Sistem Komunikasi II (Digital Communication Systems)

Transkripsi

1 Sitem Komunikai II (Digital Communication Sytem) Lecture #6: Modulai & Demodulai Bandpa (Bandpa Modulation & Demodulation) - PAR II opik: 6. M-Frequency Shift Keying (M-FSK). - Modulai, ranmitter, & Receiver (Coherent & Non-Coherent ). - Minimum one pacing & Bandwidth ranmii. 6. Probabilita Simbol Error untuk M-FSK. 6.3 M-Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) - Modulai, ranmitter, Receiver (Coherent). 6.4 Probabilita Error untuk M-QAM. 6.5 Perbandingan antara M-PSK, M-FSK, & M-QAM.

2 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) Modulai M-FSK: m i E i( t) = co i ; t ( ω t) ; i =,,..., M- BFSK ranmitter: M = (Binary FSK - BFSK) m = m = ( ω ) ( ω ) () t = Aco t () t = Aco t mi Pule Shaping Frequency Syntheizer () t i ( ω ) Aco t ; mi = = Aco ( ωt) ; mi = BFSK Modulator

3 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. General M-FSK ranmitter: m i Serial-to-Parallel... Frequency Syntheizer () t i Frequency Syntheizer adalah uatu perangkat elektronik yang mampu membangkitkan inyal dengan frekweni dan faa yang berbeda-beda. Frekweni dan faa inyal outputnya dikontrol ecara digital oleh nilai binary inputnya.

4 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. M-FSK Optimal (Coherent) Receiver: φ () t dt z Deciion xt () φ () t dt z ML / MED DEECION mˆ i φ M () t dt z M Mapping Detection φ ( t) = co( ω t + α); α = pergeeran faa akibat delay propagai. k k

5 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. M-FSK Optimal (Coherent) Receiver Implementai Aktual: xt () Carrier Recovery ˆ φ () t Frequency Syntheizer ˆ () φ M t ˆ φ () t dt dt dt z z z M Deciion ML / MED DEECION mˆ i Mapping Detection ˆ φ ( t ) = co( ω t + αˆ ) ; α = etimai dari pergeeran faa. k k

6 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. M-FSK Non-Coherent (ub-optimal) Receiver: Energy Detector (M = ) xt () co( ω t) in( ω t) co( ω t) in( ω t) dt dt dt z c z ( ) ( ) z c z zc z c z dt ( ) z ( ) z - z ML / MED DEECION mˆ i * Non-Coherent receiver tdk membutuhkan informai nilai α.

7 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. Minimum one Spacing. ( f f ) Untuk Non-Coherent Receiver: min Minimum one pacing = jarak terkecil antara frekweni carrier yang diperbolehklan ehingga inyal M-FSK yang dihailkan berifat Orthogonal. ( π θ ) ( π ) co ft+ co ft dt= kriteria ( θ) π f f ( θ )[ π f f ] co in ( ) + in co ( ) = in π ( ) = f f co π ( ) = f f = = π ( f f) = π k ( f f) = ( f f) min = (Hz) k

8 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. Minimum one Spacing. ( f f ) min Untuk Coherent Receiver: ( π θ) ( π θ ) co ft+ co ft+ dt= kriteria in π ( ) = f f π ( ) f f = π k ( f f ) = k ( f f) min = (Hz)

9 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. Bandwidth ranmii B-FSK: B-FSK dgn Non-Coherent Receiver f f BW ( f f ) = min 3 BW = B-FSK dgn Coherent Receiver f f BW ( f f ) = min.5 BW =

10 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. Bandwidth ranmii 8-FSK: 8-FSK dgn Non-Coherent Receiver M + BW = (Hz) non-coherent(m-fsk) f f f3 f 4 f5 f 6 f 7 f8 BW = 9 (Hz)

11 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. Bandwidth ranmii 8-FSK: 8-FSK dgn Coherent Receiver M + 3 BW = (Hz) coherent(m-fsk) f f f3 f 4 f5 f 6 f 7 f8 BW = 5.5 (Hz)

12 6.. M-Frequency Shift Keying (M-FSK) cont. M = (Binary FSK - BFSK) Kontelai Sinyal: E d min E = A E M = 3 (hanya untuk ilutrai) E d min Kontelai Sinyal: d min E = A E d min E Semua inyal M-FSK memiliki energi ( E ) dan jarak ( d ) yang ama. min

13 6.. Probabilita Simbol Error untuk M-FSK. Probabilita Simbol Error: BFSK dengan Coherent Receiver: P e Q E = N M-FSK dengan Coherent Receiver: E Pe ( M ) Q N Relai antara P (SER) dan P (BER) untuk M-FSK e be P be = M M / P e

14 6.. Probabilita Simbol Error untuk MFSK cont. Probabilita Simbol Error: BFSK dengan Non-Coherent (ub-optimal) Receiver: P e E exp = N M-FSK dengan Non-Coherent (ub-optimal) Receiver: P e M E exp M ( ) j E exp = M N j= j jn,dimana M M! = j j!( M j)!

