Simulator Modulasi dan Demodulasi Digital Menggunakan

BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini dibahas teori yang berkaitan dengan skripsi, meliputi Binary
Amplitude Shift Keying (BASK), On-Off Shift Keying (OOK), Binary Frequency Shift
Keying (BFSK), Differential Phase Shift Keying (DPSK), Binary Phase Shift Keying
(BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Offset Quadrature Phase Shift Keying
(OQPSK), dan Quadrature Amplitide Modulation (QAM).
2.1.
Amplitude Shift Keying (ASK)
2.1.1.
On-Off Keying (OOK)
Dalam modulasi OOK, isyarat direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan
amplitudo. Biner “1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa)
dan biner “0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa)
seperti terlihat dalam Gambar 2.1. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan pada
Persamaan (2.1).
( )
( )
(
)
dengan:
( )
= isyarat termodulasi;
( )
{
=
, isyarat masukan; dan
, dengan
adalah frekuensi isyarat pembawa.
Gambar 2.1. On-Off Shift Keying (OOK).
4
(2.1)
5
2.1.2. Binary Amplitude Shift Keying (BASK)
Berbeda dengan teknik modulasi On-Off Shift Keying (OOK), modulasi BASK
isyarat termodulasi direpresentasikan dengan 2 amplitudo. Persamaan isyarat
termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.2).
( )
{
(2.2)
dengan:
S(t)
,
= isyarat pembawa;
= amplitudo isyarat pembawa; dan
=
, dengan
adalah frekuensi isyarat pembawa.
Gambar 2.2. Modulasi BASK.
2.2.
Frequency Shift Keying (FSK)
2.2.1. Binary Frequency Shift Keying (BFSK)
Dalam teknik modulasi BFSK isyarat masukan “0” dan “1” direpresentasikan
dengan frekuensi isyarat pembawa yang berbeda. Hanya ada 2 variasi frekuensi yaitu
frekuensi saat low (space frequency) dan saat high (mark frequency). Persamaan isyarat
termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.3) dan (2.4).
( )
(
)
(2.3)
( )
(
)
(2.4)
6
dengan:
( ) = isyarat termodulasi saat masukan “0” (low);
( ) = isyarat termodulasi saat masukan “1” (high);
= frekuensi saat masukan “0”; dan
= frekuensi saat masukan “1”.
Gambar 2.3. Modulasi BFSK.
2.3.
2.3.1.
Phase Shift Keying (PSK)
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
BFSK atau di sebut juga 2-PSK. Modulasi ini hanya mampu memodulasi 1
bit/simbol. Untuk BPSK beda fasenya adalah sebesar π radian seperti yang ditunjukkan
pada diagram konstelasi di Gambar 2.4. Prinsip kerja modulasi BPSK adalah menggeser
fase isyarat pembawanya sebesar π radian saat terjadi pergantian bit dari “0” ke “1”,
begitu juga sebaliknya (Gambar 2.5). Isyarat termodulasi dengan masukan “1”
ditunjukkan dalam Persamaan (2.5), sedangkan untuk biner “0” dinyatakan dalam
Persamaan (2.6). Persamaan umum isyarat termodulasinya diberikan pada Persamaan
(2.7).
( )
( )
(
(
)
)
(2.5)
(
)
(2.6)
7
Atau yang lebih umum dinyatakan dalam rumus:
( )
(
)
(2.7)
dengan:
A
= amplitudo isyarat;
=
, dengan
adalah frekuensi isyarat pembawa; dan
= sudut fasa isyarat pembawa, dengan
= π.
Gambar 2.4. Diagram Konstelasi BPSK.
Gambar 2.5. Isyarat Termodulasi BPSK.
2.3.2.
