Komunikasi Digital - Panduan Cepat

Komunikasi yang terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari berupa sinyal. Sinyal-sinyal ini, seperti sinyal suara, pada umumnya bersifat analog. Ketika komunikasi perlu dilakukan melalui jarak, maka sinyal analog dikirim melalui kabel, menggunakan teknik berbeda untuk transmisi yang efektif.

Perlunya Digitalisasi

Metode komunikasi konvensional menggunakan sinyal analog untuk komunikasi jarak jauh, yang mengalami banyak kerugian seperti distorsi, interferensi, dan kerugian lainnya termasuk pelanggaran keamanan.

Untuk mengatasi masalah ini, sinyal didigitasi menggunakan teknik yang berbeda. Sinyal digital memungkinkan komunikasi menjadi lebih jelas dan akurat tanpa kerugian.

Gambar berikut menunjukkan perbedaan antara sinyal analog dan digital. Sinyal digital terdiri dari1s dan 0s yang masing-masing menunjukkan nilai Tinggi dan Rendah.

Keuntungan Komunikasi Digital

Karena sinyal didigitalkan, ada banyak keuntungan komunikasi digital dibandingkan komunikasi analog, seperti -

• Efek distorsi, noise, dan interferensi jauh lebih sedikit pada sinyal digital karena tidak terlalu terpengaruh.

• Sirkuit digital lebih andal.

• Sirkuit digital mudah dirancang dan lebih murah daripada sirkuit analog.

• Implementasi perangkat keras di sirkuit digital, lebih fleksibel daripada analog.

• Terjadinya cross-talk sangat jarang terjadi dalam komunikasi digital.

• Sinyal tidak diubah karena pulsa membutuhkan gangguan tinggi untuk mengubah propertinya, yang sangat sulit.

• Fungsi pemrosesan sinyal seperti enkripsi dan kompresi digunakan di sirkuit digital untuk menjaga kerahasiaan informasi.

• Kemungkinan terjadinya kesalahan dikurangi dengan menggunakan pendeteksian kesalahan dan kode koreksi kesalahan.

• Teknik spektrum tersebar digunakan untuk menghindari gangguan sinyal.

• Menggabungkan sinyal digital menggunakan Time Division Multiplexing (TDM) lebih mudah daripada menggabungkan sinyal analog menggunakan Frequency Division Multiplexing (FDM).

• Proses konfigurasi sinyal digital lebih mudah daripada sinyal analog.

• Sinyal digital dapat disimpan dan diambil dengan lebih nyaman daripada sinyal analog.

• Banyak sirkuit digital memiliki teknik pengkodean yang hampir umum dan karenanya perangkat serupa dapat digunakan untuk sejumlah tujuan.

• Kapasitas saluran secara efektif dimanfaatkan oleh sinyal digital.

Elemen Komunikasi Digital

Elemen-elemen pembentuk sistem komunikasi digital diwakili oleh diagram blok berikut untuk kemudahan pemahaman.

Berikut adalah bagian dari sistem komunikasi digital.

Sumber

Sumbernya bisa berupa analog sinyal. Example: Sinyal suara

Transduser masukan

Ini adalah transduser yang mengambil input fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik (Example: mikrofon). Blok ini juga terdiri darianalog to digital konverter di mana sinyal digital dibutuhkan untuk proses selanjutnya.

Sinyal digital umumnya diwakili oleh urutan biner.

Encoder Sumber

Encoder sumber memampatkan data menjadi jumlah bit minimum. Proses ini membantu pemanfaatan bandwidth secara efektif. Ini menghapus bit yang berlebihan (bit berlebih yang tidak perlu, yaitu nol).

Pembuat Enkode Saluran

Encoder saluran, melakukan pengkodean untuk koreksi kesalahan. Selama transmisi sinyal, karena gangguan di saluran, sinyal dapat berubah dan karenanya untuk menghindari hal ini, encoder saluran menambahkan beberapa bit yang berlebihan ke data yang ditransmisikan. Ini adalah bit koreksi kesalahan.

Modulator Digital

Sinyal yang akan dikirim dimodulasi di sini oleh pembawa. Sinyal juga diubah menjadi analog dari urutan digital, untuk membuatnya berjalan melalui saluran atau media.

Saluran

Saluran atau media, memungkinkan sinyal analog dikirim dari ujung pemancar ke ujung penerima.

Demodulator Digital

Ini adalah langkah pertama di ujung penerima. Sinyal yang diterima didemodulasi serta diubah lagi dari analog ke digital. Sinyalnya direkonstruksi di sini.

Decoder Saluran

Decoder saluran, setelah mendeteksi urutan, melakukan beberapa koreksi kesalahan. Distorsi yang mungkin terjadi selama transmisi, dikoreksi dengan menambahkan beberapa bit yang berlebihan. Penambahan bit ini membantu dalam pemulihan lengkap dari sinyal asli.

Decoder Sumber

Sinyal yang dihasilkan sekali lagi didigitalisasi dengan pengambilan sampel dan kuantisasi sehingga diperoleh keluaran digital murni tanpa kehilangan informasi. Dekoder sumber membuat ulang keluaran sumber.

Transduser Keluaran

Ini adalah blok terakhir yang mengubah sinyal menjadi bentuk fisik aslinya, yang berada di input pemancar. Ini mengubah sinyal listrik menjadi keluaran fisik (Example: pengeras suara).

Sinyal Keluaran

Ini adalah keluaran yang dihasilkan setelah seluruh proses. Example - Sinyal suara diterima.

Unit ini telah membahas pengenalan, digitalisasi sinyal, keunggulan dan elemen komunikasi digital. Dalam bab-bab selanjutnya, kita akan belajar tentang konsep komunikasi digital secara detail.

Modulation adalah proses memvariasikan satu atau lebih parameter sinyal pembawa sesuai dengan nilai sesaat dari sinyal pesan.

Sinyal pesan adalah sinyal yang ditransmisikan untuk komunikasi dan sinyal pembawa adalah sinyal frekuensi tinggi yang tidak memiliki data, tetapi digunakan untuk transmisi jarak jauh.

Ada banyak teknik modulasi, yang diklasifikasikan menurut jenis modulasi yang digunakan. Dari semuanya itu, teknik modulasi digital yang digunakan adalahPulse Code Modulation (PCM).

Sinyal adalah kode pulsa yang dimodulasi untuk mengubah informasi analognya menjadi urutan biner, yaitu, 1s dan 0s. Output dari PCM akan menyerupai urutan biner. Gambar berikut menunjukkan contoh keluaran PCM sehubungan dengan nilai sesaat dari gelombang sinus tertentu.

Alih-alih kereta pulsa, PCM menghasilkan serangkaian angka atau digit, dan karenanya proses ini disebut sebagai digital. Masing-masing dari digit ini, meskipun dalam kode biner, mewakili perkiraan amplitudo sampel sinyal pada saat itu.

Dalam Modulasi Kode Pulsa, sinyal pesan diwakili oleh urutan pulsa berkode. Sinyal pesan ini diperoleh dengan merepresentasikan sinyal dalam bentuk diskrit baik dalam waktu maupun amplitudo.

Elemen Dasar PCM

Bagian pemancar dari rangkaian Modulator Kode Pulsa terdiri dari Sampling, Quantizing dan Encoding, yang dilakukan di bagian pengonversi analog-ke-digital. Filter lolos rendah sebelum pengambilan sampel mencegah aliasing sinyal pesan.

Operasi dasar di bagian penerima adalah regeneration of impaired signals, decoding, dan reconstructiondari kereta pulsa terkuantisasi. Berikut adalah diagram blok PCM yang mewakili elemen dasar dari bagian pemancar dan penerima.

Filter Akses Rendah

Filter ini menghilangkan komponen frekuensi tinggi yang ada dalam sinyal analog masukan yang lebih besar dari frekuensi tertinggi dari sinyal pesan, untuk menghindari aliasing dari sinyal pesan.

Sampler

Ini adalah teknik yang membantu mengumpulkan data sampel pada nilai sinyal pesan sesaat, sehingga dapat merekonstruksi sinyal asli. Tingkat pengambilan sampel harus lebih besar dari dua kali komponen frekuensi tertinggiW dari sinyal pesan, sesuai dengan teorema sampling.

Pengukur

Mengukur adalah proses mengurangi bit yang berlebihan dan membatasi data. Output sampel ketika diberikan ke Quantizer, mengurangi bit yang berlebihan dan mengompresi nilainya.

Pembuat enkode

Digitalisasi sinyal analog dilakukan oleh encoder. Ini menunjuk setiap level yang dikuantisasi dengan kode biner. Pengambilan sampel yang dilakukan di sini adalah proses sampel-dan-tahan. Ketiga bagian ini (LPF, Sampler, dan Quantizer) akan bertindak sebagai konverter analog ke digital. Pengkodean meminimalkan bandwidth yang digunakan.

Repeater Regeneratif

Bagian ini meningkatkan kekuatan sinyal. Output saluran juga memiliki satu rangkaian repeater regeneratif, untuk mengkompensasi kehilangan sinyal dan merekonstruksi sinyal, dan juga untuk meningkatkan kekuatannya.

Dekoder

Sirkuit decoder menerjemahkan bentuk gelombang kode pulsa untuk mereproduksi sinyal asli. Sirkuit ini berperan sebagai demodulator.

Filter Rekonstruksi

Setelah konversi digital-ke-analog dilakukan oleh sirkuit regeneratif dan decoder, filter low-pass digunakan, yang disebut filter rekonstruksi untuk mendapatkan kembali sinyal asli.

Oleh karena itu, rangkaian Modulator Kode Pulsa mendigitalkan sinyal analog yang diberikan, mengkodekannya dan mengambil sampelnya, dan kemudian mentransmisikannya dalam bentuk analog. Seluruh proses ini diulangi dalam pola terbalik untuk mendapatkan sinyal asli.

Sampling didefinisikan sebagai, "Proses mengukur nilai sesaat dari sinyal waktu kontinu dalam bentuk diskrit."

Sample adalah bagian data yang diambil dari keseluruhan data yang kontinu dalam domain waktu.

Ketika sebuah sumber menghasilkan sinyal analog dan jika itu harus didigitalisasi, maka memiliki 1s dan 0syaitu, Tinggi atau Rendah, sinyal harus diskrit pada waktunya. Diskritisasi sinyal analog ini disebut sebagai Sampling.

Gambar berikut menunjukkan sinyal waktu kontinu x (t) dan sinyal sampel x_s (t). Kapanx (t) dikalikan dengan rangkaian impuls periodik, sinyal sampel x_s (t) diperoleh.

Kecepatan Sampling

Untuk membedakan sinyal, jarak antara sampel harus diperbaiki. Celah itu bisa disebut sebagai asampling period T_s.

$$Sampling \: Frequency = \frac{1}{T_{s}} = f_s$$

Dimana,

• $T_s$ adalah waktu pengambilan sampel

• $f_s$ adalah frekuensi sampling atau laju sampling

Sampling frequencyadalah kebalikan dari periode pengambilan sampel. Frekuensi sampling ini, dapat disebut sebagaiSampling rate. Tingkat pengambilan sampel menunjukkan jumlah sampel yang diambil per detik, atau untuk sekumpulan nilai yang terbatas.

Untuk sinyal analog yang akan direkonstruksi dari sinyal digital, laju pengambilan sampel harus sangat dipertimbangkan. Laju pengambilan sampel harus sedemikian rupa sehingga data dalam sinyal pesan tidak boleh hilang atau tidak bertumpuk. Oleh karena itu, tarif ditetapkan untuk ini, yang disebut tarif Nyquist.

Tingkat Nyquist

Misalkan sinyal dibatasi pita tanpa komponen frekuensi lebih tinggi dari WHertz. Itu berarti,Wadalah frekuensi tertinggi. Untuk sinyal seperti itu, untuk reproduksi yang efektif dari sinyal asli, kecepatan pengambilan sampel harus dua kali frekuensi tertinggi.

Yang berarti,

$$f_S = 2W$$

Dimana,

• $f_S$ adalah tingkat pengambilan sampel

• W adalah frekuensi tertinggi

Tingkat pengambilan sampel ini disebut sebagai Nyquist rate.

Sebuah teorema yang disebut, Sampling Theorem, dinyatakan dalam teori laju Nyquist ini.

Teorema Sampling

Teorema sampling, yang juga disebut sebagai Nyquist theorem, memberikan teori sample rate yang cukup dalam hal bandwidth untuk kelas fungsi yang bersifat bandlimited.

Teorema pengambilan sampel menyatakan bahwa, “sinyal dapat direproduksi secara tepat jika diambil sampelnya pada laju tersebut f_s yang lebih besar dari dua kali frekuensi maksimum W. ”

Untuk memahami teorema sampling ini, mari kita pertimbangkan sinyal terbatas-pita, yaitu sinyal yang nilainya adalah non-zero di antara beberapa –W dan W Hertz.

