TEKNIK ENCODING

 

 

Data Encoding 

1. Pengenalan 

Teknik Encoding dan modulasi : 

• Untuk pensinyalan digital, suatu sumber data g(t) dapat berupa digital atau analog 

yang di  encode menjadi suatu sinyal digital x(t) 

• Untuk pensinyalan analog, input sinyal m(t) dapat berupa analog atau digital dan 

disebut sinyal pemodulasi (sinyal baseband), yang dimodulasi menjadi sinyal 

termodulasi s(t). Dasarnya adalah memodulasi sinyal carrier yang sesuai dengan 

medium transmisinya. 

Modulasi adalah proses encoding sumber data dalam suatu sinyal carrier dengan 

frekuensi fc. 

2. Teknik Pengkodean : 

a. Data digital sinyal digital

Pendahuluan  

Elemen sinyal : tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary yang ditransmisiskan 

dengan meng-encode tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal. 

Sinyal unipolar : semua elemen sinyal  yang mempunyai tanda  yang sama, yaitu 

positif semua atau negative semua. 

Sinyal polar : elemen-elemen sinyal dimana salah satu kondisi logikanya diwakili 

oleh level tegangan positif dan yang lainnya level tegangan negatif. 

Durasi : atau lebar suatu bit , yaitu waktu yang dibutuhkan oleh transmitter untuk 

memancarkan bit tersebut. 

Modulation rate : kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan dalam Bauds 

atau elemen sinyal perdetik. 

Mark  = digit binary ‘1’ 

Space = digit binary ‘0’ 

Interpretasi Sinyal 

Tugas Receiver dalam mengartikan sinyal digital : 

• Receiver harus mengetahui timing setiap bit. 

• Receiver harus menentukan apakah level sinyal dalam posisi bit 1 (high) atau 

0 (low). 

Tugas-tugas ini dilaksanakan dengan men-sampling tiap posisi bit pada tengah-tengah 

interval dan membandingkan nilainya dengan thereshold. 

Faktor kesuksesan receiver mengartikan sinyal datang : 

• Data rate (kecepatan data) : peningkatan data raa akan meningkatkan bit error 

rate (kecepatan terjadinya kesalahan bit). 

• Rasio S/N (signal to Noise Ratio / SNR) : Peningkatan S/N akan menurunkan 

bit error rate. 

• Bandwidth : peningkatan bandwidth dapat meningkatkan data rate. 

Perbandingan Skema Encoding 

Lima faktor yang perlu dinilai dan dibandingkan dari berbagai skema encoding  : 

• Spektrum sinyal : desain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan 

kekuatan transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi ; untuk 

mengatasi distorsi dalam penerimaan sinyal, digunakan desain kode yang 

sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal transmisi. 

• Clocking : menentukan awal dan akhir dari setiap posisi bit dengan 

mekanisme sinkronisasi yang berdasarkan pada sinyal transmisi. 

• Deteksi error : dibentuk dalam skema fisik encoding sinyal. 

• Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap noise : beberapa kode lebih baik 

dari yang lain. 

• Biaya dan kompleksitas : semakin tinggi kecepatan pensinyalan untuk 

memenuhi data rate yang ada, semakin besar biayanya. 

Skema Encoding  

1. Non return to zero level (NRZ-L) 

• Yaitu suatu kode dimana tegangan negatif dipakai untuk mewakili suatu 

binary dan tegangan positif untuk binary lainnya (dua perbedaan tegangan 

untuk bit-0 dan bit-1. 

• Tegangan konstan selama interval bit  ; tidak ada transisi untuk kembali ke 

tegangan nol, misalnya. 

• Penerapan : tegangan konstan positif untuk ‘1’ dan tidak ada tegangan untuk 

‘0’, atau tegangan negatif untuk nilai ‘1’ dan positif untyuk nilai yang lain. 

2. Non return to zero inverted (NRZ-I) 

• Yaitu 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 deferensial encoding. Keuntungannya : lebih kebal noise, tidak 

dipengaruhi oleh level tegangan. 

NRZ-L 

NRZ-I 

Kelemahan NRZ-L dan NRZ-I : 

• Keterbatasan dalam komponen dc 

• Kemampuan sinkronisasi yang buruk 

3. Multilevel Binary 

Yaitu suatu kode yang menggunakan 2 level sinyal, yaitu : 

• Bipolar-AMI :  

o Suatu kode dimana binary ‘0’ diwakili dengan tidak adanya sinyal garis 

dan binary ‘1’ diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif yang berubahubah polaritasnya. 

o Tidak ada loss sync jika terdapat deretan satu yang panjang (deretan nol 

dapat saja terjadi masalah). 

o Tidak ada net komponen DC. 

o Bandwidth yang lebih rendah 

o Mudah dalam deteksi kesalahan 

• Pseudoternary :  

o Suatu kode dimana binary ‘1’ diwakili dengan tidak adanya sinyal garis 

dan binary ‘0’ oleh pergantian pulsa-pulsa positif dan negatif. 