Differential Phase Shift Keying (DPSK)
Dalam teknik modulasi DPSK sebelum bit masukan di modulasikan dengan
isyarat pembawa bit masukannya akan di XNOR terlebih dahulu dengan bit hasil XNOR
yang di tunda sebesar T (Tabel 2.2). Kemudian hasil XNORnya dimodulasikan dengan
isyarat pembawa. Berbeda dengan teknik modulasi BPSK yang pergeseran fasenya terjadi
8
saat pergantian bit dari 1 ke 0 ataupun sebaliknya dalam teknik modulasi DPSK
pergeseran fase terjadi saat bit selanjutnya adalah 1 (dari bit 0 ke bit 1 dan dari bit 1 ke
bit 1).
(
Delay (T)
)
Gambar 2.6. Kotak Diagram Modulasi DPSK.
Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Gerbang Logika XNOR.
dk
dk-1
XNOR
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Tabel 2.2. Tabel Ilustrasi Proses XNOR.
2.3.3.
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
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
QPSK atau yang dikenal dengan 4-PSK memiliki isyarat termodulasi yang sama
dengan QAM. QPSK menggunakan 4 titik pada diagram konstelasi dan dapat
memodulasikan 2 bit per simbol. Beda fase isyarat termodulasinya adalah
radian. Misal
data masukan 10011011, deretan bit tersebut dibagi menjadi 2 yaitu bit genap dan bit
gasal (Gambar 2.8). Maka bit gasalnya adalah 1011 dan bit genap 0101, kemudian
9
keduanya dikombinasikan sehingga urutan data biner yang keluar adalah 10,01,10,11
(Gambar 2.9). Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.8).
( )
√
( )
√
( )
dengan:
( )
A
= isyarat termodulasi;
= aplitudo isyarat pembawa;
( )
( )
= isyarat masukan untuk bit gasal;
= isyarat masukan untuk bit genap; dan
= frekuensi isyarat pembawa.
Gambar 2.7. Diagram Konstelasi QPSK.
Gambar 2.8. Pemisahan Bit Genap dan Bit Gasal.
(2.8)
10
Gambar 2.9. Isyarat Termodulasi QPSK.
11
2.3.4. Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK)
Dibandingkan dengan BPSK yang beda fasenya bisa mencapai 180o, OQPSK beda
fasenya tidak pernah lebih dari 90o, seperti terlihat dalam Gambar 2.11. Dalam modulasi
OQPSK isyarat masukannya dibagi menjadi 2 bagian yaitu I dan Q. Dengan komponen Q
digeser sebesar T. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.9.).
( )
√
( )
√
(
)
dengan:
( )
= isyarat termodulasi;
A
= aplitudo isyarat pembawa;
T
= periode isyarat;
( )
( )
= isyarat masukan untuk bit gasal;
= isyarat masukan untuk bit genap; dan
= frekuensi isyarat pembawa.
Gambar 2.10. Pergeseran Fase Isyarat Masukan.
(2.9)
12
Gambar 2.11. Isyarat Termodulasi OQPSK.
13
2.4.
Quadrature Amplitide Modulation (QAM)
Merupakan teknik modulasi yang mengkombinasikan 2 teknik modulasi yaitu
Amplitude Modulation (AM) dan Phase Shift Keying (PSK). Dalam modulasi QAM ada
berbagai macam variasi sesuai dengan jumlah bit-nya, disebut M-ary QAM dengan
. Untuk 8-QAM , maka akan memodulasi 3 bit per simbol seperti ditunjukkan
pada Tabel 2.3. Persamaan isyarat termodulasikan ditunjukkan oleh Persamaan (2.10).
( )
( )
( )
(2.10)
dengan:
( )
Am
= isyarat termodulasi;
= amplitude isyarat termodulasi, untuk m=1, 2, 3, …, M; dan
= frekuensi isyarat pembawa.
Tabel 2.3. Tabel Modulasi 8-QAM.
Urutan bit
Amplitudo
Pergeseran Fase
000
1
0o
100
2
0o
001
1
90 o
101
2
90 o
011
1
180 o
111
2
180 o
010
1
270 o
110
2
270 o
14
Gambar 2.12. Isyarat Termodulasi 8-QAM.
Gambar 2.13. Diagram Konstelasi 8QAM.