Pendahuluan

1. Pendahuluan

2. Topik Perkuliahan minggu Topik 1 & 2 Pendahuluan : elemen-elemen sistem komunikasi, representasi sinyal, spektrum, desibel? 3 & 4 Saluran transmisi 5, 6, 7 Modulasi 8, 9, 10 Multipleksing 11 Dasar transmisi digital

3. isn’t AM and FM pretty “old stuff ” ….? • Digital is hot (and elegant !) • But why FM and AM ? Aren’t they really old and only for our radios? Not really... Today we use AM and FM (PM) to carry digital signals. AM is also the basis of all digital “lightwave” transmission today and FDM is the basis of “DWDM” optical networking FM (PM) is the basis of many other high performance communication systems, including when the payload is digital. And remember…..Everything is actually ANALOG ANALOG & “Linear” = High performance !

4. Definisi Telekomunikasi At the General Assembly of the ITU (International Telecommunication Union) at Melbourne 1988, the following definition of telecommunication has been adopted: "Telecommunication  is any transmission and/or emission and reception of signals representing signs, writing, images and sounds, or intelligence of any nature by wire, radio, optical, or other electromagnetic system".

5. Pendahuluan Telekomunikasi  transmisi informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada pembahasan berikut ini pesan (message) yang membawa informasi dalam bentuk gelombang (waveform), deretan bit (bit sequence) atau bentuk fisik lainnya dari informasi. Tujuan sistem komunikasiadalah untuk membuat replika pesan / informasi di tempat tujuan (destination) Pesan asli (original message) dapat berupa analog (spt suara) atau digital (spt teks). Pesan  bentuk analog atau digital. Transmisi  analog atau digital Pada transmisi analog terdapat beberapa kriteria kualitas (Signal-to-Noise Ratio SNR, distorsi, dll) yang harus dipenuhi atau diperhatikan dalam merancang suatu sistem komunikasi. Pada transmisi digital diusahakan untuk meminimalisasi probabilitas kesalahan (probability of error).

6. 1850 1950 1900 2004 Perubahan kecepatan Informasi sped up the rate of transmission of information, Electronic communications telegraph Information took days or weeks to be transmitted Information transmitted in minutes or hours huge quantities of information transmitted in a fraction of a second. growth of telecommunications and especially computer networks globalization phenomenon (WWW)

7. Telstar (Telecommunications via satellite), Fax services, digital transmission (T-carriers) first trans-continental and transatlantic phone connections Packet-switched data communications Phone invented 1915 1876 1948 1962 1976 1984 1969 1919 Microwave trunk lines (Canada) Strowger (stepper) switch, rotary dial phones (enabling automatic connections) Picturefone (failed commercially) Cellular telephone Kemajuan teknologi telepon

8. Online real-time, transaction oriented systems (replaced batch processing. DBMSs become common) PC LANs become common Batch processing mainframes 2000 1950 1960 1970 1980 1990 PC revolution Data communications over phone lines (became common and mainframes became multi-user systems) Networking everywhere Sejarah sistem informasi

9. NSFNet created as US Internet backbone commercial access to the Internet begins Originally called ARPANET, the Internet began as a military-academic network 2001 1969 1983 1986 1990 1994 Government funding of the backbone ends Over 240 million servers and 400 million users • ARPANET splits: • Milnet - for military • Internet - academic, education and research purposes only Perjalanan Internet

10. Dasar Datakom • Telecommunications • transmission of voice, video, data, • imply longer distances • - broader term Data Communications movement of computer information by means of electrical or optical transmission systems convergence Broadband Communications

11. Elemen sistem komunikasi -1 Transmitter memproses masukan sinyal dan menghasilkan sinyal yang sesuai dengan karakteristik kanal transmisi, yang melibatkan • Modulasi (Modulation) • Pengkodean (Coding)

12. Elemen sistem komunikasi -2 Kanal (channel ) (media elektrik yang menjembatani jarak antara sumber dan tujuan) akan mempengaruhi sinyal sehingga memungkinkan terjadi perubahan sinyal akibat : • Atenuasi (Attenuation) • distorsi Fasa dan frekuensi • Noise (random signal) • interferensi (Interference), misalkan yang diakibatkan oleh kanal lain Receiver mereplika sinyal pesan menjadi seperti bentuk sinyal yang di transmitter (melalui penguatan sinyal [amplification], decoding, demodulasi [demodulation], filtering) dan meminimalisasi efek yang menyebabkan perubahan sinyal selama pengiriman. Mode Transmisi : • Simplex: transmisi satu arah (one-way) • Full-duplex: transmisi dua arah secara bersamaan • Half-duplex: transmisi dua arah secara berantian

