Tugas1 Komunikasi Digital
Transcript of Tugas1 Komunikasi Digital
Tugas I
KOMUNIKASI DIGITAL
D i s u s u n o l e h :
M u h a m m a d A g u s
D 4 1 1 0 7 9 3 8
A n d r i A r i y a d i
D 4 1 1 0 5 6 0 2
S o n n y R o n n y M u n t u
D 4 1 1 0 5 6 2 3
J u r u s a n E l e k t r o
F a k u l t a s T e k n i k
P r o g r a m R e g u l e r S o r e
U n i v e r s i t a s H a s a n u d d i n
M a k a s s a r
1
2
TEKNIK MODULASI DIGITAL LINEAR
I. Teknik Modulasi
Dalam pengiriman sinyal pada sistem selular adalah berupa pengiriman sinyal
baseband (sekumpulan data biner yang tidak dapat secara langsung
ditransmisikan ke kanal sistem radio. Harus diubah dahulu menjadi sinyal
bandpass, maka diperlukan sistem Modulasi untuk merubah sinyal tersebut.
Sehingga Modulasi dapat diartikan sebagai proses pengubahan sinyal baseband
menjadi sinyal bandpass atau lebih jelasnya Modulasi adalah proses perubahan
(varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu
membawa suatu informasi. Secara singkat prinsip kerja modulasi diperlihatkan
pada Gambar 1.
Gambar 1. Blok Diagram Prinsip Keja Modulasi
Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa
dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang
sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang
MODULATORem(t)
eMD
(t)Ec(t) = Ec sin ( ct
+ )
Isyarat pembawa
3
sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat
dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk
membentuk sinyal yang termodulasi. Maka hasil sinyal termodulasi, biasa
dinyatakan dalam persamaan :
Ec(t) = Ec sin (w ct + q ) (1.1)
dimana,
Ec(t) merupakan sinyal termodulasi
Ec merupakan nilai besar amplitude dari sebuah sinyal
w ct merupakan nilai frekuensi sebuah sinyal
q merupakan nilai fasa dari sebuah sinyal
Klasifikasi dari teknik modulasi terlihat pada Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Klasifikasi Teknik Modulasi
4
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan
peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses
modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses
tersebut disebut modem.
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga
terdapat dua jenis modulasi yaitu :
Modulasi analaog
Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal
analog. Dapat dilihat pada Gambar 3, sinyal termodulasi dari proses modulasi
analog.
Gambar 3. Bentuk Sinyal Hasil Modulasi Analog
Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
Modulasi berdasarkan sudut
5
▫ Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
▫ Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
▫ Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio
AM band)
▫ Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
▫ Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
▫ Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-
sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
▫ Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
▫ Quadrature amplitude modulation (QAM)
Modulasi Digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data
digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif.
Agar lebih jelas untuk modulasi digital dapat dilihat pada Gambar 4.
6
Gambar 4. Bentuk Sinyal Hasil Modulasi Digital
Teknik yang umum dipakai adalah :
▫ Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase.
▫ Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
▫ Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo.
Keuntungan utama yang diperoleh dalam teknik modulasi, pada sistem
komunikasi adalah :
Memungkinkan pengiriman sinyal lemah dengan membonceng gelombang
pembawa yang berdaya tinggi (dapat diatur).
Reduksi ukuran antena karena pengiriman sinyal dilakukan melalui
gelombang pembawa yang memiliki frekuensi tinggi.
7
Memungkinkan pengaturan dan alokasi daerah frekuensi terpisah bagi
penyaluran sejumlah sinyal secara serempak melalui sebuah medium yang
sama.
Memungkinkan pergeseran frekuensi sinyal kepada daerah frekuensi yang
lebih mudah diolah oleh peralatan tersedia.
II. Teknik Modulasi Digital Linear
Yang dimaksud dengan teknik modulasi digital linear adalah dimana jika
hubungan input-outputnya memenuhi prinsip superposisi :
– keluaran yg dihasilkan dari beberapa input yang simultan sama dengan
jumlah keluaran dari masing-masing input
– Jika input dikalikan dengan suatu konstan maka outputnya juga persis
sama terkalikan dengan konstanta tsb
– Amplitudo dari sinyal yang di transmisikan bervariasi scr linier thd
digit sinyal pemodulasi.
