BAB IX KINERJA SISKOM ANALOG

(1)

BAB IX

KINERJA SISKOM ANALOG

9.1 KINERJA AM-SSB

Suatu sinyal AM-SSB-LSB dengan pemodulasi sinusoidal tunggal fx. S(f) f fc fc-fx ηA S(f) f fc fc-fx ηA ηA S(t) = A cos2π(fc–fx)t, fc = f pembawa

Sinyal tersebut bercampur dengan “White Noise” di input demodulator SSB (titik A).

⊗

Sinyal di C = 1. cos 2πfct

Daya rata rata di input (A) = Si = 0,5 A² Sinyal di D = A cos 2π (fc–fx)t x cos 2πfct

= 0,5 A cos 2πfxt + 0,5 A cos2π(2fc-fx)t Setelah dilewatkan ke LPF : y(t) = 0,5 A cos 2πfxt

Daya sinyal y(t) = So = 0,5 (0,5 A²) = 0,25 Si

Besar rapat daya noise di B = di A; tetapi terletak dalam spektrum yang terbatas.

Rapat daya noise di D :

Jadi daya noise di output = No= 0,25 ηA x fm

Maka (S/N) D-SSB = 0,25 Si / 0,25 ηA.fm = Si / ηA.fm

Si = daya sinyal yang diinginkan pada input demodulator, ηA = rapat daya noise di input demodulator

(2)

Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung fm = frek. cut off LPF

9.2 KINERJA AM-DSB-SC

Misalkan sinyal m(t) merupakan pemodulasinya sehingga, S(t) = m(t).cos 2πfct Sinyal tersebut bercampur dengan “white Noise” di input demodulator :

fc-fm fc f

η

A S(f) fc+fm

⊗

A B C D y(t) BPF-IF _{fco = fm > fx}LPF Carrier Recovery [fc-fm ; fc+fm] output So No Si

η

A fct π 2 cos

( gambar sama dengan demodulator SSB; kecuali BPF-IF ) Daya rata rata sinyal input demodulasi (A) : Si =

S

(

t

)

2

Si = 0,5 2

) (t

m = 0,5 . daya sinyal m(t)

Persamaan sinyal di titik D = m(t).cos ² 2πfct = 0,5m(t) + 0,5m(t).cos 2π (2fc)t Setelah dilewatkan di LPF ; menjadi y(t) = 0,5 m(t)

Daya sinyal informasi y(t) di output demodulator : So = 0,25 m(t)2 =

0 ,

5 Si

Besar rapat daya noise di B :

Besar rapat daya noise di D :

η

A

2fc-fm 2fc+fm fm

0,25

SND(f) W/Hz

pita satu sisi 0,5

η

A

Daya noise di output = No = 0,5 ηA.fm

(3)

Si, ηA, fm = lihat kasus SSB, η di input detector/demodulator 9.3 KINERJA AM-DSB-FC (digunakan detector selubung) Sinyal AM-DSB-FC + noise ; info : m(t)

S(t) = A [ 1+m(t)] cos 2πfct + n(t) A n_A(t) n_B(t) S(t) BPF-IF S(t) B C n_c(t) Det. Selubung [ fc-fm,fc+fm]

BW BPF-IF = 2 fm ; Jadi sinyal S(t) di B = SA(t) [di A]

9 nA(t) : dapat dipandang sebagai White Noise dengan PSD ηA 9 nB(t) : band-pass noise (band limited noise)

PSD pita satu sisi di B SnB(t) dalam W/Hz

fc-fm fc+fm f

η

A

9 Noise di B dapat dinyatakan dalam bentuk noise kuadratur sbb : nB(t) = nx(t).cos 2πfct – ny(t).sin 2πfct fm SN_x(f) = SN_y(f) f

η

A n_x(t) & n_y(t) saling independent

9 Kita nyatakan sinyal & noise di B = X(t), maka :

X(t) = A [1+m(t)] cos 2πfct + nx(t).cos 2πfct - ny(t).sin 2πfct = [ A(1+m(t)) + nx(t)] cos 2πfct – ny(t) sin 2πfct

(4)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

( )

(

)

2

( )

2 ) ( ) ( ) ( 1 mt n t n t A t R = + + x + y ≡ selubung sinyal X(t)

9 Kita batasi permasalahan untuk (C/N)B >> 1 maka:

A[1+m(t)] >> ny(t); sehingga : R

( )

t ≈

(

A

(

1+m(t)

