Transmisi Digital

Kaedah Transmisi Menggunakan Isyarat Digital-UniKutub-Kutub-DwiKutub

Pengekodan Data Digital ke Isyarat Digital Ada banyak teknik untuk menukarkan data digital kepada isyarat

digital Pengekodan UniKutub Pengekodan Kutub

– NRZ NRZ-L NRZ-I

– RZ– DwiFasa

Manchester Differential Manchester

DwiKutub – AMI– B8ZS– HDB3

UniKutub

Sangat mudah dan sangat primitif Sistem transmisi digital berfungsi dgn menghantar

denyut voltej melalui sambungan media (dawai/kabel)

Pengekodan UniKutub menggunakan hanya 1 paras I.e: 1 dikod dgn nilai +ve dan 0 dikod dgn nilai sifar

Amplitud

Masa

0 0 0 01 1 1 1

Pengekodan Kutub

Menggunakan 2 paras voltej (+ve & -ve) 3 jenis pengekodan kutub yg popular:

– Nonreturn to zero (NRZ)– Return to zero (RZ)– DwiFasa

Nonreturn to zero (NRZ)

Paras isyarat sentiasa bernilai +ve atau

-ve 2 kaedah NRZ yg popular ialah:

– Nonreturn to zero, level (NRZ-L)– Nonreturn to zero, invert (NRZ-I)

Pengekodan NRZ

Tinggi+ve

Rendah-ve

01 01 01 1 0

Tinggi untuk 0,

Rendah untuk 1

NRZ-L Paras isyarat bergantung kpd bit yg

diwakilkan Voltej +ve biasanya mewakili bit 0, dan

voltej –ve mewakili bit 1 Paras isyarat bergantung kpd keadaan

sesuatu bit

Amplitud

Masa

0 0 0 01 1 1 10 0 0 01 1 1 1

NRZ-I

Isyarat disongsangkan bila bertemu bit 1 Perubahan voltej (bukan voltej) yg mewakili bit 1 Bit 0 diwakilkan tanpa ada perubahan pada

amplitud voltej, dan bit 1 diwakilkan dgn menukar amplitud isyarat

Amplitud

Masa

0 0 0 01 1 1 10 0 0 01 1 1 1

Pengekodan NRZ-I

Perwakilan bit 0 dan 1 ditentukan oleh isyarat sebelumnya dan bukannya oleh perwakilan tetap elektrik. Bit 1 akan menukar paras voltan sebelumnya dan bit 0 akan mengekalkan paras voltan sebelumnya

Tinggi+ve

Rendah-ve

01 01 01 1 0

Return to Zero (RZ)

Menggunakan 3 nilai (+ve, -ve dan sifar) Isyarat berubah bukan di antara bit tetapi

di pertengahan setiap bit Bit 1 diwakili oleh +ve-ke-sifar dan bit 0

diwakili oleh –ve-ke-sifar

Amplitud

Masa

0 0 0 01 1 1 1

DwiFasa

Isyarat berubah di pertengahan sela bit tetapi tidak kembali ke paras sifar

Ia terus ke kutub yang bertentangan Terdapat 2 jenis pengekodan dwifasa :

– Manchester (diguna dlm Ethernet LAN)– Differential Manchester (diguna dlm Token

Ring)

Manchester & Differential Manchester

Manchester

Menggunakan perubahan voltej pd pertengahan setiap sela bit utk pensinkronian dan perwakilan bit

Perubahan dr –ve-ke-+ve mewakili bit 1 dan +ve-ke- -ve mewakili bit 0

Bit ditentukan oleh permulaan voltan Bit 0 ~ bermula dgn voltej tinggi kemudian

berubah kpd voltan rendah di pertengahan isyarat

Bit 1 ~bermula dgn voltej rendah kemudian berubah kpd voltej tinggi di dipertengahan isyarat

