DATA ENCODING DAN ENCODING SCHEMES MINGGU KE- 4

Assalamu'alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Pada blog kali ini saya akan mencoba membahas tentang Data Encoding dan Encoding Schemes. tapi sebelum itu mari kita ketahui dulu pengertian dari modulasi.

Modulasi adalah proses encoding sumber data dalam suatu sinyal carrier dengan frekuensi fc.

Empat kombinasi yang muncul dari komunikasi antara lain :

1.      Data digital, sinyal digital

2.      Data analog, sinyal digital

3.      Data digital, sinyal analog

4.     Data analog, sinyal analog

Dari empat kombinasi di atas saya hanya akan membahas No. 1 - 3 dan mungkin pada lain kesempatan untuk No. 4 saya akan membahasnya juga. Langsung saja masuk ke kombinasi pertama :

DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL

NONRETRN TO ZERO (NRZ)

Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)

suatu kode dimana tegangan negatif dipakai untuk mewakili suatu binary dan tegangan positif dipakai untuk mewakili binary lainnya.

•        Dua tegangan yang berbeda antara bit 0 dan bit 1

•        Tegangan konstan selama interval bit

•        Tidak ada transisi yaitu tegangan no return to zero

Contoh:

•        Lebih sering, tegangan negatif untuk satu hasil dan tegangan positif untuk yang lain

Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)

Suatu kode dimana suatu transisi (low ke high atau high ke low) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai binary '1' untuk bit time tersebut; tidak ada transisi berarti binary '0'. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding.

•        Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) dalam kesatuan

•        Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit

•        Data dikodekan / diterjemahkan sebagai kehadiran(ada) atau ketiadaan sinyal transisi saat permulaan bit time

•        Transisi (dari rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) merupakan biner 1

•        Tidak ada transisi untuk biner 0

•        Sebagai contoh encoding differential

Keuntungan differensial encoding : lebih kebal noise, tidak dipengaruhi oleh level tegangan.

Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI : keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan synchronisasi yang buruk.

 

Encoding Schemes NRZ

MULTILEVEL BINARY

Kode ini menggunakan lebih dari 2 level sinyal :

Bipolar-AMI

Suatu kode dimana binary '0' diwakili dengan tidak adanya line sinyal dan binary '1' diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif :

•        Satu pulsa menggantikan dalam polaritas

•        Tidak ada kerugian dalam sinkronisasi jika panjang tali (nol masih bermasalah)

•        Mudah mendeteksi error

Pseudoternary

Suatu kode dimana binary '1' diwakili oleh ketiadaan line sinyal dan binary '0' oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif.

Keunggulan multilevel binary terhadap NRZ : kemampuan synchronisasi yang baik, tidak menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil, dapat menampung bit informasi yang lebih.

Kekurangannya dibanding NRZ : diperlukan receiver yang mampu membedakan 3 level (+A, -A, 0) sehingga membutuhkan lebih dari 3 db kekuatan sinyal dibandingkan NRZ untuk probabilitas bit error yang sama.

Encoding Schemes Bipolar-AMI and Pseudoternary

BIPHASE

Dua tekniknya yaitu : manchester dan differential manchester.

Manchester

Suatu kode dimana ada suatu transisi pada setengah dari tiap periode bit. Tiap bit : transisi low ke high mewakili ‘1′ dan high ke low mewakili ‘0′. Zero dari tinggi ke rendah di pertengahan interval. Satu dari rendah ke tinggi di pertengahan interval :

•        Transisi di tengah untuk tiap periode bit

•        Perpindahan transisi sebagai clock dan data

•        Rendah ke tinggi menggambarkan nol

•        Tinggi ke rendah menggambarkan zero

•        Digunakan IEEE 802.3.

