BAB IX KINERJA SISKOM ANALOG · Sistem Komunikasi 1 (EE3314) Oleh Bambang Sumajudin dan Budi...

26
58 Sistem Komunikasi 1 (EE3314) Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung 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 η A S(f) f fc fc-fx η A η A 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 η A x fm Maka (S/N) D-SSB = 0,25 Si / 0,25 η A .fm = Si / η A .fm Si = daya sinyal yang diinginkan pada input demodulator, η A = rapat daya noise di input demodulator

Transcript of BAB IX KINERJA SISKOM ANALOG · Sistem Komunikasi 1 (EE3314) Oleh Bambang Sumajudin dan Budi...

58 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

BAB IX KINERJA SISKOM ANALOG

9.1 KINERJA AM-SSB

Suatu sinyal AM-SSB-LSB dengan pemodulasi sinusoidal tunggal fx.

S(f)

ffcfc-fx

ηA

S(f)

ffcfc-fx

ηAηA

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

59 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

ηA

S(f)

fc+fm

⊗A B

C

D y(t)BPF-IF

LPFfco = fm > fx

CarrierRecovery

[fc-fm ; fc+fm]

outputSoNo

Si

ηA

fctπ2cos

( gambar sama dengan demodulator SSB; kecuali BPF-IF )

Daya rata rata sinyal input demodulasi (A) : Si = 2)t(S

Si = 0,5 2)(tm = 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 2)(tm = Si5,0 Besar rapat daya noise di B :

Besar rapat daya noise di D :

ηA

2fc-fm 2fc+fmfm

0,25

SND(f) W/Hz

pita satu sisi0,5

ηA

Daya noise di output = No = 0,5 ηA.fm Maka (S/N) AM-DSB-SC = Si / ηA.fm

60 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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

nA(t) nB(t)

S(t)BPF-IF

S(t) B C

nc(t)Det. Selubung

[ fc-fm,fc+fm]

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

nA(t) : dapat dipandang sebagai White Noise dengan PSD ηA

nB(t) : band-pass noise (band limited noise)

PSD pita satu sisi di B

SnB(t) dalam W/Hz

fc-fm fc+fm f

ηA

Noise di B dapat dinyatakan dalam bentuk noise kuadratur sbb :

nB(t) = nx(t).cos 2πfct – ny(t).sin 2πfct

fm

SNx(f) = SNy(f)

f

ηA

nx(t) & ny(t)saling independent

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

= R(t) . cos (2πfct + θ(t))

61 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

( ) ( )( ) ( )22 )()()(1 tntntmAtR yx +++= ≡ selubung sinyal X(t)

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

A[1+m(t)] >> ny(t); sehingga : ( ) ( )( )2)()(1 tntmAtR x++≈

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

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

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 2)(tm

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

Sitm

tm

A ..

))(1()(

2

2

η+ η di input demod.

(Dengan detektor selubung)

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 ( ) 22 )t(mm5,0tm ==

Maka (S/N)OUT-AM-DSB-FC = fm

Sim

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

fmSi

mm

fmSi

tmm

NS

AA

t

o

o

..

2..

)(1 2

2

2

)(2

ηη +=

+=

62 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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]; fmKf.Vm=β

( ) 1;.=

− Gdt

d

blok diagram demod. FM

Sinyal FM SFM(f) :

fc-fm fc+fm f

ηA

fc

SFM(f)

fc+ n fmfc-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 Noise Band Limited White Noise; dengan

PSD:

SNC(f) W/Hz

ηA

ffc

BW Carson

Di titik D dihasilkan sinyal : ( ) [ ]dt

tSdtX FMD

)(= 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

63 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

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

( ) )(cos(.)]([)]([ 22 tcttntnVctX yxc θω +++=

Asumsi : C/N input diskriminator kecil << 1 dan limiter bekerja sempurna.

Xc(t) = VL.cos(2πfct + θ(t)); dimana :

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛≅⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛= −

Vltn

Vltn

t yy )()(tan 1θ maka: ( ) [ ]

L

yLC V

tnfctVtX

)(2cos. += π

Keluaran diskriminator : ( )dt

tXdtX cD

)]([=

( )⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−=

L

y

L

yLD V

tnfct

Vtn

dtdfcVtX

)(2sin

)(2. ππ

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

( ) )()(

. tndtd

Vtn

dtdVtn y

L

yLE =⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=

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

Sehingga fungsi transfer = ( ) fjjssnsn

fHy

E .2)()(

πω ====

(diskriminator + det selubung + kopling kapasitif)

Maka PSD noise di D: ( ) AAE ffHf ηπηη ..4)( 222==

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

MMAMA

f

f

f

fAE fffdffdffNo

M

M

M

M

..4..32...