13. Model telekomunikasi – agak lengkap dr yg sebelumnya!! Compressor/Expandor  m(t) digitalisasi oleh non-uniform quantizer Anti-Aliasing filter  m(t) large bandwidth –> eliminasi spectral folding Sampler m(t) mjd discrete Ideal reconstruction filter  interpolasi antara sampel m(t) Encoder/decoder  encode quantizer mjd bit (dan sebaliknya) Digital processor Blocks  pemrosesan digital  (scrambling, differential encoding) Line Coder  merubah bit ke voltage signal untuk keperluan transmisi Line Decoder  menentukan sinyal yang diterima berdasarkankan voltage, dan merubahnya menjadi bit

14. Kanal Transmisi - contoh 1. Cables • wire pairs (ordinary telephone line) • coaxial cable 2. Radio Transmission • broadcasting (e.g.: DVB-T, DVB-S, …) • satellite transmission (GPS, Galileo) • cell networks (GSM, WCDMA) 3. Optical Fiber 4. Magnetic Tape

15. Keterbatasan Fisik/kanal/jalur/media transmisi Keterbatasan fundamental perancangan suatu sistem komunikasi adalah noise dan bandwidth. Noise  thermal noise (pergerakan acak muatan partikel dengan temperatur diatas nol derjat Kelvin), yang menjadi permasalahan utama untuk jarak transmisi yang semakin jauh. Setiap sistem komunikasi mempunyai bandwidth/BW tertentu. BW merupakan permasalahan yang utama ketika kecepatan transmisi ditingkatkan. BW dan kec. transmisi peningkatannya berbanding lurus. Channel capacity : B : bandwidth S/N :Signal-to-Noise Ratio (SNR) Hubungan antara BW dan SNR  Hukum Hartley-Shannon

16. Broadband VS Baseband • Broadband : Suatu teknik di mana data yang ditransmisi dikirimkan menggunakan isyarat pembawa (dimodulasi). Lebih dari satu isyarat pembawa dapat ditransmisikan bersama-sama, sehingga lebih dari satu isyarat dapat dikirim dengan satu media (kawat) yang sama. • Baseband : Satu single data ditransmisikan secara langsung dengan kawat, dengan tegangan positif dan negatif. Interface RS-232 adalah salah satu contoh transmisi baseband

17. Modulasi -1 Modulasi  2 bentuk gelombang : • Sinyal yang dimodulasi (modulating signal) yang merepresentasikan pesan (message) • sinyal pembawa (carrier). Contoh : modulasi amplitudo (amplitude modulation) menggunakan sinusoidal dan pulse train sebagai gel. pembawa (carrier). Pesan (message) terlihat pada selubung (envelope) dari sinyal yang termodulasi (modulated signal). Pada receiver, pesan/message dapat diperoleh kembali dengan mendemodulasi (demodulation) sinyal.

18. Modulasi - 2 Pada umumnya frekuensi sinyal pembawa (carrier) lebih tinggi dari frekuensi tertinggi sinyal yang dimodulasi (modulating Signal). contoh : spektrum dari sinyal yang dimodulasi (modulated signal) terdiri dari komponen frekuensi yang terkelompok disekitar gelo. pembawa (carrier frequency). Modulasi  frequency translation. sinyal yang dimodulasi sinusoidal carrier AM Pulse-train carrier AM

19. Benefit modulasi - 1 1. Modulasi untuk efisiensi transmisi Efisiensi  tergantung pada frekuensi sinyal efisien line-of-sight propagasi radio membutuhkan antena dengan dimensi fisik 1/10 dari panjang gelombang sinyal (signal wavelength). contoh : transmisi sinyal audio 100 Hz yang tdk dimodulasi membutuhkan antenna sepanjang 300 km, dan apabila sinyal dimodulasi pada gel carrier 100 MHz membutuhkan panjang antena sekitar 1 m.   panjang gelombang (m) f frekuensi (Hz) v  cepat rambat gelombang (m/s) 2. Modulasi untuk penunjukkan/alokasi frekuensi masing-masing stasiun radio/TV mempunyai alokasi frekuensi yang telah ditentukan oleh suatu badan/regulator yang mengatur alokasi frekuensi. Alokasi frekuensi juga menggunakan filtering. Frekuensi Radio dialokasikan sesuai dengan perjanjian dunia (WRC / world radio conference dibawah ITU / international telecommunication Union, utk Indonesia  dept. postel)

