dari informasi yang berlebih ini sangat sia-sia untuk sumberdaya komunikasi. Untuk

penggunaan sumberdaya yang efisien, informasi yang berlebihan harus disingkirkan

dari sinyal transmisi utama. Proses ini disebut sebagai penyadian sumber, terdapat

dua skema:

1. Operasi tanpa kehilangan informasi, disebut sebagai data compaction atau

kompresi data tanpa rugi-rugi, dimana data asli dapat direkonstruksi dari data

tersandinya tanpa kehilangan informasi.

2. Operasi dengan hilangnya informas, disebut sebagai kompresi data, dimana

data yang direkonstruksi mungkin memiliki perbedaan dengan data aslinya.

Skema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog

seperti audio dan video , ketika sejumlah derajat tertentu distorsi sinyal

diperbolehkan. Dalam bab ini, untuk penyandian sumber, kami akan focus pada

skema kompresi tanpa kehilangan data dan tidak akan membahas mengenai kompresi

data.

Sebagai contoh, asumsikan bahwa data biner mengandung sejumlah daftar

panjang dari ‘0’ yang berurutan. Pengerim harus mengirim ulang ‘0’ beberapa kali

tanpa penyandian. Efisiensi system seperti ini dapat diperbaiki dengan menggantikan

‘0’ yang berurutan dengan beberapa sandi kata spesifik. Sebagai contoh, jika yang

berurutan ’0’ sebanyak 100, kemudian pengirim mungkin hanya mengirim beberapa

informasi untuk memberitahu penerima bahwa terdapat 100 ‘0’ dalam arus data yang

berikutnya. Agar encoder sumber menjadi efisien, kita memerlukan pengetahuan

statistic mengenai sumber. Jika beberapa symbol sumber dikenali sebagai lebih

Page 2: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

mungkin daripada yang lain, sehingga kita dapat menggunakan bentuk ini dalam

pembangkitan sandi sumber. Idenya sangat sederhana, penggunaan kata sandi pendek

untuk symbol sumber yang sering digunakan dan kata sandi panjang untuk symbol

sumber yang jarang digunakan. Skema penyandian seperti ini disebut sebagai sandi

bervariasi-panjang.

Sandi morse merupakan salah satu contoh dari sandi bervariasi-panjang.

Tulisan abjad disandikan ke dalam tanda dan ruang, dinotasikan sebagai titik dan

garis putus-putus, dan sebaliknya. Kita bisa pahami titik-titik dan garis-garis putus ini

sebagai ‘0’ dan ‘1’, seperti yang digunakan dalam system komunikasi digital. Analisa

statistic atas sastradalam bahasa Inggris, menunjukan bahwa tulisan ‘e’ dijumpai

lebih sering daripada tulisan ‘q’. Sehingga, sandi Morse menyandikan tulisan 'e’

menjadi sebuah titik tunggal, kata sandi paling pendek dalam skema, dan

menyandikan ‘q’ menjadi - - -, kata sandi paling panjang dalam skema.

Dalam sebuah system komunikasi praktis, terdapat masalah penting lainnya,

bahwa informasi digital mungkin tidak secara tepat diterima oleh penerima.

Fenomena ini mungkin disebabkan oleh derau atau ketidak-cocokan lain di dalam

kanal komunikasi. Adalah hal penting dalam system komunikasi digital, untuk

menyediakan suatu tingkat kehandalan tertentu. Untuk sebuah kanal yang tidak

handal, pilihan praktis yang tersedia hanya untuk meningkatkan kehandalan adalah

penggunaan penyandian kanal, dibatasi dengan ‘kendali kesalahan penyandian’.

Penyandian kanal menambah kelebihan berdasarkan pada aturan yang telah

ditentukan. Sebagai contoh, kita akan menyandikan bit informasi ‘0’ sebagai bit

tersandi ‘000’ dan ‘1’ sebagai ‘111’, dengan dua bit kelebihan yang ditambahkan

merupakan tiruan dari bit informasi.