Perwakilan jujukan bit 10110100

1 1 1 10 0 0 0

Differential Manchester

Perubahan pada pertengahan sela bit diguna utk pensinkronian, tetapi kehadiran/ketiadaan perubahan pada permulaan sela diguna utk mengenalpasti bit 0 atau 1

Perubahan bermakna bit 0 dan tiada perubahan bermakna bit 1

Kita perlukan 2 perubahan isyarat utk wakilkan bit 0 tetapi hanya 1 perubahan utk bit 1

Perwakilan jujukan bit 01001110

0 0 0 11 1 1 0

Andaikan, voltan sebelumnya adalah +ve

DwiKutub

Menggunakan 3 paras voltej (+ve, -ve dan sifar) Paras sifar diguna utk mewakili bit 0 Bit 1 diwakilkan dgn menggunakan voltej +ve dan –ve

secara berselang-seli Jika bit 1 yg pertama diwakilkan oleh amplitud +ve, bit

1 kedua akan diwakilkan oleh amplitud –ve, bit 1 ketiga +ve, dan begitulah seterusnya

Amplitud

Masa

0 0 0 01 1 1 1

DwiKutub

3 jenis pengekodan dwifasa yg popular :– Bipolar Alternate Mark Inversion (AMI)– Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)– High-Density Bipolar 3 (HDB3)

Alternate Mark Inversion (AMI)

AMI bermaksud selang-selikan amplitud bit 1 Voltej 0 (neutral) mewakili bit 0 Bit 1 diwakili oleh voltej +ve dan –ve berselang-

seli

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1

Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)

B8ZS berfungsi hampir serupa seperti AMI Bezanya ialah apabila berlaku >= 8 jujukan bit 0

berturut-turut dalam aliran data Apabila 8 bit 0 berturut-turut, B8ZS

memperkenalkan perubahan berpandukan kutub bit 1 sebelumnya (bit 1 sebelum jujukan bit 0)

Jika bit 1 itu +ve, jujukan 8 bit 0 akan dikodkan sebagai 0,0,0,+ve,-ve,0,-ve,+ve.

Jika bit 1 itu –ve, jujukan 8 bit 0 akan dikodkan sebagai 0,0,0,-ve,+ve,0,+ve,-ve.

Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitud

Masa

+ 0 0 0 0 0 0 0 0

+ 0 0 0 + - 0 - + - 0 0 0 - + 0 + -

- 0 0 0 0 0 0 0 0

Kutub bit 1 sebelumnya

High-Density Bipolar 3 (HDB3)

HDB3 memperkenalkan perubahan kepada bentuk dwifasa AMI setiap kali jujukan 4 bit 0 ditemui (berbanding 8 jujukan bit 0 dlm B8ZS)

Jika ini berlaku, kutub salah satu drp 4 bit 0 akan diubah berpandukan bit 1 sebelumnya dan bilangan bit 1 selepas kali terakhir penggantian dilakukan

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitude

Time

High-Density Bipolar 3 (HDB3)

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitud

Masa

+ 0 0 0 0

- 0 0 0 - + - 0 0 - - + 0 0 +

+ 0 0 0 0- 0 0 0 0 - 0 0 0 0

+ 0 0 0 +

Jika bilangan bit 1 selepas pertukaran terakhir ganjil

Jika bilangan bit 1 selepas pertukaran terakhir genap

Latihan

Lakarkan isyarat digital untuk jujukan bit 0010100010 menggunakan skema pengekodan NRZ dan NRZI. Anggapkan isyarat sebelumnya adalah positif

Latihan

Lakarkan perwakilan bit menggunakan kaedah pengekodan NRZ, Manchester dan Differential Manchester untuk jujukan bit 10110100.

Apakah jujukan bit untuk perwakilan graf dibawah untuk skema pengekodan manchester dan skema differential manchester?

Tinggi+ve

Rendah-ve

Analog-ke-Digital (Pendigitalan)

Pendigitalan

Data analog perlu didigitalkan terlebih dahulu utk membolehkan ianya menggunakan sistem penghantaran digital.