Yang merupakan dalam kelompok teknik modulasi linear adalah teknik modulasi
Phase Shift Keying (PSK) merupakan modulasi yang menyatakan sinyal digital 1
sebagai suatu nilai tegangan tertentu dengan beda fasa tertentu pula (misalkan
tegangan 1 volt dengan beda fasa 0 derajat), dan sinyal digital 0 sebagai suatu
nilai tegangan tertentu (yang sama dengan nilai tegangan sinyal PSK bernilai 1,
misalnya 1 volt) dengan beda fasa yang berbeda (misalnya beda fasa 180 derajat).
Yang merupakan dari teknik modulasi digital linear adalah :
8
II.I BPSK
BPSK yaitu Binary Phase Shift Keying merupakan Teknik modulasi dimana fase
dari sinyal carrier di ubah-ubah diantara 2 nilai yang sesuai dengan 2 sinyal yang
mewakili biner 1 dan 0 dengan beda fase keduanya sebesar 180°.
Pada Gambar 5 terlihat prinsip kerja modulator BPSK.
Gambar 5. Prinsip Kerja Modulator BPSK
Dari cara kerja modulasi BPSK, maka akan dihasilkannya sinyal termodulasi
dengan persamaan sebagai berikut :
Gambar 7. Persamaan Sinyal Termodulasi dari BPSK
Dari persamaan tersebut, maka akan dihasilkan sinyal sebagai berikut :
9
Gambar 8. Sinyal Termodulasi BPSK
Untuk menghitung bit tingkat kesalahan atau Bit Error Rate (BER) data yang
terjadi dalam teknik modulasi BPSK, dapat menggunakan rumus :
Pe=Q √2 Eb√No
dimana
Pe adalah nilai bit error rate
Q merupakan function-Gaussian sinyal informasi
Eb adalah energy bit dari pengiriman data
No merupakan noise yang terjadi
Terjadinya error atau tidak, dapat terdeteksi dalam simulasi sistem teknik
modulasi BPSK menggunakan software Matlab. Dapat dilihat pada diagram
konstelasi yang dihasilkan dari simulasi. Sebagai contoh dapat terlihat pada
Gambar 9.
10
Gambar 9. Konstelasi BPSK
II.II DPSK
DPSK yaitu Differential Phase Shift Keying, hamper serupa dengan teknik
modulasi BPSK. Hanya saja dalam DPSK, runtun biner mk pertama-tama
dikodekan secara diferensial (dihasilkan dk) kemudian dimodulasi menggunakan
modulator BPSK.
Pada Gambar 10. dapat dilihat bagaimana caa kerja dari teknik modulasi DPSK.
Gambar 10. Modulator DPSK
Dari modulator tersebut dapat dihasilkan runtun bit atau output dari DPSK.
Sebagai contoh dapat dilihat pada Tabel 1.
11
Tabel 1. Runtun Bit DPSK
{mk} 1 0 0 1 0 1 1 0
{dk-1} 1 1 0 1 1 0 0 0
{dk} 1 1 0 1 1 0 0 0 1
Runtun bit pada Tabel 1 diperoleh menggunakan rumus :
Sehingga akan dihasilkan sinyal termodulasi sebagai berikut, yang terlihat pada
Gambar 11.
Gambar 11. Sinyal Termodulasi DPSK
Dimana terlihat bahwa teknik modulasi DPSK, perubahan fasa terjadi ketika bit
selanjutnya adalah bit 1. Sedangkan jika bit selanjutnya adalah bit 0, tidak terjadi
perubahan fasa. Sehingga teknik modulasi DPSK ini lebih efisien bandwidth
dibandingkan dengan teknik modulasi BPSK. Karena terjadinya perubahan fasa
lebih sedikit.
