Universitas mercu buana
|
|  Yüklə 1.8 Mb.
|
Jurusan Elektro-FTI-PKK-Modul 10 UNIVERSITAS MERCU BUANA _____________________________________________________________________________________
1  0
Sistem Modulasi DigitalPerbedaan mendasar sistem modulasi digital dengan modulasi analog adalah, bahwa sinyal pemodulasinya dalam format digital. Sementara yang dimaksud dengan modulasi analog adalah, sinyal pemodulasi tersebut dalam bentuk analog seperti sistem AM, FM, dan PM. Satu lagi perbedaan sistem modulasi digital dengan sistem modulasi analog adalah, sinyal carrier pada sistem modulasi digital umumnya mempunyai frekuensi yang masih dalam pita frekuensi suara (audio frequency band) yang tentu saja masih dapat didengar (audible), yaitu pada kisaran 2000 Hz. Satu contoh misalnya, sinyal carrier pada unit modem (modulator demodu-lator) versi V27 yang bekerja dengan carrier 1800 Hz. Versi V27 merupakan standar ITU-T yang menggunakan modulasi PSK dengan 8 fasa. Sesuai dengan parameter carrier yang ada, yaitu, amplitudo, frekuensi, dan fasa, maka pada sistem modulasi digital dapat dilakukan dalam tiga mode, yaitu ASK (amplitude shift keying), FSK (frequency shift keying), dan PSK (phase shift keying). Perubahan peubah sinyal carrier tersebut merepresentasikan kondisi high dan low atau kondisi lo-gika sinyal digital. Mekanisme modulasi yang dilakukan adalah, membuat on dan off osilator sinyal carrier, sehingga disebutnya sebagai ‘keying’. Ilustrasi di atas menunjuk-kan sistem VSAT (very small aperture terminal) yang menggunakan modulasi digital dalam mengirimkan sinyalnya. 10.1. ASK (amplitude shift keying) Kondisi high dan low sinyal digital akan menyebabkan amplitudo sinyal carrier, ada atau on, dan tidak-ada atau off. Kondisi on merepresentasikan logika ‘1’ atau MARK, sedang kondisi off merepresentasikan logika ‘0’ atau SPACE. Oleh karena itu sistem ASK disebut juga sebagai sistem OOK (on-off keying) yang mempunyai osilogram seperti ditunjukkan pada Gbr-1(b) dengan sinyal data 101101. 
(a) (b)
(c) (d)
Gbr-1 Osilogram sinyal termodulasi digital (a) sinyal data 101101; (b) OOK; (c) BPSK; (d) FSK. 10.2. FSK (frequency shift keying) Osilogram FSK ditunjukkan pada Gbr-1(d) dengan sinyal data 101101. Nampak pada gambar, bahwa osilogram merapat dan merenggang sesuai dengan logika digital yang ada. Ketika logika ‘1’, osilogram merapat yang menunjukkan frekuensi carrier bertam-bah besar, dan merenggang ketika sinyal digital pada logika’0’ yang menunjukkan frekuensi carrier menjadi kecil terhadap sinyal carrier tanpa modulasi. Satu contoh nilai kedua kondisi tersebut adalah, 1270 Hz dan 1070 Hz yang digunakan oleh modem Bell tipe 103/113 yang bekerja dengan bit rate 300 bps. Diagram blok sistem modulasi FSK ditunjukkan pada Gbr-2(a). Dari Gbr-2(a) nampak, bahwa sinyal data akan mengontrol on atau off-nya blok Gerbang MARK maupun Ger-bang SPACE. Rangkaian gerbang atau switching akan on bila mendapatkan pulsa logika-1, yang berarti pada saat itu gelombang pembawa dengan frekuensi f1 atau f2 akan mendapat jalan ke input Penguat Penjumlah. Pada saat blok Gerbang MARK men-dapat pulsa logika-0, maka blok Gerbang SPACE akan mendapat pulsa logika-1 karena adanya blok Pembalik Logika (NOT gate atau inverter), sehingga pada saat itu sinyal gelombang pembawa yang sampai pada input Penguat Penjumlah adalah f2. Kejadian sebaliknya akan berlangsung bila sinyal data yang masuk berkondisi logika-1. Dengan kata lain, bahwa kedua blok Gerbang tidak dapat mempunyai kondisi on bersamaan. Melalui proses FSK ini, maka output sinyal yang telah termodulasi dan disalurkan pada kanal transmisi, mempunyai bentuk gelombang seperti ditunjukkan pada Gbr-1(d), yaitu yang tergolong FSK kontinyu. Tetapi sistem FSK yang digambarkan diagram bloknya pada Gbr-2(a) adalah yang tergolong FSK tidak kontinyu, yaitu terdapat dua sumber sinyal, f1 dan f2. Sistem FSK kontinyu adalah sistem yang hanya mempunyai satu sumber sinyal carrier yang frekuensinya dapat terkendali oleh level sinyal digital. 
