TEKNIK KOMUNIKASI DATA DIGITAL

• Masalah Timing (pewaktu) memerlukan suatu mekanisme untuk mensinkronkan transmitter dan receiver
• Dua solusi
a. Asinkron
b. Sinkron
TRANSMISI ASINKRON
Data ditransmisikan dengan character pada satu waktu, 5 sampai 8 bit
Timing hanya perlu mengatur setiap character
“Resync” terhadap setiap character

CARA KERJA ASINKRON :
• Dalam kondisi “steady stream”, interval antar character adalah uniform (panjang elemen stop)
• Dalam kondisi “idle”, receiver melihat transisi 1 ke 0
• Kemudian mencuplik tujuh interval berikutnya (panjang char)
• Kemudian melihat 1 ke 0 berikutnya untuk char berikutnya
• Mudah
• Murah
• Overhead 2 atau 3 bit per char (~20%)
• Bagus untuk data dengan gap yang lebar
TRANSMISI SINKRON
• Blok data ditransmisikan tanpa bit start atau stop
• Clock harus disinkronkan
• Bisa menggunakan jalur clock yang terpisah
o Bagus pada jarak dekat
o Subject to impairments
• Sinyal clock dapat digabung kedalam data
o Manchester encoding
o Frekuensi Carrier (analog)
Frame adalah data plus kontrol informasi. Format yang tepat dari frame tergantung dari metode transmisinya, yaitu :

1. Transmisi character-oriented

• Blok data diperlakukan sebagai rangkaian karakter-karakter (biasanya 8 bit karakter).
• Semua kontrol informasi dalam bentuk karakter.
• Frame dimulai dengan 1 atau lebih 'karakter synchronisasi' yang disebut SYN, yaitu pola bit khusus yang memberi sinyal ke receiver bahwa ini adalah awal dari suatu blok.
• Sedangkan untuk postamblenya juga dipakai karakter khusus yang lain. Jadi receiver diberitahu bahwa suatu blok data sedang masuk, oleh karakter SYN, dan menerima data tersebut sampai terlihat karakter postamble. Kemudian menunggu pola SYN yang berikutnya.
• Alternatif lain yaitu dengan panjang frame sebagai bagian dari kontrol informasi; receiver menunggu karakter SYN, menentukan panjang frame, membaca tanda sejumlah karakter dan kemudian menunggu karakter SYN berikutnya untuk memulai frame berikutnya.

2. Transmisi bit-oriented

• Blok data diperlakukan sebagai serangkaian bit-bit.
• Kontrol informasi dalam bentuk 8 bit karakter.
• Pada transmisi ini, preamble bit yang panjangnya 8 bit dan dinyatakan sebagai suatu flag sedangkan postamble-nya memakai flag yang sama pula.
• Receiver mencari pola flag terhadap sinyal start dari frame. Yang
• diikuti oleh sejumlah kontrol field. Kemudian sejumlah data field,
• kontrol field dan akhirnya flag-nya diulangi.

TEKNIK DETEKSI DAN KOREKSI KESALAHAN

Tiga Kelas Probabilitas Hasil
Ketika suatu frame ditransmisikan, tiga klas probabilitas yang dapat muncul pada akhir penerimaan :
• Klas 1 (P1) : frame tiba tanpa bit-bit error.
• Klas 2 (P2) : frame tiba dengan satu atau lebih bit-bit error yang tidak terdeteksi.
• Klas 3 (P3) : frame tiba dengan satu atau lebih bit-bit error yang terdeteksi dan tidak ada bit-bit error yang tidak terdeteksi.
Persamaan dari probabilitas diatas dapat dinyatakan sebagai :
P1 = (1 - PB)nf
P2 = 1 - P1
dimana :
nf = jumlah bit per frame
PB = probabilitas yang diberikan oleh bit apapun adalah error
(konstan, tergantung posisi bit).
Teknik deteksi error menggunakan error-detecting-code, yaitu tambahan bit yang ditambah oleh transmitter, dihitung sebagai suatu fungsi dari transmisi bit-bit lain. Kemudian pada receiver dilakukan perhitungan yang sama dan membandingkan kedua hasil tersebut, dan bila tidak cocok maka berarti terjadi deteksi error.
Teknik Deteksi Error

1. parity checks

Deteksi bit error yang paling sederhana parity bit pada akhir tiap word dalam frame. Terdapat dua jenis parity bit ini :
• Even parity : jumlah dari binary '1' yang genap --> dipakai untuk transmisi asynchronous.
• Odd parity : jumlah dari binary '1' yang ganjil --> dipakai untuk transmisi synchronous.

Atau menggunakan operasi exclusive-OR dari bit-bit tersebut dimana akan
menghasilkan binary '0' untuk even parity dan menghasilkan binary '1' untuk odd parity.
Catatan :
exclusive-OR dari 2 digit binary adalah 0 bila kedua digitnya adalah 0 atau keduanya = 1; jika digitnya beda maka hasilnya = 1.
Problem dari parity bit :
Impulse noise yang cukup panjang merusak lebih dari satu bit, pada data rate yang tinggi.