Gambar 8.1 menunjukan system komunikasi khas, yang menggunakan kedua

penyandian, penyandian kanal dan penyandian sumber. Sumber diskret

membangkitkan informasi dalam bentuk symbol biner. Kelebihan informasi dari

Page 3: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

sumber pertama-tama dihilangkan dengan encoder sumber. Encoder kanal pada

pengirim menerima bit pesan dari encoder sumber dan menambahkan kelebihan

berdasarkan aturan penyandian kanal. Bit tersandi kemudian dipetakan ke symbol

kanal dengan menggunakan sebuah modulator dan mengirimkannya melalui kanal.

Pada ujung penerima, sinyal yang diterima mungkin mengalami pengurangan dengan

derau kanal yang secara umum merupakan kesalahan decoding dari sumber primer.

Sinyal yang diterima kemudian di-demodulasi dengan menggunakan sebuah

demodulator dan kemudian dilewatkan melalui decoder kanal. Dekoder kanal

memanfaatkan kelebihan untuk memperbaiki kesalahan informasi tertentu. Tujuan

dari encoder dan decoder kanal adalah untuk meminimalisir efek dari derau kanal.

Selanjutnya jumlah kesalahan antara masukan encoder kanal dan keluaran decoder

kanal diturunkan. Informasi dari kanal encoder kemudian diumpankan lewat sandi

sumber, dimana sumber diskret asli telah diperbaiki.

Gambar 8.1 Sebuah Model Sistem Komunikasi Digital

Page 4: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Terdapat sejumlah skema penyandian sumber dank anal. Di dalam bab ini,

kita fokuskan pada konsep penyandian dan bahaimana kerja skema penyandian

dengan pengmabilan contoh daripada teori penyandian. Kita akan memperkenalkan

beberapa teknik penyandian sumber, yang paling terkenal sandi Huffman dipilih

sebagai Palu. Selanjutnya kita akan perkenalkzn teknik pemyamdian kanal. Untuk itu,

sandi Hamming dan sandi konvolusional digunakan sebagai contoh.

8.1 Panjang Kata Sandi Rata-rata dari Penyandian Sumber.

Sebuah sumber biner diskrete dari abjad A={0,1} dengan statistic {p0,p1}.

Dengan p0 merupakan probabilitas terjadinya sebuah bit ‘0’ dan probabilitas

terjadinya sebuah bit ‘1’ merupaka p1. Kita asumsikan bahwa symbol dipancarkan

oleh sumber interval sinyalnya berurutan secara statistic independent.

Bit informasi sumber pertama-tama dikelompokkan ke dalam blok dengan

panjang N, hasilnya dalam semua 2Nkemungkinan kata-kata biner yang dinyatakan

sebagai A(N). Sebagai contoh, jika N=2 dan kita memiliki semua kemungkinan kata-

kata biner dari A(2)={00,01,10,11} dengan himpunan statistic { p02, p0p1,p1 p0,

p12}. Kita bisa menuliskan kata-kata biner s0={00}, s1={01}, s2={10}, dan s3={11}.

Sekarang, jika p0≠p1, probabilitas terjadinya element A(2) berbeda. Sebagai contoh,

jika p0= ¾, p1= ¼, selanjutnya kita peroleh statistic { 9/16, 3/16, 3/16, 1/16 }. Untuk

penyandian bervasiasi-panjang sumber, kita bisa rancang sebuah himpunan kata sandi

dengan panjang yang berbeda untuk menyatakan elemen dari A(2). Tiga kemungkinan

sandi symbol disajikan dalam table 8-1.

