Tugas1 Komunikasi Digital

28
Tugas I KOMUNIKASI DIGITAL Disusun oleh: 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 Jurusan Elektro Fakultas Teknik Program Reguler Sore 1

Transcript of Tugas1 Komunikasi Digital

Page 1: 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

Page 2: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 3: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 4: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 5: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 6: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 7: Tugas1 Komunikasi Digital

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 :

Page 8: Tugas1 Komunikasi Digital

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 :

Page 9: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 10: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 11: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 12: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 13: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 14: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 15: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 16: Tugas1 Komunikasi Digital

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.

Page 17: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 18: Tugas1 Komunikasi Digital

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)

Page 19: Tugas1 Komunikasi Digital

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

Page 20: Tugas1 Komunikasi Digital

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