BAB III Teknik Transmisi Analog

FAKULTAS ELEKTRO & KOMUNIKASI 1

TEKNIK TRANSMISI ANALOG

1. Karakteristik Sinyal2. Performansi3. Waktu Propagasi4. Baseband Processing


Obyektif PerkuliahanModul ini membahas bagaimana sinyal baseband yang akan diangkut, menyesuaikan karakteristik dari sinyal yang dikirimkan terhadap keterbatasan daya dan lebar pita kanal satelit. Hal ini adalah aspek yang penting dari komunikasi satelit karena daya mempengaruhi masa satelit dan ukuran stasiun bumi dan lebar-pita yang dibatasi oleh regulasiTujuannya adalah untuk mencapai hasil yang optimum yang memberikan kapasitas yang max dengan biaya yang minimum

Referensi :

Maral, G and Bousquet, M., “Satellite Communication Technology : System and Design”, John Willey and Son, 1995

Chapter , page


Agenda PerkuliahanKarakteristik SinyalPerformansiWaktu PropagasiBaseband Processing


Pendahuluan

Transmisi Analog meliputi :Proses di Sinyal Baseband Jumlah Kanal yang didukung oleh CarrierTipe-tipe Modulasi yang digunakan

FM SSB-AM

Studi kasusTransmisi telepone menggunakan SCPC/FM, FDM/FM, dan FDM/SSB-AMTransmisi televisi menggunakan SCPC/FM


Karakteristik SinyalBeberapa jenis sinyal baseband

Speech pada kanal teleponTelevisiBroadcast radio programmeData

800 3400

Sinyal Kanal TeleponVoice channel : 300 Hz – 3400 HzTest tone : 800 Hz (CCITT) atau 1000 Hz (US)Daya pada titik zero relative level di kanal telepon dengan referensi impedansi 600 Ω adalah 1 mW atau 0 dBm0

300 f (Hz)

Energi99% Energi voice < 3 kHz

Energi voice max


Karakteristik SinyalDaya sinyal voice rata-rata :

τσ log10115,0 2 ++= am PP

09,12 dBmPa −=

dB8,5=σ25,0=τ

Daya rata-rata sinyal speech

Standar deviasi distribusi normal daya sinyal

Faktor aktivitas pembicaraan (speak and listen)

015dBmPm −=


Karakteristik SinyalMeaning of “dBm0” (by ITU-T)

If a measuring signal with an absolute power level LM (in dBm) is applied at point T, the absolute power level of signal appearing at a point X, where the relative level is LXR (in dBr), will be LM + LXR (in dbm).Conversely, if a signal at X has an absolute power level LXA (in dBm), it is often convenient to “refer it to zero relative level point” by computing L0(in dBm0) by the formula:

L0 = LXA – LXRThis formula may be used, not only for signals, but also for noise (weighted or unweighted), which helps in the computation of a signal-to-noise ratio.


Karakteristik SinyalSinyal Televisi

Standar televisi berwarna :NTSC (japan, USA, Canada, Mexico, Asia, Amerika selatan) 30 frames/s, 525 lines/framePAL (Phase Alternating Line) : Europe kecuali perancis, Australia, Amerika selatan, dan Afrika 25 frames/s, 625 lines/frameSECAM(SEquentiel Couleur A Memoire) :Perancis, USSR, Timur Tengah & AfrikaMAC(Multiple Access Componen) Satellite broadcasting

Sinyal televisi terdiri dariLuminance black & whiteChrominance warnaSound


Standar TV Beberapa Negara

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:NTSC-PAL-SECAM.svg


Karakteristik SinyalPembangkitan sinyal televisi


Karakteristik SinyalSpektrum sinyal komposit


Karakteristik SinyalStandar MAC(Multiplexed Analogue

Component)


Karakteristik SinyalAlokasi satu perioda

komponen sinyal MAC


Karakteristik SinyalRadio Broadcast Program

40 Hz s.d. 15 kHzData

Representasi sinyal : NRZ, RZ, Biphase, Manchester


Karakteristik SinyalSpektrum sinyal data


PerformansiParameter kualitas

S/N = daya sinyal baseband/daya noise baseband analogBER (Bit Error Rate) digitalKedua parameter bergantung pada nilai (C/N0)T menunjukkan kualitas link station –station dan didefinisikan pada input penerima stasiun bumi.