Proses encoding secara sederhana menugaskan sebuah sandi kata unik untuk

masing-masing elemen A(N) yang diubah menjadi sebuah string ‘0’ dan ‘1’. Kita

asumsikan bahwa sumber memiliki sebuah abjad dengan perbedaan symbol K=2N,

dan symbol ke-k sk terjadi dengan probabilitas pk. Kata sandi biner yang diperuntukan

Page 5: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

untuk symbol sk oleh encoder memiliki panjang lk, diukur dalam bit. Selanjutnya

dalam table 8-1, symbol-simbol 00,01,10, dan 11, dengan probabilitas masing-masing

9/16, 3/16, 3/16, dan 1/16. Panjang masing-masing symbol =2. Panjang kata sandi

rata-rata dari encoder sumber adalah didefinisikan sebagai berikut:

(8-1)

Parameter merepresentasikan jumlah bit per simbol sumber rata-rata yang

digunakan dalam proses encoding sumber. Kita bisa juga mendifinisikan panjang

rata-rata per bit informasi adalah sebagai berikut:

(8-2)

Tabel 8-1 Ilustrasi tiga sandi sumber

Sebagai contoh, dari table 8-1, jika tidak ada penyandian sumber, digit dari sumber

secara langsung ditransmisikan tanpa proses apapun. Dalam hal ini, panjang sandi

sandi rata-rata adalah sebagai berikut:

Panjang bit informasi rata-rata dapat dihitung sebagai berikut:

Page 6: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Sekarang asumsikan penyandian sumber digunakan. Sebagai contoh, kita

asumsikan bahwa sandi III dalam table 8-1 digunakan. Sandi 8-1 menyandikan kata

sandi dengan pemetaan sebagai berikut:

Hal ini akan memberikan keluaran ‘0’ jika berhadapan dengan digit sumber

‘00’ dan keluaran ‘10’ jika menghadapi digit sumber ‘01’ dan seterusnya. Sebagai

contoh, jika bit sumber asli adalah ‘001011010000’, maka encoder mengambil tiap

dua bit sebagai sebuah grup dan memetakannya ke kata sandi yang bersesuaian

sehingga menghasilkan rangkaian’01101111000’

Panjang kode sandi rata-rata dari sandi III dapat dihitung sebagai berikut

Hasilnya menunjukkan bahwa jika sandi III digunakan, maka panjang kata sandi rata-

rata dapat dikurangi dari 2 menjadi 1,6875, sehingga kita bisa menggunakan bit

tersandi yang lebih sedikit untuk merepresentasikan bit informasi asli. Panjang rata-

rata per bit informasi untuk sandi III dapat dihitung sebagai berikut:

Page 7: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

8.7 Sandi Konvolusional

Seperti yang dituliskan pada sub bab 8.4, sandi konvolusional berbeda

dengan sandi blok yang di dalam encodernya dilengkapi memory. Pada satuan waktu

kapan pun yang diberikan, encoder menerima k bit informasi dan mengeluarkan n bit

tersandi. N sandi tersandi pada satuan waktu kapanpun yang diberikan tergantung

tidak hanya pada k masukan saat itu tetapi juga tergantung pada m masukan

sebelumnya. Kita akan menunjukan sandi konvolusional sebagai sandi konvolusional

(n,k,m).

Sebuah contoh sederhana dari sandi konvolusional disajikan dalam gambar 8-

10. Rangkaian informasi masukan merupakan satu bit pada waktu kapan pun dan

ditunjukkan dengan ui pada waktu berindex i. Terdapat dua bit keluaran tersandi pada

waktu kapan pun. Bit tersandi ditunjukkan dengan vi(1) dan vi

(2). Dua elemen memory

yang digunakan dalam encoder untuk menyimpan bit informasi sebelumnya ui-1 dan

ui-2. Bit tersandi vi(1) dan vi

(2)merupakan fungsi dari ui, ui-1 dan ui-2 dan dinyatakan

sebagai berikut:

(8-12)

dimana notasi menunjukan operator logika eksklusif OR (XOR). Karena encoder

merupakan sebuah rangkaian sekuensial maka merupakan mesin keadaan berhingga (

FSM=Finite State Machine ). Dari sini perilakunya dapat ditebak dengan

menggunakan diagram keadaan.

