Kom-06ber

BAB VI Modulasi Digital

Komunikasi Bergerak

1. Pendahuluan • Modulasi dijital dipergunakan untuk transmisi informasi baseband dijital ke kanal pass band • Bentuk umum 1. Sinyal biner 2. Sinyal M = 2k level (k = input bit) • Kanal pass-band 1. AWGN 2. Fading Komunikasi Bergerak

2. Power dan Bandwidth Limited (1/3) • Pembatas sistem komunikasi 1. Daya (power limited) 2. Bandwidth (bandwidth limited) • Power limited Modulasi ditransmisikan dengan daya yang rendah tetapi dengan bandwidth relatif lebar • Bandwidth limited Modulasi ditransmisikan dengan bandwidth yang sempit tetapi dengan daya relatif besar Komunikasi Bergerak

2. Power dan Bandwidth Limited (2/3) • Trellis coded modulation (TCM) adalah kominasi coding dan modulasi untuk sistem power limited dan bandwidth limited • Kapasitas kanal didefinisikan sebagai jumlah bit maksimum yang dapat ditransmisikan ke kanal pada suatu satuan waktu • Kapasitas menurut Shannon-Hartley S  C = W log 2 1 +   N Komunikasi Bergerak

2. Power dan Bandwidth Limited (33) R log 2 M 1 = = W WTS WTb

• Efisiensi bandwidth • Efisiensi bandwidth R 1. MPSK = log 2 M W

makin besar M, bandwidth sistem makin efisien R log 2 M 2. MFSK = W

M

makin besar M, sistem makin tidak efisien Komunikasi Bergerak

3. Sinyal Baseband (1/4)

Gambar 6.1. Receiver untuk deteksi sinyal biner

Komunikasi Bergerak

3. Sinyal Baseband (2/4) • Untuk input filter • pdf V 1 p ( v s0 ) = e 2π σ

V = S0 + N  ( v − s0 ) 2 − 2  2σ

   

• Untuk input filter V = S1 + N • pdf V 1 p (v s1 ) = e 2π σ

 ( v − s1 ) 2 − 2  2σ

   

Komunikasi Bergerak

3. Sinyal Baseband (3/4)

Gambar 6.2. Kondisi pdf keluaran filter pada t = T Komunikasi Bergerak

3. Sinyal Baseband (3/4) • Rata-rata probabilitas kesalahan Pe = pP(e s0 ) + qP (e s1 ) Pe =

1  S − S0   S1 − S 0  erfc  1 = Q   2σ  2    2 2σ 

• Probabilitas kesalahan modulasi M level 1/ 2   Eb  ( log 2 M ) 1/ 2   1   M − 1   Pe =  erfc    M −1   N 0   log 2 M   M  

• Antipodal baseband signaling (M=2)  2 Eb  Pe = Q    N0 

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (1/21) * Sinyal termodulasi: A(t)cos(ωt + θ) * Tiga jenis modulasi a. FSK, bila A(t) dan θ tetap b. ASK, bila ω dan θ tetap c. PSK, bila A(t) dan θ tetap

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (2/21) * BER BFSK

 Eb  Pe = Q   N 0  

* BER BASK

 Eb  Pe = Q    N0 

* BER BPSK

 2 Eb  Pe = Q    N0 

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (3/21) • M-ary FSK (MFSK) Representasi sinyal π  Si (t ) = V cos  ( nc + 1) t   TS 

0 ≤ t ≤ TS , i = 1,2,, M

BER dengan deteksi koheren  Eb log 2 M  Pe = ( M − 1)Q   N 0  

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (4/21) BER dengan deteksi non-koheren  ( − 1) k +1  M − 1  − kES       exp Pe = ∑   k  k =1  k + 1   (k + 1) Eb  M −1

Efisiensi bandwidth R 2 log 2 M Deteksi koheren = Bw

Deteksi non-koheren

M +3

R 2 log 2 M = Bw 2M

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (5/21) • M-QAM

Gambar 6.3. Konstelasi sinyal M-QAM

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (6/21) Representasi sinyal 2 Emin 2 Emin S (t ) = ai cos 2πft + bi sin 2πft TS TS

BER sistem 1   2 Emin   Pe = 41 − Q   M   N0  

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (7/21) • MPSK Representasi sinyal 2 ES 2π  ( i − 1)  Si (t ) = cos 2πf c t + M TS  

BER koheren MPSK  2 Eb log 2 M  π  Pe = 2Q  sin   N0  M  

BER diferensial MPSK

 2 ES  π  Pe = 2Q  sin    M   N0

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (8/21) • QPSK

Gambar 6.4. Konstelasi sinyal QPSK Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (9/21) - perubahan fasa merepresentasikan perubah an dua bit - fasa sinyal tetap, bila kedua bit tetap - Fasa sinyal berubah π/2, bila salah satu bit berubah - fasa sinyal berubah π, bila kedua bit berubah - Perubahan fasa π, menyebabkan error tambahan karena perubahan amplitudo Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (10/21) • Offset QPSK (OQPSK) - memperbaiki spektrum QPSK - fluktuasi perubahan fasa ±π/2 - baik pada kanal berfading - deteksi non-koheren - menyebabkan ISI

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (11/21)

Gambar 6.5. Perbandingan QPSK dengan OQPSK Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (12/21) • π/4 DQPSK - konstelasi terdiri atas 2 QPSK dengan fasa offset π/4 satu sama lain - memperbaiki spektrum sinyal QPSK - cocok untuk kanal berfading - mengurangi fasa slip - BER lebih rendah 3 dB dari QPSK Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (13/21) • MSK - terbentuk dari OQPSK dengan mengganti pulsa persegi dengan pulsa sinusoidal setengah gelombang - representasi sinyal  πt   πt  S (t ) = aI (t ) cos  cos 2πft + aQ (t ) sin   sin 2πft  2T   2T  πt   S (t ) = cos 2πft + bk (t ) + φk  2T  

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (14/21)

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (15/21)

Gambar 6.6. Sinyal MSK

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (16/21) - karakteristik sinyal MSK a. frekwensi tinggi fH= f + 0,25 R, bk = +1 frekwensi rendah fL= f - 0,25 R, bk = -1 b. perbedaan frekwensi tinggi terhadap rendah ∆f = fH – fL = 0,50 R c. sinyal memiliki envelope konstan Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (17/21) • Spread Spektrum

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (18/21)

Gambar 6.6. Diagram blok spread spektrum CDMA a. transmitter b. receiver Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (19/21) • Sinyal yang ditransmisikan oleh user k 2 ES S (t ) = mk (t ) pk (t ) cos(2πft + φ k ) T

• Output korelator K

Z = I1 + ∑ I k + ξ 1 i

k =2

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (20/21) - Pendekatan variabel acak Gaussian untuk MAI, diperoleh BER       1 Pe = Q   No + K −1   2E  3 N b  

Komunikasi Bergerak

4. Jenis Modulasi (21/21) • BER modulasi pada kanal berfading ∞

Pe = ∫ Pe ( X ) p( X )dX 0

dimana Pe(X) : kondisi BER sistem karena fading p(X) : pdf fading Komunikasi Bergerak