Gangguan Transmisi Objektif: Mengetahui bentuk gangguan isyarat Mengira pemerosotan saluran Menyatakan rumus dan mengira kekuatan isyarat dan kapasiti maksimum suatu saluran norly@ftsm.ukm.my

Gangguan Isyarat

Bentuk gangguan terdiri drp: Semasa penghantaran, isyarat boleh terganggu dan menyebabkan isyarat menjadi salah Bentuk gangguan terdiri drp: Pemerosotan (attenuation) Lebarjalur yang terhad (bandwidth limitation) Hingar (noise) Herotan (distortion)

Pemerosotan Isyarat Pemerosotan ialah fenomena pengurangan kekuatan isyarat apabila ia berpindah di sepanjang saluran transmisi “Amplifier” atau pengulang diletakkan di sepanjang saluran untuk memulihkan kekuatan isyarat Jarak di antara pengulang haruslah ditentukan untuk meminimakan ralat pada isyarat yang disebabkan oleh kesan pemerosotan Pemerosotan isyarat bertambah dengan frekuensi Pemerosotan dikira dalam unit desibel (dB)

Pemerosotan Isyarat K2 K1 - kekuatan isyarat dihantar Pemerosotan = 10 log10 K1 dB K2 K1 - kekuatan isyarat dihantar K2 - kekuatan isyarat diterima (K1 dan K2 dalam watt) Penguatan isyarat = 10 log10 K2 dB K1

Pemerosotan Isyarat Contoh: -16 +20 -10 A B Pemerosotan Isyarat Contoh: 1 saluran di antara A dan B terdiri daripada 3 bahagian. Bahagian 1, pemerosotannya sebanyak 16 dB, bahagian 2 penguatannya sebanyak 20 dB dan bahagian 3, pemerosotannya sebanyak 10 dB. Andaikan purata kekuatan isyarat dihantar adalah 400 mW, kirakan purata kekuatan isyarat yang diterima bagi saluran tersebut. Pemerosotan saluran keseluruhan = (16 - 20) + 10 = 6 dB ==> 6 = 10 log10 400 K2 ==> K2 = 100.475 mW

Pemerosotan Isyarat Sesetengah kesan pemerosotan adalah disebabkan oleh penyerapan saluran Penyerapan saluran adalah istilah yang digunakan untuk menerangkan kehilangan kekuatan isyarat apabila isyarat bergerak melalui saluran Lebih panjang saluran, lebih tinggi penyerapannya Penyerapan dikira sebagai dB/m dan ia bersandar kepada frekuensi Ia mengurangkan lebarjalur yang ada “Equaliser” adalah penguat isyarat bersandarkan frekuensi yang digunakan untuk memulihkan isyarat

Figure 3.21 Attenuation

Example One reason that engineers use the decibel to measure the changes in the strength of a signal is that decibel numbers can be added (or subtracted) when we are talking about several points instead of just two (cascading). In Figure 3.22 a signal travels a long distance from point 1 to point 4. The signal is attenuated by the time it reaches point 2. Between points 2 and 3, the signal is amplified. Again, between points 3 and 4, the signal is attenuated. We can find the resultant decibel for the signal just by adding the decibel measurements between each set of points.

Figure 3.22 Example 14 dB = –3 + 7 – 3 = +1

Example Imagine a signal travels through a transmission medium and its power is reduced to half. This means that P2 = 1/2 P1. In this case, the attenuation (loss of power) can be calculated as Solution 10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0.5P1/P1) = 10 log10 (0.5) = 10(–0.3) = –3 dB

Example Imagine a signal travels through an amplifier and its power is increased ten times. This means that P2 = 10P1. In this case, the amplification (gain of power) can be calculated as 10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (10P1/P1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB

Hingar Tanpa kehadiran isyarat, suatu saluran mempunyai isyarat elektrik 0. Walau bagaimanapun pada hakikatnya, terdapat gangguan rawak pada saluran tersebut walaupun tanpa kehadiran isyarat Gangguan ini dikenali sebagai paras hingar talian/saluran Apabila isyarat yang dihantar mengalami pemerosotan, amplitudnya dikurangkan sehingga sama dengan kesan hingar Oleh itu, hingar menghadkan kadar maksima penghantaran bit

Nisbah Isyarat-Hingar Nisbah isyarat-hingar - NIH (signal-to-noise ratio - SNR) dinyatakan dalam desibel: NIH tinggi bermakna isyarat berkualiti tinggi dan NIH rendah bermakna sebaliknya SNR = 10 log10 S (dB) N S - kekuatan isyarat N - kekuatan hingar

Had Lebarjalur Setiap media transmisi mempunyai lebarjalurnya sendiri Lebarjalur menentukan jalur komponen-komponen frekuensi sinusoid yang akan dihantar oleh saluran tanpa pemerosotan Jika suatu isyarat pada/melalui satu saluran berlebarjalur L, isyarat yang muncul di hujung tersebut akan mempunyai lebarjalurnya dikurangkan mengikut lebarjalur L saluran tersebut Lebarjalur suatu saluran menghadkan kadar bit maksima yang boleh dihantar

Figure 3.13 Bandwidth

Example If a periodic signal is decomposed into five sine waves with frequencies of 100, 300, 500, 700, and 900 Hz, what is the bandwidth? Draw the spectrum, assuming all components have a maximum amplitude of 10 V. Solution B = fh - fl = 900 - 100 = 800 Hz The spectrum has only five spikes, at 100, 300, 500, 700, and 900 (see Figure 13.4 )