Sinyal seperti itu direpresentasikan sebagai $x(f) = 0 \: for \: \mid f \mid > W$

Untuk sinyal waktu kontinu x (t), sinyal pita-terbatas dalam domain frekuensi, dapat direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Kita memerlukan frekuensi sampling, frekuensi di mana tidak boleh ada kehilangan informasi, bahkan setelah pengambilan sampel. Untuk ini, kami memiliki Nyquist rate bahwa frekuensi sampling harus dua kali frekuensi maksimum. Ini adalah tingkat kritis pengambilan sampel.

Jika sinyalnya x(t) diambil sampelnya di atas laju Nyquist, sinyal asli dapat dipulihkan, dan jika disampel di bawah laju Nyquist, sinyal tidak dapat dipulihkan.

Gambar berikut menjelaskan sinyal, jika diambil sampelnya pada kecepatan yang lebih tinggi dari 2w di domain frekuensi.

Gambar di atas menunjukkan transformasi Fourier dari sebuah sinyal x_s (t). Di sini, informasi direproduksi tanpa kehilangan apapun. Tidak ada pencampuran dan karenanya pemulihan dimungkinkan.

Transformasi Fourier sinyal x_s (t) adalah

$$X_s(w) = \frac{1}{T_{s}}\sum_{n = - \infty}^\infty X(w-nw_0)$$

Dimana $T_s$ = Sampling Period dan $w_0 = \frac{2 \pi}{T_s}$

Mari kita lihat apa yang terjadi jika sampling rate sama dengan dua kali frekuensi tertinggi (2W)

Itu berarti,

$$f_s = 2W$$

Dimana,

• $f_s$ adalah frekuensi pengambilan sampel

• W adalah frekuensi tertinggi

Hasilnya akan seperti gambar di atas. Informasi tersebut diganti tanpa kehilangan apapun. Oleh karena itu, ini juga merupakan tingkat pengambilan sampel yang baik.

Sekarang mari kita lihat kondisinya,

$$f_s < 2W$$

Pola yang dihasilkan akan terlihat seperti gambar berikut.

Kita dapat mengamati dari pola di atas bahwa terjadi tumpang tindih informasi, yang menyebabkan percampuran dan hilangnya informasi. Fenomena tumpang tindih yang tidak diinginkan ini disebut sebagai Aliasing.

Aliasing

Aliasing dapat disebut sebagai "fenomena komponen frekuensi tinggi dalam spektrum sinyal, mengambil identitas komponen frekuensi rendah dalam spektrum versi sampelnya".

Tindakan korektif yang diambil untuk mengurangi efek Aliasing adalah -

• Di bagian pemancar PCM, a low pass anti-aliasing filter digunakan, sebelum sampler, untuk menghilangkan komponen frekuensi tinggi, yang tidak diinginkan.

• Sinyal yang diambil sampelnya setelah penyaringan, diambil sampelnya pada tingkat yang sedikit lebih tinggi daripada tingkat Nyquist.

Pilihan untuk memiliki tingkat pengambilan sampel yang lebih tinggi dari tingkat Nyquist, juga membantu dalam desain yang lebih mudah reconstruction filter di penerima.

Lingkup Transformasi Fourier

Secara umum diamati bahwa, kami mencari bantuan deret Fourier dan transformasi Fourier dalam menganalisis sinyal dan juga dalam membuktikan teorema. Itu karena -

• Transformasi Fourier adalah perpanjangan dari deret Fourier untuk sinyal non-periodik.

• Transformasi Fourier adalah alat matematika canggih yang membantu untuk melihat sinyal dalam domain berbeda dan membantu menganalisis sinyal dengan mudah.

• Setiap sinyal dapat diuraikan dalam jumlah sinus dan cosinus menggunakan transformasi Fourier ini.

Pada bab selanjutnya, mari kita bahas tentang konsep Kuantisasi.

Digitalisasi sinyal analog melibatkan pembulatan nilai yang kira-kira sama dengan nilai analog. Metode pengambilan sampel memilih beberapa titik pada sinyal analog dan kemudian titik-titik ini digabungkan untuk membulatkan nilai ke nilai yang hampir stabil. Proses seperti itu disebut sebagaiQuantization.

Mengukur Sinyal Analog

Konverter analog-ke-digital melakukan jenis fungsi ini untuk membuat rangkaian nilai digital dari sinyal analog yang diberikan. Gambar berikut mewakili sinyal analog. Sinyal ini untuk diubah menjadi digital, harus menjalani pengambilan sampel dan kuantisasi.

Kuantisasi sinyal analog dilakukan dengan mendiskritisasi sinyal dengan sejumlah level kuantisasi. Quantization mewakili nilai sampel amplitudo dengan serangkaian level terbatas, yang berarti mengubah sampel amplitudo kontinu menjadi sinyal waktu diskrit.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana sinyal analog dikuantisasi. Garis biru mewakili sinyal analog sedangkan garis coklat mewakili sinyal terkuantisasi.

Pengambilan sampel dan penghitungan menghasilkan hilangnya informasi. Kualitas keluaran Quantizer bergantung pada jumlah tingkat kuantisasi yang digunakan. Amplitudo diskrit dari keluaran yang dikuantisasi disebut sebagairepresentation levels atau reconstruction levels. Jarak antara dua tingkat representasi yang berdekatan disebut aquantum atau step-size.

Gambar berikut menunjukkan sinyal terkuantisasi yang dihasilkan yang merupakan bentuk digital untuk sinyal analog yang diberikan.

Ini juga disebut sebagai Stair-case bentuk gelombang, sesuai dengan bentuknya.

Jenis Kuantisasi

Ada dua jenis Kuantisasi - Kuantisasi Seragam dan Kuantisasi Tidak Seragam.

Jenis kuantisasi di mana tingkat-tingkat kuantisasi diberi jarak yang seragam disebut sebagai a Uniform Quantization. Jenis kuantisasi di mana tingkat kuantisasi tidak sama dan sebagian besar hubungan di antara mereka adalah logaritmik, disebut sebagai aNon-uniform Quantization.

Ada dua jenis kuantisasi seragam. Mereka adalah tipe Mid-Rise dan tipe Mid-Tread. Gambar berikut mewakili dua jenis kuantisasi seragam.

Gambar 1 menunjukkan tipe mid-rise dan gambar 2 menunjukkan tipe mid-tread dari kuantisasi seragam.

• Itu Mid-Risejenis ini disebut karena asalnya terletak di tengah bagian yang meninggi dari grafik seperti kotak-tangga. Tingkat kuantisasi dalam tipe ini jumlahnya genap.

• Itu Mid-treadTipe ini dinamakan demikian karena asalnya terletak di tengah tapak grafik seperti kotak-tangga. Tingkat kuantisasi pada tipe ini ganjil.

• Baik jenis pembilang seragam mid-rise maupun mid-tread simetris dengan asalnya.

Kesalahan Kuantisasi

Untuk sistem apapun, selama berfungsi, selalu ada perbedaan nilai input dan outputnya. Pemrosesan sistem menghasilkan kesalahan, yang merupakan selisih dari nilai-nilai tersebut.

Perbedaan antara nilai masukan dan nilai terkuantisasi disebut a Quantization Error. SEBUAHQuantizeradalah fungsi logaritmik yang melakukan Kuantisasi (membulatkan nilai). Konverter analog-ke-digital (ADC) bekerja sebagai pembilang.

Gambar berikut mengilustrasikan contoh kesalahan kuantisasi, yang menunjukkan perbedaan antara sinyal asli dan sinyal terkuantisasi.

Kuantisasi Kebisingan

Ini adalah jenis kesalahan kuantisasi, yang biasanya terjadi pada sinyal audio analog, saat mengkuantisasi menjadi digital. Misalnya, dalam musik, sinyal terus berubah secara terus menerus, di mana tidak ditemukan keteraturan dalam kesalahan. Kesalahan seperti itu membuat noise pita lebar disebut sebagaiQuantization Noise.

Companding in PCM

Kata Compandingadalah kombinasi dari Compressing dan Expanding, yang berarti keduanya. Ini adalah teknik non-linier yang digunakan dalam PCM yang memampatkan data di pemancar dan memperluas data yang sama di penerima. Efek kebisingan dan crosstalk dikurangi dengan menggunakan teknik ini.

Ada dua jenis teknik Companding. Mereka adalah -

Teknik Companding A-law

• Kuantisasi seragam dicapai pada A = 1, di mana kurva karakteristiknya linier dan tidak ada kompresi yang dilakukan.

• A-law memiliki mid-rise di asalnya. Oleh karena itu, ini berisi nilai bukan nol.

• Companding A-law digunakan untuk sistem telepon PCM.

Teknik Companding hukum µ

• Kuantisasi seragam dicapai pada µ = 0, di mana kurva karakteristiknya linier dan tidak ada kompresi yang dilakukan.

• Hukum µ memiliki tapak tengah pada asalnya. Karenanya, ini mengandung nilai nol.

• Companding µ-law digunakan untuk sinyal suara dan musik.

µ-law digunakan di Amerika Utara dan Jepang.

Untuk sampel yang sangat berkorelasi, ketika dikodekan dengan teknik PCM, tinggalkan informasi yang berlebihan. Untuk memproses informasi yang berlebihan ini dan untuk mendapatkan keluaran yang lebih baik, adalah keputusan yang bijaksana untuk mengambil nilai sampel yang diprediksi, diasumsikan dari keluaran sebelumnya dan meringkasnya dengan nilai-nilai terkuantisasi. Proses seperti itu disebut sebagaiDifferential PCM (DPCM) teknik.

Pemancar DPCM

Transmitter DPCM terdiri dari Quantizer dan Predictor dengan dua sirkuit musim panas. Berikut adalah diagram blok pemancar DPCM.

Sinyal di setiap titik dinamai -

• $x(nT_s)$ adalah input sampel

• $\widehat{x}(nT_s)$ adalah sampel yang diprediksi

• $e(nT_s)$ adalah perbedaan input sampel dan output yang diprediksi, sering disebut sebagai kesalahan prediksi

• $v(nT_s)$ adalah keluaran terkuantisasi

• $u(nT_s)$ adalah input prediktor yang sebenarnya adalah output musim panas dari output prediktor dan output pengukur

Prediktor menghasilkan sampel yang diasumsikan dari keluaran sebelumnya dari rangkaian pemancar. Input ke prediktor ini adalah versi terkuantisasi dari sinyal input$x(nT_s)$.

Output Quantizer direpresentasikan sebagai -

$$v(nT_s) = Q[e(nT_s)]$$

$= e(nT_s) + q(nT_s)$

Dimana q (nT_s) adalah kesalahan kuantisasi

Input prediktor adalah penjumlahan dari keluaran pembilang dan keluaran peramal,

$$u(nT_s) = \widehat{x}(nT_s) + v(nT_s)$$

$u(nT_s) = \widehat{x}(nT_s) + e(nT_s) + q(nT_s)$

$$u(nT_s) = x(nT_s) + q(nT_s)$$

Sirkuit prediktor yang sama digunakan di decoder untuk merekonstruksi input asli.

Penerima DPCM

Diagram blok Penerima DPCM terdiri dari decoder, prediktor, dan sirkuit musim panas. Berikut adalah diagram Penerima DPCM.

Notasi sinyal sama dengan yang sebelumnya. Jika tidak ada derau, masukan penerima yang dikodekan akan sama dengan keluaran pemancar yang dikodekan.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, prediktor mengasumsikan nilai, berdasarkan keluaran sebelumnya. Input yang diberikan ke decoder diproses dan output tersebut dijumlahkan dengan output dari predictor, untuk mendapatkan output yang lebih baik.

Kecepatan pengambilan sampel sinyal harus lebih tinggi daripada tingkat Nyquist, untuk mencapai pengambilan sampel yang lebih baik. Jika interval pengambilan sampel dalam PCM Diferensial berkurang secara signifikan, perbedaan amplitudo sampel-sampel sangat kecil, seolah-olah perbedaannya adalah1-bit quantization, maka ukuran langkah akan menjadi sangat kecil yaitu, Δ (delta).

Modulasi Delta

Jenis modulasi, di mana laju pengambilan sampel jauh lebih tinggi dan ukuran langkah setelah kuantisasi memiliki nilai yang lebih kecil Δ, modulasi seperti itu disebut sebagai delta modulation.

Fitur Modulasi Delta

Berikut adalah beberapa fitur modulasi delta.

• Input yang diambil lebih banyak untuk memanfaatkan sepenuhnya korelasi sinyal.

• Desain kuantisasi sederhana.

• Urutan masukan jauh lebih tinggi daripada tingkat Nyquist.

• Kualitasnya sedang.

• Desain modulator dan demodulator sederhana.

• Perkiraan bentuk gelombang tangga keluaran.

• Ukuran langkahnya sangat kecil, yaitu Δ (delta).

