NOISE

NOISE

 

(New Outlooks in Science & Engineering)

 

Pengenalan tentang Nosie

Dalam sistem komunikasi, keberhasilan penyampaian informasi dari pengirim (transmitter) kepada penerima (receiver) tergantung pada seberapa akurat penerima dapat menerima sinyal yang ditransmisikan dengan baik dan benar. Pada kenyataannya, acapkali sinyal informasi yang diterima oleh receiver mengalami kerusakan atau kesalahan. Sebagian besar kesalahan pengiriman informasi dalam sistem komunikasi disebabkan oleh noise.

Noise (derau) merupakan sinyal lain yang tidak diharapkan dalam sistem telekomunikasi karena bersifat mengganggu terhadap sinyal asli serta kehadirannya tidak bisa ditentukan (acak). Banyaknya noise tidak dapat ditentukan secara pasti, hanya dapat dirumuskan probabilitas ataupun kisaran nilai (range) nya saja.

Gangguan yang diakibatkan oleh noise dapat mengubah sinyal informasi, yang menyebabkan gelombang sinus mempunyai sinyal derau yang kecil yang bergabung didalam nya. Sehingga penerima tidak dapat membedakan sinyal informasi yang sebenarnya dari derau yang ditambahkan seperti terlihat pada Gambar 1

Gambar 1 NOISE pada gelombang sinus

Noise juga dapat merusak bentuk sinyal asli, menambah atau mengurangi amplituda nya, memperlambat waktu dan bentuk – bentuk perubahan lainnya. Noise tidak hanya merusak sinyal analog, tetapi juga menyebabkan sistem modulasi digital tidak berfungsi seperti tampak pada Gambar 2

a) Pulsa digital asli                                            b) Pulsa digital karena pengaruh NOISE

Gambar 2 Gangguan Derau pada Pulsa Digital

Jenis Noise

Secara garis besar ada dua jenis sumber noise. Yang pertama disebut external noise (derau yang berasal dari luar perangkat) dan internal noise (derau yang timbul dari perangkat itu sendiri)

External Noise

Eksternal Noise: Adalah noise yang dihasilkan dari luar alat atau sirkuit. Noise tidak disebabkan oleh komponen alat dalam sistem komunikasi tersebut. Ada 3 sumber utama noise eksternal:

  1. Atmospheric noise: Gangguan elektris yang terjadi secara alami, disebabkan oleh hal – hal yang berkaitan dengan atmosfir bumi. Noise atmosfir biasanya disebut juga static electricity. Noise jenis ini bersumber dari kondisi elektris yang bersifat alami, seperti kilat dan halilintar. Static electricity berbentuk impuls yang menyebar ke dalam energi sepanjang lebar frekuensi
  2. Ekstraterrestrial noise: Noise ini terdiri dari sinyal elektris yang dihasilkan dari luar atmosfir bumi. Terkadang disebut juga deep-space noise. Noise ekstraterrestrial bisa disebabkan oleh Milky Way, galaksi yang lain, dan matahari.Noise ini dibagi menjadi 2 kategori, yaitu solar dan cosmic noise:
    1. Solar noise: Solar noise dihasilkan langsung dari panas matahari. Ada dua bagian solar noise, yaitu saat kondisi dimana intensitas radiasi konstan dan tinggi, gangguan muncul karena aktivitas sun-spot dan solar flare-ups. Besar gangguan yang jarang terjadi ini (bersifat sporadis) bergantung pada aktivitas sun spot mengikuti pola perputaran yang berulang setiap 11 tahun.
    2. Cosmic noise: Cosmic noise didistribusikan secara kontinu di sepanjang galaksi. Intensitas noise cenderung kecil karena sumber noise galaksi terletak lebih jauh dari matahari. Cosmic noise sering juga disebut black-body noise dan didistribusikan secara merata di seluruh angkasa.
  1. Man-made noise: Secara sederhana diartikan sebagai noise yang dihasilkan manusia. Sumber utama dari noise ini adalah mekanisme spark-producing, seperti komutator dalam motor elektrik, sistem pembakaran kendaraan bermotor, alternator, dan aktivitas peralihan alat oleh manusia (switching equipment). Misalnya, setiap saat di rumah, penghuni sering mematikan dan menyalakan lampu melalui saklar, otomatis arus listrik dapat tiba-tiba muncul atau terhenti. Tegangan dan arus listrik berubah secara mendadak, perubahan ini memuat lebar frekuensi yang cukup besar. Beberapa frekuensi itu memancar/menyebar dari saklar atau listrik rumah, yang bertindak sebagai miniatur penghantar dan antenna. Noise karena aktivitas manusia ini disebut juga impulse noise, karena bersumber dari aktivitas on/of yang bersifat mendadak. Spektrum noise cenderung besar dan lebar frekuensi bisa sampai 10 MHz. Noise jenis ini lebih sering terjadi pada daerah metropolitan dan area industri yang padat penduduknya, karena itu disebut juga industrial noise

