BAB IX KINERJA SISKOM ANALOG

Transkripsi

1 58 isem Komunikasi I (TT313) 9.1 KINERJ M-B BB IX KINERJ IKOM NLOG uau sinyal M-B-LB dengan pemodulasi sinusoidal unggal x. () -x () = os ( x), = pembawa inyal ersebu berampur dengan Whie Noise di inpu demodulaor B (iik ). i BPF-IF [-m ; ] B C D LPF o = m > x y() oupu o No Carrier Reovery inyal di C = 1. os Daya raa raa di inpu () = i = 0,5 ² inyal di D = os ( x) x os = 0,5 os x + 0,5 os (-x) eelah dilewakan ke LPF : y() = 0,5 os x Daya sinyal y() = o = 0,5 (0,5 )² = 0,5 i Besar rapa daya noise di B = di ; eapi erleak dalam spekrum yang erbaas. N B () dalam W/Hz PD pia sau sisi di B -m Rapa daya noise di D : 0,5 N D () W/Hz PD pia sau sisi di D m -m Jadi daya noise di oupu = No= 0,5 x m Maka (/N) D-B = 0,5 i / 0,5.m = i /.m i = daya sinyal yang diinginkan pada inpu demodulaor, = rapa daya noise di inpu demodulaor, m = rek. u o LPF

2 59 isem Komunikasi I (TT313) 9. KINERJ M-DB-C Misalkan sinyal m() merupakan pemodulasinya sehingga, () = m().os inyal ersebu berampur dengan whie Noise di inpu demodulaor : () -m +m i BPF-IF [-m ; +m] B D C os LPF o = m > x y() oupu o No Carrier Reovery ( gambar sama dengan demodulaor B; keuali BPF-IF ) Daya raa raa sinyal inpu demodulasi () : i = ( ) i = 0,5 m () = 0,5. daya sinyal m() Persamaan sinyal di iik D = m().os ² = 0,5m() + 0,5m().os () eelah dilewakan di LPF ; menjadi y() = 0,5 m() Daya sinyal inormasi y() di oupu demodulaor : o = 0,5 m () = 0,5i Besar rapa daya noise di B : N B () dalam W/Hz pia sau sisi -m +m Besar rapa daya noise di D : ND() W/Hz 0,5 0,5 pia sau sisi m -m +m Daya noise di oupu = No = 0,5.m Maka (/N) M-DB-C = i /.m i,, m = liha kasus B, di inpu deeor/demodulaor

3 60 isem Komunikasi I (TT313) 9.3 KINERJ M-DB-FC (digunakan deeor selubung) inyal M-DB-FC + noise ; ino : m() () = [ 1+m()] os + n() () n () BPF-IF [ -m,+m] () B n B () De. elubung C n () () -m +m BW = m BW BPF-IF = m ; Jadi sinyal () di B = () [di ] n () : dapa dipandang sebagai Whie Noise dengan PD n B () : band-pass noise (band limied noise) nb() dalam W/Hz PD pia sau sisi di B -m +m Noise di B dapa dinyaakan dalam benuk noise kuadraur sbb : n B () = n x ().os n y ().sin N x () = N y () n x () & n y () saling independen m Kia nyaakan sinyal & noise di B = X(), maka : X() = [1+m()] os + n x ().os - n y ().sin = [ (1+m()) + n x ()] os n y () sin = R(). os ( + ()) R x ( ) ny( ) selubung sinyal X() 1 m( ) n

4 61 isem Komunikasi I (TT313) Kia baasi permasalahan unuk (C/N)B >> 1 maka: [1+m()] >> n y (); sehingga : R 1 m( ) nx ( ) au R() = [1+m()] + n x () = +.m() + n x (); dimana: = komponen DC;.m() = komponen inormasi; n x () = komponen noise Komponen DC dioupu diredam dengan Kopling kapasii, maka Y() =.m() daya sinyal o = y()² = ². m()² Daya noise raa raa di oupu No = x BW N No =. m Perlu diinga bahwa daya raa raa sinyal M-DB-FC di inpu (iik ) sama dengan di B i = 0,5 ² + 0,5 ² m () Maka : (/N) OUTPUT M-DB-FC = m ( ). (1 m ( )) i m. di inpu demod. (Dengan deekor selubung) Inga persamaan umum M-DB-FC M () = (1 + m.os x). os m: index modulasi; os x : ino sinus; os : arrier berari m() = m.os x, dengan daya sinyal m 0,5m m( ) Maka (/N) OUT-M-DB-FC = m m i m Dimana : inormasi adalah sinusoidal dan m = index modulasi. Caaan!!!!!!!!!!! Jika sinyal M-DB-FC dideeksi dengan Deekor inkron maka akan menghasilkan persamaan kinerja yang sama juga N o o 1 ( ) m. m ( ) i. m m m. i. m

5 6 isem Komunikasi I (TT313) 9.4 KINERJ FM Misal suau sinyal FM dengan pemodulasi sinusoidal dengan rekuensi m, ampliude pemodulasi m, rekuensi pembawa. FM () = os [ + sin m]; K m. m i Predeeksi B Limier C d. ; G 1 d diskriminao r D de. elubung + Kopling C E o No blok diagram demod. FM inyal FM FM () : FM () -n m -m +m + n m inyal FM ersebu berampur dengan Whie Noise n () dengan PD : Pada blok diagram : sinyal FM di = di B = di C (dengan asumsi limier berungsi sempurna) Noise di C merupakan Band Pass Noise Band Limied Whie Noise; dengan PD: N C () W/Hz BW Carson Di iik D dihasilkan sinyal : X D d FM ( ) dengan urunan parsial d X D () = -[. +..m.os m].sin(. +.sin.m) Deekor selubung akan melewakan selubungnya saja. eelah dilewakan kopling kapasii yang meredam sinyal DC, maka yang keluar inggal bagian C saja: X E () = -.. m.os.m = -...os.m; = / m ehingga daya sinyal inormasi di oupu demodulaor : o = 0,5 (-.. )² = 0,5..² ².4 ²