384)( 223222 πηπηηπη ==== ∫ ∫

− −

Sedangkan

Jadi NS

P = fak

Perban

Si

Oleh Bam

n So = (0,5.V

ff

NS

Mo

o

23⎜⎜⎝

⎛ Δ=

ktor penguata

ndingan Kine

istem Komu

mbang Sum

Vc²)Δf².4π²

fSif

MAM

..

2

η⎟⎟⎠

an De-Empa

erja Analog

64 unikasi 1 (EE

majudin dan B

So = Si .

P

asis (jika ada

E3314)

Budi Prasety

.Δf².4π²

a); ηA di inp

ya

put detector

menjadilakusehingPada p

1. 2.

Proses

Pulse Coddi sinyal pu

ukan multiplgga dapat dikpengirim PC

PencuplikaProses kua

s pencuplika

Si

Oleh Bam

ANALOG(

de Modulatioulsa digital.leksing, yaitkirimkan sec

CM, prosesnyan (samplingantisasi dan p

an (sampling

istem Komu

mbang Sum

BAG TO DIG(Pulse Cod

on merupaka. Dalam imtu menggabucara serentakya meliputi :g) pengkodean

Gambar 10.

g) dapat dilih

65 unikasi 1 (EE

majudin dan B

AB X GITAL COde Modula

an salah satu

mplementasinungkan bebek.

1 Pengirim P

hat pada gam

E3314)

Budi Prasety

ONVERTEtion)

u proses pennya beberaperapa sinyal

PCM

mbar 10.2 ber

ya

ER

ngubahan sina sinyal anl menjadi sa

rikut ini :

nyal analog alog dapat atu deretan

kemudProses

Selisih

Pada prosdian dikodeks kuantisasi d

Pada peng

h tiap level k

Si

Oleh Bam

Gambar

ses kuantisakan menjadi dapat dilihat

G

gkodean den

kuantisasi ad

istem Komu

mbang Sum

10.2 Pencup

asi, hasil pebentuk digit

t pada gamba

Gambar 10.3

ngan 3 bit,

dalah :

66 unikasi 1 (EE

majudin dan B

plikan (Natur

encuplikan tal. ar 10.3 berik

Proses Kuan

maka akan

E3314)

Budi Prasety

ral Sampling

diberikan l

kut ini :

ntisasi

terdapat 23

ya

g)

level kuanti

= 8 level

isasi, yang

kuantisasi.

Selisih

dengan

enkod

dengan

Gamba

Pada peng

h tiap level k

VV =Δ8m

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

Vdanmax

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 :

VVVs Δ−=

maksimum

ngan level ku

ngan tertingg

a keluaran p

an dalam 3 b

mari kita lih

ing sesuai de

67 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

sinkro

dibang

secara

Gamb

kanal multip prosespeneridiguna

PCM

Untuk men

on. Dan un

gkitkan di t

a lokal.

ar penerima

Pada percoyang mirip

plekser sebelMultipleks

s penggabunima dilakukakan untuk

M IN

Si

Oleh Bam

Gambar 10.

nsinkronkan

ntuk memud

transmitter d

dapat diliha

G

obaan kali indengan diag

lum sinyal anser adalah alngan beberakan proses melakukan

SPARALECONV.

istem Komu

mbang Sum

.5 Contoh Pe

n semua tah

dahkan tim

dan dikirim

at pada gamb

Gambar 10.6

ni kita akan gram blok pnalog masuklat yang digapa sinyal demultiplekde-multiple

ERIAL EL

68 unikasi 1 (EE

majudin dan B

emrosesan S

apan tersebu

ing recover

ke penerim

bar berikut in

6 Penerima P

mensimulaspemancar PCk ke Samplingunakan untu

menjadi sakser. Demuksing yanitu

D

E3314)

Budi Prasety

Sinyal PCM

ut diperluka

ry pada re

ma. Timing r

ni :