Differential Manchester

Suatu kode dimana binary ‘0′ diwakili oleh adanya transisi di awal periode suatu bit dan binary ‘1′ diwakili oleh ketiadaan transisi di awal periode suatu bit. Zero Transisi di pertengahan interval. Satu tidak ada transisi di permulaan interval :

•        Transisi Midbit adalah hanya clocking

•        Transisi dimulai saat periode bit menggambarkan zero

•        Tidak ada transisi yang dimulia saat periode bit dalam menggambarkan nol

•        Catatan : ini adalah pola differential encoding

•        Digunakan IEEE 802.5

Encoding Schemes Manchester

Encoding Schemes Differential Manchester

Keuntungan rancangan biphase :

•        Synchronisasi : karena adanya transisi selama tiap bit time, receiver dapat men-synchron-kan pada transis tersebut atau dikenal sebagai self clocking codes.

•        Tidak ada komponen dc.

•        Deteksi terhadap error : ketiadaan dari transisi yang diharapkan, dapat dipakai untuk mendeteksi error.

Kekurangannya :

•        memakai bandwidth yang lebih lebar dari pada multilevel binary.

TEKNIK SCRAMBLING

Teknik biphase memerlukan kecepatan pensinyalan yang tinggi relatif terhadap data rate sehingga lebih mahal pada aplikasi jarak jauh sehingga digunakan Teknik scrambling dimana serangkaian level tegangan yang tetap pada line digantikan dengan serangkaian pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver mempertahankan synchronisasi.

•        Penggunaan Scrambling untuk menggantikan rangkaian yang menghasilkan tegangan konstan.

•        Rangkaian Filling

–        Harus cukup menghasilkan transisi untuk sinkronisasi

–        Harus dapat diakui oleh receiver dan digantikan dengan yang asli

–        Panjang sama dengan yang asli

•        Tidak ada komponen dc

•        Tidak ada rangkaian panjang pada saluran sinyal level zero

•        Tidak ada penurunan pada kecepatan data

•        Kemampuan pendeteksian error.

Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS)

yaitu suatu kode dimana :

•        Penggantian Bipolar With 8 Zeros

•        Didasarkan pada bipolar-AMI

•        Jika octet pada semua zero dan pulsa terakhir tegangan yang terdahulu adalah encode positif sebagai 000+-0-+

•        Jika octet pada semua zero dan pulsa terakhir tegangan yang terdahulu adalah encode negatif sebagai 000-+0+-

•        Karena dua pelanggaran pada kode AMI

•        Tidak mungkin untuk terjadi seperti hasil noise

•        Receiver mendeteksi dan menerjemahkan seperti octed pada semua zero.

High-density bipolar-3 zeros (HDB3)

Suatu kode dimana menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang mengandung satu atau dua pulsa atau disebut kode violation, jika violation terakhir positif maka violation ini pasti negatif dan sebaliknya.

Tabel 1 Aturan Subtitusi HDB3

Kedua kode ini berdasarkan pada penggunaan AMI encoding dan cocok untuk transmisi dengan data rate tinggi.

•        Kepadatan tinggi Bipolar 3 Zeros.

•        Didasarkan pada bipolar-AMI.

•        String pada empat zero digantikan dengan satu atau dua pulsa.

Encoding Schemes B8ZS dan HDB3

DATA DIGITAL, SINYAL ANALOG

Transmisi data digital dengan menggunakan sinyal analog. Contoh umum yaitu public telephone network (300 Hz – 3400 Hz), device yang dipakai yaitu modem (modulatordemodulator) yang mengubah data digital ke sinyal analog (modulator) dan sebaliknya mengubah sinyal analog menjadi data digital (demodulator).

TEKNIK-TEKNIK ENCODING

Tiga teknik dasar encoding atau modulasi untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog, antara lain :

•        Amplitude shift keying (ASK)

•        Frequency shift keying (FSK)

•        Phase shift keying (PSK)

Amplitude Shift Keying (ASK)

•        dua binary diwakilkan dengan dua amplitudo frekuensi carrier (pembawa) yang berbeda (Hasil diwakili oleh perbedaan amplitudo pada carrier)

•        Selalu, satu (sinyal carrier) amplitudo adalah zero

–        Yakni,kehadiran dan ketidakhadiran pada carrier adalah digunakan

•        Rentan untuk pergantian gain tiba-tiba

•        Tidak efisien

•        Sampai dengan 1200 bps pada voice grade line, digunakan pada fiber optik.

