Belajar Mandiri: SISTEM KOMUNIKASI RADIO AM DAN FM, JARINGAN 1G-4G SERTA BLOK SISTEM KOMUNIKASI ANALOG-DIGITAL DAN KLASIFIKASINYA SINYAL

SISTEM KOMUNIKASI

RADIO AM DAN FM, JARINGAN 1G-4G SERTA BLOK SISTEM KOMUNIKASI ANALOG-DIGITAL DAN KLASIFIKASINYA SINYAL

Disusun oleh:

1. Abdul Hamidan (191042018)

2. Yoga Ady Saputra (191042017)

3. Aldi Rinaldi (171041031)

4. Muhamad Wahyu W. (171041004)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SANINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA

2019/2020

SISTEM KOMUNIKASI

A. Radio

Radio adalah teknologi yang digunakan untuk pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik). Gelombang ini melintas dan merambat lewat udara dan bisa juga merambat lewat ruang angkasa yang hampa udara, karena gelombang ini tidak memerlukan medium pengangkut (seperti molekul udara).

Ketika gelombang radio dikirim melalui kabel kemudian dipancarkan oleh antena, osilasi dari medan listrik dan magnetik tersebut dinyatakan dalam bentuk arus bolak-balik dan voltase di dalam kabel. Dari pancaran gelombang radio ini kemudian dapat diubah oleh radio penerima (pesawat radio) menjadi signal audio atau lainnya yang membawa siaran dan informasi.

Gelombang radio merambat pada frekuensi 100,000 Hz sampai 100,000,000,000 Hz, sementara gelombang audio merambat pada frekuensi 20 Hz sampai 20,000 Hz. Pada siaran radio, gelombang audio tidak ditransmisikan langsung melainkan ditumpangkan pada gelombang 7 radio yang akan merambat melalui ruang angkasa. Ada dua metode transmisi gelombang audio, yaitu melalui modulasi amplitudo (AM) dan modulasi frekuensi (FM). Radio banyak bentuknya, termasuk jaringan tanpa kabel, komunikasi bergerak di segala jenis, dan juga penyiaran radio.

1. Radio FM (frekuensi Modulasi)

Metode ini digunakan untuk menyampaikan informasi melalui gelombang pembawa dengan memvariasikan frekuensi Hal ini berbeda dengan sistem Modulasi Amplitudo (AM) dimana sistem AM amplitudo dari gelombang pembawa yang bervariasi sedangkan frekuensi tetap konstan.

Kelebihan FM

a. Modulasi ini dilakukan dengan mengubah variasi dalam frekuensi.Artinya, amplitudo gelombang sinyal apapun tidak akan mempengaruhi output audio, asalkan sinyal dari pemancar radio masih dalam jangkauan radio penerima.

b. memiliki sifat ketahanan terhadap noise dan interferensi. Alasan inilah kenapa gelombang FM digunakan untuk transmisi siaran berkualitas tinggi.

c. Modulasi audio dapat diterapkan pada tahap pemancar berdaya rendah, dan tidak perlu menggunakan bentuk penguatan linear untuk meningkatkan tingkat daya sinyal ke final.

d. Transmisi FM dapat menggunakan amplifier RF non-linear untuk memperkuat sinyal FM di pemancar. Ini lebih efisien daripada penguat RF linear Oleh karena itu, untuk keluaran daya pancar yang sama, pemancar FM lebih hemat energi dibandingkan dengan pemancar lain.

Konsep FM agar menghasilkan sinyal FM, frekuensi radio pembawa harus diubah searah dengan amplitudo dari sinyal audio yang masuk. Jika gelombang sinyal memiliki penyimpangan dari 4 kHz, maka gelombang pembawa dibuat untuk bergerak di 4 transmisi kHz. FM umumnya menggunakan band antara 88 sampai 108 MHz dengan gelombang bergerak naik dan turun (penyimpangan) sekitar 75 kHz, dikenal sebagai ‘band FM lebar atau WBFM. Memiliki bandwidth yang besar dan mendukung untuk dengan kualitas baik. Lebar band (band width) kurang digunakan pada sistem komunikasi FM. pada sistem komunikasi dua arah (seperti HT) menggunakan FM band yang sempit dengan deviasi dari 3 kHz.