)

+n_x(t)

)

2 Atau R(t) = A[1+m(t)] + nx(t) = A + A.m(t) + nx(t); dimana:

A = komponen DC; A.m(t) = komponen informasi; nx(t) = komponen noise 9 Komponen DC dioutput diredam dengan Kopling kapasitif, maka

Y(t) = A.m(t) ⇒ daya sinyal So = y(t)² = A². m(t)² Daya noise rata rata di output No = ηA x BWN No = ηA . 2fm

9 Perlu diingat bahwa daya rata rata sinyal AM-DSB-FC di input (titik A) sama dengan di B

Si = 0,5 A² + 0,5 A² _m_(t₎2

9 Maka : (S/N)OUTPUT AM-DSB-FC =

fm

Si

t

m

t

m

A

.

))

(

1 (

)

(

2 2

η

+

η di input demod. (Dengan detektor selubung)

9 Ingat persamaan umum AM-DSB-FC SAM(t) = A(1 + m.cos 2πfxt) . cos 2πfct

m: index modulasi; cos 2πfxt : info sinus; cos 2πfct : carrier

berarti m(t) = m.cos 2πfxt, dengan daya sinyal

( )

2 2

) t ( m m 5 , 0 t m = = 9 Maka (S/N)OUT-AM-DSB-FC = fm Si m m A. 2 2 2

η

+

Dimana : informasi adalah sinusoidal dan m = index modulasi

Catatan !!!!!!!!!!!

Jika sinyal AM-DSB-FC dideteksi dengan “Detektor Sinkron” maka akan menghasilkan persamaan kinerja yang sama juga

fm Si m m fm Si t m m N S A A t o o . . 2 . . ) ( 1 2 2 2 ) ( 2

η

= + + =

(5)

9.4 KINERJA FM

Misal suatu sinyal FM dengan pemodulasi sinusoidal dengan frekuensi fm, amplitude pemodulasi Vm, frekuensi pembawa fc.

SFM(t) = Vc cos [ 2πfct + β sin 2πfmt]; fm Kf . Vm = β ( ) 1 ; .− ₌ G dt d

blok diagram demod. FM

Sinyal FM SFM(f) : fc-fm fc+fm _f

η

A fc S_FM(f) fc+ n fm fc-n fm

Sinyal FM tersebut bercampur dengan White Noise nA(t) dengan PSD : ηA

Pada blok diagram : sinyal FM di A = di B = di C (dengan asumsi limiter berfungsi sempurna)

Noise di C merupakan Band Pass NoiseÎBand Limited White Noise; dengan PSD: SNC(f) W/Hz

η

A f fc BW Carson

Di titik D dihasilkan sinyal :

( )

[

]

dt

t

S

d

t

X

FM D

)

(

=

dengan turunan parsial

XD(t) = -Vc[2π.fc + β.2π.fm.cos 2πfmt].sin(2π.fct + β.sin 2π.fmt)

Detektor selubung akan melewatkan selubungnya saja. Setelah dilewatkan kopling kapasitif yang meredam sinyal DC, maka yang keluar tinggal bagian AC saja: XE(t) = - Vc.β.2πfm.cos 2π.fmt = -Vc.Δf.2π.cos 2π.fmt; β = Δf / fm

(6)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung Sehingga daya sinyal informasi di output demodulator : So = 0,5 (-Vc.2π.Δf)² = 0,5.Vc.²Δf².4π²

Perhitungan Noise Output

Di titik C, sinyal FM bercampur noise dapat dinyatakan :

SFM(t) + noise = Vc cos (ωct + β.sin ωmt) + nx(t).cos ωct – ny(t).sin ωct

Jika ωc >> β, maka :Xc(t) = SFM(t) + noise = Vc cosωct + nx(t).cos ωct – ny(t).sin ωct

( )

t [Vc n (t)]2 [n (t)]2.cos( ct (t)

Xc = + x + y

ω

+

θ

¾ Asumsi : C/N input diskriminator kecil << 1 dan limiter bekerja sempurna. Xc(t) = VL.cos(2πfct + θ(t)); dimana :

( )

_⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ≅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = − Vl t n Vl t n t tan1 y() y() θ maka:

( )

[

]

L y L C V t n fct V t X = .cos2π + () ¾ Keluaran diskriminator :

( )

dt

t

X

d

t

X

c D

)]

(

[

=

( )

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

−

=

L y L y L D

V

t

n

fct

V

t

n

dt

d

fc

V

t

X

.