2. cyclic redundancy checks (crc)

Diberikan suatu k-bit frame atau message, transmitter membentuk serangkaian n-bit, yang dikenal sebagai frame check sequence (FCS). Jadi frame yang dihasilkan terdiri dari k+n bits. Receiver kemudian membagi frame yang datang dengan beberapa angka dan jika tidak ada remainder (sisa) dianggap tidak ada error.
Beberapa cara yang menjelaskan prosedur diatas, yaitu :
1. Modulo 2 arithmetic
Menggunakan penjumlahan binary dengan tanpa carry, dimana hanya merupakan operasi exclusive-OR.
2. Polynomials
Dalam bentuk variabel x dengan koef isien-koefisien binary. Koefisien-koefisien tersebut berhubungan dengan bit -bit dalam binary sehingga proses CRC-nya dapat dijabarkan sebagai :
1. X M(X) = Q(X) + R(X)
--------- ---------------
P(X) P(X)
2. T(X) = X M(X)+ R(X)
Error E(X) hanya tidak akan terdeteksi bila dapat dibagi dengan P(X).
Error-error yang dapat dideteksi yang tidak dapat dibagi oleh P(X) :
1. Semua error bit tunggal.
2. Semua error bit ganda, sepanjang P(X) mempunyai faktor paling sedikit 3 syarat.
3. Jumlah error genap apapun, sepanjang P(X) mengandung faktor (X + 1).
4. Burst error apapun dengan panjang burst lebih kecil daripada panjang FCS.
5. Burst error yang paling besar.

3. Shift registers dan gate exclusive - OR

Shift register adalah device penyimpan string 1 bit dimana terdapat sebuah line output, yang mengindikasikan nilai yang dimuat, dan sebuah line input. Seluruh register di-clock secara simultan, yang menyebabkan 1 bit bergeser sepanjang seluruh register .
Sirkuit ini dapat dipenuhi sebagai berikut :
1. Register mengandung n bits, sama dengan panjang FCS.
2. Ada lebih dari n gate exclusive-OR.
3. Keberadaan dan ketiadaan suatu gate tergantung pada keberadaan atau ketiadaan dari suatu syarat dalam polynomial pembagi, P(X).
Message kemudian masuk per bit pada suatu waktu dimulai dengan MSB. Message M akan di-shift ke register dari input bit. Proses ini berlanjut sampai semua bit dari message M ditambah 5 bit nol. 5 bit nol ini menggeser M ke kiri 5 posisi untuk memuat FCS. Setelah bit terakhir diproses, maka shift register memuat remainder (FCS) yang mana akan ditransmisi kemudian.
Pada receiver, tiap bit M yang tiba, disisipi ke dalam shift register. Jika tidak ada error, shift register akan memuat bit pattern untuk R pada akhir dari M. Bit R yang ditransmisi sekarang mulai tiba dan efeknya yaitu me-nol-kan register pada akhir penerimaan, register memuat semua nol.
Forward Error Correction
Error-correcting codes dinyatakan sebagai forward error correction untuk mengindikasikan bahwa receiver sedang mengoreksi error. Contohnya: pada
komunikasi broadcast digunakan transmisi simplex.
Metode transmisi ulang dinyatakan sebagai backward error correction karena receiver memberi informasi balik ke transmitter yang kemudian mentransmisi ulang data yang error.

Kelebihan Pemrosesan Sinyal Digital

Ada beberapa alasan mengapa digunakan pemrosesan sinyal digital pada suatu sinyal analog. Pertama, suatu sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam merancang-ulang operasi-operasi pemrosesan sinyal digital hanya dengan melakukan perubahan pada program yang bersangkutan, sedangkan proses merancang-ulang pada sistem analog biasanya melibatkan rancang-ulang perangkat keras, uji coba dan verifikasi agar dapat bekerja seperti yang diharapkan.
Masalah ketelitian atau akurasi juga memainkan peranan yang penting dalam menentukan bentuk dari pengolah sinyal. Pemrosesan sinyal digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Faktor toleransi yang terdapat pada komponen-komponen rangkaian analog menimbulkan kesulitan bagi perancang dalam melakukan pengendalian akurasi pada sistem pemrosesan sinyal analog. Di lain pihak, sistem digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Beberapa persyaratan yang dibutuhkan, antara lain penentuan akurasi pada konverter A/D (analog ke digital) serta pengolah sinyal digital, dalam bentuk panjang word (word length), floating-point versus fixed-point arithmetic dan faktor-faktor lain.
Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetik (berupa tape atau disk) tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses secara offline di laboratorium. Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi.
Implementasi digital sistem pemrosesan sinyal lebih murah dibandingkan secara analog. Hal ini disebabkan karena perangkat keras digital lebih murah, atau mungkin karena implementasi digital memiliki fleksibilitas untuk dimodifikasi.
Kelebihan-kelebihan pemrosesan sinyal digital yang telah disebutkan sebelumnya menyebabkan pemrosesan sinyal digital lebih banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, aplikasi pengolahan suara pada kanal telepon, pemrosesan citra serta transmisinya, dalam bidang seismologi dan geofisika, eksplorasi minyak, deteksi ledakan nuklir, pemrosesan sinyal yang diterima dari luar angkasa, dan lain sebagainya.
Namun implementasi digital tersebut memiliki keterbatasan, dalam hal kecepatan konversi A/D dan pengolah sinyal digital yang bersangkutan. (Proakis dan Manolakis, 1992)