Waktu PropagasiWaktu propagasi di space link

Ru : jarak SB-Satelit, RD : jarak Satelit-SB

Waktu propagasi di jaringan terestrial (Switch + propagasi)

( ) cRRt DUSS +=

( )] [ 004,012][ kmjarakmstN ×+=


Baseband ProcessingTujuan : meningkatkan kualitas space link menggunakan metoda dimana costnya lebih rendah bila dibandingkan modifikasi di salah satu parameter link budgetMetode yang digunakan

Untuk teleponiAktivasi suaraPre- dan de-emphasisKompresi dan ekspansi

Untuk televisiPre- dan de-emphasis


Baseband ProcessingAktivasi suara

Prinsip : hanya membangun space link jika subscriber benar-benar berbicara.

Pada SCPC voice activity = 0,25 mengurangi daya 6 dB

Pre- dan de- emphasisNoise di output demodulator untuk FM mempunyai rapat spektral parabolik. Komponen frekuensi tinggi lebih terpengaruh noise daripada frekuensi rendah

Perbaikan untuk teleponi : 4 – 5 dBPerbaikan untuk televisi : 13 dB


Baseband Processing

Filter Pre-emphasis

Filter De-emphasis

FM Modulator

FM Demodulator

Receiver Filter

+

0 fmax 0 fmax

Noise

NC

0 fmaxfmax0

1⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

NS

2⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

NS

0NC


Baseband ProcessingCompanding

Prinsip : perbaikan S/N diperoleh di output demodulator diperoleh dengan mengurangi dynamic range sinyal sebelum modulasi dan melakukan kebalikannya setelah demodulasi

Satellite link ExpanderCompressor

– 5 – 10 – 15 – 20 – 25– 30

Noise

0

– 10 – 20 – 30– 40

– 50

0

– 10 – 20 – 30– 40

– 50

Noise ditekan di penerima– 70

– 50


Baseband ProcessingMultiplexing

Dalam transmisi analog : FDM


Baseband ProcessingAmplitude Modulation

Bentuk gelombang AM

mAM = indeks modulasiOkupasi spektral

Khusus untuk SSB-AM

( ) ( ) ( )tV

tvmAtc cAM ωcos1max

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

max2 fB =

maxfB =


Baseband ProcessingFrequency Modulation

Banyak digunakan karena :

S/N di output detektor FM >> C/N di input detektor (capture effect)Satelit : power limited dari pada bandwidth limited bekerja dengan level C/N rendah

Kelemahan FM :Bandwidth yang lebarEfisiensi spektral rendah

Bentuk gelombang FM :

m = indeks modulasi

Bandwidth FM (aturan Carson)

( ) ( )

( )( )tmtA

ttAtv

c

c

mod

modmod

sincos

sincos

ωω

ωωωω

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ+=

( )12 mod += mfB

( )mod2 ffB +Δ=


Baseband ProcessingPerbaikan S/N pada FM Perbaikan pada FM

tersebut hanya akan valid bila C/N > dari nilai minimum yang disebut threshold demodulator.Jika C/N < threshold, S/N akan turun dengan cepat.

( ) 213 mmNC

NS

io

+×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

( )( )3

13

2

2

23

fffB

NC

NS peakIF

io −

Δ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

( )( )3

max

2

23

ffB

NC

NS peakIF

io

Δ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛


Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada SCPC/FM

SCPC = Single Channel per Carrier

Δfrms = frekuensi deviasi rmsfmax = frekuensi maksimum kanal telepon (3,4 KHz)p = faktor perbaikan akibat pre- dan de-emphasis (6,3 dB) dan companding (17 dB)w = faktor weighting psophometric (2,5 dB)(C/N0)T = carrier to noise spectral density ratio pada input receiver (Hz)

( )( ) pwff

NC

NS rms

To3

max

2

0

3 Δ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛


Baseband Processing

g = 12,6 Faktor kliping yg bisa diterimaL = Load factor

( ) 35,010 20/115,0 2

== + σaPL

gLf

f peakrms

Δ=Δ

( ) 53,010 20/002875,0 2

== + σaPLTanpa companding

Dengan companding

09,12 dBmPa −=

dB8,5=σ


Baseband ProcessingContoh 1

SCPC/FM dgn emphasis tanpa companding. Link satelit antara 2 stasiun menempati bandwidth BN=25 kHz. S/N target = 50 dB.L = 0,35; p = 6,3 dB; w=2,5 dBΔfp = (BN/2) – fmax = 12500 – 3400 = 9100 HzΔfrms = 9100/(12,6 x 0,35) = 2063,5 Hz(C/N0)T = 76,1 dB(Hz)(C/N)T = (C/No)T/BN = 32,1 dB

Contoh 2Transmisi SCPC/FM dgn companding & emphasisL = 0,53p = 17 dB+6,3 dB = 23,3 dBΔfr = 9100/(12,6 x 0,53) = 1362,7 Hz(C/N0)T = 62,7 dB(C/N)T = 18,7 dB