2 π

(

)

sin

2 π

(

)

¾ Setelah melewati detector selubung & kopling kapasitif [XE(t)ÎnE(t)]:

( )

.

(

)

n

(

t

)

dt

d

V

t

n

dt

d

V

t

n

_y L y L E

⎟⎟

=

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

¾ Dengan transformasi Laplace : nE(s) = s.ny(s)

Sehingga fungsi transfer =

( )

s

j

f

s

n

s

n

f

H

y E

.

2 )

(

)

(

π

ω

=

(diskriminator + det selubung + kopling kapasitif) ¾ Maka PSD noise di D:

η

E

( )

f

η

A

H

(

f

)

4 π

.

f

.

η

A 2 2 2

=

¾ Frekuensi cut off LPF (pada det. Selubung) = fM sehingga daya noise yang dilewatkan oleh det. Selubung.

M M A M A f f f f A E

f

df

f

df

f

No

M M M M

.

4 .

.

3

2 .

.

3

8

4 )

(

π

2 2

η

π

2 3

η

π

2 2

η

=

∫

− −

(7)

Sedangkan ¾ Jadi

N

S

¾ P = fak ¾ Perban n So = (0,5.V

f

N

S

M o o

2

3 ⎜⎜

⎝

⎛ Δ

=

ktor penguata ndingan Kine Vc²)Δf².4π²

f

Si

f

M A M

.

2

η

⎟⎟

⎠

⎞

an De-Empa erja Analog So = Si .

P

asis (jika ada

.Δf².4π²

(8)

menja dilaku sehing Pada p 1. 2. Proses Pulse Cod di sinyal pu ukan multipl

gga dapat dik pengirim PC Pencuplika Proses kua s pencuplika Si Oleh Bam

ANALOG

(

de Modulatio ulsa digital. leksing, yait kirimkan sec CM, prosesny an (sampling antisasi dan p an (sampling istem Komu mbang Sum

BA

G TO DIG

(Pulse Cod

on merupaka . Dalam im tu menggabu cara serentak ya meliputi : g) pengkodean Gambar 10. g) dapat dilih unikasi 1 (EE majudin dan B

AB X

GITAL CO

de Modula

an salah satu mplementasin ungkan bebe k. 1 Pengirim P

hat pada gam E3314) Budi Prasety

ONVERTE

tion)

u proses pen nya beberap erapa sinyal PCM mbar 10.2 ber ya

ER

ngubahan sin a sinyal an l menjadi sa rikut ini : nyal analog alog dapat atu deretan

(9)

kemud Proses Selisih Pada pros dian dikodek s kuantisasi d Pada peng h tiap level k Gambar ses kuantisa kan menjadi dapat dilihat G gkodean den kuantisasi ad 10.2 Pencup asi, hasil pe bentuk digit t pada gamba Gambar 10.3 ngan 3 bit, dalah : plikan (Natur encuplikan tal. ar 10.3 berik Proses Kuan maka akan ral Sampling diberikan l kut ini : ntisasi terdapat 23 g) level kuanti = 8 level isasi, yang kuantisasi.

(10)

Selisih dengan enkod dengan Gamba Pada peng h tiap level k V V = Δ 8 m n : ΔV V V Dan untuk der PCM untu Untuk lebi n data dan si Si Oleh Bam ar 10.4 Cont gkodean den kuantisasi ad V dan max V = Error Vs = Tegan V = Tegan k selanjutnya uk dikodeka ih jelasnya m inyal sampli istem Komu mbang Sum toh Kuantisa ngan 3 bit, dalah : V V Vs= −Δ maksimum ngan level ku ngan tertingg a keluaran p an dalam 3 b

mari kita lih ing sesuai de unikasi 1 (EE majudin dan B asi Seragam maka akan uantisasi gi pen-samp proses kuant it untuk setia hat contoh p engan gamba E3314) Budi Prasety untuk Pengk terdapat 23 lingan sinya tisasi (Quan ap level kua proses pemb ar 2 di atas. ya kodean 3 bit = 8 level al ntizer) dilewa antisasi. bentukan PC kuantisasi. atkan pada CM – 3 bit