Internal Noise

Beberapa jenis internal noise yang terdapat dalam sistem komunikasi digital diantaranya adalah thermal noise, shot noise, flicker noise, white noise, dan noise kuantisasi.

1. Thermal noise

Thermal noise atau sering juga disebut dengan Johnson Noise merupakan suatu fenomena noise yang berhubungan dengan suhu material. Semakin tinggi suhu komponen, daya noise akan semakin besar. Thermal Noise tidak terjadi pada suhu 0oK (-273oC). Contoh nya adalah white noise.

White noise (derau putih) merupakan suatu noise dengan kerapatan spektral daya yang merata pada seluruh komponen frekuensinya. Dikatakan white noise karena berpedoman pada kenyataan bahwa sebenarnya cahaya putih merupakan kumpulan dari berbagai warna yang dapat diuraikan secara merata melalui suatu spektrum. Demikian pula dengan white noise yang juga terdiri dari berbagai sumber derau, serta lebar daerah energi elektron dan molekul-molekul yang merupakan pembangkit derau tersebut. Perpindahan random elektron pertama kali dikenal tahun 1927 oleh JB. Johnson di Bell Telephone Laboratories. Johnson membuktikan bahwa kekuatan thermal noise proporsional dengan bandwidth dan temperature absolute.           
Secara matematis, kekuatan noise adalah:

N = KTB

· N = kekuatan noise (noise power)
· K = Boltzmann’s proportionality constant (1.38 × 10-23 joules per Kelvin)
· T = Temperatur absolute
· B = bandwidth

2. Shot noise

noise jenis ini muncul karena penyampaian sinyal yang tidak beraturan pada keluaran (output) alat elektronik yang digunakan, seperti pada transistor dua kutub. Pada alat elektronik, jumlah partikel pembawa energi (elektron) yang terbatas menghasilkan fluktuasi pada arus elektrik konduktor. Shot noise juga bisa terjadi pada alat optik, akibat keterbatasan foton pada alat optik. Pada shot noise, penyampaian sinyal tidak bergerak secara kontinu dan beraturan, tapi bergerak berdasarkan garis edar yang acak. Karena itu, gangguan yang dihasilkan acak dan berlapis pada sinyal yang ada. Ketika shot noise semakin kuat, suara yang ditimbulkan noise ini mirip dengan butir logam yang jatuh di atas genteng timah.
Shot noise tidak berlaku pada kawat logam, karena hubungan antar elektron pada kawat logam dapat menghilangkan fluktuasi acak.
Shot noise disebut juga transistor noise dan saling melengkapi dengan thermal noise.
Penelitian shot noise pertama kali dilakukan pada kutub positif dan kutub negatif tabung pesawat vakum (vacuum-tube amplifier) dan dideskripsikan secara matematis oleh W. Schottky tahun 1918.

3. Flicker noise

Flicker noise berkaitan dengan ketidakteraturan hubungan dan permukaan pada katoda semikonduktor. Kehadiran noise ini disebabkan oleh terjadinya fluktuasi konduktivitas medium. Flicker noise memperbesar daya noise sebanding dengan panjang gelombang. Noise ini terjadi pada komponen yang memiliki frekuensi dibawah 100 Hz.

4. Noise kuantisasi

Noise kuantisasi timbul pada saat proses pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital akibat pembulatan level sinyal kontinyu ke harga-harga yang diskrit dan terutama dirasakan pada sinyal yang memiliki level rendah. Noise kuantisasi menyebabkan timbulnya kesalahan dalam regenerasi sinyal.

Alasan perlunya mengurangi derau dalam sistem komunikasi, antara lain :

1.  Meningkatkan sensitifitas rangkaian untuk mendeteksi sinyal yang diinginkan dalam sebuah  penerima (receiver),

2.  Mengurangi konten harmonis dan fasa derau dalam pemancar (transmitter),

3.  Meningkatkan perbandingan sinyal dengan derau (signal to noise ratio)

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s