MAKALAH

SISTEM MODULASI DIGITAL

Oleh :

Adiba Kamalia Putri 4.35.11.0.02

JRK-4A

PROGRAM STUDI D4 TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2015

BAB I

A. Sistem Komunikasi Digital

Modulasi merupakan perubahan parameter dari sinyal carrier menjadi sinyal

informasi. Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang

berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frekuensinya lebih rendah,

sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Proses modulasi membutuhkan dua buah

sinyal yaitu sinyal pemodulasi yang berupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal

carrier dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan. Tujuan dilakukannya proses

modulasi antara lain :

1. Untuk memudahkan proses radiasi

a) Pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses

pemancaran/radiasi dan penerimaan sinyal.

b) Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekwensi sinyal

yang dipancarkan/diterimanya.

2. untuk memungkinkan multiplexing jika sebuah media transmisi dapat

digunakan oleh beberapa kanal, maka modulasi dapat digunakan untuk

menempatkan masing masing kanal pada wilayah spektrum frekwensi yang

berbeda. Contohnya : teknik fdm pada system telepon.

Informasi yang akan disampaikan berbentuk sinyal digital, yaitu pulsa yang menyatakan

nilai 1 & 0. Sinyal digital ini tidak dapat ditransmisikan begitu saja menggunakan

radio,karena bandwidth (lebar pita) yang dipakai oleh sinyal digital terlalu lebar.Sinyal ini

harus dimodifikasi agar ia dapat ditrasmisikan. Modifikasi terhadap sinyal ini dinamakan

modulasi.

Dalam mentransmisikan data dari sumber ke tujuan, satu hal yang harus dihubungkan

dengan sifat data, arti fisik yang hakiki di pergunakan untuk menyebarkan data, dan

pemprosesan atau penyetelan apa yang perlu dilakukan sepanjang jalan untuk memastikan

bahwa data yang diterima dapat dimengerti dengan baik. Berikut merupakan

diagram sisitem komunikasi digital

2

Gambar 1.1 . diagram sistem modulasi digital

Pada diagram diatas dapat dijelaskan bahwa source encoder menerima satu atau lebih

sinyal analog untuk diubah menjadi sinyal digital. Simbol-simbol ini bisa berupa biner (1

dan 0). Jika kanal digunakan untuk mengkomunikasikan lebih dari satu sumber, maka

sebuah source encoder harus dilengkapi dengan multiplexer. Hal yang perlu di perhatikan

adalah bahwa source encoder mendapatkan input berupa time signal (s(t)). Pada sistem

komunikasi data dimulai dengan sebuah sinyal digital. Channel Encoder akan menaikkan

efisiensi dari sistem komunikasi digital. Peralatan ini mengurangi error pada saat transmisi.

Jika ada noise yang masuk ke kanal bersama-sama dengan data, maka akan ada

kemungkinan sebuah simbol yang sudah terkirim akan diinterpretasikan sebagai simbol

yang lain pada sisi penerima. Pengaruh dari error ini dapat dikurangi dengan menerapkan

struktur redundansi pada sinyal data. Lalu modulator yang berfungsi “menumpangkan”

data pada frekuensi gelombang pembawa (carrier signal) ke sinyal informasi/pesan agar

bisa dikirim ke penerima. Channel coding berfungsi untuk menjaga informasi atau data

digital dari error yang mungkin terjadi selama proses transmisi dengan cara menambahkan

bit redundansi (tambahan) ke dalam data yang akan dikirimkan. Demodulator mempunyai

fungsi kebalikan dari modulator (demodulasi), yaitu proses mendapatkan kembali data atau

proses membaca data dari sinyal yang diterima dari pengirim. Dalam demodulasi, sinyal

pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi. Channel decoder akan memeriksa

3

apakah data yang di bawa sudah benar atau belum. Setelah itu data digital yang di bawa

akan dikonversikan kembali ke sinyal analog.

B. Kanal Komunikasi

skema modulasi dipilih atau di desain sesuai karakteristik kanal untuk

mengoptimalkan kinerja mereka. pada bagian ini kita akan membahas model kanal

penting dalam komunikasi.

1. Additive White Gaussian Noise (AWGN)

AWGN merupakan singkatan dari Additve White Gaussian Noise.  Additive

artinya ditambahkan. Gaussian berarti mengikuti distribusi Gaussian atau

kadang juga disebut distribusi normal. Sedangkan noise ini disebut white

karena terdiri dari seluruh frekuensi dalam spektralnya sebagai cahaya putih.

AWGN (Additive White Gausian Noise) merupakan suatu proses stokastik

yang terjadi pada kanal dengan karakteristik memiliki rapat daya spectral noise

merata di sepanjang range frekuensi. AWGN mempunyai karakteristik respon

frekuensi yang sama disepanjang frekuensi dan variannya sama dengan satu.

Pada kanal transmisi selalu terdapat penambahan derau yang timbul karena

akumulasi derau termal dari perangkat pemancar, kanal transmisi, dan

perangkat penerima. Derau yangmenyertai sinyal pada sisi penerima dapat

didekati dengan model matematis statistik AWGN. Derau AWGN merupakan

gangguan yang bersifat Additive atau ditambahkan terhadap sinyal transmisi.

AWGN merupakan model kanal sederhana dan umum dalam suatu sistem

komunikasi. Model kanal ini dapat digambarkan seperti berikut:

Pada gambar diatas, Jika sinyal yang kirim STx(t), pada kanal akan dipengaruhi

4

oleh derau n(t) sehingga sinyal yang diterima menjadi: SRx(t) = STx(t) + n(t), 0

≤ t ≤ T dimana n(t)) merupakan noise yang terjadi selama proses transmisi

sinyal kirim sampai diterima bagian receiver.

