Dokumen tersebut membahas tentang derau dalam sistem komunikasi, termasuk definisi derau, sumber-sumber derau, jenis-jenis derau seperti thermal noise, dan dampak derau terhadap performa sistem komunikasi yang diukur dengan rasio sinyal terhadap derau.

1. Modul ke:
Fakultas
Program Studi
Telekomunikasi Analog &
Digital
Derau Dalam Sistem Komunikasi
Beny Nugraha, MT, M.Sc
07FAKULTAS
TEKNIK
TEKNIK
ELEKTRO

2. Pendahuluan
• Derau atau yang biasa disebut noise adalah suatu
sinyal gangguan yang bersifat akustik (suara), elektris,
maupun elektronis yang hadir dalam suatu sistem
(rangkaian listrik/ elektronika) dalam bentuk
gangguan yang bukan merupakan sinyal yang
diinginkan.
• Noise mengacu pada sinyal listrik acak yang tidak bisa
diprediksi, yang dihasilkan oleh sumber alam, baik
internal maupun eksternal (dari luar sistem).

3. Pendahuluan
• Ada satu macam noise yang selalu hadir dalam setiap
sistem komunikasi, yaitu thermal noise.
• Thermal noise selalu hadir dengan alasan bahwa
pada suatu temperatur di atas nol absolut (0°K),
energi termal/panas menyebabkan partikel bergerak
secara acak (random motion).
• Gerakan acak dari partikel bermuatan, seperti
elektron, pada suatu konduktor menghasilkan arus
atau tegangan acak yang menghasilkan thermal noise.
Dengan kata lain, materi penyusun, perubahan suhu,
perubahan muatan listrik adalah penyebab utama
derau.

4. Pendahuluan
• Dalam sistem komunikasi, sinyal selalu mengalami
degradasi (penurunan) mutu. Degradasi ini, selain
diakibatkan oleh noise, juga berasal dari distorsi dan
interferensi yang bisa mengubah bentuk sinyal.
• Distorsi adalah gangguan pada bentuk gelombang
karena sistem memberi respon yang tidak tepat
terhadap sinyal itu sendiri. Distorsi linear bisa
diperbaiki dengan menggunakan filter khusus yang
disebut equalizer.

5. Pendahuluan
• Interferensi adalah kontaminasi oleh sinyal lain yang
berasal dari pemancar lain, power lines, switching
circuit dan sebagaianya. Interferensi paling sering
terjadi dalam sistem radio.
• Radio Frequency Interference (RFI) juga muncul
dalam media kabel jika kabel transmisi tersebut atau
rangkaian penerima menangkap sinyal yang
diradiasikan dari suatu sumber yang dekat.

6. Pendahuluan
Alasan noise perlu dihilangkan:
• Meningkatkan sensitifitas rangkaian untuk
mendeteksi sinyal yang diinginkan dalam sebuah
penerima (receiver)
• Mengurangi konten harmonis dan fasa derau dalam
pemancar (transmitter)
• Meningkatkan perbandingan sinyal dan derau (signal
to noise ratio)

7. Kategori Noise
Berdasarkan sumbernya, noise bisa dibedakan menjadi
dua kategori :
• Noise internal adalah noise yang dibangkitkan oleh
komponen-komponen dalam sistem komunikasi.
• Noise eksternal, dihasilkan oleh sumber di luar
sistem komunikasi. Ada dua macam noise eksternal
yaitu noise buatan manusia (man made noise) dan
noise alami (ekstra terrestrial)

8. Gambar di bawah merupakan gambaran efek noise
terhadap sebuah sinyal sinus yang mengakibatkan sinyal
asli menjadi cacat (distorsi).

9. Thermal Noise
• Thermal noise atau disebut juga Johnson Noise
merupakan noise tegangan yang dihasilkan oleh friksi
dari arus yang mengalir pada suatu komponen resistif
(komponen yang bersifat resistif).
• Noise termal ini memiliki amplitudo yang tidak terikat
pada frekuensi tertentu, artinya noise ini terjadi pada
seluruh jangkauan frekuensi.