(11)

sinkro dibang secara Gamb kanal multip proses peneri diguna PCM Untuk men on. Dan un gkitkan di t a lokal. ar penerima Pada perco yang mirip plekser sebel Multipleks s penggabun ima dilakuk akan untuk M IN Gambar 10. nsinkronkan ntuk memud transmitter d dapat diliha G obaan kali in dengan diag lum sinyal an ser adalah al ngan bebera kan proses melakukan

S PARALE CONV. .5 Contoh Pe n semua tah dahkan tim dan dikirim at pada gamb Gambar 10.6 ni kita akan gram blok p nalog masuk lat yang dig apa sinyal demultiplek de-multiple ERIAL EL emrosesan S apan tersebu ing recover ke penerim bar berikut in 6 Penerima P mensimulas pemancar PC k ke Samplin gunakan untu menjadi sa kser. Demu ksing yanitu

D

Sinyal PCM ut diperluka ry pada re ma. Timing r ni : PCM sikan PCM CM di atas h ng & Hold. uk melakuk atu aliran s ultiplekser m u pemisahan

DECODER

3 bit an sinyal pe eceiver, siny recovery dib 8 bit untuk hanya diberi an multiplek serial. Dan merupakan n beberapa

R

ewaktu yag yal timing bangkitkan masukan 2 i tambahan ksing yaitu di bagian alat yang sinyal dari LPF CHH OUT

(12)

satu al PCM. sistem yang d pendu Yang u Ketera 11.1. 11.1.1 liran serial m Untuk apli m transmisi P dimodulasik dukan kanal untuk lebih j angan : 1 Amplitude . Modulasi Si Oleh Bam menjadi bebe ikasinya yan PCM-30 yan an adalah 30 l-kanal terseb jelasnya pem Frame = 32

SIST

e Shift Keyi ASK istem Komu mbang Sum erapa aliran ng ada di lap ng artinya b 0 kanal dala but ditentuk mbagian fram time slot

BA

EM MOD

ing (ASK) unikasi 1 (EE majudin dan B serial yang b pangan sekar bahwa dalam am satu mod kan dalam tim

me tersebut a

AB XI

DULASI D

E3314) Budi Prasety biasanya dig rang ini adal m pengiriman dulasi PCM y me-time slot adalah seper

DIGITAL

ya gunakan pad lah pemenfa n sinyal PCM yang untuk .

rti berikut ini

a penerima aatan untuk M tersebut pembagian i.

(13)

Modulasi ASK dapat dipandang sebagai modulasi amplituda dengan pemodulasi sinyal data biner (bit “0” atau bit “1”) seperti halnya pada modulasi AM. Jadi sinyal ASK merepresentasikan sinyal data biner “0” dan “1” dengan level amplituda yang berbeda.

Diagram blok modulator ASK dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 11.1 Diagram Blok Modulator ASK

Sinyal data biner “0” dan “1” NRZ unipolar dapat dinyatakan sebagai :

⎩ ⎨ ⎧ = " 0 " bit ; 0 " 1 " bit ; V ) t ( x Unipolar ………...(11.1)

Sinyal data x(t) dengan format NRZ unipolar diubah menjadi sinyal data dengan format NRZ bipolar dengan suatu level shifter. Sinyal data biner ini direpresentasikan sebagai data bipolar ternormalisasi b(t) dengan harga –1 Volt untuk “0” dan +1 Volt untuk “1”. ⎩ ⎨ ⎧ − = ⎩ ⎨ ⎧ − = " 0 " bit ; 1 " 1 " bit ; 1 ) t ( b ; ) t ( b 2 V " 0 " bit ; 2 / V " 1 " bit ; 2 / V ) t ( x Bipolar ...(11.2)

Jika sinyal carrier C(t) dinyatakan sebagai :

t f 2 cos A ) t ( C =

π

_c ………... (11.3)

Maka persamaan sinyal ASK secara umum adalah :

t f 2 cos ) t ( b A 2 V 1 A ) t ( s _ASK π _c ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ + = ... (11.4)

[

1 m b(t)

]

cos 2 f t A +

π

_c = ... (11.5)

(14)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung Dengan

A 2 V

m= ( indeks modulasi)

Persamaan (2.5) di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

[

1 m

]

cos2 f t A

) t (

s _ASK = −

π

c untuk merepresentasikan bit “0” ... (11.6)

[

1 m

]

cos2 f t A

) t (

s _ASK = +

π

c untuk merepresentasikan bit “1” ... (11.7) Dengan mengambil harga m yang berbeda, maka akan diperoleh bentuk gelombang yang berbeda. Untuk harga m ≠ 1 proses modulasi ASK hampir sama dengan modulasi AM-DSB-Full Carrier, sedangkan untuk harga m = 1 (dikenal sebagai modulasi On-Off Keying / OOK) hampir sama dengan modulasi AM-DSB-Suppresed Carrier.

