Noise atau yang biasa disebut derau adalah suatu sinyal baik yang bersifat akustik (suara), elektris, maupun elektronis yang hadir dalam suatu sistem (rangkaian listrik/ elektronika) dalam bentuk gangguan yang bukan merupakan sinyal yang diinginkan.
Sumber derau dapat dikelompokkan dalam tiga kategori:
1. Sumber derau intrinsic yang muncul dari fluktuasi acak di dalam suatu sistemfisik seperti thermal dan shot noise.
2. Sumber derau buatan manusia seperti motor, switch, elektronika digital.
3. Derau karena gangguan alamiah seperti petir dan bintik matahari.
Jenis Derau
• Correlated noise: hubungan antara sinyal dan noise masuk dalam kategori ini. Karena itu, correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.
• Uncorrelated noise: noise yang dapat muncul kapanpun, saat terdapat sinyal maupun tidak ada sinyal. Uncorrelated noise muncul tanpa memperhatikan adanya sinyal atau tidak. Noise dalam kategori ini dapat dibagi lagi menjadi dua kategori umum, yaitu :
1. 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:
a. 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
b. 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.
c. 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 antena.
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.
2. Internal Noise:Internal noise juga menjadi faktor yang penting dalam sistem komunikasi. Internal noise adalah gangguan elektris yang dihasilkan alat atau sirkuit. Noise muncul berasal dari komponen alat dalam sistem komunikasi bersangkutan. Ada 3 jenis utama noise yang dihasilkan secara internal, yaitu:
a. Thermal noise: Thermal noise berhubungan dengan perpindahan elektron yang cepat dan acak dalam alat konduktor akibat digitasi thermal.
Perpindahan yang bersifat random ini pertama kali ditemukan oleh ahli tumbuh-tumbuhan, Robert Brown, yang mengamati perpindahan partikel alami dalam penyerbukan biji padi.
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 temperatur absolut.
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
b. 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.
c. Transit-time noise: Arus sinyal yang dibawa melintasi sistem masukan dan keluaran pada alat elektronik, (misalnya dari penyampai (emitter) ke pengumpul (collector) pada transistor) menghasilkan noise yang tidak beraturan dan bervariasi. Inilah yang disebut dengan transit-time noise. Transit- time noise terjadi pada frekuensi tinggi ketika sinyal bergerak melintasi semikonduktor dan membutuhkan waktu yang cukup banyak untuk satu perputaran sinyal.
Transit time noise pada transistor ditentukan oleh mobilitasdata yang dibawa, bias tegangan, dan konstruksi transistor. Jika perjalanan data tertunda dengan frekuensi yang tinggi saat perlintasan semikonduktor, noise akan lebih banyak dibandingkan dengan sinyal aslinya.
Efek derau
Derau dapat memberikan efek pada tampilan sistem komunikasi dalam 3 area:
1. Derau menyebabkan pendengar tidak mengerti dengan sinyal asli yang disampaikan atau bahkan tidak mengerti dengan seluruh sinyal
2. Derau dapat menyebabkan kegagalan dalam sistem penerimaan sinyal.
3. Derau juga menghasilkan sistem yang tidak efisien
Tujuan sistem komunikasi adalah untuk mengirimkan data sebanyak mungkin sesuai dengan waktu yang tersedia, dengan menggunakan cukup bandwidth, power, dan channel. Jika derau memberi efek pada sistem, baik karena kesalahan pada sistem penerimaan sinyal maupun kegagalan sistem (malfungsi), perancang dan pengguna sistem harus mengganti sistem tersebut. Ini dapat dilakukan dengan mengulang informasi satu kali atau lebih. Pengulangan ini menggunakan tekhnik yang lebih baik agar dapat mengoreksi kesalahan sebelumnya atau dengan memberikan power lebih pada sinyal sehingga power sinyal akan lebih besar dari power noise. Namun, apapun cara yang digunakan, sistem komunikasi menjadi tidak efisien karena membuang banyak waktu dan power untuk mengatasi derau.
