Dalam dunia telekomunikasi, sinyal dibagi menjadi dua tipe, yaitu analog dan digital. Berikut adalah penjelasan, fungsi, dan perbedaan antara sinyal analog dan sinyal digital.
Meskipun istilah sinyal analog dan sinyal digital sudah sering didengar oleh banyak orang, hanya sedikit yang benar-benar memahami pengertian dari kedua jenis sinyal tersebut.
Sinyal Analog
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang kontinu yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang tersebut. Dua parameter utama yang dimiliki oleh sinyal analog adalah amplitudo dan frekuensi. Sinyal analog umumnya dikaitkan dengan gelombang sinus, karena gelombang sinus merupakan dasar dari semua bentuk sinyal analog.
Berdasarkan analisis Fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan memanfaatkan sinyal analog, jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise. Gelombang pada sinyal analog yang biasanya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variabel dasar, yaitu amplitudo, frekuensi, dan fase.
- Amplitudo adalah parameter yang menunjukkan tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog.
- Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
- Fase adalah besar sudut dari sinyal analog pada waktu tertentu.
Sinyal Digital
Sinyal digital adalah teknologi buatan yang mengubah sinyal menjadi urutan kombinasi bilangan 0 dan 1 (juga dikenal sebagai biner), sehingga lebih tahan terhadap gangguan (noise), proses informasinya cepat, mudah, dan akurat. Namun, transmisi dengan sinyal digital hanya efektif untuk jarak dekat. Sinyal ini juga dikenal sebagai sinyal diskrit.
Sinyal yang memiliki dua kondisi ini disebut sebagai bit. Bit adalah unit dasar pada sinyal digital yang dapat bernilai nol (0) atau satu (1). Setiap bit memiliki dua kemungkinan nilai (2^1). Misalnya, dua bit dapat memiliki empat kemungkinan nilai (2^2), yaitu 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kombinasi nilai yang dapat dibentuk oleh n bit adalah 2^n.
Sistem digital adalah representasi dari sistem analog yang diambil sampelnya. Sinyal digital umumnya dikodekan dalam bentuk biner (Hexa). Jumlah nilai yang dapat diwakili oleh sistem digital dibatasi oleh lebar pita atau jumlah bit (bandwidth), yang juga mempengaruhi akurasi sistem digital.
Sinyal digital memiliki beberapa keunggulan unik yang tidak dimiliki oleh teknologi analog, antara lain:
- Mampu mengirim informasi dengan kecepatan tinggi, mendekati kecepatan cahaya.
- Pengulangan penggunaan terhadap informasi tidak memengaruhi kualitas atau kuantitas informasi itu sendiri.
- Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.
- Mampu memproses dan mengirim informasi dalam jumlah besar secara interaktif.
Teknologi sinyal digital banyak digunakan saat ini karena kelebihannya, seperti kemudahan penyimpanan hasil pengolahan dibandingkan sinyal analog. Media penyimpanan sinyal digital seperti CD, DVD, FlashDisk, dan Hardisk lebih praktis dibandingkan pita tape magnetik yang digunakan untuk sinyal analog. Selain itu, sinyal digital lebih tahan terhadap noise karena bekerja pada level 0 dan 1, serta lebih stabil terhadap perubahan suhu.
Mengutip gagasan Stephen Cook (Cornelius Arianto, 2010), terdapat dua alasan penting dalam proses konversi sinyal analog menjadi sinyal digital. Pertama adalah "sample rate", yaitu seberapa sering nilai tegangan direkam. Kedua adalah "bit per sampel", yaitu seberapa akurat nilai-nilai tersebut direkam. Jumlah saluran (mono atau stereo) juga penting dalam aplikasi seperti Pengenalan Ucapan Otomatis (ASR), di mana mono sudah cukup untuk aplikasi tersebut. Peneliti sering melakukan eksperimen dengan nilai yang berbeda untuk menemukan pengaturan terbaik sesuai dengan algoritma yang mereka gunakan.
Perbedaan Sinyal Analog dan Sinyal Digital
1. Sinyal Analog
- Bersifat Contiune.
- Bagus di gunakan untuk komunikasi yang lintasannya rendah.
- Kemungkinan error besar.
- Perbaikan error sulit.
- Mudah terkena noise.
- Kapasita Informasi rendah.
- Sukar dilakukan modifikasi informasi.
- Menggunakan konsep frekuensi
- Boros Bandwidth.
2. Sinyal Digital
- Bersifat discrete ( 0 dan 1 ).
- Bagus digunakan untuk komunikasi yang lalu lintas nya tinggi.
- Kemungkinan error kecil
- Perbaikan error lebih mudah.
- Lebih tahan terhadap noise.
- Kapasitas informasi lebih besar.
- Lebih mudah dilakukan modifikasi informasi.
- Menggunakan konsep biner/bit
- Lebih hemat bandwith.
Fungsi Sinyal Analog dan Digital
Sebuah ADC (Analog to Digital Converter) berperan dalam mengubah tegangan sinyal analog yang bersifat kontinu menjadi bentuk digital yang terdiri dari serangkaian bit-bit diskrit, sehingga sinyal tersebut dapat diproses oleh komputer. Proses konversi ini dapat dijelaskan melalui tiga langkah utama.
1. Sampling (Pencuplikan)
Sampling adalah proses dimana sinyal analog waktu-kontinu, xa(t), diubah menjadi sinyal waktu-diskrit kontinu x(n), dengan cara mengambil sampel dari sinyal waktu kontinu pada interval waktu diskrit. Secara matematis, ini dapat ditulis sebagai: x(n) = xa(nT)
Di mana:
- T adalah interval pencuplikan (detik).
- n adalah bilangan bulat yang merepresentasikan waktu diskrit.
2. Quantizing (Kuantisasi)
Kuantisasi melibatkan konversi sinyal waktu-diskrit kontinu x(n) menjadi sinyal waktu-diskrit diskrit xq(n). Pada tahap ini, setiap nilai kontinu waktu diskrit dikuantisasi dengan menggunakan tegangan pembanding terdekat. Selisih antara sampel x(n) dan sinyal terkuantisasi xq(n) disebut error kuantisasi.
Tegangan dari sinyal input pada skala penuh dibagi menjadi 2^N level, di mana N adalah resolusi bit ADC (jumlah posisi dari tegangan pembanding yang tersedia). Misalnya, untuk N = 3 bit, skala tegangan input akan dibagi menjadi 2^3 = 8 tingkat (level tegangan pembanding).
3. Coding (Pengkodean)
Setiap level tegangan pembanding dikonversi menjadi urutan bit-binari. Misalnya, untuk N = 3 bit, ada 8 level tegangan pembanding yang dikodekan sebagai urutan bit 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, dan 111.
Proses ini memastikan bahwa sinyal analog yang masuk dapat direpresentasikan dalam bentuk digital yang dapat dipahami dan diolah oleh perangkat komputer atau sistem digital lainnya.