PCM

sikan PCM CM di atas hng & Hold. uk melakukatu aliran sultiplekser mu pemisahan

DECODER

ya

3 bit

an sinyal pe

eceiver, siny

recovery dib

8 bit untuk hanya diberi

an multiplekserial. 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

satu alPCM. sistemyang dpenduYang uKetera

11.1. 11.1.1

liran serial m

Untuk aplim transmisi Pdimodulasikdukan kanaluntuk lebih jangan : 1

Amplitude

. Modulasi

Si

Oleh Bam

menjadi bebe

ikasinya yanPCM-30 yanan adalah 30l-kanal tersebjelasnya pemFrame = 32

SIST

e Shift Keyi

ASK

istem Komu

mbang Sum

erapa aliran

ng ada di lapng artinya b0 kanal dalabut ditentuk

mbagian framtime slot

BAEM MOD

ing (ASK)

69 unikasi 1 (EE

majudin dan B

serial yang b

pangan sekarbahwa dalamam satu modkan dalam timme tersebut a

AB XI DULASI D

E3314)

Budi Prasety

biasanya dig

rang ini adalm pengirimandulasi PCM yme-time slotadalah seper

DIGITAL

ya

gunakan pad

lah pemenfan sinyal PCMyang untuk . rti berikut ini

a penerima

aatan untuk M tersebut pembagian

i.

70 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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(xUnipolar

…………………....................................(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(b2V

"0"bit;2/V"1"bit;2/V

)t(xBipolar

........(11.2)

Jika sinyal carrier C(t) dinyatakan sebagai :

tf2cosA)t(C cπ= ……………………………………………….........

(11.3)

Maka persamaan sinyal ASK secara umum adalah :

tf2cos)t(bA

2V1A)t(s cASK π⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ += .......................................... (11.4)

[ ] tf2cos)t(bm1A cπ+= ............................................... (11.5)

71 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

Dengan A

2Vm = ( indeks modulasi)

Persamaan (2.5) di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

[ ] tf2cosm1A)t(s cASK π−= untuk merepresentasikan bit “0” ........... (11.6)

[ ] tf2cosm1A)t(s cASK π+= 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 :

72 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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) :

[ ] tf2cos)t(bm1A)t(s cASK π+=

[ ] tf2cosm1A cπ±= ...………………………………........ (11.8)

Sehingga keluaran dari detektor selubung adalah :

[ ] tf2cosm1A)t(x cSLB π±= .......................................................... (11.9)

73 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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

[ ]m1A)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 :

[ ]∫+= dt)t(sKtf2cosAX fcFM π ……………………………............. (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(b2V

"0"bit;2/V"1"bit;2/V

)t(xBipolar

............(11.12)

Sehingga dapat dituliskan menjadi :

[ ]∫+= dt)t(xKtf2cosA)t(X fcFSK π

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ += ∫ dt)t(b

2VKtf2cosA fcπ

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ += t)t(b

2VKtf2cosA fcπ ...…………..……………....(11.13)

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ±= t

2VKtf2cosA f.cπ [ ] tff2cosA c Δπ ±=

Deviasi frekuensi maksimum fΔ adalah 2VKf sehingga frekuensi FSK adalah :

74 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

2VKf)t(f fc ±= ±= cf 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")( OOKtX pada frekuensi += cH ff Δf

"0")( OOKtX pada frekuensi −= cH ff Δf Diagram blok modulator FSK dapat dilihat pada gambar 11.5 di bawah ini :

Gambar 11.5 Modulator FSK dari 2 Modulator OOK

75 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

Gambar 11.6 Proses Modulasi FSK

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

Rf =Δ (R = bit rate data) maka spektrum sinyal FSK dapat digambarkan seperti pada

gambar 7 di bawah ini :

Gambar 11.7 Spektrum FSK

76 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

Oleh Bambang Sumajudin dan Budi Prasetya Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung

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

Modulasi phase dapat dibedakan sebagai berikut:

77 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

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";

)(bituntukVbituntukV

td ……………………………………..(11.15)

Balance Modulator

Sinyal Data BPSK

Carrier

Data

BP

Car

11.2.1

gamba

Oleh Mixe

mixermeru

sebagai ber

S B

atau

SBSinyal BP

horizontal

ini disebut

Diagram k

.2. Dem

Diagram b

ar 4 di bawah

-c

Si

Oleh Bam

er, data terseb

upakan siny

rikut :

= ()( tdtBPSK

u dapat ditulVtBPSK c)( =

PSK dapat

menyatakan

sebagai diag

konstelasi un

Gambar 1

modulasi B

blok dari pen

h ini :

Gambar 11

cos ωc.t

istem Komu

mbang Sum

but ‘dikalika

al BPSK. P

⎩⎨⎧−+

=)() txCt

liskan : φω tc(cos +

dinyatakan

n cosinus da

gram konste

ntuk sinyal B

1.11 Diagram

PSK

nerima/demo

1.12 Diagram

‘0’

78 unikasi 1 (EE

majudin dan B

an’ dengan s

Proses terse

=−+

coscos

tVtV

c

c

ωω

ωφ tccos)n dalam di

an sumbu ve

elasi sinyal.