Transmisi FM

FM umumnya digunakan pada frekuensi radio VHF untuk menyiarkan musik dan percakapan dengan kualitas tinggi. Suara dari siaran TV normal juga disiarkan menggunakan FM. Band FM digunakan dalam siaran umumnya disebut lebar FM (wideband FM) atau W-FM. Dalam radio dua arah, Narrowband FM (N-FM) digunakan untuk menghemat bandwidth.

FM juga digunakan untuk mengirim sinyal ke ruang angkasa. Wideband FM (W-FM) membutuhkan bandwidth yang lebih lebar daripada sistem modulasi amplitudo (AM) dengan sinyal modulasi yang setara, tetapi sinyal Wideband FM lebih tahan terhadap noise dan interferensi. Sinyal FM juga dapat digunakan untuk membawa sinyal stereo, dengan menggunakan multiplexing dan demultiplexing sebelum dan setelah proses FM.

2. Radio AM (Amplitude Modulasi)

Sinyal AM merupakan salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya.Bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal pembawa di variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan.Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya amplitudo dari carrier, tanpa mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa.

Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, Amplitudo sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentang frekuensi AM adalah 500 Hz – 1600 KHz dan panjang gelombang atau amplitudo AM adalah 1600 KHz – 30000 KHz. Jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.

AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu oleh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwidth yang sempit. Gelombang AM mengalir dekat dengan tanah pada siang hari dan semakin tinggi ke angkasa pada malam hai, yang artinya sulit untuk mendapatkan radius penyiaran selama jam siang. AM juga mudah terhalang oleh bangunan tinggi.

Kelebihan AM

a. Jangkauan lebih jauh

b. Biaya murah

B. Perkembangan 1G, 2G, 3G, 4G

Teknologi sekarang sudah sangat maju dan GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA adalah generasinya. GPRS adalah generasi pertamanya disusul dengan Edge dengan memberikan layanan agak cepat lalu 3G dengan menghadirkan layanan tercepat dan akhirnya teknologi sekarang 3.5G menyingkirkan semua dengan menghadirkan layanan sangat cepat untuk mengakses data, dan mungkin akan hadir layanan 4G.

G berarti Generation dan berhubungan dengan kecepatan transmisi data

a. 1G – Original analog cellular for voice (AMPS, NMT, TACS) 14.4 kbps

b. 2G – Digital narrowband circuit data (TDMA, CDMA) 9-14.4 kbps

c. 3G – Digital broadband packet data (CDMA, EV-DO, UMTS, EDGE) 500-700 kbps

d. 3.5G – Replacement for EDGE is HSPA 1-3 mbps and HSDPA up to 7.2Mbps

e. 4G – Digital broadband packet data all IP (Wi-Fi, WIMAX, LTE) 3-5 mbps

f. 5G – Gigabit per second in a few years (?) 1+ gbps

Penjabaran secara singkat definisi dari setiap kata asing yang berhubungan dengan teknologi:

Ø GPRS (General Packet Radio Service)

Teknologi yang digunakan untuk pengiriman dan penerimaan paket data. GPRS disebut teknologi 2.5G. Fasilitas yang diberikan oleh GPRS : e-mail, mms (pesan gambar), browsing, internet. Secara teori GPRS memberikan kecepatan akses antara 56kbps sampai 115kbps.

Ø EDGE (Enhanced Data for Global Evolution)

Teknologi perkembangan dari GSM,. Kecepatan akses EDGE secara teori sekitar 384kbps. Fasilitas yang disediakan EDGE sama seperti GPRS (e-mail, mms, dan browsing).

Ø UMTS (Universal Mobile Telecommunication Service)

UMTS disebut generasi ke tiga (3G). Selain menyediakan fasilitas akses internet (e-mail, mms, dan browsing), UMTS juga menyediakan fasilitas video streaming, video conference, dan video calling). Secara teori kecepatan akses UMTS sekitar 480kbps.