• Kecepatan bit dapat ditentukan oleh pengguna.

• Ini melibatkan implementasi yang lebih sederhana.

Modulasi Delta adalah bentuk teknik DPCM yang disederhanakan, juga dipandang sebagai 1-bit DPCM scheme. Saat interval pengambilan sampel berkurang, korelasi sinyal akan lebih tinggi.

Modulator Delta

Modulator Delta terdiri dari pembilang 1-bit dan sirkuit penundaan bersama dengan dua sirkuit musim panas. Berikut ini adalah diagram blok modulator delta.

Rangkaian prediktor di DPCM diganti dengan rangkaian penundaan sederhana di DM.

Dari diagram di atas, kami memiliki notasi sebagai -

• $x(nT_s)$ = melebihi input sampel

• $e_p(nT_s)$ = keluaran musim panas dan masukan pembilang

• $e_q(nT_s)$ = keluaran pembilang = $v(nT_s)$

• $\widehat{x}(nT_s)$ = keluaran sirkuit tunda

• $u(nT_s)$ = masukan sirkuit tunda

Dengan menggunakan notasi ini, sekarang kita akan mencoba mencari tahu proses modulasi delta.

$e_p(nT_s) = x(nT_s) - \widehat{x}(nT_s)$

--------- persamaan 1

$= x(nT_s) - u([n - 1]T_s)$

$= x(nT_s) - [\widehat{x} [[n - 1]T_s] + v[[n-1]T_s]]$

--------- persamaan 2

Lebih lanjut,

$v(nT_s) = e_q(nT_s) = S.sig.[e_p(nT_s)]$

--------- persamaan 3

$u(nT_s) = \widehat{x}(nT_s)+e_q(nT_s)$

Dimana,

• $\widehat{x}(nT_s)$ = nilai sebelumnya dari rangkaian penundaan

• $e_q(nT_s)$ = keluaran pembilang = $v(nT_s)$

Karenanya,

$u(nT_s) = u([n-1]T_s) + v(nT_s)$

--------- persamaan 4

Yang berarti,

The present input of the delay unit

= (The previous output of the delay unit) + (the present quantizer output)

Dengan asumsi kondisi Akumulasi nol,

$u(nT_s) = S \displaystyle\sum\limits_{j=1}^n sig[e_p(jT_s)]$

Accumulated version of DM output = $\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^n v(jT_s)$

--------- persamaan 5

Sekarang, perhatikan itu

$\widehat{x}(nT_s) = u([n-1]T_s)$

$= \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^{n - 1} v(jT_s)$

--------- persamaan 6

Keluaran unit penundaan adalah keluaran Akumulator yang tertinggal oleh satu sampel.

Dari persamaan 5 & 6, kita mendapatkan struktur yang memungkinkan untuk demodulator.

Bentuk gelombang perkiraan kasus tangga akan menjadi keluaran dari modulator delta dengan ukuran langkah sebagai delta (Δ). Kualitas keluaran dari bentuk gelombang sedang.

Delta Demodulator

Demodulator delta terdiri dari low pass filter, summer, dan delay circuit. Sirkuit prediktor dihilangkan di sini dan karenanya tidak ada input yang diasumsikan diberikan ke demodulator.

Berikut adalah diagram demodulator delta.

Dari diagram di atas, kami memiliki notasi sebagai -

• $\widehat{v}(nT_s)$ adalah sampel masukan

• $\widehat{u}(nT_s)$ adalah keluaran musim panas

• $\bar{x}(nT_s)$ adalah keluaran yang tertunda

Urutan biner akan diberikan sebagai masukan ke demodulator. Keluaran perkiraan kotak-tangga diberikan ke LPF.

Filter akses rendah digunakan karena berbagai alasan, tetapi alasan utamanya adalah penghapusan noise untuk sinyal out-of-band. Kesalahan ukuran langkah yang mungkin terjadi di pemancar disebutgranular noise, yang dihilangkan di sini. Jika tidak ada gangguan, maka keluaran modulator sama dengan masukan demodulator.

Keuntungan DM Dibandingkan DPCM

• Penghitung 1-bit

• Desain modulator dan demodulator yang sangat mudah

Namun, ada beberapa gangguan di DM.

• Slope Over load distortion (saat Δ kecil)

• Kebisingan granular (kapan Δ besar)

Adaptive Delta Modulation (ADM)

Dalam modulasi digital, kami menemukan masalah tertentu dalam menentukan ukuran langkah, yang mempengaruhi kualitas gelombang keluaran.

Ukuran langkah yang lebih besar diperlukan di kemiringan curam sinyal modulasi dan ukuran langkah yang lebih kecil diperlukan jika pesan memiliki kemiringan kecil. Detail menit terlewatkan dalam prosesnya. Jadi, akan lebih baik jika kita dapat mengontrol penyesuaian ukuran langkah, sesuai dengan kebutuhan kita untuk mendapatkan pengambilan sampel dengan cara yang diinginkan. Ini adalah konsepAdaptive Delta Modulation.

Berikut adalah diagram blok dari Adaptive delta modulator.

Keuntungan dari penguat yang dikendalikan tegangan disesuaikan dengan sinyal keluaran dari sampler. Penguatan penguat menentukan ukuran langkah dan keduanya proporsional.

ADM menghitung selisih antara nilai sampel saat ini dan nilai prediksi sampel berikutnya. Ini menggunakan tinggi langkah variabel untuk memprediksi nilai berikutnya, untuk reproduksi yang tepat dari nilai yang berubah cepat.

Ada beberapa teknik yang telah membuka jalan dasar menuju proses komunikasi digital. Agar sinyal menjadi digital, kami memiliki teknik pengambilan sampel dan kuantisasi.

Agar dapat direpresentasikan secara matematis, kami memiliki LPC dan teknik multiplexing digital. Teknik modulasi digital ini dibahas lebih lanjut.

Pengkodean Prediktif Linier

Linear Predictive Coding (LPC)adalah alat yang merepresentasikan sinyal suara digital dalam model prediksi linier. Ini banyak digunakan dalam pemrosesan sinyal audio, sintesis ucapan, pengenalan ucapan, dll.

Prediksi linier didasarkan pada gagasan bahwa sampel saat ini didasarkan pada kombinasi linier dari sampel masa lalu. Analisis memperkirakan nilai sinyal waktu-diskrit sebagai fungsi linier dari sampel sebelumnya.

Selubung spektral direpresentasikan dalam bentuk terkompresi, menggunakan informasi dari model prediksi linier. Ini secara matematis dapat direpresentasikan sebagai -

$s(n) = \displaystyle\sum\limits_{k = 1}^p \alpha_k s(n - k)$ untuk beberapa nilai p dan α_k

Dimana

• s(n) adalah contoh ucapan saat ini

• k adalah contoh tertentu

• p adalah nilai terbaru

• α_k adalah koefisiensi prediktor

• s(n - k) adalah contoh ucapan sebelumnya

Untuk LPC, nilai koefisien prediktor ditentukan dengan meminimalkan jumlah selisih kuadrat (selama interval terbatas) antara sampel ucapan aktual dan yang diprediksi secara linier.

Ini adalah metode yang sangat berguna untuk encoding speechpada kecepatan bit rendah. Metode LPC sangat dekat denganFast Fourier Transform (FFT) metode.

Multiplexing

Multiplexingadalah proses menggabungkan beberapa sinyal menjadi satu sinyal, melalui media bersama. Sinyal-sinyal ini, jika bersifat analog, prosesnya disebut sebagaianalog multiplexing. Jika sinyal digital digandakan, itu disebut sebagaidigital multiplexing.

Multiplexing pertama kali dikembangkan di bidang telepon. Sejumlah sinyal digabungkan untuk dikirim melalui satu kabel. Proses multiplexing membagi saluran komunikasi menjadi beberapa saluran logis, mengalokasikan masing-masing untuk sinyal pesan yang berbeda atau aliran data yang akan ditransfer. Perangkat yang melakukan multiplexing, bisa disebut sebagai aMUX. Proses sebaliknya, yaitu mengekstraksi sejumlah saluran dari satu saluran, yang dilakukan pada penerima disebut sebagaide-multiplexing. Perangkat yang melakukan de-multiplexing disebut sebagaiDEMUX.

Gambar berikut mewakili MUX dan DEMUX. Penggunaan utamanya adalah di bidang komunikasi.

Jenis Multiplexer

Terutama ada dua jenis multiplexer, yaitu analog dan digital. Mereka selanjutnya dibagi menjadi FDM, WDM, dan TDM. Gambar berikut memberikan gambaran rinci tentang klasifikasi ini.

Sebenarnya ada banyak sekali jenis teknik multiplexing. Dari semuanya, kami memiliki tipe utama dengan klasifikasi umum, yang disebutkan pada gambar di atas.

Multiplexing Analog

Teknik multiplexing analog melibatkan sinyal yang bersifat analog. Sinyal analog digandakan menurut frekuensinya (FDM) atau panjang gelombangnya (WDM).

Multiplexing Divisi Frekuensi (FDM)

Dalam multiplexing analog, teknik yang paling banyak digunakan adalah Frequency Division Multiplexing (FDM). Teknik ini menggunakan berbagai frekuensi untuk menggabungkan aliran data, untuk mengirimkannya ke media komunikasi, sebagai sinyal tunggal.

Example - Pemancar televisi tradisional, yang mengirimkan sejumlah saluran melalui satu kabel, menggunakan FDM.

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang (WDM)

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang adalah teknik analog, di mana banyak aliran data dengan panjang gelombang berbeda ditransmisikan dalam spektrum cahaya. Jika panjang gelombang bertambah, frekuensi sinyal berkurang. SEBUAHprism yang dapat mengubah panjang gelombang yang berbeda menjadi satu baris, dapat digunakan pada keluaran MUX dan masukan DEMUX.

Example - Komunikasi serat optik menggunakan teknik WDM untuk menggabungkan panjang gelombang yang berbeda menjadi satu cahaya untuk komunikasi.

Multiplexing Digital

Istilah digital mewakili bit informasi diskrit. Oleh karena itu, data yang tersedia berupa frame atau paket yang bersifat diskrit.

Multiplexing Divisi Waktu (TDM)

Di TDM, kerangka waktu dibagi menjadi beberapa slot. Teknik ini digunakan untuk mengirimkan sinyal melalui saluran komunikasi tunggal, dengan mengalokasikan satu slot untuk setiap pesan.

Dari semua tipe TDM, yang utama adalah Synchronous dan Asynchronous TDM.

TDM sinkron

Di Synchronous TDM, input dihubungkan ke bingkai. Jika ada 'n'jumlah koneksi, lalu frame dibagi menjadi'n' slot waktu. Satu slot dialokasikan untuk setiap jalur input.

Dalam teknik ini, laju pengambilan sampel sama untuk semua sinyal dan karenanya input jam yang sama diberikan. MUX mengalokasikan slot yang sama untuk setiap perangkat setiap saat.

TDM Asinkron

Dalam Asynchronous TDM, laju pengambilan sampel berbeda untuk setiap sinyal dan jam umum tidak diperlukan. Jika perangkat yang dialokasikan, untuk slot waktu, tidak mengirimkan apa-apa dan diam, maka slot itu dialokasikan ke perangkat lain, tidak seperti sinkron. Jenis TDM ini digunakan dalam jaringan mode transfer Asynchronous.

Repeater Regeneratif

Agar sistem komunikasi apa pun dapat diandalkan, sistem harus mengirimkan dan menerima sinyal secara efektif, tanpa kehilangan apa pun. Gelombang PCM, setelah dipancarkan melalui saluran, terdistorsi karena kebisingan yang ditimbulkan oleh saluran tersebut.

Denyut regeneratif dibandingkan dengan pulsa asli dan yang diterima, akan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Untuk reproduksi sinyal yang lebih baik, sirkuit disebut sebagai regenerative repeaterdigunakan di jalur sebelum penerima. Ini membantu dalam memulihkan sinyal dari kerugian yang terjadi. Berikut adalah representasi diagramatis.

Ini terdiri dari equalizer bersama dengan amplifier, rangkaian waktu, dan perangkat pengambilan keputusan. Cara kerja masing-masing komponen dirinci sebagai berikut.

Equalizer

Saluran ini menghasilkan amplitudo dan distorsi fasa ke sinyal. Ini karena karakteristik transmisi saluran. Sirkuit Equalizer mengkompensasi kerugian ini dengan membentuk pulsa yang diterima.

Sirkuit Waktu

Untuk mendapatkan keluaran yang berkualitas, pengambilan sampel pulsa harus dilakukan dimana signal to noise ratio (SNR) maksimum. Untuk mencapai pengambilan sampel yang sempurna ini, rangkaian pulsa periodik harus diturunkan dari pulsa yang diterima, yang dilakukan oleh rangkaian waktu.

Oleh karena itu, rangkaian waktu, mengalokasikan interval waktu untuk pengambilan sampel pada SNR tinggi, melalui pulsa yang diterima.