Frequency Shift Keying (FSK)

Dua binary diwakilkan dengan dua frekuensi berbeda yang dekat dengan frekuensi carrier

lihat gambar 1 dimana terdapat dua frekuensi center untuk komunikasi full-duplex;

pada salah satu arah (dapat transmisi atau menerima) , frekuensi centernya (f1) =

1170 Hz dengan lebar 100 Hz pada setiap sisinya (bandwidth = 200 Hz) sedangkan

arah lainya, frekuensi centernya (f2) = 2125 Hz dengan

lebar 100 Hz pada setiap sisinya (bandwidth = 200 Hz); sulit untuk terkena noise

dibandingka n ASK;

data rate dapat mencapai 1200 bps pada voice-grade line; dipakai untuk transmisi

radio frekuensi tinggi dan juga local network dengan frekuensi tinggi yang memakai

kabel koaksial.

FSK pada Voice Grade Line

Gambar 1 Transmisi FSK full-duplex pada line voice grade

Phase Shift Keying (PSK)

Binary 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan binary 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase berlawanan terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya,

bila elemen pensinyalan mewakili lebih dari satu bit, maka bandwidth yang dipakai lebih efisien, sebagai contoh quadrature phase-shift keying (QPSK) memakai beda fase setiap 90.

sehingga tiap elemen sinyal mewakili 2 bit; jadi terdapat 12 sudut fase yang memakai modem standart 9600 bps.

Encoding Schemes ASK, FSK dan PSK

DATA ANALOG, SINYAL DIGITAL

Transformasi data analog ke sinyal digital, proses ini dikenal sebagai digitalisasi.

Tiga hal yang paling umum terjadi setelah proses digitalisasi :

1.      Data digital dapat ditransmisi menggunakan NRZ-L.

2.      Data digital dapat di-encode sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZ-L. Dengan demikian, diperlukan step tambahan.

3.      Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog, menggunakan salah satu Teknik modulasi dalam section 3.2.

Codec (coder-decoder) adalah device yang digunakan untuk mengubah data analog

menjadi bentuk digital untuk transmisi, dan kemudian mendapatkan kembali data analog asal dari data digital tersebut.

Dua teknik yang digunakan dalam codec :

•        Pulse Code Modulation (PCM)

•        Delta Code Modulation (DCM)

PULSE CODE MODULATION (PCM)

•        Jika sinyal diambil pada interval regular kecepatannya lebih tinggi daripada kedua sinyal frekuensi, sample menahan banyak informasi pada sinyal original

–        (Proof - Stallings appendix 4A)

•        Batas data voice(suara) sampai 4000Hz

•        Membutuhkan 8000 sample tiap detik

•        Sample-sample analog (Pulse Amplitude Modulation, PAM)

•        Tiap sample diberikan nilai digital Sistem 4 bit memberi 16 level

•        Kualitas

–        Kualitas error atau noise

–        Kira-kira diartikan dimungkinkan untuk menutup kembali ketepatan original

•        8 bit sample memberi 256 level

•        Perbandingn kualitas dengan transmisi analog

•        8000 samples tiap detik pada tiap 8 bit memberi 64kbps

PCM Example

DELTA MODULATION (DM)

•        Input analog kira-kira seperti fungsi tangga rumah

•        Perpindahan naik atau turun satu level (δ) pada tiap sample interval

•        Binary behavior

–        Fungsi perpindahan naik atau turun satu level pada tiap sample interval

DM Example

Mungkin sampai di sini saja Blog kali ini, kurang dan lebihnya mohon dimaafkan dan jika ada saran dan kritik yang bersifat membangun pada postingan kali ini silahkan tulis di kolom komentar di bawah.

Atas perhatiannya terima kasih.

Wassalamu'alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Referensi :

Setiyo, M. Dwi.2015.”Makalah Komunikasi Data Teknik Encoding”.Universitas PGRI Malang.