Keunggulan Multilevel binary dibanding 2 teknik NRZ : 

• Kemampuan sinkronisasi yang baik. 

• Tidak menangkap komponen dc 

• Pemakaian bandwidth yang lebih kecil. 

• Dapat menampung bit informasi lebih banyak 

Kelemahan Multilevel binary dibanding 2 teknik 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. 

4. Biphase 

Terdapat dua teknik biphase, yaitu : 

• Manchester : kode dimana ada suatu transisi pada setengah dari periode tiap 

bit : transisi low ke high mewakili binary ‘1’ dan high ke low mewakili binary 

‘0’. 

• Differential manchester : kode dimanan  binary ‘0’ diwakili oleh adanya 

transisi di awal periode suatu bit dan binary ‘1’ diwakili oleh ketiadaan 

transisi di awal periode suatu bit. 

Keuntungan rancangan biphase : 

• Sinkronisasi : karena adanya transisi setiap bit time, receiver dapat mensinkron-kan transisi tersebut. Hal ini disebut ‘self clocking codes’. 

• Tidak ada komponen dc. 

• Deteksi terhadap error : ketiadaan transisi yang diharapkanm, dapat dipakai 

untuk mendeteksi error. 

Kekurangan rancangan biphase : 

• Memakai bandwidth yang lebih lebar dari multilevel binary. 

• Kecepatan modulasi maksimum 2 kali NRZ. 

Modulation rate (kecepatan modulasi) : 

Adalah kecepatan dimana elemen-elemen suatu sinyal terbentuk. Contoh : untuk kode 

manchester, maksimum modulation rate = 2 / tB

Cara menyatakan modulation rate yaitu dengan menentukan rata-rata jumlah transisi 

yang terjadi per bit time. Diformulasikan : 

       1 

Data rate = ------------- 

           Durasi bit (tB) 

Teknik Scrambling 

Teknik biphase memerlukan kecepatan pensinyalan yang relatif tinggi terhadap data 

rate sehinggal lebih mahal pada aplikasi jarak jauh. Teknik scrambling, yaitu dimana 

serangkaian level tegangan yang tetap pada garis, digantikan dengan serangkaian

pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver agar dapat 

tetap mempertahankan sinkronisasi. 

Hasil desain ini : 

• Tidak ada komponen dc. 

• Tidak ada serangkaian sinyal level nol yang panjang. 

• Tidak terjadi reduksi pada data rate 

• Kemampuan deteksi error. 

5. Bipolar with 8-zeros substitution (B8ZS) 

Suatu kode yang : 

• Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului 

oktaf ini adalah positif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai  

000+ -0- + 

• Jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului 

oktaf ini adalah negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai 

6. High density bipolar 3-zeros (HDB3) 

Suatu kode yang menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang 

mengandung satu atau dua pulsa yang disebut kode violation. Jika violation yang terakhir

positif maka violation ini pasti negatif dan sebaliknya. 

b. Data digital sinyal analog

Transimisi data digital dengan menggunakan sinyal analog. Contoh umumnya yaitu 

public telephone network (300-3400Hz). Device yang dipakai adalah modem

(modulator dan de-modulator) yang mengubah data digital ke sinyal analog 

(modulator) dan mengubah sinyal analog ke digital (demudulator). 

Teknik Encoding : 

1. Amplitudo shift Keying (ASK) 

Dua binary diwakilkan dengan dua amplitudo frekuensi carrier (pembawa) yang 

berbeda atau dinyakatan sebagai : 

A cos (2 π fct + θc )     binary ‘1’   --sinyal carrier 

S(t) = 

  0   binary ‘0’    

data rate hanya sampai 1200 bps pada voice grade line ; dipakai dalam transmisi 

melalui fiber optik. 

2. Frequency Shift Keying (FSK) 

Dua binary diwakilkan dengan dua frekuensi yang berbeda yang dekat dengan 

frekuensi carrier atau dinyatakan sebagai : 

S(t) = 

    A cos (2 π f2 

t + θc )  binary ‘0’ 

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

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

coaxial. 

3. Phase Shift Keying

Binary ‘0’ diwakilkan dengan mengirim satu 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, atau dapat 

dinyatakan sebagai : 

A cos (2 π fc 

t + π )     binary ‘1’  

S(t) = 

    A cos (2 π fc 

t )  binary ‘0’ 

Bila elemen persinyalan mewakili lebih dari satu bit, maka bandwidth yang dipakai 

lebih efisien, sebagai contoh Quadrature phase shift keying (QPSK) memakai beda 

fase setiap 90

0

. 

A cos (2 π fc 

t + 45&δεγ )     binary ‘11’ 

A cos (2 π fc 

t + 135&δεγ )     binary ‘10’  

S(t) = 

    A cos (2 π fc 

t + 225&δεγ) binary ‘00’  

A cos (2 π fc 

t + 315&δεγ )     binary ‘01’ 

Setiap elemen sinyal mewakili 2 bit ; jadi terdapat 12 sudut fase yang memakan 

modem standar 9600 bps. 