Perangkat Keputusan

Sirkuit waktu menentukan waktu pengambilan sampel. Perangkat keputusan diaktifkan pada waktu pengambilan sampel ini. Perangkat keputusan memutuskan outputnya berdasarkan apakah amplitudo pulsa terkuantisasi dan kebisingan, melebihi nilai yang ditentukan sebelumnya atau tidak.

Ini adalah beberapa teknik yang digunakan dalam komunikasi digital. Ada teknik penting lainnya yang harus dipelajari, yang disebut teknik pengkodean data. Mari kita pelajari tentang mereka di bab-bab selanjutnya, setelah melihat kode baris.

SEBUAH line codeadalah kode yang digunakan untuk transmisi data dari sinyal digital melalui saluran transmisi. Proses pengkodean ini dipilih untuk menghindari tumpang tindih dan distorsi sinyal seperti interferensi antar simbol.

Properti Line Coding

Berikut adalah properti dari pengkodean baris -

• Karena pengkodean dilakukan untuk membuat lebih banyak bit mentransmisikan pada satu sinyal, bandwidth yang digunakan jauh berkurang.

• Untuk bandwidth tertentu, daya digunakan secara efisien.

• Kemungkinan kesalahan jauh berkurang.

• Deteksi kesalahan dilakukan dan bipolar juga memiliki kemampuan koreksi.

• Kepadatan daya jauh lebih menguntungkan.

• Isi waktunya memadai.

• String panjang 1s dan 0s dihindari untuk menjaga transparansi.

Jenis Line Coding

Ada 3 jenis Line Coding

• Unipolar
• Polar
• Bi-polar

Pensinyalan Unipolar

Pensinyalan unipolar juga disebut sebagai On-Off Keying atau sederhananya OOK.

Kehadiran denyut nadi mewakili a 1 dan tidak adanya denyut menunjukkan a 0.

Ada dua variasi dalam pensinyalan Unipolar -

• Non Return to Zero (NRZ)
• Kembali ke Nol (RZ)

Unipolar Non-Return to Zero (NRZ)

Dalam jenis pensinyalan unipolar ini, data yang tinggi diwakili oleh pulsa positif yang disebut sebagai Mark, yang memiliki durasi T₀sama dengan durasi bit simbol. A Input data rendah tidak memiliki pulsa.

Gambar berikut dengan jelas menggambarkan hal ini.

Advantages

Keuntungan dari Unipolar NRZ adalah -

• Itu sederhana.
• Dibutuhkan bandwidth yang lebih rendah.

Disadvantages

Kerugian dari Unipolar NRZ adalah -

• Tidak ada koreksi kesalahan yang dilakukan.

• Kehadiran komponen frekuensi rendah dapat menyebabkan sinyal terkulai.

• Tidak ada jam.

• Kemungkinan besar kehilangan sinkronisasi (terutama untuk string panjang 1s dan 0s).

Unipolar Kembali ke Nol (RZ)

Dalam jenis pensinyalan unipolar, data yang tinggi, meskipun diwakili oleh a Mark pulse, durasinya T₀kurang dari durasi bit simbol. Setengah dari durasi bit tetap tinggi tetapi segera kembali ke nol dan menunjukkan tidak adanya pulsa selama setengah sisa durasi bit.

Jelas dipahami dengan bantuan gambar berikut.

Advantages

Keuntungan dari Unipolar RZ adalah -

• Itu sederhana.
• Garis spektral yang ada pada kecepatan simbol dapat digunakan sebagai jam.

Disadvantages

Kerugian dari Unipolar RZ adalah -

• Tidak ada koreksi kesalahan.
• Menggunakan dua kali bandwidth sebagai NRZ unipolar.
• Sinyal terkulai disebabkan di tempat-tempat di mana sinyal bukan nol pada 0 Hz.

Polar Signaling

Ada dua metode Pensinyalan Polar. Mereka adalah -

• Polar NRZ
• Polar RZ

Polar NRZ

Dalam jenis pensinyalan Polar ini, data Tinggi diwakili oleh pulsa positif, sedangkan data Rendah diwakili oleh pulsa negatif. Gambar berikut menggambarkan hal ini dengan baik.

Advantages

Keuntungan Polar NRZ adalah -

• Itu sederhana.
• Tidak ada komponen frekuensi rendah.

Disadvantages

Kerugian dari Polar NRZ adalah -

• Tidak ada koreksi kesalahan.

• Tidak ada jam.

• Sinyal terkulai disebabkan di tempat-tempat di mana sinyal bukan nol 0 Hz.

Polar RZ

Dalam jenis pensinyalan Polar, data yang tinggi, meskipun diwakili oleh a Mark pulse, durasinya T₀kurang dari durasi bit simbol. Setengah dari durasi bit tetap tinggi tetapi segera kembali ke nol dan menunjukkan tidak adanya pulsa selama setengah sisa durasi bit.

Namun, untuk input Rendah, pulsa negatif mewakili data, dan level nol tetap sama untuk separuh durasi bit lainnya. Gambar berikut menggambarkan hal ini dengan jelas.

Advantages

Keuntungan Polar RZ adalah -

• Itu sederhana.
• Tidak ada komponen frekuensi rendah.

Disadvantages

Kerugian dari Polar RZ adalah -

• Tidak ada koreksi kesalahan.

• Tidak ada jam.

• Menempati dua kali bandwidth Polar NRZ.

• Sinyal terkulai disebabkan di tempat-tempat di mana sinyal bukan nol 0 Hz.

Pensinyalan Bipolar

Ini adalah teknik pengkodean yang memiliki tiga level tegangan yaitu +, - dan 0. Sinyal seperti itu disebut sebagaiduo-binary signal.

Contoh dari tipe ini adalah Alternate Mark Inversion (AMI). Untuk sebuah1, level tegangan mendapat transisi dari + ke - atau dari - ke +, memiliki alternatif 1sagar memiliki polaritas yang sama. SEBUAH0 akan memiliki level tegangan nol.

Bahkan dalam metode ini, kami memiliki dua jenis.

• NRZ bipolar
• Bipolar RZ

Dari model yang dibahas sejauh ini, kami telah mempelajari perbedaan antara NRZ dan RZ. Ini juga terjadi dengan cara yang sama di sini. Gambar berikut dengan jelas menggambarkan hal ini.

Gambar di atas memiliki bentuk gelombang Bipolar NRZ dan RZ. Durasi pulsa dan durasi bit simbol sama di tipe NRZ, sedangkan durasi pulsa adalah setengah dari durasi bit simbol di tipe RZ.

Keuntungan

Berikut keuntungannya -

• Itu sederhana.

• Tidak ada komponen frekuensi rendah.

• Menggunakan bandwidth rendah daripada skema NRZ unipolar dan polar.

• Teknik ini cocok untuk transmisi melalui saluran berpasangan AC, karena sinyal yang terkulai tidak terjadi di sini.

• Kemampuan deteksi kesalahan tunggal hadir dalam hal ini.

Kekurangan

Berikut adalah kerugiannya -

• Tidak ada jam.
• String data yang panjang menyebabkan hilangnya sinkronisasi.

Densitas Spektral Daya

Fungsi yang menggambarkan bagaimana kekuatan sinyal didistribusikan pada berbagai frekuensi, dalam domain frekuensi disebut sebagai Power Spectral Density (PSD).

PSD adalah Fourier Transform of Auto-Correlation (Kesamaan antar observasi). Ini dalam bentuk pulsa persegi panjang.

Penurunan PSD

Menurut teorema Einstein-Wiener-Khintchine, jika fungsi korelasi otomatis atau densitas spektral daya dari proses acak diketahui, proses lainnya dapat ditemukan dengan tepat.

Oleh karena itu, untuk mendapatkan densitas spektral daya, kita akan menggunakan korelasi otomatis waktu $(R_x(\tau))$ dari sinyal daya $x(t)$ seperti gambar dibawah.

$R_x(\tau) = \lim_{T_p \rightarrow \infty}\frac{1}{T_p}\int_{\frac{{-T_p}}{2}}^{\frac{T_p}{2}}x(t)x(t + \tau)dt$

Sejak $x(t)$ terdiri dari impuls, $R_x(\tau)$ dapat ditulis sebagai

$R_x(\tau) = \frac{1}{T}\displaystyle\sum\limits_{n = -\infty}^\infty R_n\delta(\tau - nT)$

Dimana $R_n = \lim_{N \rightarrow \infty}\frac{1}{N}\sum_ka_ka_{k + n}$

Mengetahui itu $R_n = R_{-n}$ untuk sinyal nyata, kami punya

$S_x(w) = \frac{1}{T}(R_0 + 2\displaystyle\sum\limits_{n = 1}^\infty R_n \cos nwT)$

Karena filter pulsa memiliki spektrum $(w) \leftrightarrow f(t)$, kita punya

$s_y(w) = \mid F(w) \mid^2S_x(w)$

$= \frac{\mid F(w) \mid^2}{T}(\displaystyle\sum\limits_{n = -\infty}^\infty R_ne^{-jnwT_{b}})$

$= \frac{\mid F(w) \mid^2}{T}(R_0 + 2\displaystyle\sum\limits_{n = 1}^\infty R_n \cos nwT)$

Karenanya, kami mendapatkan persamaan untuk Power Spectral Density. Dengan menggunakan ini, kita dapat menemukan PSD dari berbagai kode baris.

Encoding adalah proses mengubah data atau urutan karakter, simbol, huruf, dll., ke dalam format tertentu, untuk transmisi data yang aman. Decoding adalah proses kebalikan dari pengkodean yang mengekstrak informasi dari format yang dikonversi.

Pengkodean Data

Pengkodean adalah proses menggunakan berbagai pola level tegangan atau arus untuk mewakili 1s dan 0s dari sinyal digital pada link transmisi.

Jenis pengkodean baris yang umum adalah Unipolar, Polar, Bipolar, dan Manchester.

Teknik Pengkodean

Teknik pengkodean data dibagi menjadi beberapa jenis berikut, tergantung pada jenis konversi data.

• Analog data to Analog signals - Teknik modulasi seperti Modulasi Amplitudo, Modulasi Frekuensi dan Modulasi Fase sinyal analog, termasuk dalam kategori ini.

• Analog data to Digital signals- Proses ini dapat disebut sebagai digitalisasi, yang dilakukan oleh Pulse Code Modulation (PCM). Karenanya, ini tidak lain adalah modulasi digital. Seperti yang telah kita bahas, pengambilan sampel dan kuantisasi adalah faktor penting dalam hal ini. Modulasi Delta memberikan keluaran yang lebih baik dari PCM.

• Digital data to Analog signals- Teknik modulasi seperti Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), dll., Termasuk dalam kategori ini. Ini akan dibahas di bab-bab selanjutnya.

• Digital data to Digital signals- Ini ada di bagian ini. Ada beberapa cara untuk memetakan data digital menjadi sinyal digital. Beberapa dari mereka adalah -

Non Return to Zero (NRZ)

Kode NRZ memiliki 1 untuk level tegangan tinggi dan 0untuk level tegangan rendah. Perilaku utama kode NRZ adalah bahwa level tegangan tetap konstan selama interval bit. Akhir atau awal bit tidak akan ditunjukkan dan itu akan mempertahankan status tegangan yang sama, jika nilai bit sebelumnya dan nilai bit saat ini sama.

Gambar berikut menjelaskan konsep pengkodean NRZ.

Jika contoh di atas dipertimbangkan, karena ada urutan panjang level tegangan konstan dan sinkronisasi jam mungkin hilang karena tidak adanya interval bit, akan sulit bagi penerima untuk membedakan antara 0 dan 1.

Ada dua variasi dalam NRZ yaitu -

NRZ - L (NRZ - LEVEL)

Ada perubahan dalam polaritas sinyal, hanya jika sinyal yang masuk berubah dari 1 ke 0 atau dari 0 ke 1. Ini sama dengan NRZ, namun bit pertama dari sinyal input harus mengalami perubahan polaritas.

NRZ - I (NRZ - INVERTED)

Jika sebuah 1terjadi pada sinyal yang masuk, kemudian terjadi transisi pada awal interval bit. Untuk sebuah0 pada sinyal yang masuk, tidak ada transisi di awal interval bit.

Kode NRZ memiliki a disadvantage bahwa sinkronisasi jam pemancar dengan jam penerima akan terganggu sepenuhnya, bila ada untaian 1s dan 0s. Oleh karena itu, garis jam terpisah perlu disediakan.

Pengkodean dua fase

Level sinyal diperiksa dua kali untuk setiap waktu bit, baik di awal maupun di tengah. Oleh karena itu, kecepatan jam menjadi dua kali lipat kecepatan transfer data dan dengan demikian kecepatan modulasi juga menjadi dua kali lipat. Jam diambil dari sinyal itu sendiri. Bandwidth yang dibutuhkan untuk pengkodean ini lebih besar.