Figure 3.14 Example 3

Example A signal has a bandwidth of 20 Hz. The highest frequency is 60 Hz. What is the lowest frequency? Draw the spectrum if the signal contains all integral frequencies of the same amplitude. Solution B = fh - fl 20 = 60 - fl fl = 60 - 20 = 40 Hz

Figure 3.15 Example 4

Example A signal has a spectrum with frequencies between 1000 and 2000 Hz (bandwidth of 1000 Hz). A medium can pass frequencies from 3000 to 4000 Hz (a bandwidth of 1000 Hz). Can this signal faithfully pass through this medium? Solution The answer is definitely no. Although the signal can have the same bandwidth (1000 Hz), the range does not overlap. The medium can only pass the frequencies between 3000 and 4000 Hz; the signal is totally lost.

Had Kadar Data Selaju manakah data boleh dihantar (dlm bps) melalui suatu saluran? Kadar data bergantung kepada: Lebarjalur saluran Paras isyarat yang digunakan Kualiti saluran (paras hingarnya) 2 formula untuk mengira kadar data: Teori Nyquist (tanpa ambilkira hingar) Teori Shannon (mengambilkira hingar)

Kadar bit Nyquist KadarBit = 2 x Lebarjalur x log2L Lebarjalur adalah lebarjalur bagi sesuatu saluran L ialah bilangan paras diskret isyarat yang diguna untuk mewakilkan data KadarBit ialah kadar bit dlm bit/s Jika satu saluran mempunyai lebarjalur 3kHz dan memindahkan isyarat yg mempunyai 2 paras diskret, maka KadarBit = 2 x 3000 x log22 = 6000 bps

Example :nyquist Consider the same noiseless channel, transmitting a signal with four signal levels (for each level, we send two bits). The maximum bit rate can be calculated as: Bit Rate = 2 x 3000 x log2 4 = 12,000 bps

Kapasiti Shannon Kapasiti = Lebarjalur x log2 (1 + NIH) Lebarjalur adalah lebarjalur bagi sesuatu saluran NIH ialah nisbah isyarat-hingar : nisbah statistik kekuatan isyarat berbanding kekuatan hingar Kapasiti ialah kapasiti saluran dlm bit persaat Jika paras hingar saluran sgt tinggi, NIHnya menghampiri sifar Kapasiti = 3000 x log2 (1 + 0) = 3000 x log2 1 = 3000 x 0 = 0 Langsung tiada isyarat yang dapat dihantar

Teori Shannon tidak menyatakan bagaimana kapasiti saluran dicapai Saluran hanya mencapai had tersebut Tugas menyediakan kecekapan saluran yang tinggi adalah teknik pengekodan Kegagalan untuk memenuhi tahap persembahan yang sempurna diukur oleh kadar bit ralat - KBR (bit-error-rate) KBR 10-4 bermaksud secara puratanya 1 bit dalam setiap 104 bit yang diterima akan disalahterjemahkan

Table 3.1 Units of periods and frequencies Equivalent Seconds (s) 1 s hertz (Hz) 1 Hz Milliseconds (ms) 10–3 s kilohertz (KHz) 103 Hz Microseconds (ms) 10–6 s megahertz (MHz) 106 Hz Nanoseconds (ns) 10–9 s gigahertz (GHz) 109 Hz Picoseconds (ps) 10–12 s terahertz (THz) 1012 Hz

Example We have a channel with a 1 MHz bandwidth. The SNR for this channel is 63; what is the appropriate bit rate and signal level? Solution First, we use the Shannon formula to find our upper limit. C = B log2 (1 + SNR) = 106 log2 (1 + 63) = 106 log2 (64) = 6 Mbps Then we use the Nyquist formula to find the number of signal levels. For better performance we Choose something lower (4Mbps) 4 Mbps = 2  1 MHz  log2 L  L = 4

Example 10 We can calculate the theoretical highest bit rate of a regular telephone line. A telephone line normally has a bandwidth of 3000 Hz (300 Hz to 3300 Hz). The signal-to-noise ratio is usually 3162. For this channel the capacity is calculated as C = B log2 (1 + SNR) = 3000 log2 (1 + 3162) = 3000 log2 (3163) C = 3000  11.62 = 34,860 bps

Figure 3.23 Distortion

Herotan lengah (delay distortion) Gangguan kelambatan ini adalah fenomena dalam transmisi menggunakan dawai, kerana kelajuan pergerakan isyarat melalui dawai berubah-ubah mengikut frekuensi Oleh itu isyarat yang dihantar menggunakan frekuensi berbeza akan sampai pada penerima pada masa yang berbeza Herotan lengah meningkat dengan kadar bit kerana apabila kadar bit meningkat, sebilangan komponen frekuensi dilengahkan dan mula mengganggu komponen frekuensi bagi bit yang dihantar kemudian

Figure 3.24 Noise

Ciri-ciri Isyarat Yg Lain Throughput Propagation Speed Propagation Time Wavelength

Figure 3.25 Throughput

Figure 3.26 Propagation time

The distance a simple signal can travel in one period Figure 3.27 Wavelength The distance a simple signal can travel in one period Wavelength = Propagation speed / frequency