Page 8: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Gambar 8-10 Encoder Konvolusional (2,1,2 )

Difinisikan keadaan encoder pada waktu I sebagai (ui-1, ui-2 ), yang terdiri dari

dua bit pesan yang disimpan dalam register geser. Terdapat 2m = 22 = 4 kemungkinan

keadaan. Pada waktu kapan pun, encoder harus berada dalam satu dari tiga keadaan.

Encoder mengalami keadaan transisi ketika bit pesan digeser ke dalam register.

Masukan ui dapat menyebabkan keadaan transisi dari (ui-1, ui-2 )ke (ui, ui-1 ).

Keluaran vi(1) dan vi

(2) dapat dengan mudah dimengerti sebagai sebuah fungsi dari

keadaan saat ini (ui-1, ui-2 )dan masukan ui. Masing-masing keadaan disajikan dalam

sebuah vertex atau titik pada suatu bidang. Transisi dari keadaan satu ke keadaan

lainnya disajikan dalm sebuah garis berarah.

Gambar 8-11 menunjukan FSM sebuah encoder. MAsing-masing cabang

diberi label dengan sebuah notasi masukan/keluaran ui/ vi(1) vi

(2). Sebagai contoh,

label 1/01 menyatakan bahwa informasi masukan adalah ui=1, dan keluarannya

vi(1) vi

(2)=01.

Page 9: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Gambar 8-11 Diagram Transisi Keadaan dari Sebuah Sandi Konvolusional ( 2, 1, 2 )

Diagram transisi keadaan dapat juga dijabarkan dengan sebuah pohon sandi, seperti

yang disajikan dalam gambar 8-12 untuk sebuah masukan stringdari tiga bit.

Dalam pohon ini, masing-masing bit di atas tepi merupakan bit input dan dua

bit di bawah tepi merupakan bit-bit keluaran. Catatan bit keluaran tidak berhubungan

dengan bit masukan secara tepat, hal ini merupakan karakteristik khusus dari sandi

konvolusional.

Gambar 8-12 Pohon Sandi untuk Sandi Konvolusional

Page 10: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Dalam aplikasi praktis, panjang bit informasi adalah berhingga. Panjang bit

informasi dinyatakan dengan L. Maka (u1, u2, …., uL) menjadi bit informasi. Keadaan

awal dari encoder seharusnya dibuat tetap menjadi (ui-1, ui-2 )=(0,0). Untuk tampilan

yang lebih baik, keadaan final dari encoder juga harus dibuat nol. Oleh karena itu,

pada ujung masing-masing rangkaian informasi, m zero ( nol )harus ditambahkan

untuk menggeser keluar register sehingga keadaan final dapat diakhiri pada keadaan

zero. Pada contoh ini, karena m=2, dua zero diperlukan untuk ditambahkan pada

ujung rangkaian informasi, menghasilkan rangkaian informasi yang ditambahi zero

(u1, u2, …., uL, 0). Rangkaian tertambahi zero kemudian dimasukkan ke encoder

konvolusional. Keluaran encoder konvolusional dapat dinyatakan sebagai:

Kita dapat nyatakan rangkaian tersebut dengan vector berikut ini:

Untuk aplikasi umum, L sangat besar jika dibandingkan dengan m, jika overhead

dari kelimpahan ditambahan pada ujung rangkaian tersandi tidaklah signifikan.

Kita ambil contoh sederhana, dengan L= 5, maka (u1, u2, u3, u4, u5) =

( 1,0,1,1,1 ). Rangakaian tertambahi zero menjadi (u1, u2, u3, u4, u5, 0, 0) =

( 1,0,1,1,1,0,0 ). Dari persamaan (8-12) atau dari gambar 8-11 dengan keadaan awal

(0,0), kita dapatkan rangkaian tersandi sebagai (1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1).