Ada dua jenis Encoding Bi-phase.

• Manchester dua fase
• Diferensial Manchester

Manchester dua fase

Dalam jenis pengkodean ini, transisi dilakukan di tengah-tengah interval bit. Transisi untuk pulsa resultan adalah dari Tinggi ke Rendah di tengah interval, untuk bit masukan 1. Sedangkan transisi dari Rendah ke Tinggi untuk bit masukan0.

Diferensial Manchester

Pada pengkodean jenis ini, selalu terjadi transisi di tengah-tengah interval bit. Jika terjadi transisi pada awal interval bit, maka bit masukan adalah0. Jika tidak ada transisi yang terjadi pada awal interval bit, maka bit masukan adalah1.

Gambar berikut mengilustrasikan bentuk gelombang NRZ-L, NRZ-I, Manchester dua fase, dan Manchester Diferensial pengkodean untuk input digital yang berbeda.

Blokir Coding

Di antara jenis pengkodean blok, yang terkenal adalah pengkodean 4B / 5B dan pengkodean 8B / 6T. Jumlah bit diproses dengan cara yang berbeda, di kedua proses ini.

Pengkodean 4B / 5B

Dalam pengkodean Manchester, untuk mengirim data, diperlukan jam dengan kecepatan ganda daripada pengkodean NRZ. Di sini, seperti namanya, 4 bit kode dipetakan dengan 5 bit, dengan jumlah minimum1 bit dalam grup.

Masalah sinkronisasi jam dalam pengkodean NRZ-I dihindari dengan menetapkan kata yang setara dengan 5 bit di tempat setiap blok yang terdiri dari 4 bit berturut-turut. Kata-kata 5-bit ini telah ditentukan sebelumnya dalam kamus.

Ide dasar memilih kode 5-bit adalah, itu seharusnya one leading 0 dan seharusnya begitu no more than two trailing 0s. Oleh karena itu, kata-kata ini dipilih sedemikian rupa sehingga dua transaksi terjadi per blok bit.

Pengkodean 8B / 6T

Kami telah menggunakan dua level tegangan untuk mengirim satu bit melalui satu sinyal. Tetapi jika kita menggunakan lebih dari 3 level tegangan, kita dapat mengirim lebih banyak bit per sinyal.

Sebagai contoh, jika 6 level tegangan digunakan untuk merepresentasikan 8 bit pada sinyal tunggal, maka pengkodean tersebut disebut sebagai pengkodean 8B / 6T. Karenanya dalam metode ini, kami memiliki sebanyak 729 (3 ^ 6) kombinasi untuk sinyal dan 256 (2 ^ 8) kombinasi untuk bit.

Ini adalah teknik yang banyak digunakan untuk mengubah data digital menjadi sinyal digital dengan mengompresi atau mengkodekannya untuk transmisi data yang andal.

Setelah melalui berbagai jenis teknik pengkodean, kami memiliki gagasan tentang bagaimana data rentan terhadap distorsi dan bagaimana langkah-langkah diambil untuk mencegahnya agar tidak terpengaruh sehingga dapat membangun komunikasi yang andal.

Ada distorsi penting lain yang paling mungkin terjadi, yang disebut sebagai Inter-Symbol Interference (ISI).

Interferensi Simbol Inter

Ini adalah bentuk distorsi sinyal, di mana satu atau lebih simbol mengganggu sinyal berikutnya, menyebabkan gangguan atau menghasilkan keluaran yang buruk.

Penyebab ISI

Penyebab utama ISI adalah -

• Propagasi Multi-jalur
• Frekuensi non-linier di saluran

ISI tidak diinginkan dan harus dihilangkan seluruhnya untuk mendapatkan hasil yang bersih. Penyebab ISI juga harus diatasi untuk mengurangi efeknya.

Untuk melihat ISI dalam bentuk matematika yang ada di keluaran receiver, kita bisa mempertimbangkan keluaran receiver.

Output filter penerima $y(t)$ diambil sampelnya pada saat itu $t_i = iT_b$ (dengan i mengambil nilai integer), menghasilkan -

$y(t_i) = \mu \displaystyle\sum\limits_{k = -\infty}^{\infty}a_kp(iT_b - kT_b)$

$= \mu a_i + \mu \displaystyle\sum\limits_{k = -\infty \\ k \neq i}^{\infty}a_kp(iT_b - kT_b)$

Dalam persamaan di atas, suku pertama $\mu a_i$ diproduksi oleh i^th bit yang ditransmisikan.

Suku kedua mewakili efek residual dari semua bit yang ditransmisikan lainnya pada decoding i^thsedikit. Efek sisa ini disebut sebagaiInter Symbol Interference.

Jika ISI tidak ada, outputnya adalah -

$$y(t_i) = \mu a_i$$

Persamaan ini menunjukkan bahwa i^thbit yang dikirimkan direproduksi dengan benar. Namun, kehadiran ISI menyebabkan kesalahan dan distorsi bit pada output.

Saat mendesain pemancar atau penerima, Anda harus meminimalkan efek ISI, sehingga dapat menerima keluaran dengan tingkat kesalahan sekecil mungkin.

Pengkodean Korelasi

Sejauh ini, kami telah membahas bahwa ISI adalah fenomena yang tidak diinginkan dan menurunkan sinyal. Tetapi ISI yang sama jika digunakan dengan cara yang terkontrol, dimungkinkan untuk mencapai kecepatan bit2W bit per detik dalam saluran bandwidth WHertz. Skema seperti itu disebut sebagaiCorrelative Coding atau Partial response signaling schemes.

Karena besaran ISI diketahui, maka mudah untuk mendesain receiver sesuai dengan kebutuhan untuk menghindari pengaruh ISI pada sinyal. Ide dasar pengkodean korelatif dicapai dengan mempertimbangkan contohDuo-binary Signaling.

Pensinyalan Duo-biner

Nama duo-binary berarti menggandakan kemampuan transmisi sistem biner. Untuk memahami ini, mari kita pertimbangkan urutan masukan biner{a_k} terdiri dari digit biner yang tidak berkorelasi masing-masing memiliki durasi T_adetik. Dalam hal ini, sinyalnya1 diwakili oleh a +1 volt dan simbolnya 0 oleh a -1 volt.

Oleh karena itu, keluaran coder duo-biner c_k diberikan sebagai jumlah dari digit biner saat ini a_k dan nilai sebelumnya a_k-1 seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut.

$$c_k = a_k + a_{k-1}$$

Persamaan di atas menyatakan bahwa urutan input deret biner tidak berkorelasi {a_k} diubah menjadi urutan pulsa tiga tingkat yang berkorelasi {c_k}. Korelasi antara pulsa ini dapat dipahami sebagai pengantar ISI dalam sinyal yang ditransmisikan secara artifisial.

Pola Mata

Cara efektif untuk mempelajari efek ISI adalah Eye Pattern. Nama Pola Mata diberikan dari kemiripannya dengan mata manusia untuk gelombang biner. Daerah bagian dalam pola mata disebuteye opening. Gambar berikut menunjukkan gambar pola mata.

Jitter adalah variasi jangka pendek dari sinyal digital instan, dari posisi idealnya, yang dapat menyebabkan kesalahan data.

Ketika efek ISI meningkat, jejak dari bagian atas ke bagian bawah dari bukaan mata meningkat dan mata menjadi tertutup sepenuhnya, jika ISI sangat tinggi.

Pola mata memberikan informasi berikut tentang sistem tertentu.

• Pola mata sebenarnya digunakan untuk memperkirakan tingkat kesalahan bit dan rasio signal-to-noise.

• Lebar bukaan mata menentukan interval waktu di mana gelombang yang diterima dapat diambil sampelnya tanpa kesalahan dari ISI.

• Waktu saat bukaan mata lebar, akan menjadi waktu yang disukai untuk pengambilan sampel.

• Laju penutupan mata, menurut waktu pengambilan sampel, menentukan seberapa sensitif sistem terhadap kesalahan waktu.

• Ketinggian bukaan mata, pada waktu pengambilan sampel tertentu, menentukan margin di atas kebisingan.

Karenanya, interpretasi pola mata menjadi pertimbangan penting.

Hal menyamakan

Agar komunikasi yang andal dapat terjalin, kita perlu memiliki keluaran yang berkualitas. Kehilangan transmisi saluran dan faktor lain yang mempengaruhi kualitas sinyal, harus ditangani. Kerugian yang paling sering terjadi, seperti yang telah kita bahas, adalah ISI.

Untuk membuat sinyal bebas dari ISI, dan untuk memastikan rasio sinyal terhadap noise yang maksimum, kita perlu menerapkan metode yang disebut Equalization. Gambar berikut menunjukkan equalizer di bagian penerima sistem komunikasi.

Kebisingan dan gangguan yang ditunjukkan pada gambar, kemungkinan besar akan terjadi, selama transmisi. Repeater regeneratif memiliki sirkuit equalizer, yang mengkompensasi kehilangan transmisi dengan membentuk sirkuit. Equalizer layak untuk diterapkan.

Probabilitas Kesalahan dan Gambar-of-merit

Tingkat di mana data dapat dikomunikasikan disebut data rate. Tingkat di mana kesalahan terjadi dalam bit, saat transmisi data disebutBit Error Rate (BER).

Probabilitas terjadinya BER adalah Error Probability. Peningkatan Signal to Noise Ratio (SNR) menurunkan BER, sehingga Error Probability juga menurun.

Di penerima Analog, file figure of meritpada proses deteksi dapat diistilahkan sebagai rasio keluaran SNR dengan masukan SNR. Nilai figur-of-merit yang lebih besar akan menjadi keuntungan.

Sinyal Digital-ke-Analog adalah konversi berikutnya yang akan kita bahas dalam bab ini. Teknik ini juga disebut sebagaiDigital Modulation techniques.

Digital Modulationmenyediakan lebih banyak kapasitas informasi, keamanan data yang tinggi, ketersediaan sistem yang lebih cepat dengan kualitas komunikasi yang baik. Oleh karena itu, teknik modulasi digital memiliki permintaan yang lebih besar, karena kemampuannya untuk menyampaikan data dalam jumlah yang lebih besar daripada teknik modulasi analog.

Ada banyak jenis teknik modulasi digital dan juga kombinasinya, tergantung kebutuhan. Dari semuanya, kita akan membahas yang terkemuka.

ASK - Tombol Pergeseran Amplitudo

Amplitudo keluaran yang dihasilkan bergantung pada data masukan apakah itu harus berupa level nol atau variasi positif dan negatif, tergantung pada frekuensi pembawa.

FSK - Tombol Pergeseran Frekuensi

Frekuensi sinyal keluaran akan tinggi atau rendah, tergantung pada data masukan yang diterapkan.

PSK - Tombol Pergeseran Fase

Fase sinyal keluaran bergeser tergantung pada masukan. Ini terutama dari dua jenis, yaitu Binary Phase Shift Keying (BPSK) dan Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), sesuai dengan jumlah pergeseran fasa. Yang lainnya adalah Differential Phase Shift Keying (DPSK) yang mengubah fase sesuai nilai sebelumnya.

Enkode M-ary

Teknik Enkode M-ary adalah metode di mana lebih dari dua bit dibuat untuk mengirimkan secara bersamaan pada satu sinyal. Ini membantu dalam pengurangan bandwidth.

Jenis teknik M-ary adalah -

• M-ary ASK
• M-ary FSK
• M-ary PSK

Semua ini dibahas di bab-bab selanjutnya.

Amplitude Shift Keying (ASK) adalah jenis Modulasi Amplitudo yang merepresentasikan data biner berupa variasi amplitudo suatu sinyal.

Setiap sinyal termodulasi memiliki pembawa frekuensi tinggi. Sinyal biner ketika ASK dimodulasi, memberikan azero nilai untuk Low masukan sementara itu memberikan carrier output untuk High memasukkan.

Gambar berikut mewakili bentuk gelombang termodulasi ASK bersama dengan inputnya.

Untuk mengetahui proses mendapatkan gelombang termodulasi ASK ini, mari kita pelajari tentang cara kerja modulator ASK.

ASK Modulator

Diagram blok modulator ASK terdiri dari generator sinyal pembawa, urutan biner dari sinyal pesan, dan filter terbatas pita. Berikut adalah diagram blok dari ASK Modulator.

Generator pembawa, mengirimkan pembawa frekuensi tinggi terus menerus. Urutan biner dari sinyal pesan membuat input unipolar menjadi Tinggi atau Rendah. Sinyal tinggi menutup sakelar, memungkinkan gelombang pembawa. Oleh karena itu, keluarannya akan menjadi sinyal pembawa pada masukan tinggi. Ketika ada input rendah, sakelar terbuka, sehingga tidak ada tegangan yang muncul. Oleh karena itu, outputnya akan rendah.