20. Benefit modulasi - 2 3. Multipleksing penggabungan beberapa sinyal yang dilewatkan dalam satu kanal jika frek. Pembawa (carrier) berlainan (frequency division multiplexing/FDM). 4. Modulasi juga bisa mengatasi keterbatasan hardware Perancangan suatu sistem komunikasi memungkinkan dibatasi oleh biaya dan ketersediaan hardware, kinerja perangkat sering tergantung pada frekwensi yang teribat. Modulasi memungkinkan perancangan sistem komunikasi menempatkan sinyal tertentu pada suatu range frekuensi untuk menghindari keterbatasan hardware.

21. Spektrum Elektromagnetik Above "light" frequencies used by optical communications comes ultra-violet, X-rays, and eventually cosmic rays. They're all electromagnet radiation, mathematically the same. Thank Maxwell for showing this.

22. Contoh alokasi frekuensi – dikit dr negara org

23. Coding • memproses pesan (message signal) untuk meningkatkan kualitas komunikasi digital Decoding proses inverse dari coding • Channel coding (teknik yang digunakan untuk mengatur redudansi untuk peningkatan reliabilitas kinerja pada kanal). • Source coding (teknik yang digunakan untuk menurunkan redudansi pada sinyal untuk efisiensi) Contoh : • ASCII-code: coding of the alphanumerical characters to binary data. • Kapasitas transmisi dapat ditingkatkan dengan mengirim tingkatan level simbol 2M untuk mewakili binary code words dengan panjang M (source coding). • Penambahan digitk ekstra untuk cek masing-masing binary code word yang dapat dideteksi tau dikoreksi kesalahan yang sering terjadi pada receiver (channel coding).

24. Sinyal dan spektrum Representasi sinyal : • Domain waktu (time domain) • Domain frekuensi (frequency domain) Tool Matematik yang mengkonversi isyarat-isyarat dari Time domain Frequency domain adalah: Deret Fourier [periodic signal] TransformasiFourier [non-periodic signal]

25. Sinyal sinusoidal Sinyal sinusoidal dimodelkan sbb : A : amplitudo o : frekuensi angular (fo : frekuensi)  : phase (fasa) Sinyal periodik  perioda To= 2 /o = 1/fo Satu nilai puncak (peak value) pada t = - / o

26. Spektrum sinyal sinusoidal Spektrum garis (line spectrum)  frekuensi tertentu untuk suatu amplitudo dan fasa Contoh satu sisi spektrum garis sinyal sinusoidal : Spektrum amplitudo dan fasa  impuls pada fo Parameter penting dari sinyal (frekuensi , amplitudo dan fasa) dapat terlihat pada spektrum .

27. Kombinasi liner sinyal sinusoidal Persaman diatas dapat dirubah menjadi : Dari pers. diatas dapat digambarkan spektrum garisnya dengan plot satu sisi.

28. Representasi sinyal kompleks sinusoidal - 1 Biasanya sinyal  ril (real-valued) Konsep sinyal kompleks  tool sangat penting dalam telekomunikasi. Sinyal  real signal Sinyal kompleks  analisis spektrum  Persamaan Euler :

29. Representasi sinyal komplek sinusoidal - 2 Konvensi dan notasi berikut sangat penting pada analisa dan perancangan sistem komunikasi : • Spektrum 1 variabel, frekuensi f(Hz) atau angular frekuensi  = 2f (radian), fo ,f1,f2 digunakan untuk memperbaiki frekuensi-frekuensi berikutnya • Sudut fasa diukur dengan gelombang kosinus atau setara dengan poros ril poritif diagram fasor • Amplitudo bernilai positif : - A cos t = A cos (t ±180o) fasa dalam derajat (o) meskipun radian juga sering digunakan