Gbr-2 Diagram blok sistem modulasi digital (a) FSK; (b) PSK. Pada sisi terima, sinyal FSK ini dimasukkan ke dua blok BPF (bandpass filter) yang akan menyaring dan meneruskan sinyal masing-masing dengan frekuensi f1 dan f2 . Kemudian sinyal data MARK dan SPACE diperoleh dari blok Detektor yang kemudian outputnya menjadi input satu Penguat Diferensial. Dengan blok Penguat Diferensial ini diperoleh kembali sinyal data yang dikirim. Bila transmisinya menggunakan modem, maka pada sistem FSK, nilai laju bit pada input modem sama dengan nilai baut rate-nya. Satu contoh misalnya, bila input modem mempunyai laju bit 4800 bps, maka output modem mempunyai laju baud (transmission speed atau signaling speed, [1]p504) sebesar 4800 baud. 10.3. PSK (phase shift keying) Sesuai namanya, maka peubah sinyal carrier yang dipengaruhi adalah, fasa. Selama ditransmisikan, sinyal carrier mempunyai frekuensi yang tetap, sehingga logika-1 dan 0 direpresentasikan oleh nilai fasa carrier tersebut. Osilogram sinyal PSK ditunjukkan pada Gbr-1(c) dengan data 101101. Nampak pada osilogram beberapa tanda panah yang menunjukkan saat terjadinya perubahan fasa carrier (sinyal diskontinyu), yaitu dari fasa 0 derajat ke fasa 180 derajat. Fasa 0 derajat mewakili logika-1 data, sedang fasa 180 de-rajat mewakili logika-0 sinyal data. Sistem modulasi yang diuraikan ini adalah sistem BPSK (binary PSK), yaitu hanya terdapat dua perubahan fasa, 0 dan 180 derajat. Diagram blok sistem BPSK ditunjukkan pada Gbr-2(b). Terlihat pada gambar, bahwa untuk kondisi logika-1 dimodulasikan pada sinyal pembawa yang berfasa nol karena fasa sinyal carrier sebagai referensi, sedang logika-0 dimodulasikan pada sinyal pem-bawa yang mempunyai fasa tergeser 180O, masing-masing melalui blok Gerbang MARK dan Gerbang SPACE. Kedua output itu kemudian menjadi input satu Penguat Penjumlah, hasilnya adalah gelombang termodulasi PSK yang disalurkan melalui kanal transmisi. Pada sisi terima, sinyal PSK tersebut diinputkan ke blok Osilator Lokal Sinkron (synchronous local oscillator) dan secara paralel diinputkan ke inverting input satu Penguat Diferensial. Dengan adanya input sinyal PSK pada blok Osilator Lokal Sinkron, maka output blok tersebut adalah sinyal dengan frekuensi sama yang serempak dengan fasa yang tetap sebagai referensi. Dengan kondisi itu, maka kedua input blok Penguat Diferensial dapat mempunyai input yang berfasa 0O atau berbeda 180O. Pada saat keduanya berfasa sama, maka output Penguat Diferensial menjadi jumlah kedua input itu. Tetapi bila kedua input tersebut berbeda fasa 180O, maka output Penguat Diferensial itu menjadi nol. Yang terakhir, output sinyal yang merupakan pulsa data akan diperoleh dari output blok Detektor. Satu ilustrasi nilai frekuensi pembawa pada modulasi PSK ini adalah 1800 Hz, digunakan pada modem dengan standar ITU-V.27bis yang bekerja dengan laju bit 4800 bps. 10.3-1. Modulasi MPSK Secara umum modulasi PSK disebut sebagai modulasi MPSK (M-ary PSK), dimana M merupakan bilangan yang menunjukkan jumlah level digital. MPSK adalah jenis variasi modulasi fasa yang merupakan peningkatan dari modulasi BPSK pada sisi jumlah perubahan fasa sinyal pembawa. Bila M = 4 level, maka modulasi pulsa yang diterapkan adalah QPSK (quaternary atau quadrature PSK). Bila M = 2, maka modulasi pulsa yang dihasilkan adalah BPSK (binary PSK). Nilai M mengikuti bilangan 2v dengan v = 1, 2, 3, dst (notasi v = jumlah kelompok bit, diambil dari). Dengan nilai v yang demikian itu, maka kemungkinan nilai M adalah, 2, 4, 8, 16, dst. Untuk M yang lebih besar dari 2, pelaksanaannya diperoleh dengan melakukan penyandian pada deretan sinyal data, yaitu dengan mengelompokkan deretan data serial tersebut menurut kelompok duaan (dibit), tigaan (tribit), empatan (kuabit), dst. Teknologi ini digunakan pada unit modem jenis modulasi PSK yang mempunyai diagram blok seperti ditunjukkan pada Gbr-3. 