Filter pembatas pita, membentuk denyut tergantung pada amplitudo dan karakteristik fase dari filter pembatas pita atau filter pembentuk denyut.

ASK Demodulator

Ada dua jenis teknik Demodulasi ASK. Mereka adalah -

• Demodulasi / Deteksi ASK Asynchronous
• Demodulasi / deteksi ASK sinkron

Frekuensi clock pada pemancar bila sesuai dengan frekuensi clock pada penerima, dikenal sebagai a Synchronous method, saat frekuensi disinkronkan. Jika tidak, itu dikenal sebagaiAsynchronous.

Demodulator ASK Asinkron

Detektor ASK Asynchronous terdiri dari penyearah setengah gelombang, filter lolos rendah, dan pembanding. Berikut adalah diagram blok untuk hal yang sama.

Sinyal ASK termodulasi diberikan ke penyearah setengah gelombang, yang memberikan output setengah positif. Filter lolos rendah menekan frekuensi yang lebih tinggi dan memberikan keluaran yang terdeteksi amplop dari mana komparator memberikan keluaran digital.

Demodulator ASK sinkron

Detektor ASK sinkron terdiri dari detektor hukum persegi, filter lolos rendah, pembanding, dan pembatas tegangan. Berikut adalah diagram blok untuk hal yang sama.

Sinyal input termodulasi ASK diberikan ke detektor hukum Square. Detektor hukum kuadrat adalah detektor yang tegangan keluarannya sebanding dengan kuadrat tegangan masukan termodulasi amplitudo. Filter lolos rendah meminimalkan frekuensi yang lebih tinggi. Komparator dan pembatas tegangan membantu mendapatkan keluaran digital yang bersih.

Frequency Shift Keying (FSK)adalah teknik modulasi digital di mana frekuensi sinyal pembawa bervariasi sesuai dengan perubahan sinyal digital. FSK adalah skema modulasi frekuensi.

Output dari gelombang termodulasi FSK adalah frekuensi tinggi untuk input tinggi biner dan frekuensi rendah untuk input biner rendah. Biner1s dan 0s disebut frekuensi Mark and Space.

Gambar berikut adalah representasi diagram dari bentuk gelombang termodulasi FSK beserta inputnya.

Untuk mengetahui proses mendapatkan gelombang termodulasi FSK ini, beri tahu kami tentang cara kerja modulator FSK.

Modulator FSK

Diagram blok modulator FSK terdiri dari dua osilator dengan jam dan urutan biner masukan. Berikut diagram bloknya.

Kedua osilator, menghasilkan sinyal frekuensi yang lebih tinggi dan lebih rendah, dihubungkan ke sakelar bersama dengan jam internal. Untuk menghindari diskontinuitas fase mendadak dari bentuk gelombang keluaran selama transmisi pesan, sebuah jam diterapkan ke kedua osilator, secara internal. Urutan masukan biner diterapkan ke pemancar untuk memilih frekuensi sesuai dengan masukan biner.

Demodulator FSK

Ada beberapa metode berbeda untuk mendemodulasi gelombang FSK. Metode utama pendeteksian FSK adalahasynchronous detector dan synchronous detector. Detektor sinkron adalah yang koheren, sedangkan detektor asinkron adalah yang tidak koheren.

Detektor FSK Asinkron

Diagram blok detektor Asynchronous FSK terdiri dari dua band pass filter, dua detektor envelope, dan rangkaian keputusan. Berikut adalah representasi diagram.

Sinyal FSK dilewatkan melalui dua Band Pass Filters (BPFs), disetel ke Space dan Markfrekuensi. Output dari kedua BPF ini terlihat seperti sinyal ASK, yang diberikan ke detektor amplop. Sinyal di setiap detektor amplop dimodulasi secara asinkron.

Rangkaian keputusan memilih keluaran mana yang lebih mungkin dan memilihnya dari salah satu detektor envelope. Ini juga membentuk kembali bentuk gelombang menjadi persegi panjang.

Detektor FSK sinkron

Diagram blok detektor FSK Sinkron terdiri dari dua mixer dengan rangkaian osilator lokal, dua filter band pass, dan rangkaian keputusan. Berikut adalah representasi diagram.

Input sinyal FSK diberikan ke dua mixer dengan rangkaian osilator lokal. Keduanya terhubung ke dua filter band pass. Kombinasi ini bertindak sebagai demodulator dan rangkaian keputusan memilih keluaran mana yang lebih mungkin dan memilihnya dari salah satu detektor. Kedua sinyal memiliki pemisahan frekuensi minimum.

Untuk kedua demodulator, bandwidth masing-masing bergantung pada kecepatan bitnya. Demodulator sinkron ini sedikit lebih kompleks daripada demodulator tipe asinkron.

Phase Shift Keying (PSK)adalah teknik modulasi digital di mana fase sinyal pembawa diubah dengan memvariasikan input sinus dan kosinus pada waktu tertentu. Teknik PSK banyak digunakan untuk LAN nirkabel, bio-metrik, operasi tanpa kontak, bersama dengan komunikasi RFID dan Bluetooth.

PSK terdiri dari dua jenis, tergantung pada fase dimana sinyal akan bergeser. Mereka adalah -

Tombol Pergeseran Fase Biner (BPSK)

Ini juga disebut sebagai 2-phase PSK atau Phase Reversal Keying. Dalam teknik ini, pembawa gelombang sinus mengambil dua fase pembalikan seperti 0 ° dan 180 °.

BPSK pada dasarnya adalah skema modulasi Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC), karena pesan menjadi informasi digital.

Tombol Pergeseran Fase Kuadratur (QPSK)

Ini adalah teknik penguncian pergeseran fasa, di mana pembawa gelombang sinus mengambil empat pembalikan fasa seperti 0 °, 90 °, 180 °, dan 270 °.

Jika teknik semacam ini diperpanjang lebih lanjut, PSK dapat dilakukan dengan delapan atau enam belas nilai juga, tergantung pada kebutuhan.

Modulator BPSK

Diagram blok dari Binary Phase Shift Keying terdiri dari modulator keseimbangan yang memiliki gelombang sinus pembawa sebagai salah satu masukan dan urutan biner sebagai masukan lainnya. Berikut adalah representasi diagram.

Modulasi BPSK dilakukan menggunakan modulator keseimbangan, yang menggandakan dua sinyal yang diterapkan pada input. Untuk input biner nol, fase akan menjadi0° dan untuk input tinggi, pembalikan fase adalah 180°.

Berikut adalah diagram representasi gelombang keluaran termodulasi BPSK beserta masukan yang diberikan.

Gelombang sinus keluaran modulator akan menjadi pembawa masukan langsung atau pembawa masukan terbalik (180 ° fase bergeser), yang merupakan fungsi dari sinyal data.

Demodulator BPSK

Diagram blok demodulator BPSK terdiri dari mixer dengan rangkaian osilator lokal, filter bandpass, rangkaian detektor dua input. Diagramnya adalah sebagai berikut.

Dengan memulihkan sinyal pesan terbatas pita, dengan bantuan sirkuit mixer dan filter band pass, tahap pertama demodulasi diselesaikan. Sinyal pita dasar yang dibatasi pita diperoleh dan sinyal ini digunakan untuk meregenerasi aliran bit pesan biner.

Pada tahap demodulasi selanjutnya, bit clock rate diperlukan pada rangkaian detektor untuk menghasilkan sinyal pesan biner yang asli. Jika kecepatan bit adalah sub-kelipatan dari frekuensi pembawa, maka regenerasi jam bit disederhanakan. Untuk membuat sirkuit mudah dimengerti, sirkuit pengambilan keputusan juga dapat dimasukkan pada 2 ^nd tahap deteksi.

Itu Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) adalah variasi dari BPSK, dan juga merupakan skema modulasi Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC), yang mengirimkan dua bit informasi digital sekaligus, yang disebut sebagai bigits.

Alih-alih konversi bit digital menjadi rangkaian aliran digital, ia mengubahnya menjadi pasangan bit. Ini mengurangi kecepatan bit data menjadi setengah, yang memungkinkan ruang bagi pengguna lain.

Modulator QPSK

Modulator QPSK menggunakan pemisah bit, dua pengganda dengan osilator lokal, konverter serial ke paralel 2-bit, dan sirkuit musim panas. Berikut adalah diagram blok untuk hal yang sama.

Di input modulasi, sinyal pesan bahkan bit (yaitu, 2 ^nd bit, 4 ^th bit, 6 ^th bit, dll) dan bit ganjil (yaitu, 1 bit, 3 ^rd bit, 5 ^th bit, dll) dipisahkan oleh bits splitter dan dikalikan dengan carrier yang sama untuk menghasilkan BPSK ganjil (disebut sebagaiPSK_I) dan bahkan BPSK (disebut sebagai PSK_Q). ItuPSK_Q sinyal bagaimanapun fase bergeser 90 ° sebelum dimodulasi.

Bentuk gelombang QPSK untuk input dua bit adalah sebagai berikut, yang menunjukkan hasil termodulasi untuk berbagai contoh input biner.

Demodulator QPSK

Demodulator QPSK menggunakan dua sirkuit demodulator produk dengan osilator lokal, dua filter band pass, dua sirkuit integrator, dan konverter paralel ke serial 2-bit. Berikut adalah diagram yang sama.

Kedua detektor produk pada input demodulator secara bersamaan mendemodulasi dua sinyal BPSK. Sepasang bit dipulihkan di sini dari data asli. Sinyal-sinyal ini setelah diproses, diteruskan ke konverter paralel ke serial.

Di Differential Phase Shift Keying (DPSK)fase sinyal termodulasi bergeser relatif terhadap elemen sinyal sebelumnya. Tidak ada sinyal referensi yang dipertimbangkan di sini. Fase sinyal mengikuti status tinggi atau rendah dari elemen sebelumnya. Teknik DPSK ini tidak membutuhkan osilator referensi.

Gambar berikut mewakili bentuk gelombang model DPSK.

Terlihat dari gambar di atas bahwa, jika bit data Low yaitu 0, maka fase sinyal tidak dibalik, tetapi dilanjutkan seperti semula. Jika datanya adalah Tinggi yaitu 1, maka fase sinyal dibalik, seperti pada NRZI, balikkan pada 1 (suatu bentuk pengkodean diferensial).

Jika kita mengamati bentuk gelombang di atas, kita dapat mengatakan bahwa status Tinggi mewakili M dalam sinyal modulasi dan status Rendah mewakili a W dalam sinyal modulasi.

Modulator DPSK

DPSK adalah teknik BPSK, di mana tidak ada sinyal fase referensi. Di sini, sinyal yang ditransmisikan sendiri dapat digunakan sebagai sinyal referensi. Berikut adalah diagram Modulator DPSK.

DPSK mengkodekan dua sinyal berbeda, yaitu pembawa dan sinyal modulasi dengan masing-masing pergeseran fasa 180 °. Input data serial diberikan ke gerbang XNOR dan output diumpankan kembali ke input lain melalui penundaan 1-bit. Output dari gerbang XNOR bersama dengan sinyal pembawa diberikan ke modulator keseimbangan, untuk menghasilkan sinyal termodulasi DPSK.

Demodulator DPSK

Dalam demodulator DPSK, fase bit terbalik dibandingkan dengan fase bit sebelumnya. Berikut adalah diagram blok demodulator DPSK.

Dari gambar di atas terlihat bahwa modulator keseimbangan diberikan sinyal DPSK bersama dengan input delay 1-bit. Sinyal itu dibuat untuk membatasi frekuensi yang lebih rendah dengan bantuan LPF. Kemudian diteruskan ke sirkuit pembentuk, yang merupakan komparator atau sirkuit pemicu Schmitt, untuk memulihkan data biner asli sebagai output.

Kata biner mewakili dua bit. M mewakili digit yang sesuai dengan jumlah kondisi, level, atau kombinasi yang mungkin untuk sejumlah variabel biner.

Ini adalah jenis teknik modulasi digital yang digunakan untuk transmisi data di mana alih-alih satu bit, dua atau lebih bit dikirim pada satu waktu. Karena sinyal tunggal digunakan untuk transmisi beberapa bit, bandwidth saluran berkurang.

Persamaan M-ary

Jika sinyal digital diberikan dalam empat kondisi, seperti level tegangan, frekuensi, fasa, dan amplitudo, maka M = 4.

Jumlah bit yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah kondisi dinyatakan secara matematis

$$N = \log_{2}{M}$$

Dimana

N adalah jumlah bit yang diperlukan

M adalah jumlah kondisi, level, atau kombinasi yang memungkinkan dengan N bit.

Persamaan di atas dapat diatur kembali sebagai

$$2^N = M$$

Misalnya, dengan dua bit, 2² = 4 kondisi mungkin.

Jenis Teknik M-ary

Secara umum, teknik modulasi Multi-level (M-ary) digunakan dalam komunikasi digital karena input digital dengan lebih dari dua level modulasi diperbolehkan pada input pemancar. Oleh karena itu, teknik ini menggunakan bandwidth yang efisien.