Noise dan Metode Penanggulangannya
Noise adalah sinyal tidak dikehendaki yang secara alamiah terdapat pada semua jenis sistem. Pada sistem audio, terdapat banyak sumber noise yang dapat mengganggu output ideal dari sistem audio tersebut. Noise yang mungkin terjadi pada sistem audio adalah noise akustik, noise audio dan noise elektrik. Noise akustik adalah suara yang berasal dari sumber lain di sekitar sistem tersebut, seperti suara dering telepon atau suara deru kendaraan yang melintas. Noise audio adalah suara residu (umumnya berupa dengung atau desis) yang terdengar pada jeda diam dari suatu media penyimpan audio. Sedangkan noise elektrik atau thermal noise adalah suara yang dihasilkan karena naiknya suhu dari komponen elektronik yang terdapat pada sistem. Berbagai macam metode digunakan untuk dapat mengatasi noise agar sistem dapat memberikan output yang lebih baik kualitasnya. Secara garis besar, penanggulangan noise terbagi menjadi passive noise control dan active noise control. Passive noise control adalah upaya penanggulangan noise menggunakan komponen yang tidak memerlukan daya. Umumnya passive noise control menggunakan bahan-bahan kedap suara yang berperan sebagai insulasi terhadap noise. Bahan-bahan insulasi tersebut umum untuk ditemui pada studio rekaman. Dengan adanya insulasi dari bahan-bahan tersebut, umumnya ambience dan reverberation dapat dihilangkan. Hal ini dikarenakan pantulan suara, sumber dari ambience dan reverberation, terserap oleh bahanbahan insulasi tersebut. Active noise control adalah upaya penanggulangan noise menggunakan komponen yang memerlukan daya. Berbeda dengan metode passive noise control, metode active noise control mengatasi noise dengan cara memanipulasi sumber audio atau noise. Metode active noise control yang umum digunakan antara lain adalah metode penyesuaian gain, metode noise cancellation dan metode noise reduction. Salah satu perangkat yang menggunakan metode ini adalah noise reduction headphones.
Penyesuaian Gain
Suara yang besar menutupi suara yang lebih kecil. Inilah prinsip dasar dari metode peningkatan gain. Peningkatan gain adalah metode yang paling umum digunakan dalam mengatasi noise. Pada metode ini, nilai daya yang dikeluarkan oleh sumber audio disesuaikan sehingga menghasilkan suara yang lebih keras. Diharapkan peningkatan daya tersebut dapat menutupi noise yang umumnya memiliki daya konstan dan cenderung lemah. Keunggulan metode ini adalah kemudahannya untuk diaplikasikan pada sistem yang ada. Hampir semua sistem audio memiliki fitur pengaturan gain yang biasanya dikenal sebagai kontrol volume audio. Sedangkan kekurangan utamanya adalah tidak adanya kemampuan adaptif dalam menghadapi noise yang tidak bernilai konstan sehingga umumnya kontrol volume dioperasikan secara manual oleh user. Kekurangan ini dapat diatasi dengan otomasi proses peningkatan gain.
Noise Reduction
Noise pada umumnya berada di daerah suara yang spesifik. Desis berada pada frekuensi tinggi, sedangkan derau dan dengung berada pada frekuensi rendah. Inilah prinsip yang mendasari metode noise reduction. Melalui berbagai teknik pengolahan sinyal, sinyal dapat dipecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Setelah proses pemecahan tersebut, dilakukan penghapusan pada beberapa bagian dari sinyal tersebut yang menduduki daerah frekuensi yang dianggap sebagai noise. Dari pengurangan inilah metode ini mendapatkan namanya.
Noise (Derau)
Noise merupakan sinyal yang tidak diinginkan dalam sirkuit komunikasi. Noise ini merupakan pembatas utama dari kinereja sistem telekomunikasi. Noise dapat dibagi ke dalam 4 kategori : thermal noise, intermodulation noise, crosstalk, dan impulse noise.