Selanjutnya kita anggap bahwa kita akan mengirimkan dua bit, sebut aja 00,

01, 10, dan 11. Karena kita telah tetapkan bahwa kita harus kembali ke keadaan

sebelumnya yaitu keadaaan awal, kita tambahkan 00 ke masing-masing string

Page 11: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

masukan. Sehingga, string masukan menjadi 0000, 0100, 1000, dan 1100. String

masukan dan kata sandi yang bersesuaian sebagai berikut:

Bayangkan jika kita menerima 000110111, kita dapat dengan mudah menemukan

kata tersandi dan tidak ada kesalahan. Andai kata kita menerima 00111111, kita dapat

menentukan bahwa kata sandi terdekat dengan kata yang diterima adalah 00110111

dan kita selanjutnya masih dapat menyimpulkan bahwa bit string yang dikirim adalah

0100.

Setiap kata sandi dari sebuah sandi konvolusi dapat disajikan sebagai sebuah

tapak berarah di dalam diagram transisi keadaan dan tapak berarah manapun dari

panjang L merupakan kata sandi. Keadaan awal dari tapak seharusnya dibuat

keadaan zero, dan keadaan final seharusnya juga dibuat keadaan zero. Diagram

transisi keadaan sangat bermanfaat untuk menentukan unjukkerja dari sandi

konvolusional.

Unjuk kerja sandi konvolusional dinyatakan dengan jarak sandi konvolusional

Hamming. Ukuran jarak yang paling penting untuk sandi konvolusional adalah jarak

minimum bebas yang dinyatakan sebagai dfree. Jika panjang bit L dibuat tetap, kita

bisa melihat sandi konvolusional sebagai sebuah sandi block dengan bit masukan kL

dan bit keluaran n(L+m). CL menjadi himpunann semua kemungkinan kode sandi

informasi dengan panjang L. Jarak bebas untuk CL :

(8-13)

Dimana H( v1, v2 ) merupakan jarak Hamming antar v1 dan v2. Bobot

Hamming dinotasikan sebagai sebuah vector dengan W(v) yang menyajikan sejumlah

Page 12: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

elemen non-zero dari v. Sehingga kita dapat menunjukan bahwa

Sebagai contoh tentukan v1 = (1,0,1,1) dan v2=(0,1,1,0).

Dengan jelas terlihat bahwa H( v1, v2 )=3. Sekarang tentukan v=v1 v2=(1,1,0,1),

kita juga memiliki W(v1 v2)=W(v)=3.

Sandi konvolusional memiliki properti tersebut, jika v1 dan v2 semestinya CL,

vector v=v1 v2 juga semestinya CL, sehingga sandi konvolusional linear sesuai

aturan dalam XOR. Oleh karena itu, jarak bebas dapat disederhanakan menjadi:

(8-14)

Persamaan di atas mengindikasikan bahwa jarak bebas sandi konvolusional

merupakan bobot minimum dari kata sandi nonzero. Bobot minimum dari kata sandi

nonzero dapat ditentukan dari diagram transisi keadaan, kita bisa mencari bobot

minimum kata sandi nonzero merupakan tapak dari keadaan (00) ke (10), (01) dan

kembali ke keadaan (00). Bobot dari kata sandi yang bersesuaian adalah 2+1+2=5.

Oleh karena itu, jarak bebas dari sandi konvolusional = 5.

Gambar 8-13 Sebuah Diagram Transisi Keadaan dengan Pelabelan Bobot

Page 13: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Proses Dekoding

Bayangkan bahwa penerima menerima rangkaian bit y= 111110. Tugas dari

proses decoding adalah menentukan rangkaian bit terkirim yang harus memiliki

panjang=3, dalam kasus ini. Untuk mengilustrasikan proses, mari kita pertama-tama

menampilkan proses encoding secara keseluruhan untuk sebuah string masukan dari

tiga bit seperti pada gambag 8-14.

