Transmisi Analog

-Tranmisi Jalur Asas dan Jalur lebar-Kaedah Transmisi Menggunakan Isyarat Analog

5.1 Transmisi Jalur Asas dan Jalur Lebar

Maklumat analog dan digital boleh dikodkan sebagai isyarat analog atau digital

2 kaedah utk transmisi data iaitu jalur asas (baseband) dan jalur lebar (broadband)

Jalur asas: isyarat data dihantar secara langsung di atas 1 dawai menggunakan voltan –ve atau +ve

Transmisi Jalur Lebar

Dlm teknik transmisi jalur lebar, data dihantar menggunakan isyarat pembawa (carrier signal) spt gelombang sinus

Disebabkan byk frekuensi isyarat pembawa blh dihantar serentak, maka lebih drp 1 isyarat boleh dihantar di atas dawai yang sama

Cth: kabel TV dimana hanya 1 dawai yg masuk tetapi ada banyak isyarat berbeza yang dihantar menggunakan kabel tersebut

Kita memilih stesen dgn menukar frekuensi saluran TV

Dalam komunikasi data, transmisi jalur lebar selalunya menggunakan isyarat analog utk menghantar data

Penggunaan jalur lebar dlm komunikasi biasanya akan melibatkan penukaran isyarat digital < -- > analog

5.2 Pemodulatan Digital-ke-Analog

Transmisi Isyarat Analog

Biasanya modem menukarkan gelombang diskret kpd sinus utk transmisi analog

Proses ini dipanggil pemodulatan Terdapat 4 kaedah pemodulatan :

– ASK (Amplitude Shift Keying / Kekunci Anjak Keluasan)– FSK Frequency Shift Keying / Kekunci Anjak Frekuensi)– PSK (Phase Shift Keying / Kekunci Anjak Fasa)– QAM (Quadrature Amplitude Modulation / Permodulatan

Keluasan Satu Perempat) Kedua modem yang terlibat perlu menggunakan

kaedah pemodulatan yang sama utk berkomunikasi

ASK (Amplitude Shift Keying)

Amplitud gelombang sinus diguna utk hantar 0 dan 1– ASK (Amplitude Shift Keying / Kekunci Anjak Keluasan)

Mempunyai 2 bit penduaan iaitu bit 1 atau bit 0 yang diwakili dengan 2 keluasan yang berbeza, sementara frekuensi dan fasa masih dalam keadaan yang tetap

Kelajuan penghantaran dengan menggunakan ASK adalah terhad pada kriteria fizikal sewaktu pertengahan proses penghantaran

ASK ini mudah terganggu kepada hingar. Jika terdapat pertambahan voltan secara tiba-tiba, ia akan membaca bit yang tidak dirancang

ASK banyak digunakan untuk proses penghantaran data digital melalui gentian fiber

ASK

Hubungan antara kadar baud dan lebarjalur (bandwidth) dlm ASK

Recall:

Kadar Bit ialah bilangan bit sesaat. Kadar Baud ialah bilangan unit isyarat sesaat.

Kadar Baud <= Kadar Bit.

Example 1Example 1

An analog signal carries 4 bits in each signal unit. If 1000 signal units are sent per second, find the baud rate and the bit rate

SolutionSolution

Baud rate = 1000 bauds per second (baud/s)Baud rate = 1000 bauds per second (baud/s)Bit rate = 1000 x 4 = 4000 bpsBit rate = 1000 x 4 = 4000 bps

Example 2Example 2

The bit rate of a signal is 3000. If each signal unit carries 6 bits, what is the baud rate?

SolutionSolution

Baud rate = 3000 / 6 = 500 baud/sBaud rate = 3000 / 6 = 500 baud/s

Example 3 Example 3

Given a bandwidth of 5000 Hz for an ASK signal, what are the baud rate and bit rate?

SolutionSolution

In ASK the baud rate is the same as the bandwidth, which means the baud rate is 5000. But because the baud rate and the bit rate are also the same for ASK, the bit rate is 5000 bps.

Example 4Example 4

Given a bandwidth of 10,000 Hz (1000 to 11,000 Hz), draw the full-duplex ASK diagram of the system. Find the carriers and the bandwidths in each direction. Assume there is no gap between the bands in the two directions.

SolutionSolution

For full-duplex ASK, the bandwidth for each direction isBW = 10000 / 2 = 5000 Hz

The carrier frequencies can be chosen at the middle of each band (see Fig. 5.5).

fc (forward) = 1000 + 5000/2 = 3500 Hzfc (backward) = 11000 – 5000/2 = 8500 Hz

Solution to example 4

Keburukan ASK

Talian telefon terdedah kpd kualiti transmisi yang memberi kesan kepada amplitud terutamanya untuk panggilan jarak jauh –

Mungkin berlaku pemerosotan amplitud

FSK (Frequency Shift Keying)

Ciri utamanya, frekuensi gelombang sinus berubah manakala amplitudnya tetap

Dipanggil juga “frequency shift keying” kerana data dihantar dgn mengubah frekuensi

Perlu 2 frekuensi berbeza (wakilkan 1 dan 0) utk transmisi setiap hala

Utk transmisi 2 hala perlu 4 frekuensi

Frequency Shift-Keying

Hubungan antara kadar baud dan lebarjalur (bandwidth) dlm FSK

Example 5Example 5

Find the minimum bandwidth for an FSK signal transmitting at 2000 bps. Transmission is in half-duplex mode, and the carriers are separated by 3000 Hz.