Gbr-3 Diagram blok sistem modem PSK Nampak pada Gbr-3, blok deretan atas adalah jalur pengiriman, sedang blok deretan bawah adalah jalur terima yang mendapat detak sinkronisasi dari satu sumber detak atau pewaktu. Blok Penyandi digunakan untuk menyandikan deretan bit data men-jadi dibit, tribit, atau kuabit, dst, yang kemudian dimodulasikan secara PSK pada blok Modulator. Pada sistem modem dengan modulasi FSK, blok Penyandi (encoder) maupun blok Pengawa-sandi (decoder) tidak diperlukan. Blok Modulator sendiri secara dasar ditunjukkan pada Gbr-2(b) yang dalam ini adalah untuk sistem modulasi BPSK. Melalui blok Filter dan Penguat, sinyal yang telah termodulasi PSK disaring melalui LPF serta dikuatkan, yang untuk selanjutnya melalui blok Antarmuka disalurkan ke jalur transmisi. Jalur transmisi dapat berbentuk 4-kawat ataupun 2-kawat. Pada arah terima, sinyal termodulasi PSK melalui blok Antarmuka, diteruskan ke blok LPF guna membatasi spektrum frekuensi sinyal terutama harmoniknya, sebe-lum dimasukkan ke blok Demodulator. Output blok Demodulator adalah sinyal data yang masih tersandi dibit, tribit, atau orde yang lebih tinggi, untuk kemudian di- awa-sandi menjadi deretan data aslinya. Untuk v =2, sehingga M = 4, maka modulasi yang dihasilkan adalah QPSK. Pada sistem modulasi ini terdapat empat fasa berbeda yang dihasilkan untuk masing-masing dibit. Kombinasi dibit 00 akan memodulasi sinyal pembawa yang mempu- nyai fasa 45 derajat, sedang dibit 01 memodulasi sinyal pembawa yang mempunyai fasa 135 derajat. Sementara dibit 10 dan 11, masing-masing dengan fasa 315 derajat dan 225 derajat. Konstelasi atau penggambaran penyebaran fasa isyarat QPSK ditunjukkan pada diagram salib sumbu Gbr-4. 
Gbr-4 Konstelasi isyarat QPSK Modem yang menggunakan sistem modulasi PSK yang mempunyai konstelasi isyarat seperti ditunjukkan Gbr-4, adalah modem versi V.26bis yang telah direko-mendasi secara internasional oleh ITU-T. Terdapat juga versi modulasi PSK dengan dasar penyandian dibit yang mempunyai konstelasi yang lain, yaitu modem versi V.22 dan V.26 yang juga merupakan reko- mendasi ITU-T. Konstelasi isyarat ketiga versi modem tersebut ditunjukkan pada Tabel-1. Tabel-1 Konstelasi (perubahan fasa) penyandian Dibit
Bila kemudian nilai v =3, sehingga M = 8, maka modulasi yang dihasilkan adalah 8PSK. Pada sistem modulasi ini terdapat delapan fasa berbeda yang dihasilkan un-tuk masing-masing tribit. Kombinasi tribit 000 akan memodulasi sinyal pembawa yang mempunyai fasa 45 derajat, sedang tribit 001 memodulasi sinyal pembawa yang mempunyai fasa 0 derajat. Sementara tribit 011 dan 010, masing-masing dengan fasa 135 derajat dan 90 derajat. Selanjutnya untuk tribit yang lain dituliskan pada Tabel-2. Konstelasi atau penggambaran penyebaran fasa isyarat 8PSK ditun-jukkan pada diagram salib sumbu Gbr-5. Modem yang menggunakan sistem ini adalah versi ITU-T V.27. Tabel-2 Konstelasi (perubahan fasa) penyandian Tribit
Gbr-5 Konstelasi isyarat V.27 10.3-2. Awa-sandi Pada saat sinyal atau isyarat data dikirimkan melalui jalur telepon yang merupakan rangkaian analog, isyarat data yang digital tersebut harus diubah lebih dahulu ke bentuk analog. Pengubahan dilakukan dengan menggunakan satu perangkat yang di-namakan modem (modulasi-demodulasi) yang harus ditempatkan pada kedua ujung jalur pengiriman. ITU-T menyebut modem sebagai perangkat komunikasi data (data communication equipment, DCE). Isyarat data pada sisi kirim diubah oleh unit mo-dem ke format analog, yang kemudian melalui jalur analog diterima pada sisi terima oleh satu unit modem pasangannya untuk diubah kembali ke format digital. Komu-nikasi data yang dimaksudkan di atas dilukiskan pada Gbr-6. 
