FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING (FDM)

I. TUJUAN PERCOBAAN.

Mengetahui dan memahami cara kerja setiap blok dari rangkaian modem

FDM

Mengetahui bentuk input output dari setiap blok rangkaian modem FDM

II. ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN.

Kit praktikum modem FDM

Audio Generator

Oscilloscope

Jumper

III. TEORI DASAR.

Why Multiplexing ?

Semakin tinggi laju data, semakin cost effective fasilitas transmisi.

Kebanyakan perangkat komunikasi data membutuhkan dukungan laju data

relatif tidak terlalu besar.

What is Multiplexing ?

Pemakaian bersama kapasitas link oleh beberapa stasiun dengan cara

menggabungkan data dari semua stasiun tersebut.

Fungsi Multiplexing

Terdapat n input multiplekser dan 1 output dengan kapasitas link yang

lebih tinggi. Sebaliknya, demultiplekser menerima aliran data hasil

penggabungan tersebut, kemudian memisah-misahkannya lagi menjadi n

output. Aplikasi multiplexing yang paling umum adalah komunikasi jarak jauh

(long-haul / SLJJ). Contoh media transmisi pada jarigan long-haul adalah

serat optik, koaksial, gelombang mikro, dll. Tipe multipleksing yang akan

dibahas : Frequency Divison Multiplexing (FDM) paling banyak digunakan

pada siaran radio dan televisi.

Pengertian

Frequency Division Multiplexing (FDM) adalah sistem pengiriman

data menggunakan multiplexer dengan cara mencampur data berdasarkan

frekuensi. Sandi yang diberikan pada data tidak berpengaruh sehingga FDM

disebut code transparent.

Gambar ilustrasi Frequency Division Multiplexing (FDM)

Frequency Divison Multiplexing (FDM) dimungkinkan jika bandwidth

media transmisi jauh lebih besar daripada required BW sinyal yang akan

dikirim. Contoh : sistem siaran televisi, CATV, AMPS analog, FDM sejumlah

sinyal analog atau digital [mi(t); i=1,..n] dimultipleks pada media transmisi

yang sama.

IV. PROSEDUR PERCOBAAN.

4.1. Mengukur Frekuensi Osilator.

1. Menghidupkan rangkaian osilator, mengukur dengan menggunakan

osiloskop. Mencatat dan menggambar sinyal outputnya.

4.2. Modulator FDM.

A. Mengamati Sinyal AM-DSB-SC.

1. Menghubungkan setiap output osilator ke input osilator pada BM.

2. Memberikan setiap input BM masing – masing dengan frekuensi

900 Hz dan 1 kHz. Mencatat dan menggambar sinyal outputnya.

B. Mengamati Sinyal USB.

1. Menghubungkan setiap output BM ke BPF. Mencatat dan

menggambar sinyal outputnya.

C. Mengamati Sinyal FDM.

1. Menghubungkan setiap output BPF ke CC. Mencatat dan

menggambar sinyal outputnya.

4.3. Demodulator FDM.

A. Mengamati Output BPF.

1. Menghubungkan setiap output CC ke BPF (input tunggal).

Mencatat dan menggambar sinyal outputnya.

B. Mengamati Output BM.

1. Menghubungkan setiap output BPF ke BM. Mencatat dan

menggambar sinyal outputnya.

C. Mengamati Output LPF.

1. Menghubungkan setiap output BPF ke CC. Mencatat dan

menggambar sinyal outputnya.