Gain akibat companding = 13.4 dB


Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada FDM/FM

Carrier adalah FM dengan sebuah multiplex telepon FDM sebanyak n channelS/N pada output modulator

Δfrms = deviasi frek (sinyal test)fmax = frek max sinyal multiplexb = bandwidth 1 kanal telepon = 3,1 KHzp = faktor perbaikan = 4 dBw = faktor bobot =2,5 dB

Bandwidth yang dibutuhkan

Faktor beban :Tanpa companding

Dengan companding

pwff

bNC

NS rms

T

2

max0

1⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

( )

16,3

2 max

=

Δ=Δ

+Δ=

g

fgLf

ffB

rmsp

p

( )

( )240 10

240 10

20log41

20log1015

<=

>=+−

+−

nL

nLn

n

( )

( )240 10

240 10

20log48,2

20log102,11

<=

>=+

+−

nL

nLn

n


Baseband ProcessingKapasitas dan band frekuensi multiplex analog yang digunakan di komunikasi satelit


Baseband ProcessingContoh 1 : FDM/FM tanpa compandingDiketahui bandwidth repeater satelit 36 MHz. hitung (C/No)T yang dibutuhkan untuk sebuah multiplex 972 kanalfmax = 4028 kHz.L = 5,54Δfp= BN/2 – fmax =13,97 MHzΔfr= Δfp/gL = 0,798 MHzS/N = 50 dBpw = (4+2,5) dB =6,5 dB(C/No)T = 92,5 dB(Hz)(C/N)T = 16,9 dB

Contoh 2 : FDM/FM dengan compandingDiketahui bandwidth repeater satelit 36 MHz. hitung (C/No)T yang dibutuhkan untuk sebuah multiplex 972 kanal dengan compandingfmax = 4028 kHz.L = 8,6Δfp= BN/2 – fmax =13,97 MHzΔfr= Δfp/gL = 0,514 MHzS/N = 50 dBpw = (17+4+2,5) dB=23,5 dB(C/No)T = 79,3 dB(Hz)(C/N)T = 3,7 dB


Baseband ProcessingTransmisi Telepon pada FDM/SSB-AM

Jika diketahui frekuensi maksimum fmax dari multiplex 4500 n , dengan n adalah jumlah kanal telepon, maka bandwidth yang dipakai adalah 4500 n Hz.Daya carrier = nPm

Untuk S/N = 50 dB Pm/N = 35 dB(C/N)T yang dibutuhkan = 35 + 10 log n


Baseband ProcessingTransmisi Televisi pada SCPC/FM

S/N pada output demodulator

ΔfTPP = deviasi frekuensi peak to peakBn = bandwidth noisepw = faktor perbaikan

Bandwidth yang dibutuhkan

pwBB

fNC

NS

nn

TPP

T⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

123

2

0 max2 ffB TPPN +Δ=


Baseband ProcessingContoh 1 : transmisi televisi 625/50 oleh INTELSAT

Data : ΔfTPP = 15MHz, fmax = 6 MHz, Bn = 5MHz, pw = 13,2 dBS/N = -42,5 + (C/N0)TJika S/N diinginkan 45 dB dibutuhkan (C/N0)T = 87,5 dB(Hz). Bandwidth yang digunakan carrier = BN = 27 MHzDengan 89,6 dB(Hz), INTELSAT menyediakan S/N 47,1 dBAkan tetapi INTELSAT hanya menggunakan 15,75 MHz bandwidth untuk dapat mentransmisikan 2 carrier tv pada Xponder 36 MHz. Terjadi freq. overdeviation.Dengan BN = 15,75 MHz S/N = 29,5 dB + (C/N)TUntuk S/N 45 dB, dibutuhkan (C/N)T = 15,5 dB


Baseband ProcessingContoh 2 : transmisi televisi 625/50 oleh ASTRA

Data : ΔfTPP = 13,5 MHz, fmax = 6 MHz, Bn = 5 MHz, pw = 13,2 dBS/N = -43,4 + (C/N0)T

Jika S/N diinginkan 45 dB dibutuhkan (C/N0)T = 88,4 dB(Hz). Bandwidth yang digunakan carrier = BN = 25,5 MHzDengan Bn = 25, 5 MHz S/N = 30,7 dB + (C/N)T

Untuk S/N 45 dB, dibutuhkan (C/N)T = 14,3 dBDengan C/N 13 dB, ASTRA menyediakan S/N 43,7 dB

BAB III Teknik Transmisi Analog

Documents