15 6.. Probabilita Simbol Error untuk M-FSK cont. P e Performani SER untuk Coherent M-FSK E b / N db k = log M

16 6.. Probabilita Simbol Error untuk MFSK cont. P be Performani BER untuk Coherent M-FSK E b / N ( db)

17 6.3. M-Qudrature Amplitude Modulation (M-QAM) Modulai QAM: m i Ei i( t) = co ct + i ; t ( ω θ ) ; i =,,..., M- Beberapa contoh kontelai inyal QAM: M = 3 M = 6 M = 3

18 6.3. M-Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) cont. M-QAM ranmitter: Pule Shaping ψ( t) kanal in-phae α i Data Mapping () t i β i Pule Shaping ψ ( t) kanal quadrature Ei i( t) = co ( ωct + θi) ; t ; i =,,..., M- = Ei co( θi) co( ωct) Ei in( θi) in( ωct) α i Komponen in-phae ψ () t β i ψ () t Komponen quadrature

19 6.3. M-Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) cont. Repreentai Quadrature: ( ω θ ) ( t) = A co t + ; t ; i =,,..., M- i i c i Ai ( ) ( ) { e j ωct+ θi e j ωct+ θi = + } Ai = e e + e e j( ωct) j( θi) j( ωct) j( θi ) { } Ai = {[ co( ωct) + jin( ωct) ][ co( θi) + jin( θ) ] + [ co( ω ct) jin( ωct) ][ co( θi) jin( θ) ]} { co( θ ) co( ω ) in( θ )in( ω )} = A t t i i c i c = Ei co( θ i) co( ωct) Ei in( θi) in( ωct) A i = E i

20 6.3. M-Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) cont. Contoh: 6-QAM (Kontelai Kubu) ψ ( t ) ψ () t ψ () t = co( ω t) ψ () t = in( ω t) c c

21 5.. M-Phae Shift Keying (M-PSK) cont. M-QAM Coherent Receiver dgn MED Detection: dt z < z, > xt () ˆ φ () t Carrier Recovery 9 o z z = z < z, > Pilih erbear mˆ i ˆ φ () t dt z < z >, M ˆ φ () t = co( ω t + αˆ ) ˆ φ () t = in( ω t + αˆ ) c c

22 5.. M-Phae Shift Keying (M-PSK) cont. M-QAM Coherent Receiver dgn ML Detection: dt z ML Detection Compare with M - threhold xt () ˆ φ () t Carrier Recovery 9 o Proe deteki untuk kanal in-phae Parallel-to-Serial mˆ i ˆ φ () t dt Proe deteki untuk kanal quadrature z ML Detection Compare with M - threhold ˆ φ () t = co( ω t + αˆ ) ˆ φ () t = in( ω t + αˆ ) c c

23 6.4. Probabilita Simbol Error untuk M-QAM. Probabilita Simbol Error: M-QAM (kontelai kubu) dengan Coherent Receiver: P e 3 E = 4 Q M M N E = log M E b Relai antara P (SER) dan P (BER) untuk M-QAM e be P be P log e M

24 6.4. Probabilita Simbol Error untuk M-QAM cont. P e Performani SER untuk Coherent M-QAM E / N db b k = log M

25 6.4. Probabilita Simbol Error untuk M-QAM cont. P be M=4 M=56 M=6 M=64 Performani BER untuk Coherent M-QAM

26 6.5. Perbandingan antara M-PSK, M-FSK, & M-QAM. Binary PSK (BPSK) v. Binary DPSK v. Binary FSK (BFSK) Pule Shape: Raied Coine ( β =) BER Bandwidth Bandwidth Efficiency Pbe BW η = Rb BW BPSK coherent Q E N b (Hz) b (bit//hz) Binary DPSK E exp - N b (Hz) b (bit//hz) BFSK coherent Q E N b 3 (Hz) b.67 (bit//hz) BFSK non-coherent E exp - N b (Hz) b.5 (bit//hz)

27 6.5. Perbandingan antara M-PSK, M-FSK, & M-QAM -cont. P e Performani SER untuk BPSK, BFSK, dan DPSK E b / N db

28 6.5. Perbandingan antara M-PSK, M-FSK, & M-QAM -cont. M-PSK v. M-FSK v. M-QAM Pule Shape: Raied Coine ( β =) BER Bandwidth Bandwidth Efficiency η = Pbe BW Rb BW M-PSK coherent E b π Q logm in log M N M log M b log M M-DPSK P M PSK be( ) log M b log M M-FSK coherent M E Q log M N b M+ log M b logm M+ M-QAM coherent 4 3logM E b Q log M M M- N log M b log M

29 6.5. Perbandingan antara M-PSK, M-FSK, & M-QAM -cont. Ringkaan: > Bertambah bear M: M-FSK: - bertambah tinggi bit-ratenya. - bertambah bear bandwidth tranmiinya. - bertambah baik performani BER-nya. M-PSK: - bertambah bear bit-ratenya (bandwidth tetap). - bertambah buruk performani BER-nya. M-QAM: - bertambah bear bit-ratenya (bandwidth tetap). - bertambah buruk performani BER-nya. > Bandwidth Effciency M-QAM dan M-PSK memiliki bandwidth efficiency yang etara, tetapi untuk nilai Eb/No yang ama performani BER M-QAM lebih baik dari M-PSK (dan bertambah lebih baik dengan mem-bearnya M). M-FSK memiliki bandwidth efficiency yang lebih buruk dibanding M-PSK dan M-QAM.