Proses modulasi ASK dapat digambarkan seperti pada gambar 2.

Gambar 11.2 Proses Modulasi ASK Spektrum sinyal ASK adalah sebagai berikut :

(15)

Keterangan : fc = frekuensi carrier R = bit rate data = 1/Tb

Gambar 11.3 Spektrum Sinyal ASK

11.1.2. Demodulasi ASK

Demodulator ASK dapat direalisasikan dengan menggunakan detektor selubung yang sederhana, baik untuk sinyal ASK maupun sinyal OOK. Hasil demodulasi diteruskan menuju Decision Circuit/Voltage Comparator untuk diregenerasi.

Diagram blok dari demodulator ASK dapat dilihat pada gambar 11.4 di bawah ini :

Gambar 11.4 Diagram Blok Demodulator ASK Proses demodulasi sinyal ASK dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Sinyal ASK dideteksi oleh detektor selubung yang prinsip kerjanya menyerupai penyearah, sehingga keluaran detektor selubung merupakan bagian positif saja dari sinyal ASK.

Sinyal ASK yang diterima detektor selubung secara matematis dapat dituliskan seperti halnya pada persamaan (11.5) :

[

1 mb(t)

]

cos2 f t A ) t ( s _ASK = +

π

c

[

1 m

]

cos2 f t A ±

π

c = ...………... (11.8)

Sehingga keluaran dari detektor selubung adalah :

[

1 m

]

cos2 f t A ) t ( x _SLB = ± π c ... (11.9)

(16)

• Untuk mendapatkan selubung dari sinyal keluaran detektor selubung, diperlukan LPF untuk menghilangkan komponen sinyal carrier dari sinyal tersebut. Sehingga keluaran dari LPF yaitu :

[

1 m

]

A ) t ( x _LPF = ± ... (11.10) • Selanjutnya untuk mengembalikan ke bentuk pola data ke bentuk sinyal digital perlu dilakukan decision dan regenerasi sinyal keluaran LPF x(t)LPF dimana proses ini dilakukan oleh Voltage Comparator.

11.2. Frekuensi Shift Keying (FSK) 11.2.1. Modulasi FSK

Dalam modulasi frekuensi (FM), frekuensi carrier diubah-ubah harganya mengikuti harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan amplitudo pembawa yang tetap.

Jika sinyal yang memodulasi tersebut hanya mempunyai dua harga tegangan “0” dan “1” (biner/digital), maka proses modulasi tersebut dapat diartikan sebagai proses penguncian frekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh data biner ini kita sebut dengan Frekuensi Shift Keying (FSK).

Kita ketahui persamaan gelombang FM adalah :

[

+

_∫

]

= Acos 2 f t K s(t)dt

X_FM π _c _f ………... (11.11)

Jadi modulasi FSK adalah sinyal FM dengan pemodulasi biner yang hanya mempunyai dua harga “0” dan “1” yang dipresentasikan dengan harga bipolar. Jika sinyal pemodulasi tersebut adalah sinyal NRZ bipolar :

⎩ ⎨ ⎧ − = ⎩ ⎨ ⎧ − = " 0 " bit ; 1 " 1 " bit ; 1 ) t ( b ; ) t ( b 2 V " 0 " bit ; 2 / V " 1 " bit ; 2 / V ) t ( x Bipolar ...(11.12)

Sehingga dapat dituliskan menjadi :

[

+

_∫

]

= Acos 2 f t K x(t)dt ) t ( X _FSK π c f ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ₊ =

_∫

b(t)dt 2 V K t f 2 cos A π c f ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ₊ = b(t)t 2 V K t f 2 cos A π _c f ...…………..………....(11.13) ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _± = t 2 V K t f 2 cos A π c. f = Acos2

π

[

fc±

Δ

f

]

t

Deviasi frekuensi maksimum fΔ adalah

2 V

(17)