1. Thermal Noise
Thermal noise terjadi di dalam setiap perangkat komunikasi, termasuk komponen pasif. Noise ini dihasilkan oleh gerak elektron yang bersifat acak. Setiap peralatan dan medium transmisi turut menyebabkan terjadinya thermal noise jika peralatan atau medium tersebut bekerja pada suhu di atas nol Kelvin. Noise ini memiliki distribusi energy yang uniform untuk setiap frekuensi. Sementara itu, level dari noise memiliki distribusi Gaussian. Thermal noise ini merupakan faktor penentu batas bawah sensitivitas sistem penerima. Dalam dBW, daya dari thermal noise dapat dicari dengan persamaan :
Pn = -228,6 dBW + 10 log T + 10 log B
Perlu diperhatikan bahwa satuan suhu T adalah Kelvin. Jika sistem bekerja pada suhu ruang, anggap 290 K, maka persamaannya menjadi :
Pn = -204 dBW + NFdB +10 log BHz
Dengan NF merupakan noise figure dalam satuan dB.
2. Intermodulation Noise
Noise ini muncul akibat gejala intermodulasi (IM). Maksudnya, apabila kita melewatkan dua sinyal masing-masing dengan frekuensi F1 dan F2 melalui suatu medium atau perangkat non-linier, maka akan dihasilkan frekuensi-frekuensi spurious yang berasal dari frekuensi harmonisa sinyal. Frekuensi yang dihasilkan bisa berupa orde dua, tiga, maupun empat, seperti pada gambar :
Bebagai sebab terjadinya IM:
- Pengesetan level yang tidak tepat, apabila terlalu tinggi, maka akan memasuki daerah kerja nonlinear.
- Delay selubung yang nonlinear
- Kerusakan pada alat
3. Crosstalk (Cakap Silang??)
Crosstalk merupakan kopling yang tidak diinginkan antara dua jalur sinyal. Penyebab crosstalk antara lain:
I. Kopling elektris antar media transmisi
II. Kontrol respon frekuensi yang buruk
III. Performansi nonlinear dari sistem analog
Ada dua jenis crosstalk :
a. Intelligible crosstalk
Bila crosstalk menyebabkan paling tidak ada empat kata yang dapat didengar (dari sumber yang tidak diinginkan) selama percakapan 7 detik
b. Unintelligible crosstalk
Setiap bentuk gangguan akibat crosstalk lainnya
4. Impulse noise
Impulse noise merupakan noise tidak kontinu yang terdiri dari pulsa-pulsa tak beraturan atau noise spikes berdurasi pendek dengan amplitudo yang relatif tinggi. Spike-spike ini biasa disebut hits. Impulse noise ini sangat mengganggu transmisi data.
http://bambangtheknowledgehunter.blogspot.com/2010/10/noise-pada-kabel-jaringan.html
http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php?view=article&catid=11%3Asistem-komunikasi&id=313%3Anoise-&option=com_content&Itemid=15
http://id.wikipedia.org/wiki/Noise
Path loss
Path loss (atau atenuasi path) adalah pengurangan rapat daya ( atenuasi ) dari gelombang elektromagnetik yang merambat melalui ruang. Path rugi merupakan komponen utama dalam analisis dan desain link budget sistem telekomunikasi.
Istilah ini umumnya digunakan dalam komunikasi nirkabel dan sinyal propagasi . Jalur kerugian mungkin karena banyak efek, seperti -ruang rugi bebas , refraksi , difraksi , refleksi , aperture - menengah rugi kopling , dan penyerapan . Path rugi juga dipengaruhi oleh kontur medan, lingkungan (perkotaan atau pedesaan, vegetasi dan dedaunan), medium propagasi (udara kering atau lembab), jarak antara pemancar dan penerima, dan tingginya dan lokasi antena.
Penyebab
Jalur rugi propagasi biasanya mencakup kerugian yang disebabkan oleh perluasan alami dari gelombang radio di depan ruang bebas (yang biasanya mengambil bentuk sebuah bola yang pernah meningkat), penyerapan kerugian (kadang-kadang disebut kerugian penetrasi), ketika sinyal melewati media tidak transparan untuk gelombang elektromagnetik , difraksi kerugian ketika bagian dari gelombang radio depan terhambat dengan adanya kendala opak, dan kerugian yang disebabkan oleh fenomena lain.