Ada banyak teknik modulasi M-ary. Beberapa teknik ini memodulasi salah satu parameter sinyal pembawa, seperti amplitudo, fasa, dan frekuensi.

M-ary ASK

Ini disebut M-ary Amplitude Shift Keying (M-ASK) atau M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM).

Itu amplitude dari sinyal pembawa, ambil M level yang berbeda.

Representasi M-ary ASK

$S_m(t) = A_mcos (2 \pi f_ct) \quad A_m\epsilon {(2m - 1 - M) \Delta, m = 1,2... \: .M} \quad and \quad 0 \leq t \leq T_s$

Beberapa fitur utama M-ary ASK adalah -

• Metode ini juga digunakan dalam PAM.
• Implementasinya sederhana.
• M-ary ASK rentan terhadap noise dan distorsi.

M-ary FSK

Ini disebut sebagai M-ary Frequency Shift Keying (M-ary FSK).

Itu frequency dari sinyal pembawa, ambil M level yang berbeda.

Representasi M-ary FSK

$S_i(t) = \sqrt{\frac{2E_s}{T_s}} \cos \left ( \frac{\pi}{T_s}\left (n_c+i\right )t\right )$ $0 \leq t \leq T_s \quad and \quad i = 1,2,3... \: ..M$

Dimana $f_c = \frac{n_c}{2T_s}$ untuk beberapa bilangan bulat tetap n.

Beberapa fitur utama M-ary FSK adalah -

• Tidak rentan terhadap kebisingan sebanyak ASK.

• Ditransmisikan M jumlah sinyal sama dalam energi dan durasi.

• Sinyal dipisahkan oleh $\frac{1}{2T_s}$ Hz membuat sinyal ortogonal satu sama lain.

• Sejak M sinyal ortogonal, tidak ada kerumunan di ruang sinyal.

• Efisiensi bandwidth M-ary FSK menurun dan efisiensi daya meningkat seiring dengan peningkatan M.

M-ary PSK

Ini disebut sebagai M-ary Phase Shift Keying (M-ary PSK).

Itu phase dari sinyal pembawa, ambil M level yang berbeda.

Representasi M-ary PSK

$S_i(t) = \sqrt{\frac{2E}{T}} \cos \left (w_o t + \phi _it\right )$ $0 \leq t \leq T \quad and \quad i = 1,2 ... M$

$$\phi _i \left ( t \right ) = \frac{2 \pi i}{M} \quad where \quad i = 1,2,3 ... \: ...M$$

Beberapa fitur utama M-ary PSK adalah -

• Amplopnya konstan dengan kemungkinan fase yang lebih banyak.

• Metode ini digunakan selama hari-hari awal komunikasi ruang angkasa.

• Performa lebih baik dari ASK dan FSK.

• Kesalahan estimasi fase minimal di penerima.

• Efisiensi bandwidth M-ary PSK menurun dan efisiensi daya meningkat seiring dengan peningkatan M.

Sejauh ini, kita telah membahas teknik modulasi yang berbeda. Keluaran dari semua teknik ini adalah urutan biner, direpresentasikan sebagai1s dan 0s. Informasi biner atau digital ini memiliki banyak jenis dan bentuk yang akan dibahas lebih lanjut.

Informasi adalah sumber dari sistem komunikasi, baik itu analog maupun digital. Information theory adalah pendekatan matematis untuk mempelajari pengkodean informasi bersama dengan kuantifikasi, penyimpanan, dan komunikasi informasi.

Kondisi Terjadinya Peristiwa

Jika kita mempertimbangkan suatu peristiwa, ada tiga kondisi kejadian.

• Jika peristiwa belum terjadi, ada syaratnya uncertainty.

• Jika peristiwa baru saja terjadi, ada syaratnya surprise.

• Jika peristiwa telah terjadi, waktu yang lalu, ada kondisi memiliki beberapa information.

Ketiga peristiwa ini terjadi pada waktu yang berbeda. Perbedaan kondisi ini membantu kita memperoleh pengetahuan tentang kemungkinan terjadinya peristiwa.

Entropi

Ketika kita mengamati kemungkinan-kemungkinan terjadinya suatu peristiwa, betapa mengejutkan atau tidak pasti hal itu, itu berarti kita sedang mencoba mendapatkan gambaran tentang rata-rata kandungan informasi dari sumber peristiwa tersebut.

Entropy dapat didefinisikan sebagai ukuran rata-rata konten informasi per simbol sumber. Claude Shannon, "bapak Teori Informasi", memberikan rumus untuk itu sebagai -

$$H = - \sum_{i} p_i \log_{b}p_i$$

Dimana p_i adalah probabilitas kemunculan nomor karakter i dari aliran karakter tertentu dan badalah dasar dari algoritma yang digunakan. Oleh karena itu, ini juga disebut sebagaiShannon’s Entropy.

Jumlah ketidakpastian yang tersisa tentang masukan saluran setelah mengamati keluaran saluran, disebut sebagai Conditional Entropy. Ini dilambangkan dengan$H(x \mid y)$

Saling Informasi

Mari kita pertimbangkan saluran yang keluarannya Y dan masukan adalah X

Biarkan entropi untuk ketidakpastian sebelumnya X = H(x)

(Ini diasumsikan sebelum input diterapkan)

Untuk mengetahui ketidakpastian output, setelah input diterapkan, mari kita pertimbangkan Entropi Bersyarat, mengingat itu Y = y_k

$$H\left ( x\mid y_k \right ) = \sum_{j = 0}^{j - 1}p\left ( x_j \mid y_k \right )\log_{2}\left [ \frac{1}{p(x_j \mid y_k)} \right ]$$

Ini adalah variabel acak untuk $H(X \mid y = y_0) \: ... \: ... \: ... \: ... \: ... \: H(X \mid y = y_k)$ dengan kemungkinan $p(y_0) \: ... \: ... \: ... \: ... \: p(y_{k-1)}$ masing-masing.

Nilai rata-rata dari $H(X \mid y = y_k)$ untuk alfabet keluaran y adalah -

$H\left ( X\mid Y \right ) = \displaystyle\sum\limits_{k = 0}^{k - 1}H\left ( X \mid y=y_k \right )p\left ( y_k \right )$

$= \displaystyle\sum\limits_{k = 0}^{k - 1} \displaystyle\sum\limits_{j = 0}^{j - 1}p\left (x_j \mid y_k \right )p\left ( y_k \right )\log_{2}\left [ \frac{1}{p\left ( x_j \mid y_k \right )} \right ]$

$= \displaystyle\sum\limits_{k = 0}^{k - 1} \displaystyle\sum\limits_{j = 0}^{j - 1}p\left (x_j ,y_k \right )\log_{2}\left [ \frac{1}{p\left ( x_j \mid y_k \right )} \right ]$

Sekarang, dengan mempertimbangkan kedua kondisi ketidakpastian (sebelum dan sesudah menerapkan input), kita mengetahui bahwa perbedaannya, yaitu $H(x) - H(x \mid y)$ harus mewakili ketidakpastian tentang input saluran yang diselesaikan dengan mengamati keluaran saluran.

Ini disebut sebagai Mutual Information dari saluran tersebut.

Menandakan Informasi Bersama sebagai $I(x;y)$, kita bisa menulis semuanya dalam persamaan, sebagai berikut

$$I(x;y) = H(x) - H(x \mid y)$$

Oleh karena itu, ini adalah representasi persamaan dari Mutual Information.

Sifat saling informasi

Inilah sifat-sifat Saling Informasi.

• Informasi timbal balik dari suatu saluran adalah simetris.

  $$I(x;y) = I(y;x)$$

• Informasi timbal balik tidak negatif.

  $$I(x;y) \geq 0$$

• Informasi timbal balik dapat dinyatakan dalam entropi keluaran saluran.

  $$I(x;y) = H(y) - H(y \mid x)$$

  Dimana $H(y \mid x)$ adalah entropi bersyarat

• Informasi timbal balik dari saluran terkait dengan entropi gabungan dari input saluran dan output saluran.

  $$I(x;y) = H(x)+H(y) - H(x,y)$$

  Dimana entropi sendi $H(x,y)$ didefinisikan oleh

  $$H(x,y) = \displaystyle\sum\limits_{j=0}^{j-1} \displaystyle\sum\limits_{k=0}^{k-1}p(x_j,y_k)\log_{2} \left ( \frac{1}{p\left ( x_i,y_k \right )} \right )$$

Kapasitas Channel

Kami sejauh ini telah membahas informasi timbal balik. Informasi mutual rata-rata maksimum, dalam sekejap interval pensinyalan, ketika ditransmisikan oleh saluran tanpa memori diskrit, probabilitas laju transmisi data yang dapat diandalkan maksimum, dapat dipahami sebagaichannel capacity.

Ini dilambangkan dengan C dan diukur bits per channel menggunakan.

Sumber Tanpa Memori Diskrit

Sumber dari mana data dipancarkan pada interval yang berurutan, yang tidak bergantung pada nilai sebelumnya, dapat disebut sebagai discrete memoryless source.

Sumber ini terpisah karena tidak dianggap untuk interval waktu kontinu, tetapi pada interval waktu diskrit. Sumber ini tidak memiliki memori karena selalu segar setiap saat, tanpa mempertimbangkan nilai sebelumnya.

Kode yang dihasilkan oleh sumber diskrit tanpa memori, harus diwakili secara efisien, yang merupakan masalah penting dalam komunikasi. Untuk mewujudkannya, ada kata kode, yang mewakili kode sumber ini.

Misalnya, dalam telegrafi, kami menggunakan kode Morse, di mana huruf dilambangkan dengan Marks dan Spaces. Jika surat ituE dianggap, yang paling sering digunakan, dilambangkan dengan “.” Padahal surat itu Q yang jarang digunakan, dilambangkan dengan “--.-”

Mari kita lihat diagram blok.

Dimana S_k adalah keluaran dari sumber tanpa memori diskrit dan b_k adalah keluaran dari encoder sumber yang diwakili oleh 0s dan 1s.

Urutan yang dikodekan sedemikian rupa sehingga mudah didekodekan di penerima.

Mari kita asumsikan bahwa sumber memiliki alfabet dengan k simbol yang berbeda dan itu k^th simbol S_k terjadi dengan probabilitas P_k, dimana k = 0, 1…k-1.

Biarkan kata kode biner ditugaskan untuk simbol S_k, oleh encoder yang memiliki panjang l_k, diukur dalam bit.

Oleh karena itu, kami mendefinisikan panjang kata kode rata-rata L dari encoder sumber sebagai

$$\overline{L} = \displaystyle\sum\limits_{k=0}^{k-1} p_kl_k$$

L mewakili jumlah rata-rata bit per simbol sumber

Jika $L_{min} = \: minimum \: possible \: value \: of \: \overline{L}$

Kemudian coding efficiency dapat didefinisikan sebagai

$$\eta = \frac{L{min}}{\overline{L}}$$

Dengan $\overline{L}\geq L_{min}$ kami akan memiliki $\eta \leq 1$

Namun, encoder sumber dianggap efisien saat $\eta = 1$

Untuk ini, nilainya $L_{min}$ harus ditentukan.

Mari kita lihat definisi, “Diberikan sumber entropi tanpa memori diskrit$H(\delta)$, panjang kata kode rata-rata L untuk setiap pengkodean sumber dibatasi sebagai $\overline{L} \geq H(\delta)$. "

Dengan kata yang lebih sederhana, kata kode (contoh: kode Morse untuk kata ANTRIAN adalah -.- ..-. ..-.) Selalu lebih besar dari atau sama dengan kode sumber (misalnya ANTRIAN). Artinya, simbol pada kata kode lebih besar dari atau sama dengan huruf pada kode sumber.

Oleh karena itu dengan $L_{min} = H(\delta)$, efisiensi encoder sumber dalam hal Entropi $H(\delta)$ dapat ditulis sebagai

$$\eta = \frac{H(\delta)}{\overline{L}}$$

Teorema pengkodean sumber ini disebut sebagai noiseless coding theoremkarena ini menetapkan pengkodean bebas kesalahan. Itu juga disebut sebagaiShannon’s first theorem.

Kebisingan yang ada di saluran menciptakan kesalahan yang tidak diinginkan antara urutan masukan dan keluaran dari sistem komunikasi digital. Kemungkinan kesalahan harus sangat rendah,nearly ≤ 10^-6 untuk komunikasi yang andal.

Pengkodean saluran dalam sistem komunikasi, memperkenalkan redundansi dengan kontrol, untuk meningkatkan keandalan sistem. Pengkodean sumber mengurangi redundansi untuk meningkatkan efisiensi sistem.

Pengkodean saluran terdiri dari dua bagian tindakan.

• Mapping urutan data yang masuk menjadi urutan input saluran.

