Jelaskan pengertian gangguan random pada komunikasi data dan berikan contohnya

Pengertian Noise

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, seringkali sinyal informasi yang diterima oleh receiver mengalami kerusakan atau kesalahan. Sebagian besar kesalahan pengiriman informasi dalam sistem komunikasi disebabkan oleh noise.

Noise adalah sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang selalu ada dalam suatu sistem transmisi. Noise ini akan mengganggu kualitas dari sinyal terima yang diinginkan dan akhirnya menggangu proses penerimaan dan pengiriman data.

Berdasarkan Sumbernya noise dibedakan menjadi 2 :

a. Internal Noise (Derau Internal)
Internal Noise adalah noise yang dibangkitkan oleh komponen-komponen dalam sistem komunikasi itu sendiri. Internal Noise ini terdiri dari  Thermal Noise, Shot Noise, Flicker Noise dan Transit Time Noise.

1. Thermal Noise (Derau Termal)
   Thermal Noise atau disebut juga dengan Johnson Noise ini adalah noise yang dibangkitkan oleh gerakan thermal acak pembawa muatan (biasanya elektron) dalam sebuah konduktor. Amplitudo pada Thermal Noise tidak terikat pada frekuensi tertentu sehingga noise ini dapat terjadi pada seluruh jangkauan frekuensi. Thermal Noise merupakan noise yang sulit untuk dihindari.

1. Shot Noise (Derau Tembakan)
   Shot Noise atau Derau Tembakan ini terjadi karena adanya penghalang potensial atau Potential Barrier. Shot Noise umumnya muncul di perangkat atau komponen elektronika aktif seperti Dioda dan Transistor karena pada komponen-komponen aktif tersebut memiliki persimpangan Positif dan Negatif atau PN Junction. Ketika Elektron dan Holes melintasi penghalang, maka akan menimbulkan noise yang disebut dengan Shot Noise atau Derau Tembakan.

1. Flicker Noise (1/f Noise)
   Flicker Noise yang juga dikenal dengan nama 1/f Noise ini adalah Jenis noise yang terjadi pada rentang frekuensi dibawah beberapa kiloHertz (kHz). Densitas daya spektral noise jenis ini akan semakin meningkat seiring dengan penurunan frekuensi. Oleh karena itu, Flicker Noise ini juga disebut dengan Low Frequency Noise atau Derau Frekuensi Rendah. Flicker Noise ini jjuga sering disebut dengan Contact Noise atau Pink Noise.

1. Transit Time Noise
   Transit Time adalah waktu yang dibutuhkan untuk pembawa muatan untuk berpindah dari input ke output. Jadi yang dimaksud dengan Transit Time Noise adalah noise yang timbul pada saat transit time pembawa muatan semikonduktor yaitu pada saat pembawa muatan melintasi persimpangan yang dibandingkan dengan jangka waktu sinyal tersebut. Transit Time Noise ini sering disebut juga dengan High Frequency Noise.

b. Eksternal Noise (Derau Eksternal)
External Noise atau derau eksternal adalah derau yang dihasilkan dari luar rangkaian elektronik itu sendiri. Noise ini bukan disebabkan oleh komponen dari rangkaian atau perangkat elektronik/listrik. Eksternal Noise ini terdiri dari Atmospheric Noise, Industrial Noise dan Extraterrestrial Noise.

1. Atmospheric Noise (Derau Atmosfer)
   Atmospheric Noise atau Derau Atmosfer atau dikenal juga dengan Noise Statis merupakan sumber gangguan elektris yang terjadi secara alami karena berkaitan dengan atmosfer bumi. Derau Atmosfer ini bisa disebabkan oleh petir, halilintar, badai dan gangguan alam lainnya.

1. Industrial Noise (Derau Industri)
   Industrial Noise atau derau industri adalah derau yang dihasilkan oleh manusia seperti menghidupkan motor elektrik,  peralihan gigi mesin, mematikan dan menghidupkan lampu listrikr melalui sakelar, perubahan tegangan dan arus listrik tinggi yang mendadak dan aktivitas manusia lainnya. Industrial Noise ini juga sering disebut dengan Man-Made Noise (derau yang dihasilkan oleh manusia).