Gambar 8-14 Sebuah Pohon Ilustrasi Proses Penyandian yang Melibatkan Sebuah

Rangkaian Masukan 3-bit

Seperti yang terlihat, terdapat 23=8 rangkaian kemungkinan; dan untuk

masing-masing rangkaian xi bersesuaian dengan rangkaian tersandi yi seperti yang

diperlihatkan. Bit di atas masing2 tepi merupakan bit masukan dan dua bit

dibawahnyamerupakan bit output yang bersesuaian. Catatan bahwa keluaran bukan

merupakan fungsi dari masukan, hanya sebagai sandi konvolusi yang memiliki

memori.

Untuk menentukan rangkaian masukan asli, kita bisa mencari secara

mendalam dari semua ats kedelapan rangkaian keluaran dan konsekuensinya

menentukan jarak antara y7=111010 dan y=111110 adalah 1 merupakan yang

Page 14: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

terkecil. Sehingga kita simpulkan bahwa rangkaian masukan adalah 110. Hal ini

harus dibuat jelas bahwa tidak ada error selama rangkaian bit ditransmisikan.

Untuk masing-masing rangkaian yang diterima, kita mungkin mengubah

pohon pada gambar 8-14 menjadi pohon lain yang sesuai dengan rangkaian ini.

Contoh seperti yang ditampilkan pada gambar 8-15. Pada Masing-masing tepi dari

pohon pembeda pada gambar 8-15, kita sesuaikan dengan harga yang berbeda antara

dua bit yang diterima dan dua bit yang disandikan. Sebagai contoh, dengan tepi v01

v11 adalah 2. Di pihak lain, untuk tepi v01 v12, bit tersandinya adalah 11 dan bit yang

diterima juga 11. Konsekuensinya, harga dari tepi v01 v12adalah 0.

Gambar 8-15 Pohon pembeda untuk Rangkaian Bit yang Diterima y=111110

Dengan membangun sebuag pohon yang berbeda, masalah decoding menjadi

penemuan tapak/ jalur terpendek dari akar v01 untuk titik daun dari pohon. Pada kasus

ini, jalur terpendek merupakan adalah v01 v12 v24 v37 yang memiliki total 0+1+0=`

yang merupakan jalur terpendek diantara semua harga jalur. Sekali lagi, jalur

terpendek ini berseuaian dengan rangkaian masukan 110 yang sesuai.

Pendekatan ini untuk men-dekode rangkaian yang diterima secara lansung dan

mudah untuk diimplementasikan, hal ini menghadapi masalah yang serius yaitu

jumlah titik daun akan meningkat eksponensial dengan panjang rangkaian masukan.

Page 15: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Sebagai contoh, jika rangkaian masukan terdiri dari 4 bit, pohon yang berseuaian

akan memiliki 16 titik daun. Secara umum, jika panjang rangkaian masukan adalah k,

maka akan terdapat 2k titik daun dan 2k jalur untuk menemukannya. Ketika sandi

konvolusional kita tidak menempatkan sebuah batasan pada panjang rangkaian

masukan, pendekatan semacam ini tidaklah praktis.

Dapatkah kita mencegah sebuah peningkatan eksponensial akan pencarian

mendalam? Ya, kita dapat mencegahnya. Mari kita pertama-tama mengeksploitasi

penandaan keadaan. Lihat kembali gambar 8-11. Dalam gambar tersebut, kita dapat

melihat bahwa terdapat empat keadaan yaitu : (00),(01),(10), dan (11). Untuk

kenyamanan, mari kita kasih label sebagai a=(00), b=(11), c=(01) dan d=(10).