Ø HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)

Disebut dengan generasi 3.5 (3.5G) karena masih berjalan pada platform 3G. Secara teori kecepatan akses data HSDPA sama seperti 480kbps, tapi lebih cepat.

Perkembangan teknologi nirkabel dapat dirangkum sebagai berikut:

a. Generasi pertama

Suatu sistem analog dengan kecepatan rendah (low-speed) dan suara sebagai objek utama. Contoh: NMT (Nordic Mobile Telephone) dan AMPS (Analog Mobile Phone System). Teknologi ini hanya bisa melayani komunikasi suara saja tidak dapat melayani komunikasi data dalam kecepatan tinggi dan besar. Kekurangannya jumlah pelanggan yang dapat ditampung dalam satu sel sedikit, spektrum frekuensi yang boros dan derau intemodulasi (suara tidak jernih).

b. Generasi kedua

Dijadikan standar komersial dengan format digital, kecepatan rendah – menengah. Contoh: GSM dan CDMA2000 1xRTT.Antara generasi kedua dan generasi ketiga, sering disisipkan 2.5 G yaitu digital, kecepatan menengah (hingga 150 Kbps).Teknologi yang masuk kategori 2.5 G adalah layanan berbasis data seperti GPRS dan EDGE pada domain GSM dan PDN (Packet Data Network) pada domain CDMA.

Teknologi ini menghasilkan suara yang lebih jernih karena berbasis digital, jadi dapat diperbaikinya kerusakan sinyal suara akibat gangguan noise atau interferensi frekuensi lain. Akan tetapi kecepatan transfer data masih rendah. Tidak efisien untuk trafik rendah. Jangkauan jaringan masih terbatas dan sangat tergantung oleh adanya BTS (cell Tower).

c. Generasi ketiga:

Mampu mentransfer data dengan kecepatan tinggi (high-speed) dan aplikasi multimedia yang kecepatan transfer datanya mencapai (144kbps-2Mbps), untuk pita lebar (broadband). Contoh: W-CDMA (atau dikenal juga dengan UMTS) dan CDMA2000 1xEV-DO. 4G merupakan pengembangan dari teknologi 3G. Nama resmi dari teknologi 4G ini menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah “3G and beyond”. Sebelum 4G, High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) yang kadangkala disebut sebagai teknologi 3,5G telah dikembangkan oleh WCDMA sama seperti EV-DO mengembangkan CDMA2000.

HSDPA adalah sebuah protokol telepon genggam yang memberikan jalur evolusi untuk jaringan Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) yang akan dapat memberikan kapasitas data yang lebih besar (sampai 14,4 Mbit/detik arah turun).

Kelebihannya Memiliki kecepatan transfer data cepat (144kbps-2Mbps) sehingga dapat melayani layanan data broadband seperti internet, video on demand, music on demand, games on demand, dan on demand lain yang memungkinkan kita dapat memilih program musik, video, atau game semudah memilih channel di TV.

d. Generasi Keempat

4G dikatakan memiliki kecepatan 500 kali lebih cepat daripada CDMA2000 dapat memberikan kecepatan hingga 1Gbps jika anda di rumah atau 100Mbps ketika anda bepergian. Dan dalam waktu yang singkat tentu saja.Untuk contoh seberapa cepat teknologi 4G adalah mendownload film berkapasitas 6GB saja hanya diperlukan waktu 6 Menit.

4G adalah singkatan dari istilah dalam bahasa Inggris: fourth-generation technology. Istilah ini umumnya digunakan mengacu kepada pengembangan teknologi telepon seluler.4G merupakan pengembangan dari teknologi 3G.Nama resmi dari teknologi 4G ini menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah “3G and beyond”.

Teknologi 4G adalah istilah serapan dari bahasa Inggris: fourth-generation technology. Istilah ini umumnya digunakan untuk menjelaskan pengembangan teknologi telepon seluler.