Pendigitalan data analog akan menghasilkan data digital.

Data ini seterusnya akan dibawa oleh isyarat digital atau isyarat analog.

Pendigitalan menghasilkan data yang sangat banyak.

Kaedah Pertukaran Analog-ke-Digital

Kaedah pendigitalan: – Pulse Amplitude Modulation (PAM)– Pulse Code Modulation (PCM)

PAM ada kegunaannya tetapi tidak digunakan dgn sendirinya dalam komunikasi data

PAM merupakan langkah pertama dlm PCM

Pulse Amplitude Modulation PAM)

Teknik ini mengambil isyarat analog, melakukan persampelan dan janakan suatu siri denyutan kepada hasil proses persampelan

Proses persampelan mengukur amplitud isyarat pada sela yang sama

Pada suatu ketika paras isyarat dibaca dan dipegunkan seketika

Pulse Amplitude Modulation PAM)

Pulse Code Modulation (PCM)

PAM hanya menterjemah gelombang asal kepada suatu siri denyutan

Denyutan ini masih dlm bentuk analog PCM mengubahsuai denyutan yg dijana oleh

PAM kepada isyarat digital PCM akan melakukan “quantization” keatas

denyut PAM Quantization ialah kaedah mengumpukkan nilai

asas kepada setiap sampel dalam julat tertentu

Quantized PAM Signal

PCM

PCM menggunakan kaedah yg mudah dlm membri nilai kpd sampel

Setiap nilai diterjemah kepada 7 bit perduaan yg setara dgnnya

Bit ke-8 menunjukkan tandanya (- atau +) Digit perduaan ini kemudiannya ditukar kpd

isyarat digital menggunakan teknik pengekodan digital-ke-digital

“Quantizing” dgn tanda dan magnitud

PCM (conclusion)

PCM terbina oleh 4 proses berbeza : – PAM– Quantization– Pengekodan perduaan – Pengekodan digital-ke-digital

I.e. PCM biasa diguna utk mendigitalkan transmisi suara dalam sistem komunikasi

PCM (conclusion)

Pendigitalan Data Audio

Bil bit terhasil sesaat = bil sampel sesaat X bil bit sesampel

Kualiti pendigitalan:– Telefon: 8,000 sampel sesaat dengan 8 bit sesampel– Muzik: 32,000 sampel sesaat dengan 16 bit

sesampel.– CD: 44,000 sampel sesaat dengan 32 bit sesampel.

Pendigitalan Data Video

Bil bit terhasil sesaat = bil kerangka sesaat X resolusi satu kerangka

Kualiti pendigitalan:– TV: lebih kurang 30 kerangka sesaat– Resolusi skrin komputer lebih kurang 800 X 600

pixel (anggapkan satu pixel bersamaan satu bit)

Latihan

Lakarkan penghantaran untuk jujukan data berikut 10111001 melalui kaedah Manchester dan Differential Manchester (andaikan paras voltej sebelumnya adalah +ve 15 volt). Dengan menggunakan jujukan data yang sama, lakarkan penghantaran melalui kaedah dibit dalam PM.

Latihan Pendigitalan Data Audio

Kirakan jumlah bit yang terhasil utk mendigitalkan satu lagu, selama 4.5 minit, pada kualiti CD?

Berapa lamakah masa diperlukan utk memuat-turun (download) lagu tersebut menggunakan modem V.90?

Latihan Pendigitalan Data Video

Anggapkan lima minit klip video hendak dihantar melalui talian telefon, menggunakan modem berkelajuan 56 Kbps. Klip video ini didigitalkan utk paparan satu skrin penuh berresolusi 680 X 480 pixel, dengan bilangan kerangka sebanyak 30 kerangka sesaat. Kelajuan data berkesan talian ini adalah 60%. Menggunakan kelajuan data berkesan, kirakan masa yg diambil utk menghantar klip video digital tersebut.