Sinyal dipancarkan oleh pemancar juga mungkin berjalan bersama dan berbeda banyak jalan ke penerima secara bersamaan, efek ini disebut multipath . Multipath gelombang menggabungkan di antena penerima, sehingga sinyal yang diterima yang sangat bervariasi, tergantung pada distribusi intensitas dan waktu relatif propagasi dari gelombang dan bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan. Daya total mengganggu gelombang dalam Rayleigh fading cepat skenario bervariasi sebagai fungsi ruang (yang dikenal sebagai skala kecil fading ).. Kecil memudar mengacu pada perubahan yang cepat dalam amplitudo sinyal radio dalam waktu singkat atau jarak perjalanan.
eksponen Rugi
Dalam studi komunikasi nirkabel, path loss dapat diwakili oleh eksponen path loss, yang nilainya biasanya berkisar antara 2 sampai 4 (di mana 2 adalah untuk propagasi pada ruang bebas , 4 adalah untuk lossy lingkungan yang relatif dan untuk kasus penuh specular refleksi dari permukaan bumi-yang disebut -model bumi datar Dalam beberapa lingkungan, seperti bangunan, stadion dan lingkungan dalam ruangan lainnya, eksponen path loss dapat mencapai nilai dalam kisaran 4 sampai 6. Di sisi lain, terowongan mungkin bertindak sebagai Waveguide , mengakibatkan eksponen path loss kurang dari 2. Path rugi biasanya dinyatakan dalam dB .Dalam bentuk yang paling sederhana, path loss dapat dihitung dengan menggunakan rumus
dimana L adalah path loss dalam desibel, n adalah eksponen path loss, d adalah jarak antara pemancar dan penerima, biasanya diukur dalam meter, dan C adalah konstanta yang bertanggung jawab atas kerugian sistem.
rumus insinyur Radio
Radio dan antena insinyur menggunakan rumus sederhana berikut (juga dikenal sebagai transmisi persamaan Friis ) untuk rugi rugi lintasan antara dua isotropik antena dalam ruang bebas:
Path loss in dB : Jalur kehilangan dB :
dimana L adalah path loss dalam desibel, λ adalah panjang gelombang dan d adalah jarak pemancar-penerima dalam satuan yang sama dengan panjang gelombang.
Prediksi
Perhitungan path loss biasanya disebut prediksi. prediksi Exact hanya mungkin untuk kasus-kasus sederhana, seperti disebutkan bebas ruang propagasi-atas atau model-bumi datar. Untuk kasus praktis path loss dihitung menggunakan berbagai pendekatan.
Metode statistik (juga disebut stokastik atau empiris) didasarkan pada rata-rata kerugian dan diukur sepanjang kelas khas link radio. Di antara metode yang umum digunakan seperti kebanyakan Okumura-Hata , maka BIAYA Hata model , WCYLee , dll Ini juga dikenal sebagai model propagasi gelombang radio dan biasanya digunakan dalam perancangan jaringan selular dan PLMN . Untuk komunikasi nirkabel di VHF dan UHF pita frekuensi (band-band yang digunakan oleh walkie-talkie, polisi, taksi dan telepon selular), salah satu metode yang paling umum digunakan adalah bahwa dari Okumura - Hata sebagai dimurnikan oleh 231 BIAYA proyek. model yang terkenal lainnya adalah dari Walfisch - Ikegami , WCY Lee , dan Erceg . Untuk radio FM dan siaran TV path loss yang paling sering diperkirakan menggunakan ITU model seperti yang dijelaskan di P.1546 (mantan P.370 ) rekomendasi.
metode deterministik berdasarkan hukum-hukum fisika rambat gelombang juga digunakan; ray tracing adalah salah satu metode tersebut.. Metode ini diharapkan dapat menghasilkan prediksi yang lebih akurat dan dapat diandalkan path loss daripada metode empiris, namun mereka secara signifikan lebih mahal dalam upaya komputasi dan bergantung pada deskripsi rinci dan akurat dari semua objek dalam ruang propagasi, seperti bangunan, atap, jendela, pintu, dan dinding. Untuk alasan ini mereka digunakan terutama untuk path propagasi pendek. Di antara metode yang paling umum digunakan dalam desain peralatan radio seperti antena dan feed adalah perbedaan-hingga waktu-domain metode .