Sistem 4G akan dapat menyediakan solusi IP yang komprehensif dimana suara, data, dan arus multimedia dapat sampai kepada pengguna kapan saja dan dimana saja, pada rata-rata data lebih tinggi dari generasi sebelumnya. Belum ada definisi formal untuk 4G. Bagaimanapun, terdapat beberapa pendapat yang ditujukan untuk 4G, yakni: 4G akan merupakan sistem berbasis IP terintegrasi penuh.

Ini akan dicapai setelah teknologi kabel dan nirkabel dapat dikonversikan dan mampu menghasilkan kecepatan 100Mb/detik dan 1Gb/detik baik dalam maupun luar ruang dengan kualitas premium dan keamanan tinggi. 4G akan menawarkan segala jenis layanan dengan harga yang terjangkau. Setiap handset 4G akan langsung mempunyai nomor IP v6 dilengkapi dengan kemampuan untuk berinteraksi internet telephony yang berbasis Session Initiation Protocol (SIP).

C. BLOG DIAGRAM ANALOG

Dalam mengkonversi sinyal informasi harus sesuai dengan ketahanan peralatannya serta dimensi dari alat itu sendiri, ada yang sesuai pada frekuensi rendah, frekuensi menengah, maupun frekuensi tinggi, baik dalam bentuk sinyal listrik atau gelombang elektromagnetik. Secara umum blok diagram untuk sistem komunikasi analog dapat diilustrasikan seperti gambar 1.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhtTQwqP6YnH7-HAxbkn5J68hYJRg-L5RzBiywlDKXqT9WGOcV3Bh_FP983Dw6ZqWvhNW-jIp2ueQq6NgM9vPy5f7NP44hipYy5MGNI4L6kZ0MJLxu7MLNZbvAEaGWODQCe2ykpvN1R-9jl/s640/fad.png

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Komunikasi Analog.

Pada gamabar 1 dapat diurakan secara singkat fungsi tiap komponen penyusun blok diagram sistem komunikasi analog sebagai berikut:

· Sumber informasi: memberikan informasi sinyal masukan, dapat dalam bentuk audio, video, maupun bentuk fisis lainnya

· Transduser input: mengubah informasi masukan (audio,video) menjadi isyarat elektris sesuai dengan karakteristik komponen elektronika peralatannya.

· Modulator analog: memodifikasi dan menyesuaikan isyarat pembawa proporsional pada perubahan isyarat elektris masukan dengan media transmisi yang digunakan, misalnya gelombang radio.

· Media Transmisi: dapat berupa kabel maupun non-kabel.

Beberapa sifat media transmisi yang merugikan diantaranya:

· Peredaman: biasanya sangat kecil, tetapi dapat pula besar

· Distorsi: respon terhadap isyarat tidak sempurna, sifat distorsi adalah jika isyarat tidak ada maka distorsi hilang.

· Interferensi: gangguan oleh isyarat lain terhadap media transmisi, walaupun isyarat ditiadakan interferensi tetap ada.

· Derau: gangguan dari dalam maupun luar mediatransmisi yang tidak dapat diramalkan.

Berikut gambar ilustrasai isyarat pada setiap node:

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjwlvgd4L-HBIQqb76-zx_sDm0x3Dw9hZWPk6yXKgmNHnJHw5jDePQBj2g9wrD4dMP7LJP_62r_OdFtJ8LJGPuPiqatwZ5Sl5HaQiXwJ1CaiCANPXNX7Ny_4CJRoQscpVR3N2mZMiyBQbqL/s640/kn.png

Gambar 2. Bentuk ilustrasi isyarat pada setiap node.

D. Blok Diagram Sistem Komunikasi Digital

Komunikasi ini proses modulasinya dalam bentuk digital, maka sebelum dimodulasi isyarat listrik keluaran transduser masukan harus diubah dulu menjadi urutan biner. Media udara adalah kwantitas fisis nyata yang bersifat analog, maka sebelum masuk media harus dianalogkan lagi, dengan kata lain di media sinyalnya adalah analog yang merepresentasikan urutan digital. Secara umum blok diagram untuk sistem komunikasi digital dapat diilustrasikan seperti gambar 3.