30. Spektrum 2 sisi Spektrum 1 sisi (one-sided spectrum)  sinyal ril Spektrum 2 sisi (two-sided spectrum)  mengatasi sinyal kompleks Sinyal ril  spektrum 2 sisi di peroleh dengan substitusi Spektrum 2 sisi (contoh sinyal sebelumnya) dapat dilihat pada gbr disamping  Fungsi dasar eksponensial kompleks

31. Representasi fasor -1 Fungsi eksponensial kompleks dapat dinyatakan  Fasor Representasi fasor :  Mengilustrasikan sinyal sinusoidal dan sinyal komunikasi yang terdiri dari sinusoidal

32. Representasi fasor -2 Diagram fasor spektrum 2 sisi sinusoidal :  Terdiri dari 2 vektor dimana fasa dan arahnya berlawanan. Resultan vektor adalah sinyal ril.

33. Sinyal periodik Sinyal v(t) periodik jika : M  integer Sinyal dapat dikonstruksi dengan menggabungkan komponen sinyal To : Panjang sinyal periodik tidak terhingga (infinite), pada kenyataannya sinyal sistem tidak periodik murni. Akan tetapi, finite-length signal hampir sama dengan sinyal periodik asli.

34. EVERYTHING YOU NEED TO KNOW ABOUT DECIBELS A short course…

35. DECIBELS SIMPLIFIED - NOTES • Decibels are defined as: • dB = 10 Log10 (Pout/Pin) • You can add and subtract dBs to represent just about any power ratio without resorting to a calculator by remembering the rules: • Positive dBs mean multiply (or gain). • Negative dBs mean divide (or attenuate). • Memorize one dB value!

36. HOW TO DO DB’S IN YOUR HEAD with a little cheating All you have to memorize is that 3 dB = 2 times. Now consider the obvious you already know, like 2 x 2 = 4. Since dB’s add for multiplication, then 4x means +3 dB +3 dB = +6 dB, 8x means +3 dB +3 dB +3 dB = 9 dB. Likewise 10x is +10 dB and 100x is +20 dB. Remember that attenuation is negative dB’s. So, 1/100th the power would be -10 dB and 1/1000th the power is -30 dB. Get it? Then construct a table, as follows…

37. You can always make a table like this whenever you need to convert to dBs. Some Examples The ratio of 16 times = 2 x 2 x 2 x 2  which is +3 dB + 3 dB + 3 dB + 3 dB = + 12 dB. A gain of 500 is simply 1000 divided by 2 or +30 dB - 3 dB = 27 dB. 1/2000 is - 30 dB – 3 dB = - 33 dB. -14 dB = -20 dB + 3 dB + 3 dB or -20 dB + 6 dB which is 1/100 x 4 = 1/25th. Make up some of your own and test it with a calculator.

38. Additional and Review Concepts: Decibel notation as in the above formulas always represents a Power Ratio only. There is no such thing as "voltage dBs". But in the special case of a transmission system where the impedance of the transmission line is the same for the input and output signals (or before and after an element that causes attenuation), we can derive a formula for dBs based on the familiar Ohm's law (Current = Voltage/Resistance) and the definition of Power in watts (Power  = Current  times Voltage) and come up with P = V2/R. Since the log of a square is twice the log, you can double the dB's for such a "constant impedance" facility calculation.

39. An exception to using dB notation for pure ratios is a "shorthand" scheme for indicating a ratio of power compared to a given defined level. One example is the common artifice of using a subscript such as dBm to indicate Power compared to one milliwatt. Therefore, -3dBm means 1/2 of one milliwatt or 3 dB below 1 milliwatt. Similar notation is used with the Greek letter mu (μ) for dBs compared to a microwatt, as in 10 dBμ to mean 10 microwatts or 1/100th of a milliwatt. Therefore, -20 dBm = +10 dBμ. Get it? Get used to the above--until you are really comfortable with dBs--as you will encounter all this again in Optical Communications, Satellite, and Wireless courses and FOR THE REST OF YOUR CAREER. Learn to do dBs in your head and impress your friends. (At least your friends in the ITP.)

40. CONVERTING LOGARITHMS FROM BASE 10 TO BASE 2 loga (x) = logb (x) / logb (a) log2 (x) = log10 (x)/log10 (2) = log10 (x)/0.3 = 3.333 log10 (x) Example: log2 (100) = 3.333 (2) = 6.666

41. Pembahasan berikutnya :  Media transmisi • Be prepare……!!!!!!