2 V K f ) t ( f = _c± f = f_c ±Δ... (11.14)

Modulasi FSK dapat juga direalisasikan sebagai penjumlahan dua buah sinyal OOK (On-Off Keying)yang saling bergantian untuk bit “1” dan bit “0”, dengan frekuensi carrier fH dan fL. OOK-1 membawa data dengan frekuensi yang lebih tinggi fH dan OOK-2 membawa data komplemen dengan frekuensi yang lebih rendah fL, jadi :

" 1 " ) (t _OOK X pada frekuensi f_H = f_c +Δf " 0 " ) (t _OOK X pada frekuensi f_H = f_c− Δf

Diagram blok modulator FSK dapat dilihat pada gambar 11.5 di bawah ini :

(18)

Gambar 11.6 Proses Modulasi FSK

Spektrum frekuensi FSK merupakan gabungan ASK-1 dan ASK-2. Untuk kasus R

f =

Δ (R = bit rate data) maka spektrum sinyal FSK dapat digambarkan seperti pada gambar 7 di bawah ini :

(19)

11.2.2. Demodulasi FSK

Diagram blok demodulator FSK dapat digambarkan seperti pada gambar 8 di bawah ini :

Gambar 11.8 Diagram Blok Demodulator FSK

Adapun cara kerja dari demodulator FSK tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Sinyal FSK masuk ke suatu diskriminator

Diskriminator merupakan penguat yang penguatannya bergantung pada frekuensi. Ada dua kemungkinan kebergantungan pada frekuensi tersebut yaitu saat frekuensi yang masuk ke penguat tersebut lebih tinggi dari sebelumnya, maka penguatannya naik atau sebaliknya saat frekuensi yang masuk ke penguat tersebut lebih tinggi dari sebelumnya maka penguatannya menurun.

Dalam percobaan ini jenis diskriminator yang kita gunakan adalah diskriminator yang jika frekuensi sinyal yang masuk lebih tinggi dari sebelumnya maka penguatannya akan naik.

• Sinyal keluaran diskriminator merupakan sinyal FM-AM, yaitu selain frekuensinya berubah sesuai dengan pola data, amplitudonya pun juga demikian. • Karena amplitudo sinyal FSK tersebut sudah berubah sesuai dengan pola data,

maka dapat kita gunakan detektor selubung dan Low Pass Filter (LPF) untuk me-recovery sinyal data yang dibawa sinyal FSK tadi, namun demikian sinyal output LPF masih merupakan sinyal analog.

• Sehingga untuk mengembalikan pola data ke bentuk sinyal diskrit (digital) perlu dilakukan penentun level sinyal, apkah sebagai sinyal data biner bit “1” atau bit “0”, dengan membandingkan kepada level referensi tertentu (proses regenerasi), yang dilakukan oleh voltage comparator.

11.3 Phase Shift Keying (PSK)

Jenis modulasi Phase Shift Keying (PSK) lebih sering dipakai pada transmisi digital jika dibandingkan dengan jenis modulasi yang lain karena kelebihan-kelebihan sebagai berikut:

o Performansi interferensinya lebih baik o Jumlah level yang dikodekan lebih banyak o Bandwidthnya lebih kecil

(20)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung 11.2.1. Binary Phase Shift Keying (BPSK)

11.2.1.1. Modulasi BPSK

Teknik modulasi BPSK merupakan salah satu jenis modulasi digital. Diagram blok modulator BPSK terlihat pada gambar 1 dibawah ini.

Gambar 11.9 Diagram Blok Modulator BPSK

Phase Shift Keying-2∅ atau BPSK(Binary Phase Shift Keying) merupakan bentuk modulasi PSK dengan cara mengubah phasa dari frekuensi pembawa sesuai dengan data biner. Pada PSK-2∅ terdapat dua level sinyal, yaitu binary ‘0’ yang dinyatakan dengan phase θ1 dan binary ‘1’ yang dinyatakan dengan phase ϕ2 . Antara θ dan ϕ selalu berbeda phase 180 0

.