Kemudian kita gambar ulang gambar 8-15 sehingga diperoleh gambar 8-16, fakta

bahwa hanya terdapat empat keadaan yang berbeda. Tandai bahwa jalur pada gambar

8-16 adalah bukan lagi merupakan sebuah pohon, suatu karakteristik yang kita

seharusnya gunakan untuk men-dekode pesan yang diterima. Kita dengan mudah

menyebutnya sebagai sebuah jalur multi-tingkatan yang berbeda.

Gambar 8-16 Sebuah Jalur Multi-Tingkatan untuk Rangkaian Masukan

y=111110

Page 16: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Marilah kita pertimbangkan titik c3. Terdapat dua jalur yang berakhir pada

titik ini, disebut sebagai a0a1b2c3 dan a0b1d2c3. Harga untuk a0a1b2c3= 2+0+2=4 dan

untuk yang a0b1d2c3= 0+1+0=1. Kemudian kita bisa mengabaikan jalur a0b1d2c3

karena tidak masalah jika yang berikutnya dari sini, kita tidak pernah menggunakan

jalur ini. Catat bahwa kedua jalur a0a1a2b3 dan a0b1c2b3 dibatasi oleh b3. Dengan alas

an yang sama, kita bisa mengabaikan jalur a0a1a2b3karena harga jalur ini =2+2+1=5

yang lebih besar daripada harga jalur a0b1c2b3 yang memiliki harga =0+1+1=2.

Berdasarkan pada diskusi di atas, kita bisa menggambarkan ulang gambar 8-16

sebagai pohon pembeda yang disederhanakan seperti pada gambar 8-17, jalur yang

dapat diabaikan saat ini telah diabaikan.

Catat bahwa hanya terdapat empat titik daun di dalam pohon pembeda seperti

pada gambar 8-17. Kita dapat dengan mudah melihat dari sana, dengan menggunakan

alas an yang sama, kita bisa selalu mengurangi jalur pembeda ke dalam pohon

pembeda dengan hanya meninggalkan empat titik daun. Gambar 8-18 menunjukkan

kasus dengan memperluas pohon dengan tingkatan yang lain. Pembaca dengan

mudah melihat bahwa terdapat dua jalur pembatas yang disebut sebagai b4 dan salah

satu diantara mereka diabaikan.

Gambar 8-17 Jalur Pembeda dalam Gambar 8-16 Disederhanakan dengan

Mengabaikan Beberapa Jalur

Page 17: Translate bab 8 rintania - [DTETI] Departemen Teknik …te.ugm.ac.id/.../2009/12/translate-bab-8-rintania.pdfSkema data komprei sering dipergunakan dalam pengolahan sinyal analog seperti

Penjelasn di atas merupakan prinsip yang digunakan dalam algoritma Viterbi

untuk men-dekode sandi konvolusional. Sebenarnya, hal ini merupakan strategi

pengembangan pemrograman, yaitu merupakan sebuah strategi yang secara umum

digunakan untuk perancangan algoritma. BAnyak algoritma yang didasarkan pada

pendekatan ini. Kita seharusnya tidak menguraikan pemrograman dinamis dalam

buku ini. Pembaca bisa secara tersamar memahami prinsipnya sebagai berikut:

andaikata kita ingin mencari jalur terpendek dari s ke t. Andaikata terdapat dua titik,

katakanlah x dan y, pergi ke y dan kemudian ke t . Terdapat jalur berbeda dari s ke x

dan jalur berbeda antara s dan y. Kita tidak tahu dalam solusi final, titik mana yang

seharusnya digunakan. Pemrograman dinamis mengajari kita bahwa tidak masalah

apakah x merupakan solusi final atau bukan, kita seharusnya hanya

mempertimbangkan jalur terpendek dari s ke x dan mengabaikan semua jalur dari s ke

x. Argumen yang sama digunakan untuk s ke y.

Gambar 8-18 Pohon dalam Gambar 8-17 Diperluas dengan Tingkatan yang Lain