• Inverse Mapping urutan keluaran saluran menjadi urutan data keluaran.

Target akhirnya adalah efek keseluruhan dari channel noise harus diminimalkan.

Pemetaan dilakukan oleh pemancar, dengan bantuan encoder, sedangkan pemetaan terbalik dilakukan oleh decoder di penerima.

Pengkodean Saluran

Mari kita pertimbangkan saluran tanpa memori diskrit (δ) dengan Entropi H (δ)

T_s menunjukkan simbol yang diberikan δ per detik

Kapasitas saluran ditunjukkan dengan C

Channel bisa digunakan untuk setiap T_c detik

Oleh karena itu, kemampuan saluran yang maksimal C/T_c

Data yang dikirim = $\frac{H(\delta)}{T_s}$

Jika $\frac{H(\delta)}{T_s} \leq \frac{C}{T_c}$ Artinya transmisi baik dan dapat direproduksi dengan kemungkinan kesalahan yang kecil.

Di dalam, $\frac{C}{T_c}$ adalah tingkat kritis kapasitas saluran.

Jika $\frac{H(\delta)}{T_s} = \frac{C}{T_c}$ maka sistem tersebut dikatakan memberi sinyal pada tingkat kritis.

Sebaliknya jika $\frac{H(\delta)}{T_s} > \frac{C}{T_c}$, maka transmisi tidak mungkin dilakukan.

Oleh karena itu, kecepatan maksimum transmisi sama dengan kecepatan kritis kapasitas saluran, untuk pesan bebas kesalahan yang andal, yang dapat terjadi, melalui saluran tanpa memori yang terpisah. Ini disebut sebagaiChannel coding theorem.

Noise atau Error merupakan masalah utama pada sinyal yang mengganggu keandalan sistem komunikasi. Error control codingadalah prosedur pengkodean yang dilakukan untuk mengontrol terjadinya kesalahan. Teknik-teknik ini membantu dalam Deteksi Kesalahan dan Koreksi Kesalahan.

Ada banyak kode koreksi kesalahan yang berbeda tergantung pada prinsip matematika yang diterapkan padanya. Namun, secara historis, kode-kode ini telah diklasifikasikan menjadiLinear block codes dan Convolution codes.

Kode Blok Linear

Dalam kode blok linier, bit paritas dan bit pesan memiliki kombinasi linier, yang berarti bahwa kata kode yang dihasilkan adalah kombinasi linier dari dua kata kode apa pun.

Mari kita pertimbangkan beberapa blok data, yang berisi kbit di setiap blok. Bit-bit ini dipetakan dengan blok yang memilikinbit di setiap blok. Sinin lebih besar dari k. Pemancar menambahkan bit yang redundan(n-k)bit. Rasiok/n adalah code rate. Ini dilambangkan denganr dan nilai r adalah r < 1.

Itu (n-k) bit ditambahkan di sini, adalah parity bits. Bit paritas membantu dalam deteksi kesalahan dan koreksi kesalahan, dan juga dalam menemukan data. Dalam data yang sedang dikirim, bit paling kiri dari kata kode sesuai dengan bit pesan, dan bit paling kanan dari kata kode sesuai dengan bit paritas.

Kode Sistematis

Kode blok linier apa pun bisa menjadi kode sistematis, sampai diubah. Oleh karena itu, kode blok yang tidak diubah disebut sebagai asystematic code.

Berikut adalah representasi dari structure of code word, sesuai dengan peruntukannya.

Jika pesan tidak diubah, maka itu disebut kode sistematis. Artinya, enkripsi data tidak boleh mengubah data.

Kode Konvolusi

Sejauh ini, dalam kode linier, kita telah membahas bahwa kode sistematis yang tidak diubah lebih disukai. Di sini, data totaln bit jika dikirim, k bit adalah bit pesan dan (n-k) bit adalah bit paritas.

Dalam proses pengkodean, bit paritas dikurangi dari seluruh data dan bit pesan dikodekan. Sekarang, bit paritas ditambahkan lagi dan seluruh data dikodekan lagi.

Gambar berikut mengutip contoh blok data dan aliran data, yang digunakan untuk transmisi informasi.

Seluruh proses, yang disebutkan di atas, membosankan yang memiliki kekurangan. Penjatahan buffer adalah masalah utama di sini, ketika sistem sedang sibuk.

Kelemahan ini dihapus dalam kode konvolusi. Dimana seluruh aliran data diberi simbol dan kemudian dikirim. Karena data adalah aliran bit, tidak diperlukan buffer untuk penyimpanan.

Kode Hamming

Properti linieritas dari kata kode adalah bahwa jumlah dari dua kata kode juga merupakan kata kode. Kode Hamming adalah jenisnyalinear error correcting kode, yang dapat mendeteksi kesalahan hingga dua bit atau mereka dapat memperbaiki kesalahan satu bit tanpa deteksi kesalahan yang tidak dikoreksi.

Saat menggunakan kode hamming, bit paritas ekstra digunakan untuk mengidentifikasi kesalahan bit tunggal. Untuk berpindah dari pola satu bit ke pola lainnya, beberapa bit harus diubah dalam data. Jumlah bit tersebut dapat disebut sebagaiHamming distance. Jika paritas memiliki jarak 2, satu-bit flip dapat dideteksi. Tapi ini tidak bisa diperbaiki. Juga, dua pembalikan bit tidak dapat dideteksi.

Namun, kode Hamming adalah prosedur yang lebih baik daripada yang telah dibahas sebelumnya dalam deteksi dan koreksi kesalahan.

Kode BCH

Kode BCH dinamai menurut nama penemunya Bose, Chaudari dan Hocquenghem.dll Selama desain kode BCH, ada kontrol pada jumlah simbol yang akan dikoreksi dan oleh karena itu koreksi multi bit dimungkinkan. Kode BCH adalah teknik yang ampuh dalam kode koreksi kesalahan.

Untuk bilangan bulat positif apa pun m ≥ 3 dan t < 2^m-1ada kode biner BCH. Berikut adalah parameter dari kode tersebut.

Panjang balok n = 2^m-1

Jumlah digit pemeriksa paritas n - k ≤ mt

Jarak minimum d_min ≥ 2t + 1

Kode ini bisa disebut sebagai t-error-correcting BCH code.

Kode Siklik

Properti siklik kata kode adalah bahwa setiap pergeseran siklik kata kode juga merupakan kata kode. Kode siklik mengikuti properti siklik ini.

Untuk kode linier C, jika setiap kata kode yaitu, C = (C1, C2, ...... Cn)dari C memiliki pergeseran komponen ke kanan siklik, itu menjadi kata kode. Pergeseran ke kanan ini sama dengann-1pergeseran kiri siklik. Oleh karena itu, ia tidak berubah dalam shift apa pun. Jadi, kode liniernyaC, karena tidak berubah di bawah shift apa pun, dapat disebut sebagai a Cyclic code.

Kode siklik digunakan untuk koreksi kesalahan. Mereka terutama digunakan untuk memperbaiki kesalahan ganda dan kesalahan meledak.

Karenanya, ini adalah beberapa kode koreksi kesalahan, yang akan dideteksi di penerima. Kode-kode ini mencegah kesalahan masuk dan mengganggu komunikasi. Mereka juga mencegah sinyal disadap oleh penerima yang tidak diinginkan. Ada kelas teknik pensinyalan untuk mencapai ini, yang akan dibahas di bab berikutnya.

Kelas teknik pensinyalan kolektif digunakan sebelum mentransmisikan sinyal untuk menyediakan komunikasi yang aman, yang dikenal sebagai Spread Spectrum Modulation. Keuntungan utama dari teknik komunikasi spektrum tersebar adalah untuk mencegah “gangguan” baik disengaja maupun tidak disengaja.

Sinyal yang dimodulasi dengan teknik ini sulit untuk diganggu dan tidak dapat macet. Seorang penyusup tanpa akses resmi tidak pernah diizinkan untuk membobolnya. Oleh karena itu, teknik ini digunakan untuk keperluan militer. Sinyal spektrum tersebar ini memancarkan pada kepadatan daya rendah dan memiliki penyebaran sinyal yang luas.

Pseudo-Noise Sequence

Urutan berkode 1s dan 0s dengan sifat korelasi otomatis tertentu, disebut sebagai Pseudo-Noise coding sequencedigunakan dalam teknik spektrum tersebar. Ini adalah urutan panjang maksimum, yang merupakan jenis kode siklik.

Sinyal Pita Sempit dan Spektrum Tersebar

Baik sinyal Narrow band maupun Spread spectrum dapat dipahami dengan mudah dengan mengamati spektrum frekuensinya seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Sinyal Pita Sempit

Sinyal pita sempit memiliki kekuatan sinyal terkonsentrasi seperti yang ditunjukkan pada gambar spektrum frekuensi berikut.

Berikut adalah beberapa fiturnya -

• Pita sinyal menempati rentang frekuensi yang sempit.
• Kepadatan daya tinggi.
• Penyebaran energi rendah dan terkonsentrasi.

Meskipun fiturnya bagus, sinyal ini rentan terhadap gangguan.

Sebarkan Sinyal Spektrum

Sinyal spektrum sebaran memiliki kekuatan sinyal terdistribusi seperti yang ditunjukkan pada gambar spektrum frekuensi berikut.

Berikut adalah beberapa fiturnya -

• Pita sinyal menempati berbagai frekuensi.
• Kepadatan daya sangat rendah.
• Energi tersebar luas.

Dengan fitur ini, sinyal spektrum tersebar sangat tahan terhadap interferensi atau gangguan. Karena beberapa pengguna dapat berbagi bandwidth spektrum penyebaran yang sama tanpa mengganggu satu sama lain, ini dapat disebut sebagaimultiple access techniques.

FHSS dan DSSS / CDMA

Teknik akses ganda spektrum tersebar menggunakan sinyal yang memiliki bandwidth transmisi yang besarnya lebih besar dari bandwidth RF minimum yang dibutuhkan.

Ini ada dua jenis.

• Frekuensi Hopped Spread Spectrum (FHSS)
• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Frekuensi Hopped Spread Spectrum (FHSS)

Ini adalah teknik frekuensi hopping, di mana pengguna dibuat untuk mengubah frekuensi penggunaan, dari satu ke yang lain dalam interval waktu tertentu, oleh karena itu disebut sebagai frequency hopping. Misalnya, frekuensi dialokasikan ke pengirim 1 untuk jangka waktu tertentu. Sekarang, setelah beberapa saat, pengirim 1 melompat ke frekuensi lain dan pengirim 2 menggunakan frekuensi pertama, yang sebelumnya digunakan oleh pengirim 1. Ini disebut sebagaifrequency reuse.

Frekuensi data dilompati dari satu ke yang lain untuk memberikan transmisi yang aman. Jumlah waktu yang dihabiskan untuk setiap lompatan frekuensi disebut sebagaiDwell time.

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Setiap kali pengguna ingin mengirim data menggunakan teknik DSSS ini, setiap bit data pengguna dikalikan dengan kode rahasia, disebut sebagai chipping code. Kode chipping ini tidak lain adalah kode penyebaran yang dikalikan dengan pesan asli dan dikirimkan. Penerima menggunakan kode yang sama untuk mengambil pesan asli.

Perbandingan antara FHSS dan DSSS / CDMA

Kedua teknik spektrum tersebar populer karena karakteristiknya. Untuk mendapatkan pemahaman yang jelas, mari kita lihat perbandingan mereka.

FHSS	DSSS / CDMA
Frekuensi ganda digunakan	Frekuensi tunggal digunakan
Sulit untuk menemukan frekuensi pengguna setiap saat	Frekuensi pengguna, setelah dialokasikan selalu sama
Penggunaan ulang frekuensi diperbolehkan	Penggunaan ulang frekuensi tidak diperbolehkan
Pengirim tidak perlu menunggu	Pengirim harus menunggu jika spektrumnya sibuk
Kekuatan sinyal tinggi	Kekuatan daya sinyal rendah
Lebih kuat dan menembus rintangan	Ini lebih lemah dibandingkan dengan FHSS
Itu tidak pernah terpengaruh oleh gangguan	Itu dapat dipengaruhi oleh gangguan
Lebih murah	Itu mahal
Ini adalah teknik yang umum digunakan	Teknik ini jarang digunakan

Keuntungan dari Spread Spectrum

Berikut adalah keuntungan dari spread spectrum -

• Eliminasi lintas bicara
• Output yang lebih baik dengan integritas data
• Mengurangi efek pemudaran multipath
• Keamanan yang lebih baik
• Pengurangan kebisingan
• Hidup berdampingan dengan sistem lain
• Jarak operasi yang lebih jauh
• Sulit dideteksi
• Tidak mudah untuk didemodulasi / didekode
• Sulit untuk menghentikan sinyal

Meskipun teknik spektrum tersebar pada awalnya dirancang untuk keperluan militer, sekarang digunakan secara luas untuk tujuan komersial.