BPSK adalah

m Konstelas

odulator BPS

m Blok Dem

E3314)

Budi Prasety

sinyal pemb

ebut dijelask

((⎩

⎨⎧

=coscos

VV

c

c

ωω

φdengan;iagram kart

ertikal meny

h :

si Sinyal BPS

SK dapat dig

modulator BP

ya

awa sehingg

kan secara

))+

+;;0

tt

c

c

π

πatau0= tesian deng

yatakan sinus

SK

gambarkan s

PSK

cos ω

‘1’

ga keluaran

matematis

'0''1'

bituntukbituntuk

…(11.16) gan sumbu

s. Diagram

eperti pada

ωc.t

'

79 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

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 :

ttVtSxtStS cccBPSKOM ωφω cos)(cos)()()( +==

)cossinsincos.(cos2 tttV ccc ωφωφω −=

( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −−= φωφω sin2sin

21cos2cos1

21 ttV CC ……………….(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 :

( ) φcos2VtSOLPF = ……………………………………………………(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’

φωφωφ sin2sin2

cos2cos2

cos2

tVtVVcc −−=

( )

( )( )( )( )⎪

⎪⎪

⎪⎪⎪

+

+

+

+

=

0

0

0

0

45cos.2

135cos.2

225cos.2

315cos.2

tA

tA

tA

tA

tS

c

c

c

c

QPSK

ω

ω

ω

ω

Untuk

merup

kartesi

sinus d

k lebih jelas

pakan proses

Seperti ha

ian dengan s

diagram dina

Si

Oleh Bam

snya perhati

s pembentuk

alnya sinyal

sumbu horis

amakan diag

Gamba

istem Komu

mbang Sum

ikan bentuk

an sinyal QP

BPSK, sin

ontal menya

gram konstel

ar 11.13 Dia

80 unikasi 1 (EE

majudin dan B

k-bentuk siny

PSK.

nyal QPSK

atakan cosinu

lasi sinyal Q

agram Konst

E3314)

Budi Prasety

yal pada ga

dapat dinya

us dan sumb

QPSK.

telasi Sinyal

ya

ambar 5 be

atakan dalam

bu vertikal m

QPSK

erikut yang

m diagram

menyatakan

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 :

81 unikasi 1 (EE

majudin dan B

Pembentuka

di atas dapat

E3314)

Budi Prasety

an Sinyal QP

dibuat peran

ya

PSK

ngkat modullator QPSK

Cara k

kerja modula

Sinyal data

(bit urutan

Data Q (Q

data I (In-p

menjadi sin

S BP

S BP

SQP

Kemudian

sinyal QP

sebagaima

Si

Oleh Bam

Gambar 1

ator QPSK a

a dipisahkan

ganjil).

Quadrature)

phase) mem

nyal BPSK-

( ) =− tQPSK

( ) =− tIPSK

( ) StPSK =

BPSK-Q d

PSK yang

ana diatas.

istem Komu

mbang Sum

1.15 Diagra

adalah sebaga

n oleh bit sp

memodulas

modulasi siny

Q dan BPSK

( ) ωtd cQ sin

( ) ωtd cI cos

( )tS QBPSK− +

dan BPSK-I

memiliki

82 unikasi 1 (EE

majudin dan B

am Blok Mo

ai berikut :

plitter menja

i sinyal car

yal carier In

K-I. Persama

(ω= tVt cc sin

dengan ⎪⎩

⎪⎨⎧

(ω= tVt cc cos

dengan ⎩⎨⎧

( )tS IBPSK− …

I dijumlahk

diagram ko

E3314)

Budi Prasety

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

dd

…………….

kan oleh ad

onstelasi da

ya

SK

bit urutan ge

ture (sinyal

nyal cosinus)

tisnya sebaga

……….………

=→

=→

πφ

φ 0

……………

=→=→πϕ

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

83 Sistem Komunikasi 1 (EE3314)

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.