12
Sedangkan untuk mengetahui besar nilai bit error rate (BER) pada modulasi
DPSK menggunakan persamaan :
Pe=12
exp (−EbNo
)
II.III QPSK
QPSK yaitu Quadrature Phase Shift Keying, dimana teknik modulasi yang
memiliki empat titik pada diagram konstelasi. Dalam teknik modulasi QPSK
dapat mengkodekan 2 bit per simbol/ setiap simbol dapat mewakili dua bit
sekaligus. Berikut langkah – langkah penentuan sinyal modulasi QPSK :
– Bit pertama digunakan untuk memodulasi BPSK carier in-phase A
cos (2pfct)
– Bit kedua digunakan untuk memodulasi BPSK carrier quadrature A
sin (2pfct)
– Kedua tegangan sinyal BPSK in-phase dan quadrature dijumlahkan
untuk membentuk sinyal QPSK
– Perubahan simbol terjadi setiap pemrosesan dua-bit ----> Symbol
Interval = 2 x Bit Interval
Untuk lebih jelasnya dari prinsip kerja teknik modulasi QPSK, dapat dilihat pada
Gambar 12. Dimana untuk data yang dikirm, dipecah menjadi dua bagian yaitu
Inphase dan Quadratue. Untuk Inphase akan dikalikan dengan cos 2fct dan untuk
Quadrature akan dikalikan dengan cos 2fct ditambah 900. Maka tiap simbol akan
memiliki perbedaan fasa 900.
13
Gambar 12. Modulator QPSK
Maka sinyal termodulasi QPSK dapat dinyatakan menggunakan persamaan :
00 = Xo = A cos (2ft)
01 = X1 = A cos (2ft+900)
10 = X2 = A cos (2ft+1800)
11 = X3 = A cos (2ft+2700)
Gambar 13. Sinyal Termodulasi QPSK
Dari persamaan – persamaan diatas, dapat di ilustrasikan dari sinyal termodulasi
QPSK, yang tampak pada Gambar 13.
14
Gambar 14. Konstelasi QPSKSedangkan untuk melihat ada terjadinya error atau tidak, dapat terdeteksi dalam
simulasi sistem teknik modulasi QPSK menggunakan software Matlab. Dengan
menggunakan persamaan berikut ini, dapat mengetahui besar nilai bit error rate
(BER) yang terjadi :
Pe=Q √2 Eb√No
Dapat dilihat pada diagram konstelasi yang dihasilkan dari simulasi. Sebagai
contoh dapat terlihat pada Gambar 14.
II.IV OQPSK
OQPSK adalah Offset Quadrature Phase Shift Keying. Pada sistem modulasi
Offset Quadrature Phase Shift Keying, sinyal quadrature BPSK diperlambat satu
bit interval relatif terhadap sinyal In-phase BPSK. Untuk mendapatkan sinyal
Offset Quadrature Phase Shift Keying, pada pembangkitan dikanal quadrature, bit
yang masuk didelay selama 0,5 Tb.
15
Dengan demikian transisi simbol kedua sinyal BPSK tidak pernah terjadi pada
saat yang sama , sehingga tidak pernah terjasi loncatan fasa sebesar 180 derajat
maka tidak akan ada “carrier null”.
Pada teknik modulasi Offset QPSK memiliki keuntungan lebih efisien bandwidth
dibandingkan dengan teknik modulasi QPSK Maka dapat dilihat dari sinyal
termodulasi OQPSK pada Gambar 15.
Gambar 15. Sinyal Temodulasi OQPSK
Karena dalam sinyal QPSK ideal akan memiliki amplituda konstan, tetapi dalam
prakteknya dibatasi spektrumnya oleh filter bandpass, sehingga terjadi variasi
amplituda. Apabila terjadi transisi fasa 180 derajat, hal ini akan menyebabkan
gejala carrier-null. Dan untuk konstelasi OQPSK dapat dilihat pada Gambar 16
16
Gambar 16. Konstelasi OQPSK
II.V /4 QPSK
/4 QPSK yaitu /4 Quadrature Phase Shift Keying, /4 QPSK menggunakan dua
perbedaan fasa yang diputar sebesar 45° terhadap satu sama lain. Biasanya, baik
genap atau ganjil simbol yang digunakan untuk memilih perbedaan fasa ini. Hal
ini juga mengurangi pergeseran fasa maksimum 180 °, tetapi nilai maksimum
pergeseran fasa hanya 135 ° dan sehingga fluktuasi amplitudo π / 4-QPSK adalah
antara OQPSK dan non-offset QPSK.
Pada π/4 QPSK fasa sinyal carrier yang digunakan diambil dari dua gambar
konvensional pada Gambar 17 (gambar kiri dan kanan). Sehingga ada 8
kemungkinan fasa.