V. DATA PENGAMATAN

1. Sinyal input 1%parameter sinyalfs = 6000000;Aaa = 2;Aab = 3;Aac = 4;Aca = 1;Acb = 2;Acc = 3;faa = 6000;fab = 4000;fac = 8000;fca = 12000;fcb = 16000;fcc = 20000;t = 0:(1/fs):0.0006;waa = 2*pi*faa;wab = 2*pi*fab;wac = 2*pi*fac;wca = 2*pi*fca;wcb = 2*pi*fcb;wcc = 2*pi*fcc;%tampilkan sinyalSaa = (Aaa)* sin (waa*t);Sab = (Aab)* sin (wab*t);Sac = (Aac)* sin (wac*t);Sca = (Aca)* sin (wca*t);Scb = (Acb)* sin (wcb*t);Scc = (Acc)* sin (wcc*t);ya = (Saa).*(Sca);%plot sinyalsubplot(3,1,1);plot(t,Saa);subplot(3,1,2);plot(t,Sca);subplot( 3,1,3);plot(t,ya);

2. Sinyal Input 2%parameter sinyalfs = 6000000;Aaa = 2;Aab = 3;Aac = 4;Aca = 1;Acb = 2;Acc = 3;faa = 6000;fab = 4000;fac = 8000;fca = 12000;fcb = 16000;fcc = 20000;t = 0:(1/fs):0.0006;waa = 2*pi*faa;wab = 2*pi*fab;wac = 2*pi*fac;wca = 2*pi*fca;wcb = 2*pi*fcb;wcc = 2*pi*fcc;%tampilkan sinyalSaa = (Aaa)* sin (waa*t);Sab = (Aab)* sin (wab*t);Sac = (Aac)* sin (wac*t);Sca = (Aca)* sin (wca*t);Scb = (Acb)* sin (wcb*t);Scc = (Acc)* sin (wcc*t);

yb = (Sab).*(Scb);%plot sinyalsubplot(3,1,1);plot(t,Sab);subplot(3,1,2);plot(t,Scb);subplot( 3,1,3);plot(t,yb);

3. Sinyal input 3%parameter sinyalfs = 6000000;Aaa = 2;Aab = 3;Aac = 4;Aca = 1;Acb = 2;Acc = 3;faa = 6000;fab = 4000;fac = 8000;fca = 12000;fcb = 16000;fcc = 20000;t = 0:(1/fs):0.0006;waa = 2*pi*faa;wab = 2*pi*fab;wac = 2*pi*fac;wca = 2*pi*fca;

wcb = 2*pi*fcb;wcc = 2*pi*fcc;%tampilkan sinyalSaa = (Aaa)* sin (waa*t);Sab = (Aab)* sin (wab*t);Sac = (Aac)* sin (wac*t);Sca = (Aca)* sin (wca*t);Scb = (Acb)* sin (wcb*t);Scc = (Acc)* sin (wcc*t);yc = (Sac).*(Scc);%plot sinyalsubplot(3,1,1);plot(t,Sac);subplot(3,1,2);plot(t,Scc);subplot( 3,1,3);plot(t,yc);

4. Sinyal output CC%parameter sinyalfs = 6000000;Aaa = 2;Aab = 3;Aac = 4;Aca = 1;Acb = 2;Acc = 3;faa = 6000;

fab = 4000;fac = 8000;fca = 12000;fcb = 16000;fcc = 20000;t = 0:(1/fs):0.0006;waa = 2*pi*faa;wab = 2*pi*fab;wac = 2*pi*fac;wca = 2*pi*fca;wcb = 2*pi*fcb;wcc = 2*pi*fcc;%tampilkan sinyalSaa = (Aaa)* sin (waa*t);Sab = (Aab)* sin (wab*t);Sac = (Aac)* sin (wac*t);Sca = (Aca)* sin (wca*t);Scb = (Acb)* sin (wcb*t);Scc = (Acc)* sin (wcc*t);ya = (Saa).*(Sca);yb = (Sab).*(Scb);yc = (Sac).*(Scc);y = ya+yb+yc;%plot sinyalplot(t,y);

VI. Tugas Akhir

Soal

1. Jelaskan prinsip kerja dari blok FDM pada kit!

2. Jelaskan fungsi dan prinsip kerja dari:

Balance modulator

Band Pass Filter (BPF)

Low Pass Filter (LPF)