Kinerja Skema Modulasi Digital ke Analog : 

-B andwidth : 

ƒ Bandwidth ASK dan PSK berhubungan langsung ke bit rate (kecepatan bit). 

ƒ Bandwidth FSK berhubungan ke data rate untuk frekuensi-frekuensi lebih 

rendah, tetapi berhubungan dengan offset frekuensi yang termodulasi dari 

sinyal carrier, pada frekuensi tinggi 

- Ketika terdapat noise, bit error rate dari PSK lebih tinggi  3 dB (superior) 

terhadap ASK dan FSK. 

c. Data Analog sinyal Digital

Digitalisasi : Proses transformasi data analog ke sinyal digital 

Tiga hal yang umum terjadi setelah proses digitalisasi : 

• Data digital dapat ditransmisi menggunakan NRZ-L 

• Data digital dapat di-encode sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZL dengan beberapa langkah tambahan. 

• Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog, menggunakan salah satu 

teknik modulasi. 

Codec (coder – decoder) : device yang digunakan untuk mengubah data analog 

menjadi bentuk digital untuk transmisi dan kemudian untuk mendapatkan kembali 

data analog dari data digital tersebut.

Teknik Encoding dalam codec : 

Pulse Code Modulation (PCM) 

Dilakukan berdasarkan teori sampling, frekuensi sampling (fs 

) harus lebih besar atau 

sama dengan 2x frekuensi tertinggi sinyal (fh 

), atau diformulasikan : 

          fs 

 > =  2 fh  

Jika sinyal asal dianggap mempunyai bandwidth B, maka kecepatan pengambilan 

sampel yaitu 2B atau 1/2B detik Sampel-sampel ini diwakilkan sebagai pulsa-pulsa 

pendek yang amplitudonya proporsional terhadap nilai dari sinyal asal. Proses 

mewakilkan ini disebut pulse amplitudo Modulation (PAM). 

Lalu amplitudo setiap pulsa PAM dihampiri oleh n-bit integer, misalnya n=3 maka 2

3

= 8 level yang mungkin terjadi. Suatu sistem 4 bit akan memberikan 16 level. 

  

Delta Modulation (DM) 

• Input analog ditransformasikan dengan fungsi tangga (stairs Function). 

• Gerakan ke atas atau ke bawah 1 level (δ)terjadi pada setiap interval 

pencuplikan, disebut perilaku biner. 

• Kinerja DM : 

- Reproduksi suara yang baik (voice bandwidth 4 khz).

- Kompresi (pemampatan) data dapat ditingkatkan, contoh : 

‘interframe coding’ untuk video. 

d. Data Analog sinyal Analog

Sebab perlunya proses modulasi sinyal analog : 

- Frekuensi yang lebih tinggi dapat memberikan transmisi yang lebih efisien. 

- Antena-antena yang ada dapat dimanfaatkan Frequency Division Multiplexing 

(FDM). 

Teknik Modulasi memakai data analog : 

• Amplitudo Modulation 

• Frequency Modulation   Angel Modulation 

• Phase Modulation 

1. Amplitudo Modulation 

- Dikenal sebagai sideband transmitter carrier (DSBTC). 

- Jenis AM : 

o Single side band (SSB) : dimana pengiriman hanya satu sideband dan 

menghapus sideband lain dan carriernya. Keuntungan : hanya separuh 

bandwidth yang dibutuhkan dan memerlukan power yang lebih kecil 

karena tidak ada power yang dipakai untuk mentransmisi carrier pada 

sideband lain. 

o Double Side Band Supressed Carrier (DSBSC) : dimana menyaring 

frekuensi carrier dan mengirimkan dua sideband. Keuntungan : 

menghemat power tetapi memakain bandwidth yang cukup besar. 

Kerugian dua jenis ini  : menahan carrier, padahal 

carrier dapat dipakai untuk tujuan sinkronisasi.

2. Frequency Modulation 

Pada metode ini sinyal pemodulasi akan mengubah frekuensi sinyal pembawa. Bila 

Suatu gelombang pembawa sinusoidal dimodulasi frekuensi, maka frekuensi 

sesaatnya akan berubah sesuai dengan karakteristik sinyal pemodulasi. Frekuensi 

pembawa termodulasi harus dapat bergeser ke atas dan ke bawah frekuensi nominal 

beberapa kali per detik, sesuai dengan frekuensi pemodulasi. 

3. Phase Modulation 

- Beda fase sinyal carrier yang bervariasi.

- Dapat digunakan untuk pergeseran 180 derajat (biner) dengan mudah, maka bit rate 

jadi lebih tinggi dari boud rate. 

- hasil 8 sudut untuk 3 bit per elemen sinyal. Atau 3 bit per baud.

Teknik Komunikasi Data Digital 

1. Pembentukan frame Komunikasi data 

2. Transmisi Asynchronous 

a. Defenisi 

b. contoh 

3. Transmisi synchronous 

a. Defenisi 

b. contoh 

Teknik Deteksi dan Koreksi Kesalahan 

1. Teknik Deteksi Kesalahan 

2. Teknik Koreksi Kesalahan