2. Bandlimited Channel

Ketika bandwitdh kanal lebih kecil daripada bandwitdh sinyal channel itu

menjadi bandlimited. Keterbatasan bandwidth yang parah menyebabkan

Intersymbol interferensi (ISI) ( yaitu ,pulsa digital akan melampaui durasi

transmisi mereka ( simbol periode Ts ) ) dan mengganggu simbol berikutnya

atau simbol bahkan lebih . ISI menyebabkan peningkatan dalam probabilitas

kesalahan bit ( Pb ) atau tingkat kesalahan bit ( BER ) , seperti yang biasa.

Ketika meningkatkan kanal bandwidth tidak mungkin, teknik persamaan kanal

digunakan untuk memerangi ISI . teknik ini di perbaharui secara terus menerus.

3. Fading Channel

Fading merupakan karakterisktik utama dalam propagasi radio bergerak.

Fading dapat didefinisikan sebagai perubahan fase, polarisasi dan atau level

dari suatu sinyal terhadap waktu. Definisi dasar dari fading yang paling umum

adalah yang berkaitan dengan mekanisme propagasi yang melibatkan refraksi,

refleksi, difraksi, hamburan dan redaman dari gelombang radio. Pada sistem

komunikasi bergerak terdapat dua macam fading yaitu short term fading dan

long term fading.

Dalam komunikasi selular, tentunya jarang sekali terjadi hubungan langsung

saja. Sinyal banyak mengalami pantulan dimana-mana, sehingga terdapat

berbagai macam jalur yang dilalui sinyal untuk sampai ke penerima

(multipath). Antara sinyal yang pancarannya melalui multipath tersebut dapat

berinterferensi positif maupun negatif sehingga pada penerima terlihat bahwa

sinyal tersebut berfluktuasi. 

Efek fluktuasi sinyal ini biasa disebut dengan Fading. Dengan kata lain, fading

merupakan penurunan daya penerima. Fading menyebabkan suatu kondisi

dimana sinyal yang diterima terlalu jelek untuk dilakukan pemrosesan sinyal

selanjutnya, yaitu demodulasi. 

Fading juga dapat terjadi karena efek doppler, yang terjadi jika user bergerak

dengan kecepatan relatif terhadap base station. Perlu diperhatikan bahwa fading

hanya membesar-kecilkan sinyal, bukan membalikkan polaritas sinyal. Sinyal

yang mengecil (terkena fading) tentunya akan lebih mudah mudah berbalik

5

polaritas ketika terkena noise. Ketika penerima dalam keadaan diam, dikelilingi

oleh beberapa obyek yang diam dan bergerak seperti kendaraan lain. Sinyal

yang diterima akan menunjukkan adanya fading, karena penerima akan

menerima gabungan sinyal atau jumlah superposisi dari keseluruhan sinyal

yang dipantulkan akibat banyak lintasan (multipath). Hal ini menyebabkan kuat

sinyal yang diterima oleh penerima akan bervariasi.

C. Jenis Modulasi Digital

Berdasarkan besarannya, jenis-jenis modulasi digital ada 3 yaitu

a) Amplitude Shift Keying (ASK)

Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal digital berdasarkan

pergeseran amplitudo merupakan modulasi dengan mengubah-ubah amplitudo.

Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa

tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan

yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih

besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang

dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak

jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu

metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat

saja. Dalam hal ini faktor noice atau gangguan juga harus diperhitungkan

dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Dibawah ini merupakan

gambar dari Amplitude Shift Keying.

b) Frekuency Shift Keying (FSK)

FSK adalah Modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai

tegangan dengan frekuensi tertentu (misalnya f1 = 1200 HZ), sementara signal

digital 0 dinyatakan sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu

yang berbeda (misalnya f2=2200 Hz). Sama seperti modulasi fase, pada

6

modulasi freukensi yang lebih rumit dapat dilakukan pada beberapa frekuensi

sekaligus. Dengan cara ini pengiriman data menjadi lebih effisien. Berikut

merupakan gambar dari FSK

Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal digital melalui

penggeseran frekuensi. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi yang

memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang

pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan

semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fase terputus-putus.

Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-

ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.

Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara

konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-

macam variasi/deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja,

yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk

deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses

demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat

minim/kecil.

Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit

Rate (kecepatan transmisi) yang relatif rendah, seperti untuk Telex dan

Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).

c) PSK (Phase Shift Keying)

Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi

pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah

ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi

gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal

informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan

penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat

penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima,

kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan dengan PSK yang

7

berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fase yang dikirim digunakan untuk

memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fase yang ada dapat dideteksi

bila fase sebelumnya telah diketahui. Hasil perbandingan ini dapat dipakai

sebagai patokan (referensi).

Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai :

1) BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK modulasi paling

sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi modulasi ini hanya

mampu memodulasi 1 bit/symbol dan dengan demikian maka modulasi ini

tidak cocok untuk aplikasi data rate yang tinggi dimana bandwithnya

dibatasi.

2)   QPSK atau dikenal dengan sebutan quartenary PSK atau quadriphase PSK

analisis membuktikan bahwa ini digunakan untuk menggandakan data rate

jika dibandingkan dengan system BPSK. BPSK digunakan pada kedua

carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas.

8