SolutionSolution

For FSK BW = baud rate + fBW = baud rate + fc1c1 f fc0c0

BW = bit rate + fc1 BW = bit rate + fc1 fc0 = 2000 + 3000 = 5000 Hz fc0 = 2000 + 3000 = 5000 Hz

Example 6Example 6

Find the maximum bit rates for an FSK signal if the bandwidth of the medium is 12,000 Hz and the difference between the two carriers is 2000 Hz. Transmission is in full-duplex mode.

SolutionSolution

Because the transmission is full duplex, only 6000 Hz is allocated for each direction. BW = baud rate + fc1 BW = baud rate + fc1 fc0 fc0 Baud rate = BW Baud rate = BW (fc1 (fc1 fc0 ) = 6000 fc0 ) = 6000 2000 = 4000 2000 = 4000But because the baud rate is the same as the bit rate, the bit rate is 4000 bps.

PSK (Phase Shift Keying)

Teknik yang lebih canggih Data dihantar dgn menukar fasa gelombang sinus Fasa isyarat pada tempoh setiap bit adalah tetap dan nilainya

bergantung pada bit (1 atau 0) PSK tidak mudah terganggu kepada hingar yang memberi

kesan terhadap ASK tetapi bukan pada kekangan lebar jalur FSK

Ini bermaksud, perubahan kecil pada isyarat boleh dikesan oleh penerima

Oleh itu, dengan menggunakan sepenuhnya 2 kelainan isyarat, setiap satu mewakili satu bit juga boleh menggunakan 4 kelainan dan setiap anjakan fasa mewakili 2 bit / dwibit

Phase Shift-Keying

Example 7Example 7

Given a bandwidth of 5000 Hz for an 8-PSK signal, what are the baud rate and bit rate?

SolutionSolution

For PSK the baud rate is the same as the bandwidth, which means the baud rate is 5000. But in 8-PSK the bit rate is 3 times the baud rate, so the bit rate is 15,000 bps.

QAM (Pemodulatan Amplitud 1/4)

Merupakan penggabungan di antara ASK dan PSK

Secara teori, sebarang ukuran nombor dari segi perubahan amplitud boleh

digabungkan dengan sebarang ukuran nombor pada setiap perubahan fasa

8-QAM

Kombinasi QAM

Bit dan Baud

Perbandingan Kadar Bit dan Baud

Modulation Units Bits/Baud Baud rate Bit Rate

ASK, FSK, 2-PSK Bit 1 N N

4-PSK, 4-QAM Dibit 2 N 2N

8-PSK, 8-QAM Tribit 3 N 3N

16-QAM Quadbit 4 N 4N

32-QAM Pentabit 5 N 5N

64-QAM Hexabit 6 N 6N

128-QAM Septabit 7 N 7N

256-QAM Octabit 8 N 8N

Example 8Example 8

A constellation diagram consists of eight equally spaced points on a circle. If the bit rate is 4800 bps, what is the baud rate?

SolutionSolution

The constellation indicates 8-PSK with the points 45 degrees apart. Since 23 = 8, 3 bits are transmitted with each signal unit. Therefore, the baud rate is 4800 / 3 = 1600 baud

5.3 Modem Telefon

Suatu talian telefon mempunyai lebarjalur hampir 2400 Hz untuk penghantaran data

Lebarjalur Talian Telefon

Perkataan “Modem” bermaksud modulator/demodulator.

Pemodulatan/Penyahmodulatan

Modem Tradisional

Modem 56K

5.4 Pemodulatan Isyarat Analog

Pemodulatan Amplitud (AM)

Pemodulatan Frekuensi (FM)

Pemodulatan Fasa (PM)

Pemodulatan Analog-ke-Analog

Bentuk Pemodulan Analog-ke-Analog

Pemodulatan Amplitud

Lebarjalur AM

Peruntukan jalur AM

Example 9Example 9

We have an audio signal with a bandwidth of 4 KHz. What is the bandwidth needed if we modulate the signal using AM? Ignore FCC regulations.

SolutionSolution

An AM signal requires twice the bandwidth of the original signal:

BW = 2 x 4 KHz = 8 KHz

Lebarjalur keseluruhan yg diperlukan untuk FM boleh ditentukan melalui lebarjalur

isyarat audio:

BWt = 10 x BWm.

Pemodulatan Frekuensi

Lebarjalur FM

Lebarjalur isyarat audio stereo biasanya 15 KHz. Oleh itu, suatu stesen FM

memerlukan sekurang-kurangnya lebarjalur seluas 150 KHz. FCC

menetapkan lebarjalur minimum sekurang-kurangnya 200 KHz (0.2 MHz).

Peruntukan jalur FM

Example 10Example 10

We have an audio signal with a bandwidth of 4 MHz. What is the bandwidth needed if we modulate the signal using FM? Ignore FCC regulations.

SolutionSolution

An FM signal requires 10 times the bandwidth of the original signal:

BW = 10 x 4 MHz = 40 MHz