Gambar 3. Blok diagram sistem komunikasi digital

Berdasarkan gambar 3 tersebut dapat diurakan secara singkat fungsi tiap komponen penyusun blok diagram sistem komunikasi digital sebagai berikut:

· Sumber informasi: memberikan informasi sinyal masukan, dapat dalam bentuk audio, video, maupun bentuk fisis lainnya

· Transduser input: mengubah informasi masukan (audio,video) menjadi isyarat elektris sesuai dengan karakteristik komponen elektronika peralatannya.

· Source encoder: mengubah isyarat elektris menjadi urutan kode biner.

· Kanal encoder: menambahkan bit-bit khusus untuk mengurangi bit error pada penerima.

· Modulator analog: memodifikasi dan menyesuaikan isyarat pembawa proporsional pada perubahan isyarat elektris masukan dengan media transmisi yang digunakan, misalnya gelombang radio.

· Media Transmisi: dapat berupa kabel maupun non-kabel.

Sistem komunikasi ini adalah simetris antara sisi pengirim dan sisi penerima dengan garis cerminnya adalah media yang digunakan untuk menyalurkan informasi. Secara umum bentuk isyaratnya pada setiap node dapat dideskripsikan seperti gambar 4.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhEnn3cJGqanBsZv138TUw8fDkV531JNoMcxMc2IzMwYPhlyqEj21dVhLVOcgxjninSq6Y17qql1CehhO_mk8lYMn-KmkX4xMCt_cb0VcfDG7-TOjMD5QE3NATj1KEFWE6hsTMagZ87h54A/s400/vfar.png

Gambar 4. Fungsi blok diagram sistem komunikasi digital

E. KLASIFIKASI SINYAL

1. Sinyal multi channel adalah sinyal yang terdiri dari kumpulan beberapa sinyal independen (komposit).

Contoh : Sinyal broadband (kanal gambar, teks, voice), Sinyal video berwarna (kanal-kanal merah, hijau, dan biru), Sinyal musik stereo (kanal-kanal kiri dan kanan).

2. Sinyal Single channel adalah sinyal tunggal yang hanya terdiri dari satu sinyal independen.

Contoh : sinyal radio mediumwave (MW) pada radio biasa, Sinyal carrier, Sinyal FM.

3. Sinyal Waktu Kontinyu adalah sinyal yang memiliki variable independent yang bernilai nyata (real). Contoh persamaan :

s1(t)=sin(10πt)

4. Sinyal Waktu Diskrit adalah sinyal dengan variable independen bernilai integer. Contoh: Gelombang gempa. Contoh persamaan :

x(n)=sin(2πfn+θ)

5. Sinyal Periodik : Suatu gelombang disebut periodik jika gelombang itu selalu berulang setiap selang waktu tertentu. x(t+T) = x(t)

Contoh: x(t) = A tan(ωt + 2θ)

6. Sinyal Tidak Periodik : Pola sinyal yang tidak berulang setiap waktu. Contoh : bit-bit yang dikirim komputer. x(t+T) ≠ x(t)

Contoh: x(t) = sin(1.5ωt - πt)

7. Sinyal bernilai diskrit adalah sinyal yang variabel dependennya merupakan bilangan diskrit.

Contoh persamaan: x(n) = sin(3π n)

8. Sinyal bernilai kontinyu adalah sinyal yang variabel dependennya merupakan bilangan nyata. Contoh persamaan: x(t) = 3 cos(1.5πft) + 3 cos(2.5πft)

9. Sinyal Fungsi Genap : sinyal berharga real x(t), dan simetris terhadap sumbu y. mempunyai sifat: f(-t) = f(t).

Contoh: y(t)=cos(5 π.t +300)

10. Sinyal fungsi ganjil adalah suatu sinyal yang berbentuk tidak semetris (ganjil).

mempunyai sifat: -f(-t) = f(t).

Contoh: y(t)= 3sin(3/2 π.t/10)

Contoh Soal