Gbr-6 Diagram point-to-point komunikasi data Jalur telepon yang disebutkan diatas mempunyai lebar bidang sebesar 300-3400 Hz atau yang disebut mempunyai kualitas voice-grade . Ini hanya mungkin digunakan untuk pengiriman sinyal data dengan bit rate yang rendah, yang beroperasi sampai 1200 bps dengan bit-bit yang dinyatakan sebagai perubahan tunggal (pulsa positif) dalam bentuk gelombang termodulasi melalui unit modem. Dalam hal sinyal bit rate rendah, modulasi yang digunakan adalah jenis FSK (frequency shift keying). Untuk sinyal data dengan bit rate yang lebih tinggi, maka aliran data harus mengalami peng-awa-sandi-an sebelum proses modulasi pulsa oleh modem. Dalam hal ini, modulasi yang digunakan adalah PSK (phase shift keying), diantaraya adalah QPSK (quadrature phase shift keying). Dalam proses awa-sandi, bit-bit yang berdekatan dapat dikelompokkan kedalam n kombinasi biner. Setiap kelompok tersebut disajikan dalam satu perubahan, sehing-ga nilai laju sinyal hasil awa-sandi, sebesar 1/n bit rate sebelumnya. Bila n = 2, maka terbentuk dibit, sedang bila n = 3, terbentuk tribit, dst. Misalnya, n = 2, maka kelompok bit yang mungkin terjadi adalah, 00, 01, 10, dan 11, serta nilai baud yang terjadi sebesar setengah bit rate sesungguhnya. Dengan perubahan bit rate karena pengawa-sandian tersebut, maka kecepatan peng- isyaratan data (data signaling speed) yang didefinisikan sebagai kecepatan pengi- riman data dalam rangkaian internal/sirkuit, besarnya adalah, Kecepatan pengisyaratan data = log2m/τ (bps) ................ (10-1) dimana m adalah jumlah kombinasi bit (signaling level), yaitu sebanyak 2n, dan τ adalah durasi bit sinyal data hasil awa-sandi. Bila hanya terdapat dua kondisi isyarat data, 1 dan 0, maka m = 21 = 2, yang mempunyai kecepatan pengisyaratan data sebesar 1/τ bps, yang tertentu dari rumus diatas. Terdapat satu definisi lagi dalam hal ini, yaitu kecepatan modulasi, yang didefinisi- kan sebagai kecepatan pengiriman data lewat jaringan (PSTN, leased line). Nilainya dinyatakan sebagai, Kecepatan modulasi = 1/τ (baud) ........................... (10-2) Dengan demikian, kecepatan pengisyaratan data dan kecepatan modulasi akan sama, bila dalam jaringan, isyarat data hanya mempunyai dua kondisi, 1 dan 0. Tetapi, bila sebelum dimodulasikan, bit-bit dikelompokkan dalam dua bit, maka akan terdapat empat kemungkinan kondisi isyarat data, yaitu, 00, 01, 10, dan 11, sehingga kece-patan pengisyaratan data sebesar, log24/τ = 2/τ bps, atau dua kali kecepatan modu-lasinya. Sedang lebar pita frekuensi yang diperlukan untuk mengirim isyarat yang telah diawa-sandi tersebut sebesar, Lebar pita = (laju bit)/log2 m (Hz) ............................. (10-3) Uraian di atas adalah untuk cara pengiriman data secara serial yang menggunakan satu media saluran transmisi. Tetapi untuk pengiriman paralel, kecepatan pengi-riman data dinyatakan besarnya sebagai, jumlah kecepatan bit pada setiap saluran, atau, Kecepatan pengisyaratan data paralel = p.log2m/τ (bps) ............ (10-5) dimana p adalah jumlah media saluran yang digunakan. ___________________________________________________________ Contoh Soal : 1. Satu jaringan data mempunyai laju pengiriman atau kecepatan modulasi sebesar 2400 baud. Tentukan kecepatan bit yang mungkin bila aliran data diawa-sandi-kan dalam (a) tribit, (b) kuabit ? Jawaban : (a) Bila aliran data diawa-sandikan menjadi tribit, maka terdapat kombinasi bit sebanyak delapan, yaitu, 000, 001, 010, 011, dst. Jadi m = 8. Kecepatan pengisyaratan data = log28/τ = 3/τ = 3 x 2400 = 7200 bps
Kecepatan pengisyaratan data = log216/τ = 4/τ = 4 x 2400 = 9600 bps
8 x 106 = 2 x 106 x log2 m 4 = log2 m m = 16 ____________________________________________________________ Daftar Kepustakaan
2. Roddy, Dennis & Coolen,John; Electronic Communications, Prentice-Hall of India Ltd, New Delhi, 1981.
|
ISTEM KOMUNIKASI I