CC (Combine Circuit)

3. Aplikasi dari FDM dan keuntungan dan kerugian!

4. Bandingkan antara TDM, OFDM dan FDM! Jelaskan perbedaannya!

Jawab:

1. Pada bagian transmitternya terdapat tiga buah input dengan satu buah

output. Dibagian input terdapat tiga buah balance modulator dimana

fungsinya untuk mengalikan dua buah sinyal yaitu sinyal informasi dan

sinyal carrier yang keduanya berupa sinyal analog. Hasil output dari

balance modulator adalah seperti DSB-SC, yang dilewatkan hanyalah

USB dan LSBnya. Kemudian sinyal output dari BM tersebut kemudian

masuk ke bandpass filter (BPF) dimana pada BPF akan memilah sinyal

BM

BM

BM

BM

BM

BM

BPF

BPF

BPF

LPF

LPF

LPF

CC BPF

yang berfrekuensi tinggi dan yang berfrekuensi rendah. Kemudian output

dari ketiga BPF tersebut akan digabungkan pada combine circuit menjadi

satu sinyal gabungan yang berupa sinyal baseband. Kemudian sinyal

baseband tersebut ditransmisikan.

Pada bagian receiver akan terjadi proses sebaliknya yaitu penguraian

kembali dari sinyal FDM menjadi sinyal informasi sesuai dengan

pengiriman. Sinyal yang ditransmisikan kemudian ditangkap oleh BPF,

output dari BPF tersebut akan dikalikan dengan sinyal carrier

menggunakan balance modulator, agar menghilangkan bagian carriernya.

Output dari balance modulator tersebut kemudian akan masuk ke

rangkaian low pass filter (LPF), dimana output dari low pass filgter ini

yang akan dilewatkan hanyalah bagian LSBnya. Karena bagian LSB

tersebut tidak rentan terhadap pengaruh noise.

2. Fungsi dari balance modulator adalah mengalikan antara sinyal informasi

dengan sinyal analog.

Fungsi BPF adalah untuk melewatkan frekuensi yang berada diantara dua

buah frekuensi cut off tertentu.

Fungsi LPF adalah meneruskan sinyal input yang frekuensinya berada

dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut off)

sinyal akan diredam. Sehingga yang dilewatkan hanyalah bagian LSBnya

saja.

Fungsi combine circuit adalah menggabungkan tiga buah sinyal output

dari BPF pada transmitter menjadi satu buah sinyal gabungan yang berupa

sinyal base band.

3. Aplikasi FDM adalah pada televisi kabel dan jaringan komunikasi seluler,

seperti GSM ( Global System Mobile) yang dapat menjangkau jarak 100

m s/d 35 km.

Contoh Penggunaan FDM

Pada penyiaran radio yang menggunakan gelombang FM, frekuensi mulai

dari 88 MHz s/d 108 MHz digunakan untuk penyiaran radio FM komersil.

Frekuensi 88-108 MHz dibagi ke sub-band 200 KHz. Bandwidth dengan

frekuensi 200 KHz sudah mencukupi untuk penyiaran radio FM dengan

kualitas yang tinggi. Stasiun radio dapat dikenali dengan frekuensi pusat

dari saluran masing-masing (ex: 91.5 MHz, 103.7 MHz). Sistem ini dapat

memungkinkan pendengar radio mendengar sekitar 100 stasiun radio yang

berlainan. Contoh lain dari penggunaan FDM: pada jaringan telepon

analog dan jaringan satelit analog. Selain itu ide dasar FDM digunakan

dalam teknologi saluran pelanggan digital yang dikenal dengan modem

ADSL (Asymetric Digital Subcriber Loop ).

Keuntungan dari FDM adalah:

FDM tidak sensitif terhadap perambatan /perkembangan keterlambatan.

Tehnik persamaan saluran (channel equalization) yang diperlukan untuk

sistem FDM tidak sekompleks seperti yang digunakan pada sistem TDM.