10. Thermal Noise
• Sedangkan daya noise yang timbul pada suatu
bandwidth dirumuskan sebagai :
• Di mana:
P = derau termal (watt)
k = konstanta Boltzmann (1,38 x 10-23 Joule/ 0Kelvin)
T = temperatur thermal noise (0K).
B = bandwidth (Hz)

11. Thermal Noise
Atau dapat dituliskan dalam persamaan:
Pada temperatur ruang,T = 290o K:

12. Latihan Thermal Noise
1. Hitung besarnya daya noise thermal yang terdapat
pada saluran dengan Bandwidth 500 Hz dan pada
suhu 2000 K!
2. Jika diketahui daya noise thermal adalah 500 watt
pada suhu 1500 K, tentukan Bandwidth salurannya!

13. Performa Derau dalam Sistem Komunikasi
• Performa dari suatu sistem komunikasi dinyatakan sebagai
rasio (perbandingan) sinyal terhadap derau (S/N):
S/N (dB) = level sinyal (dBm) – level derau (dBm)
= 10 Log (S/N)
• Standard untuk s/n berbeda tergantung aplikasi dari sistem
komunikasi. Contoh:
– Suara = 30 dB
– Video = 45 dB
– Data = 15 dB
• Dalam sistem transmisi digital, unjuk kerja dinyatakan dalam
propabilitas kesalahan atau ( BER-Bit Error Rate). BER 10-6
berarti kemungkinan adanya 1 bit data yang salah dari 106 data
yang dikirim.

14. Derau Aditif dan Rasio Sinyal Terhadap Derau
• Sebuah sistem komunikasi dapat diilustrikan dalam diagram
berikut ini:
• Asumsi-nya adalah sebagai berikut: Sinyal input ke blok
pemancar dimodelkan sebagai sebuah proses acak X(t), kanal
komunikasi tidak menimbulkan distorsi apapun selain
menambahkan derau acak pada sinyal input, dan bahwa blok
penerima merupakan sebuah sistem linear.

15. Derau Aditif dan Rasio Sinyal Terhadap Derau
• Saat memasuki blok penerima, sinyal yang dikirimkan
pemancar telah bercampur dengan derau. Daya sinyal dan
daya derau di terminal input blok penerima secara berturut-
turut adalah Si dan Ni. Karena blok penerima adalah sistem
linear, maka output yang dihasilkannya dapat dituliskan
sebagai berikut:

16. Derau Aditif dan Rasio Sinyal Terhadap Derau
• Di mana Xo(t) dan no(t) berturut-turut adalah komponen sinyal
dan komponen derau yang keluar di output penerima.

17. Derau Aditif dan Rasio Sinyal Terhadap Derau
• Dua asumsi tambahan tentang derau aditif adalah sebagai
berikut:
1. Derau aditif adalah derau putih Gaussian dengan rata-rata nol
dan kerapatan daya spektrum Snn(w) = ɳ/2.
2. Derau aditif tidak berkorelasi dengan X(t).
• Dengan asumsi-asumsi di atas, dapat dituliskan:
• Di mana: dan
masing-masing secara berturut-turut adalah daya sinyal rata-
rata dan daya derau rata-rata di output penerima.

18. Derau Aditif dan Rasio Sinyal Terhadap Derau
• Besaran output signal-to-noise ratio (S/N)0 didefinisikan
sebagai berikut:

19. Derau Dalam Sistem Komunikasi Baseband
• Pada sistem komunikasi baseband, sinyal secara langsung
ditransmisikan tanpa melalui proses modulasi. Gambar berikut
mengilustrasikan sebuah sistem komunikasi baseband analog
sederhana.
• Untuk sebuah sistem baseband, blok penerima dimodelkan
sebagai sebuah filter low-pass (LPF) yang melewatkan sinyal
pesan dan melemahkan derau.
• Filter ini akan menyaring seluruh komponen frekuensi derau
yang berada di luar pita/rentang frekuensi sinyal pesan.
Asumsi filter LPF tersebut ideal dengan bandwidth W = 2πB.

20. Derau Dalam Sistem Komunikasi Baseband
• Daya sinyal rata-rata di output penerima adalah:
• Di mana Sx adalah daya sinyal rata-rata dan Si adalah daya
sinyal di input penerima.

21. Derau Dalam Sistem Komunikasi Baseband
• Daya derau rata-rata di output penerima adalah:
• Dalam kasus derau putih aditif, Snn(ω) = ɳ/2, dan

22. Derau Dalam Sistem Komunikasi Baseband
• Rasio sinyal terhadap derau (SNR) adalah:

23. Terima Kasih
Beny Nugraha