[05] modulasi digital & kinerjanya

Modulasi digital & kinerjanyaTTG3B3 Sistem Komunikasi IILinda MeylaniDepartemen Elektro &KomunikasiFakultas TeknikUniversitas Telkom

Mengapa dibutuhkan modulasi?

Modulasi

› Modulasi merupakan:– Proses penumpangan sinyal informasi pada sinyal

carrier– Proses translasi sinyal baseband ke sinyal bandpass– Proses mapping bit-bit informasi kedalam konstelasi

sinyal yang didasarkan pada aturan tertentu padamodulasi

– Sinyal bandpass sinyal termodulasi

› Modulasi dapat dilakukan dengan mengubahsifat sinyal carrier:– Amplituda, frekuensi, phasa

› Demodulasi:– Merupakan kebalikan proses modulasi.

› Modulasi Analog:– AM (Amplitude Modulation)

– PM (Phase Moduation)

– FM (Frequency Modulation)

› Modulasi Digital– ASK (Amplitude Shift Keying)

– PSK (Phase Shift Keying)

– FSK (Frequency Shift Keying)

– QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

cos 2 cfc t tA Carrier:

Amplitude Frequency Phase

Sinyal termodulasiASK

FSK

PSK

DSB

Tujuan Modulasi

› Bit rate yang tinggi

› Efisiensi Spektral

› Efisiensi daya

› Biaya implementasi yang rendah

› Handal

Sistem Komunikasi Digital

Information Source

&Input Transducer

Source Encodre Channel Encoder

Outpot Transducer

Source Decoder Channel Decoder

Digital Modulator

Digital Demodulator

Channel Synchron

ization

Output Signal

Transmitted Signal

Received Signal

Phase Shift Keying

Binary Phase Shift Keying(BPSK)

• Sinyal binary “1” dan “0” direpresentasikan dengan simbols1(t) dan s2(t).

• Fasa kedua sinyal dipisahkan 180 derajat.

• Sederhana utk diimplementasikan, tidak efisien dalampenggunaan bandwidth.

• Sangat handal, sering digunakan secara extensif padakomunikasi satelit.

Binary Phase Shift Keying (BPSK)

› Sinyal BPSK dapat dinyatakan dengan fungsi basis:

› Sehingga simbol s1 dan s2 dapat dinyatakan dengan:

›

› Sehingga konstelasi sinyal BPSK dapat ditunjukkan oleh:

√Eb-√Eb

Region

Z1

Region

Z2

Decision

boundary

0 Message

point 1

Message

point 2

S2(t)

Tb

√(2Eb/Tb)

-√(2Eb/Tb)

S2(t)

Tb

√(2Eb/Tb)

-√(2Eb/Tb)

Binary phase shift keying (bpsk)

› Modulator BPSK ditunjukkan pada gambarberikut:

› Bandwidth sinyal BPSK

Spektrum BPSK

f-Rb/2 Rb-Rb 3Rb/2-3Rb/2

fc Rb/2

Karena pada BPSK rate symbol samadengan rate bit maka

Struktur Penerima

› Demodulasi: sinyal terima diubah ke dalam sinyalbaseband, di filter, dan di sampling

– Tipe Demodulasi : koheren dan non koherent

› Deteksi; melakukan proses deteksi denganmenggunakan Detektor ML

Nz

z

1

z

T

0

)(1 t

T

0

)(tN

)(tr

1z

Nz

zDecision circuits

(ML detector)m̂

Demodulation Detection

Probabilitas Error BPSK

› Untuk menghitung probabilitas error, makadapat ditentukandari decision region dari sinyal s1(t) ataupu dari sinyal s2(t). Decision region untuk symbol “1” atau sinyal s1(t) ditandaidengan: Z1: 0<x1<, sehingga observasi dari suatu sinyalx(t) yang diterima akan:

› Conditional probability density function dari suatu variable random X1, bila sinyal s2(t) ( atau symbol “0”)yang dikirimkan dapat dinyatakan dengan:

Probabilitas error BPSK

› Probabilitas error dari penerima jika memilih symbol “1” sedangkansimbol yang dikirim adalah symbol “0” adalah:

› Sehingga probabilitas error untuk BPSK, dinyatakan dengan:

z(T)VEb-VEb

p(s1Iz)p(s2Iz)

g0

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

• Teknik modulasi multilevel : 2 bit per symbol

• Lebih efisien spektrum, lebih kompleksreceiver.

• Dua kali lebih efisien bandwidth daripadaBPSK

• Persamaan sinyal QPSK dinyatakandengan:

qpsk

› Sistem modulasi QPSK dibentuk oleh2 fungsi basis, yaitu:

› Konstelasi sinyal:

– Untuk phasa sinyal carrier :

– /4, 3/4, 5/4 ,7/4

φ1(t)

φ2(t)

Message

point m2

(00)

Message

point m1

(10)

Message

point m3

(01)

Message

point m4

(11)

Region Z2 Region Z1

Region Z3 Region Z4

Decision

boundary

Decision

boundary

√(E/2)

√(E/2)-√(E/2)

-√(E/2)

Modulator QPSK

› Blok modulator QPSK :

Urutan

data biner

Encoder

NRZDemultilexer

x

x

+

a1(t)

a2(t)

Φ1(t) = √(2/T) cos (2fct)

Φ2(t) = √(2/T) sin (2fct)

Sinyal

QPSK

Bandwidth

› Perbandingan bandwidth BPSK dan QPSK

› Perbandingan Rate simbolBPSK dan QPSK

› Bandwidth QPSK dinyatakan dengan:

0Ts=Tb

-Tb/2 Tb/2

Sinyal pulsa BPSK

0 Tb-Tb

Ts=2Tb

Sinyal pulsa QPSK

1/Tb-1/Tb-2/Tb 2/Tb

Spektrum sinyal BPSK

1/Tb-1/Tb-2/Tb 2/Tb

Spektrum sinyal QPSK

1

2

Amplitude Shift Keying (ASK