Masalah kebisingan unutk komunikasi analog memeiliki efek yang lebih sedikit.

Frekuensi sinyal dipisah sehingga tidak terjasi overlap (guard bands).

Kerugian dari FDM adalah:

Adanya kebutuhan untuk memfilter bandpass,  yang harganya relatif

mahal dan rumit untuk dibangun (penggunaan filter tersebut biasanya

digunakan dalam transmitter dan receiver).

Penguat tenaga (power amplifier) di transmitter yang digunakan memiliki

karakteristik nonlinear (penguat linear lebih komplek untuk dibuat), dan

amplifikasi nonlinear mengarah kepada pembuatan komponen spektral

out-of-band yang dapat mengganggu saluran FDM yang lain.

Dalam sistem FDM, setiap pengguna membutuhkan frekuensi pembawa

yang tepat.

4. TDM (Time Division Multiplexing) merupakan sebuah proses

pentransmisian beberapa sinyal informasi yang hanya melalui satu kanal

transmisi dengan masing-masing sinyal ditransmisikan pada periode

waktu tertentu.

Prinsip TDM

Menerapkan prinsip penggiliran waktu pemakaian saluran

transmisi dengan mengalokasikan satu slot waktu (time slot) bagi

setiap pemakai saluran (user).

TDM biasanya digunakan untuk komunikasi point to point. Pada

TDM, penambahan peralatan pengiriman data lebih

mudahdilakukan.

TDM lebih efisien daripada FDM.

OFDM(Orthagonal Frequency Division Multiplexing)

FDM (Frequency Division Multiplexing)

Prinsip dari FDM adalah pembagian bandwidth saluran transmisi atas

sejumlah kanal (dengan lebar pita frekuensi yang sama atau berbeda)

dimana masing-masing kanal dialokasikan ke pasangan entitas yang

berkomunikasi.

VII. Analisa

Pada percobaan yang dilakukan kali ini menggunakan software MATLAB

2008 maka hasil output yang dihasilkan sudah sesuai dengan

teori(literature).

Bila melihat hasil sinyal output dari balance modulator, merupakan hasil

dari perkalian dari sinyal informasi dengan sinyal pembawanya. Berikut

adalah persamaannya

V a=Aa sin ωa

V c=Ac sin ωc

V=Aa . Ac

2¿

Penggunaan matlab ini berbeda dengan kit praktikum, Pada kit praktikum

setelah keluar dari balance modulator kemudian difilter menggunakan BPF

kemudian masuk ke Combine Circuit. Sedangkan pada simulasi matlab,

program yang dibuat tidak melalui BPF melainkan langsung di gabungkan

(dijumlahkan)

VIII. Kesimpulan

1. Cara kerja dari modem FDM ini adalah pada bagian modulator FDM

terdapat tiga buah balance modulator, tiga buah BPF, dan combine circuit.

Dimana pada bagian balance modulator terjadi proses pengalian sinyal

antara sinyal informasi dengan sinyal carriernya, yang kemudian masuk ke

BPF sehingga menghasilkan satu buah side band dari tiap BPF. Kemudian

output dari ketiga BPF digabungkan oleh combine circuit menjadi satu

gabungan sinyal.

2. Pada bagian demodulator FDM terdapat satu buah BPF, tiga buah

balance modulator, dan tiga buah LPF. Setelah sinyal ditangkap oleh BPF,

kemudian sinyal tersebut dikalikan kembali dengan sinyal carrier oleh

balance modulator, sehingga sinyal carriernya saling menghilangkan.

Sinyal output dari BM kemudian masuk ke LPF, pada LPF hanya

melewatkan bagian LSBnya saja.

3. Sinyal input dan output yang didapatkan pada paktikum melalui

simulasi matlab.

IX. Daftar Pustaka

Modul Sistem Transmisi Telekomunikasi.2010.Bandung:Institut

Teknologi Nasional Bandung