ECG Penyandian Kanal Simulasi turbo codes untuk pengolahan data elektrokardiogram.

6 2 BAB II LANDASAN TEORI

2.1 ECG

Electrocardiogram ECG merupakan gambaran yang berupa grafik berbagai variasi potensial listrik yang disebabkan oleh eksitasi proses untuk menetral polaritas yang dideteksi pada permukaan tubuh [10]. Elektrokardiogram normal merupakan gambaran skalar yang memperlihatkan defleksi perubahan garis dasar yang diukur sebagai gelombang yang disebabkan oleh aktifitas atrium ruangan yang menjadi jalan masuk ke struktur atau organ lain dan ventrikel suatu ronga normal, kecil di dalam suatu organ seperti jantung dan otak sebagai perubahan dalam magnitudo tegangan dan polaritas positif dan negatif terhadap waktu. Gambar 2.1 menunjukkan skema detak jantung. Gambar 2.1 Rekaman Detak Jantung [11] Defleksi pertama gelombang P pada Gambar 2.1 disebabkan oleh eksitasi kedua atrium. Defleksi QRS disebabkan oleh eksitasi kedua ventrikel, dan gelombang T terjadi karena pulihnya kedua ventrikel repolarisasi.

2.2 Penyandian Kanal

Penyandian isyarat digital berguna untuk meningkatkan kinerja komunikasi dengan meningkatkan ketahanan sinyal terhadap berbagai gangguan saluran [1]. Penyandian dikelompokkan dalam dua jenis, penyandian gelombang waveform coding dan urutan terstruktur structured sequences. Waveform coding merupakan penyandian yang mengubah bentuk gelombang menjadi bentuk gelombang yang “lebih baik”, sehingga mengurangi terjadinya galat error. Sedangkan structured sequences merupakan penyandian yang mengubah urutan data menjadi urutan yang “lebih baik” yang mempunyai bit berlebih redundant bit. Bit berlebih digunakan untuk mendeteksi dan mengkoreksi error. Urutan terstruktur dibedakan menjadi dua kategori, yaitu: block codes dan convolutional code . Berdasarkan metode penyandian, penyandian kanal dibedakan menjadi dua, yaitu: Backward Error Correction BEC dan Forward Error Correction FEC BEC hanya membutuhkan deteksi kesalahan. Jika kesalahan terdeteksi, pengirim diminta untuk mengirim ulang pesan. BEC merupakan metode sederhana yang menggunakan persyaratan sederhana pada koreksi galat. Di sisi lain, BEC membutuhkan komunikasi duplek yang menyebabkan keterlambatan transmisi. Sedangkan FEC membutuhkan decoder yang digunakan untuk mengoreksi sejumlah kesalahan. Decoder harus mampu mengetahui posisi bit yang mengalami kesalahan. FEC hanya membutuhkan komunikasi simplek saja, FEC sangat menarik dalam komunikasi jaringan nirkabel. FEC digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi dari sistem.

2.2.1 Konversi Digital ke Analog

Konversi digital ke analog adalah proses pengubahan salah satu karakteristik sinyal analog berdasarkan informasi data digital [2]. Gambar 2.2 menunjukkan hubungan antara informasi digital, proses digital ke analog modulasi, dan sinyal analog yang dihasilkan. Salah satu konversi digital ke analog adalah quadrature amplitude modulation QAM. Gambar 2.2 Konversi digital ke analog.

2.2.1.1 Quadrature Amplitude Modulation

Quadrature amplitude modulation QAM merupakan gabungan amplitude shift keying ASK dan phase shift keying PSK [2]. QAM menggunakan dua operator satu di phase dan lainnya quadrature dengan tingkat amplitudo yang berbeda untuk masing-masing operator. Variasi kemungkinan QAM sangat banyak, Gambar 2.3 menunjukkan beberapa skema QAM. Gambar 2.3 Diagram Constellation

2.2.1.1.1 Constellation Diagram

Diagram konstelasi digunakan membantu menentukan amplitudo dan fase dari sebuah elemen sinyal, terutama ketika menggunakan dua operator satu-fase dan satu quadrature [2]. Dalam diagram konstelasi, jenis elemen sinyal diwakili sebagai titik. Bit atau kombinasi dari bit digambarkan disekitar titik konstelasi. sebelahnya. Diagram memiliki dua sumbu. Sumbu X berhubungan dengan carrier di fase, sumbu Y vertikal berhubungan dengan carrier quadrature. Setiap titik pada diagram merupakan potongan informasi. Proyeksi titik pada sumbu X mendefinisikan amplitudo puncak dalam fase, proyeksi titik pada sumbu Y mendefinisikan amplitudo puncak pada quadrature. Panjang garis vektor yang menghubungkan titik ke asal adalah amplitudo puncak elemen sinyal kombinasi dari X dan komponen Y, sudut garis dibuat dengan sumbu X merupakan fase elemen sinyal. Semua informasi yang dibutuhkan ditemukan pada diagram konstelasi. Gambar 2.4 menunjukkan konsep diagram konstelasi. Gambar 2.4 Konsep Diagram Constellation

2.2.2 Additive white gausian Noise

Additive white gausian Noise AWGN merupakan model kanal sederhana dan umum dalam suatu sistem komunikasi [12]. AWGN adalah sebuah statistik acak pada frekuensi yang lebar dengan spektrum kepadatan yang konstan.

2.2.3 White Noise

Spektrum rapat noise power dianggap memiliki nilai yang sama untuk setiap frekuensi dalam pita komunikasi yang digunakan, yang dapat dimodelkan pada persamaan matematis sebagai beriku [1]: = � � � dengan adalah daya noise dan f adalah frekuensi.

2.2.4 Distribusi Gaussian

Pola kemunculan noise dianggap terdistribusi Gaussian dengan nilai rata- rata mean adalah nol dan varians tergantung rapat daya yang diperkirakan dari noise tersebut [1]. Penerima akan menterjemahkan sinyal informasi bit baseband dari sinyal carrier yang telah mengandung noise. Penambahan noise tersebut terjadi di dalam kanal saluran yang dapat berupa kabel tembaga atau lintasan melalui udara tanpa halangan line of sight. Sumber noise yang kedua berasal dari rangkaian pada penerima itu sendiri. Dalam tugas akhir ini bentuk noise yang dipilih bersifat aditif menambahkan dengan pendekatan statistik yang memiliki distribusi Gaussian dan pada keseluruhan band frekuensi menunjukkan karakteristik yang sama sehingga memiliki sifat yang sama dengan warna putih yang spektrumnya membentang pada keseluruhan frekuensi warna. Sinyal yang dikirim + st Sinyal yang diterima rt Noise nt Gambar 2.5 Kanal AWGN [12] 2.1 Gambar 2.5 merupakan blok kanal AWGN. Pada kanal AWGN, zero- mean white Gaussian noise ditambahkan pada sinyal transmisi st, sehingga sinyal yang diterima rt berbentuk sebagai berikut: = + st adalah sinyal atau data yang dihasilkan encoder, nt adalah zero-mean white Gaussian noise dengan daya N o 2, dan rt adalah data atau sinyal yang mengalami perubahan karena derau. Kanal AWGN merupakan penambahan data atau sinyal st dan derau nt. Derau AWGN dihasilkan oleh thermal noise, shot noise , dan radiasi sinar matahari.

2.3 Turbo Codes