Jadi, pada modulasi BPSK, informasi yang dibawa akan mengubah fasa sinyal pembawa, seperti pada gambar 11.10 berikut:

Gambar 11.10 Proses Pembentukan Sinyal BPSK Proses pembentukan sinyal BPSK dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Sinyal data biner bipolar mempunyai dua level tegangan +V dan –V, masing-masing menyatakan bit ‘1’ dan ‘0’. Persamaan matematisnya :

⎩ ⎨ ⎧ − + = " 0 " ; " 1 " ; ) ( bit untuk V bit untuk V t d ………..(11.15) Balance Modulator

Sinyal Data

_BPSK

Carrier

Data BP Car

(21)

• • 11.2.1 gamba Oleh Mixe mixermeru sebagai ber S_B atau S_B Sinyal BP horizontal ini disebut Diagram k .2. Dem Diagram b ar 4 di bawah -c

er, data terseb upakan siny rikut : = ( ) (t d t BPSK u dapat ditul V t BPSK( )= c PSK dapat menyatakan sebagai diag konstelasi un Gambar 1 modulasi B blok dari pen

h ini : Gambar 11 cos ωc.t but ‘dikalika al BPSK. P ⎩ ⎨ ⎧ − + = ) ( )xC t t liskan :

φ

ω

_ct ( cos + dinyatakan n cosinus da gram konste ntuk sinyal B 1.11 Diagram PSK nerima/demo 1.12 Diagram ‘0’ an’ dengan s Proses terse = − + cos cos t V t V c c ω ω

ω

φ

)cos _ct n dalam di an sumbu ve elasi sinyal. BPSK adalah m Konstelas odulator BPS m Blok Dem sinyal pemb ebut dijelask

(

⎩ ⎨ ⎧ = cos cos V V c c ω ω

φ

dengan ; iagram kart ertikal meny h : si Sinyal BPS SK dapat dig modulator BP ‘ awa sehingg kan secara

)

+ + ; ; 0 t t c c π

π

atau 0 = tesian deng yatakan sinus SK gambarkan s PSK cos ω ‘1’ ga keluaran matematis ' 0 ' ' 1 ' bit untuk bit untuk …(11.16) gan sumbu s. Diagram eperti pada ωc.t '

(22)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung Proses demodulasi sinyal BPSK dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Sinyal BPSK oleh mixer ‘dikalikan’ dengan sinyal pembawa yang dibangkitkan oleh carrier recovery. Secara matematis sinyal output mixer tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

t t V t S x t S t S_OM()= _BPSK() _c( )= cos (

ω

_c +

φ

)cos

ω

_c ) cos sin sin cos . (cos2 t t t V ω_c φ− ω_c φ ω_c =

(

)

⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ ₋ ₋ = ω φ sin2ω sinφ 2 1 cos 2 cos 1 2 1 t t V _C _C ……….(11.17)

Kemudian oleh Low Pass Filter (LPF) komponen frekuensi tinggi diredam dan frekuensi rendah dilewatkan, sehingga dihasilkan sinyal frekuensi rendah yang polanya sama dengan data, sinyalkeluaran LPF (SOLPF(t)) adalah :

( )

cosφ

2 V t

S_OLPF = ………(11.18)

• Karena φ hanya bernilai 0 dan π maka SOLPF (t) adalah berharga +V/2 atau –V/2 yang merupakan data yang dibawa oleh pembawa.

• Voltage comparator berfungsi melakukan ‘decision’ dan sekaligus sebagai regenerator.

Bila input comparator > Vref, maka outputnya = + V (bit ‘1’) Bila input comparator < Vref, maka outputnya = - V (bit ‘0’)

11.2.2.Phase Shift Keying-4φ (PSK-4φ)/QPSK 11.2.2.1. Modulasi QPSK

Modulasi QPSK merupakan modulasi yang sama dengan BPSK, hanya saja pada modulasi QPSK terdapat 4 (empat) level sinyal, yang merepresentasikan 4 kode binary yaitu ‘00’ , ‘01’ , ‘11’ , ‘10’. Masing-masing level sinyal disimbolkan pada perbedaan phasa sebesar 900, sehingga sebagai salah satu contoh sinyal QPSK dapat direpresentasikan dalam persamaan matematisnya sebagai berikut :

; untuk binary ‘00’ ; untuk binary ‘01’ ;untukbinary ‘11’………….(11.19) ; untuk binary’10’ φ ω φ ω φ sin2 sin 2 cos 2 cos 2 cos 2 t V t V V c c − − =

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ + + + + = 0 0 0 0 45 cos . 2 135 cos . 2 225 cos . 2 315 cos . 2 t A t A t A t A t S c c c c QPSK ω ω ω ω