17
Gambar 17. Pergesean Fasa pada Modulasi π/4 QPSK
Teknik modulasi ini hamper serupa dengan teknik modulasi QPSK. Hanya dalam
teknik modulasi ini tidak dimungkinkan perubahan fasa sebesar 1800, sehingga
lebih efisien terhadap bandwidth. Maka sinyal yang dihasilkan pada teknik
modulasi ini, dapat dilihat pada Gambar 18.
Gambar 18. Sinyal Termodulasi π/4 QPSK
Sedangkan untuk melihat ada terjadinya error atau tidak, dapat terdeteksi dalam
simulasi sistem teknik modulasi π/4 QPSK menggunakan software Matlab.Untuk
konstelasi π/4 QPSK, dapat dilihat pada Gambar 19
18
Gambar 19. Konstelasi π/4 QPSK
III. Teknik Modulasi pada Sistem Selular
Pada suatu sistem komunikasi suatu waktu dapat berupa sistem yang dibatasi
daya (power limited) dilain pihak dapat berupa sistem yang dibatasi bandwidth
(badnwidth limited).
Pada sistem power limited, teknik modulasi yang dipergunakan memiliki
efisiensi daya yang tinggi dengan bandwidth sinyal yang masih besar. Sedangkan
pada bandwidth limited, menggunakan teknik modulasi dengan bandwidth yang
sempit tetapi memiliki daya yang besar. Dalam sistem selular pemilihan modulasi
berdasarkan Power Efficiency dan Bandwidth Efficiency.
Oleh karena itu teknik modulasi yang sering dipergunakan dalam sistem
komunikasi baik wireline maupun wireless berdasarkan ketiga parameter tersebut
adalah:
Modulasi pergeseran frekwensi atau frequency shift keying ((FSK)
Modulasi pergeseran amplitudo atau amplitude shift keying (ASK)
Modulasi pergeseran fasa atau phase shift keying (PSK)
19
Jenis Modulation yg dipergunakan pada sistem selular
ANALOG Modulation Selular ( Generasi Pertama)
▫ Speech Modulation : FM
▫ Signaling Modulation : Direct FSK (AMPS, NAMPS,TACS dan C-
450) dan Audio FFSK (NMT 450 dan NMT 900)
DIGITAL Modulation Selular (Generasi Kedua)
▫ GMSK : (GSM, DCS 1800 dan PCS 1900)
▫ DQPSK : Pi/4 DQPSK (Differensial Quadrature Phase Shift Keying)
dipergunakan pada sistem :D-AMPS, IS-54, IS-136, dan Japan PDC
▫ QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) : (CDMA , IS-95 (BPSK))
▫ GFSK : (CT-2, DECT,DCS-900)
Broadband Wireless ( Generasi Ketiga )
▫ Data modulation : BPSK (Binary Phase Shift Keying) dipergunakan
pada W-CDMA Forward-QPSK dan Reverse-BPSK (CDMA 2000)
▫ Spreading : Complex Orthogonal QPSK (W-CDMA, CDMA 2000,
serta 3G) utk downlink serta BPSK utk uplink.
Generasi ke Empat
▫ Standar Europe (ETSI) : GMSK (Gausian Minimum Shift Keying)
▫ Nort America (TIA) : Pi/4 DPSK (Differensial Phase Shift Keying)
▫ Japan (MPT) : Pi/4 DPSK
20
DAFTAR PUSTAKA
1. Theodore S. Rappaport, “Wireless Communication”, The Institute of Electrical
and Electronics Engineers, Inc, New York, 1996
2. Wibisono Gunawan, “Konsep Teknologi Selular, Informatika, Bandung, 2008
3. “Phase Shift Keying”, URL : http://id.wikipedia.org/wiki/PSK.htm
4. “Offset QPSK”, URL : http://images.google.co.id/imgres.htm
5. “Differential PSK”, URL : http://images.google.co.id/imgres.htm
6. “Modulasi pada Selular”, URL :
http://www.mobilecomms-technology.com/projects/Modulasi pada Selular/
7. “Teknik Modulasi”, URL : http://en.wikipedia.org/wiki/teknikmodulasi.htm