Path loss pada pita frekuensi lain ( MW , SW , Microwave ) diprediksi dengan metode yang serupa, meskipun algoritma beton dan formula mungkin sangat berbeda dari orang-orang untuk VHF / UHF. Reliable prediksi rugi jalan di HF / SW band sangat sulit, dan akurasi adalah sebanding dengan cuaca prediksi. [ rujukan? ]
Mudah perkiraan untuk menghitung path loss jarak signifikan lebih pendek daripada jarak ke radio horizon :
• Di ruang bebas meningkat path loss dengan 20 dB per dekade (satu dekade adalah ketika jarak antara pemancar dan penerima meningkat sepuluh kali) atau 6 dB per oktaf (satu oktaf adalah ketika jarak antara pemancar dan penerima ganda). Ini dapat digunakan sebagai perintah pendekatan kasar pertama sangat untuk SHF ( microwave ) hubungan komunikasi;
• Untuk sinyal pada pita / UHF VHF menyebarkan di atas permukaan bumi meningkat path loss dengan sekitar 35 - 40 dB per dekade (10 - 12 dB per oktaf). Ini dapat digunakan dalam jaringan selular sebagai menebak pertama.
Contoh
Dalam jaringan seluler, seperti UMTS dan GSM , yang beroperasi pada pita UHF, nilai path loss di-up daerah-daerah yang dibangun dapat mencapai 110-140 dB untuk kilometer pertama dari link antara BTS dan mobile . Kerugian path untuk sepuluh kilometer pertama mungkin 150-190 dB (Catatan: Nilai-nilai ini sangat perkiraan dan diberikan di sini hanya sebagai ilustrasi rentang di mana angka digunakan untuk menyatakan nilai-nilai path loss pada akhirnya bisa, ini tidak angka definitif atau mengikat - path loss mungkin sangat berbeda untuk jarak yang sama sepanjang dua jalan yang berbeda dan bisa berbeda bahkan sepanjang jalan yang sama jika diukur pada waktu yang berbeda).
PATH LOSS
Path Loss adalah loss yang terjadi ketika data / sinyal melewati
media udara dari antenna ke penerima dalam jarak tertentu. Path loss dapat
timbul disebabkan oleh banyak faktor, seperti kontur tanah, lingkungan
yang berbeda, medium propagasi (udara yang kering atau lembab), jarak
antara antena pemancar dengan penerima, lokasi dan tinggi antena.
Path loss merupakan komponen penting dalam perhitungan dan
analisis desain link budget sistem telekomunikasi. Perhitungan path loss
dengan menggunakan rumus Okumura-Hata model untuk urban area.
Model Hata didasarkan atas pengukuran empiris ekstensif yang dilakukan
di lingkungan perkotaan.
Dengan jarak antara mobile station ke base station dibuat teratur,
mulai dari jarak 0,1 km sampai dengan jarak 20 km. Persamaan Hata dapat
diringkas sebagai berikut:
LHata (urban) [dB] = 69,55 + 26.16 x log (f) + [ 44,9 – 6,55 x log (hb) ] x
log (d) – 13,82 x log (hb) – A (hm) (1)
Dimana :
A (hm) [dB]= [11 x log (f) – 0,7] x hm – [ 1,56 x log (f) – 0,8 (2)
Dengan :
Lhata : Path loss (dB)
f : frekuensi (MHz)
hb : node B antenna height (m) = 30 m
d : jarak dari node B ke antenna mobile (km)
A (hm) : mobile antenna height gain correction factor
hm : mobile antenna height (m) = 1,5 m
http://en.wikipedia.org/wiki/Path_loss