(23)

Untuk merup kartesi sinus d k lebih jelas pakan proses Seperti ha ian dengan s diagram dina snya perhati s pembentuk alnya sinyal sumbu horis amakan diag Gamba ikan bentuk an sinyal QP BPSK, sin ontal menya gram konstel ar 11.13 Dia k-bentuk siny PSK. nyal QPSK atakan cosinu lasi sinyal Q agram Konst yal pada ga dapat dinya us dan sumb QPSK. telasi Sinyal ambar 5 be atakan dalam bu vertikal m QPSK erikut yang m diagram menyatakan

(24)

dengan Dari diagra n diagram bl Si Oleh Bam Gambar 11 am konstelas loknya sebag istem Komu mbang Sum 1.14 Proses P si tersebut d gai berikut : unikasi 1 (EE majudin dan B Pembentuka di atas dapat E3314) Budi Prasety an Sinyal QP dibuat peran ya PSK ngkat modullator QPSK

(25)

Cara k kerja modula Sinyal data (bit urutan Data Q (Q data I (In-p menjadi sin S_BP S_BP S_QP Kemudian sinyal QP sebagaima Gambar 1 ator QPSK a a dipisahkan ganjil). Quadrature) phase) mem nyal

BPSK-( )

= −Q t PSK

( )

= −I t PSK

( )

t S PSK = BPSK-Q d PSK yang ana diatas. 1.15 Diagra adalah sebaga n oleh bit sp memodulas modulasi siny Q dan BPSK

( )

t ω d_Q sin _c

( )

t ω d_I cos _c

( )

t S_BPSK₋_Q + dan BPSK-I memiliki am Blok Mo ai berikut : plitter menja i sinyal car yal carier In K-I. Persama

(

ω =V t t _c c sin dengan ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧

(

ω =V t t _c c cos dengan ⎩ ⎨ ⎧

( )

t S_BPSK₋_I … I dijumlahk diagram ko odulator QPS adi data Q (b rier Quadrat n-phase (sin aan matemat

)

φ + t ……… ⎩ ⎨ ⎧ → = → = ' 1 ' ' 0 ' Q Q d d

)

ϕ + t ……… ⎩ ⎨ ⎧ → = → = ' 1 ' ' 0 ' I I d d ………. kan oleh ad onstelasi da SK bit urutan ge ture (sinyal nyal cosinus) tisnya sebaga ……….……… = → = → π φ φ 0 ……… = → = → π ϕ ϕ 0 .………..(11 dder sehingg an persama enap) dan I sinus) dan ), sehingga ai berikut : …..(11.20) …...(11.21) 1.22) ga menjadi aan sinyal

(26)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung 11. 2.2.2 Demodulasi QPSK

Sistem demodulasi QPSK dapat dilakukan dengan cara seperti pada gambar 8.

Gambar 11.16 Diagram Blok Demodulator QPSK Cara kerja sistem di atas secara garis besarnya adalah sebagai berikut:

• Carier recovery membangkitkan sinyal pembawa dari sinyal QPSK yang mana sinyal pembawa tersebut adalah sinyal carier In-phase (siyal cosinus). Agar didapat sinyal carier Quadrature (sinyal sinus), sinyal carier tersebut digeser sebesar 900 oleh penggeser phasa .

• Sinyal pembawa I dan Q masing-masing ‘dikalikan’ oleh mixer dengan sinyal QPSK sehingga dihasilkan sinyal yang polanya sama dengan data I dan data Q, tentu saja masing-masing masih terdapat komponen frekuensi tinggi.

• Komponen frekuensi tinggi pada kedua sinyal yang polanya sama dengan data I dan data Qmasing-masing diredam dengan Low Pass Filter (LPF). • Agar diperoleh sinyal diskrit yaitu data I dan data Q kembali, haruslah

dibandingkan dengan tegangan referensi tertentu untuk menyatakan apakah sebagai bit ‘1’ atau bit ‘0’. Proses ini dilakukan oleh voltage comparator. • Dengan diperolehnya sinyal data I dan Q maka untuk untuk tahap terakhir

diperlukan suatu perangkat yang dapat digunakan untuk mengkombinasikan kedua bit tersebut menjadi satu deretan bit. Perangkat tersebut adalah bit combiner atau Paralel to serial Converter.