1. Extraterrestrial Noise (derau luar angkasa)
   Extraterrestrial Noise atau derau luar angkasa adalah sinyal elektris yang berasal dari luar atmosfer bumi. Berdasarkan asalnya, Extraterrestrial Noise ini dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu Solar Noise yang berasal dari panas matahari dan Cosmic Noise yaitu noise yang didistribusikan secara berkesinambungan di sepanjang galaksi.

Macam-Macam Noise

a. 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. Gambar dibawah memperlihatkan bentuk white noise dalam suatu saluran komunikasi.

White noise

b. Additive White Gaussian Noise
AWGN merupakan singkatan dari Additve White Gaussian Noise. AWGN merupakan noise yang pasti terjadi dalam jaringan nirkabel manapun, memiliki sifat-sifat Additive, White, dan Gaussian. Sifat Additive artinya noise ini dijumlahkan dengan sinyal, sifat White artinya noise tidak bergantung pada frekuensi sistem operasi dan memiliki rapat daya yang konstan, dan sifat Gaussian artinya besarnya tegangan noise memiliki rapat peluang terdistribusi gaussian.[2] Pada kanal transmisi selalu terdapat penambahan derau yang timbul karena akumulasi derau termal dari perangkat pemancar, kanal transmisi, dan perangkat penerima. Derau yang menyertai sinyal pada sisi penerima dapat didekati dengan model matematis statistik AWGN. Derau AWGN merupakan gangguan yang bersifat Additive terhadap sinyal transmisi, dimodelkan dalam pola distribusi acak Gaussian dengan rataan (mean) nol, standar deviasi 1, dan mempunyai rapat spektral daya yang tersebar merata pada lebar pita frekuensi tak berhingga.

Additve White Gaussian Noise

c. Pseudorandom Noise
Kode Pseudo-Noise (PN) sequence bersifat seperti noise, digunakan sebagai sinyal pembawa pada sistem spread spectrum. Pemilihan kode yang baik merupakan hal yang penting, karena tipe dan panjang kode menentukan batasan-batasan kapabilitas sistem. Kode PN sequence merupakan pseudo random sequence dari 1 dan 0, tetapi tidak benar-benar random sequence karena sifatnya yang periodis. Sedang random sinyal tidak dapat diprediksi. Auto korelasi dari kode PN memiliki sifat simular terhadap white noise. Sifat Pseudorandom :

1. Tidak random, tetapi terlihat random bagi pengguna yang tidak mengetahui kode tersebut.
2. Determenistik, diketahui oleh transmitter dan receiver.
3. Memiliki ciri-ciri statistik yang mirip dengan white noise.

Efek Noise

Derau dapat memberikan efek gangguan pada 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 mengakibatkan sistem yang tidak efisien

Tujuan sistem komunikasi adalah untuk mengirimkan data sebanyak mungkin sesuai dengan waktu yang direncanakan, dengan menggunakan cukup bandwidth, power, dan channel yang tersedia. Jika derau memberi efek gangguan pada sistem, baik karena kesalahan pada sistem penerimaan sinyal maupun kegagalan sistem (malfungsi), perancang dan pengguna sistem harus mengganti sistem tersebut. Untuk mengatasi derau ini diperlukan filter untuk mengurangi gangguan derau supaya sinyal yang dikirim tidak tertekan oleh derau. Namun, apapun cara yang digunakan, sistem komunikasi menjadi tidak efisien karena membuang banyak waktu dan tenaga untuk mengatasi derau. Berikut merupakan pembahasan megenai Noise Sistem Komunikasi, Kunjugi Website Resmi Telkom University untuk informasi lebih lanjut.

Referensi :

[1] https://teknikelektronika.com/pengertian-noise-derau-dan-jenis-jenis-noise/

[2] Schweber, William (1996). Electronic Communication Systems: A Complete Course (edisi ke-Second edition). New Jersey: Prentice-Hall International, Inc.

[3] Understanding Noise Generator Scientech 2806, Scientech Technology Pvt.Ltd

[4] M Iqbal. “AWGN”. 20 Maret 2018. https://miqbal.staff.telkomuniversity.ac.id/awgn-additive-white-gaussian-noise/

[5] http://en.wikibooks.org/wiki/Electronics/Noise_in_electronic_circuits#Shot_Noise

By: Roni Fernando S – Engineering Assistant 2018