6 63 isem Komunikasi I (TT313) Perhiungan Noise Oupu Di iik C, sinyal FM berampur noise dapa dinyaakan : FM () + noise = os ( +.sin m) + n x ().os n y ().sin Jika >>, maka :X() = FM () + noise = os + n x ().os n y ().sin X [ n ( )] x [ n y ( )].os( ( ) sumsi : C/N inpu diskriminaor keil << 1 dan limier bekerja sempurna. X() = L.os( + ()); dimana : n y ( ) n y ( ) an 1 maka: X l l Keluaran diskriminaor : X D L. X D d d C L d[ X ( )] d n ( ) y L. os sin n ( ) y L n ( ) eelah melewai deeor selubung & kopling kapasii [X E () n E ()]: y L n E L d n y ( ) d. n y ( ) d d L Dengan ransormasi Laplae : n E (s) = s.n y (s) ehingga ungsi ranser = H n E ( s) n ( s) y s j j. Maka PD noise di D: E (diskriminaor + de selubung + kopling kapasii) H( ) 4.. Frekuensi u o LPF (pada de. elubung) = M sehingga daya noise yang dilewakan oleh de. elubung. No M M E ( ) d edangkan o = (0,5.²) ².4 ² o = i. ².4 ² M M 4 d M M. M Jadi N o 3 M i. o. P = akor penguaan De-Empasis (jika ada); M P di inpu deeor

7 Perbandingan Kinerja nalog 64 isem Komunikasi I (TT313)

8 65 isem Komunikasi I (TT313) mpliude hi Keying (K) Modulasi K BB XI ITEM MODULI DIGITL Modulasi K dapa dipandang sebagai modulasi ampliuda dengan pemodulasi sinyal daa biner (bi 0 aau bi 1 ) seperi halnya pada modulasi M. Jadi sinyal K merepresenasikan sinyal daa biner 0 dan 1 dengan level ampliuda yang berbeda. Diagram blok modulaor K dapa digambarkan sebagai beriku : Gambar 11.1 Diagram Blok Modulaor K inyal daa biner 0 dan 1 NRZ unipolar dapa dinyaakan sebagai : x( ) Unipolar 0 ; bi "1" ; bi "0"...(11.1) inyal daa x() dengan orma NRZ unipolar diubah menjadi sinyal daa dengan orma NRZ bipolar dengan suau level shier. inyal daa biner ini direpresenasikan sebagai daa bipolar ernormalisasi b() dengan harga 1 ol unuk 0 dan +1 ol unuk 1. x( ) Bipolar / / ;bi "1" ; bi "0" b( ) ;b( ) 1 ; bi "1" 1 ; bi "0"...(11.) Jika sinyal arrier C() dinyaakan sebagai : C( ) os... (11.3) Maka persamaan sinyal K seara umum adalah : s( ) K 1 b( ) os... (11.4)

9 66 isem Komunikasi I (TT313) 1 m b( ) os... (11.5) Dengan m ( indeks modulasi) Persamaan (.5) di aas dapa diuliskan sebagai beriku : s( ) K 1 m os unuk merepresenasikan bi 0... (11.6) s( ) K 1 m os unuk merepresenasikan bi 1... (11.7) Dengan mengambil harga m yang berbeda, maka akan diperoleh benuk gelombang yang berbeda. Unuk harga m 1 proses modulasi K hampir sama dengan modulasi M-DB-Full Carrier, sedangkan unuk harga m = 1 (dikenal sebagai modulasi On-O Keying / OOK) hampir sama dengan modulasi M-DB-uppresed Carrier. Proses modulasi K dapa digambarkan seperi pada gambar. Gambar 11. Proses Modulasi K pekrum sinyal K adalah sebagai beriku :

10 67 isem Komunikasi I (TT313) Keerangan : = rekuensi arrier R = bi rae daa = 1/T b Gambar 11.3 pekrum inyal K Demodulasi K Demodulaor K dapa direalisasikan dengan menggunakan deekor selubung yang sederhana, baik unuk sinyal K maupun sinyal OOK. Hasil demodulasi dieruskan menuju Deision Cirui/olage Comparaor unuk diregenerasi. Diagram blok dari demodulaor K dapa diliha pada gambar 11.4 di bawah ini : Gambar 11.4 Diagram Blok Demodulaor K Proses demodulasi sinyal K dapa dijelaskan sebagai beriku : inyal K dideeksi oleh deekor selubung yang prinsip kerjanya menyerupai penyearah, sehingga keluaran deekor selubung merupakan bagian posii saja dari sinyal K. inyal K yang dierima deekor selubung seara maemais dapa diuliskan seperi halnya pada persamaan (11.5) : s( ) K 1 mb( ) os 1 m os (11.8) ehingga keluaran dari deekor selubung adalah : x( ) LB 1 m os... (11.9)

11 68 isem Komunikasi I (TT313) Unuk mendapakan selubung dari sinyal keluaran deekor selubung, diperlukan LPF unuk menghilangkan komponen sinyal arrier dari sinyal ersebu. ehingga keluaran dari LPF yaiu : x( ) LPF 1 m... (11.10) elanjunya unuk mengembalikan ke benuk pola daa ke benuk sinyal digial perlu dilakukan deision dan regenerasi sinyal keluaran LPF x() LPF dimana proses ini dilakukan oleh olage Comparaor Frekuensi hi Keying (FK) Modulasi FK Dalam modulasi rekuensi (FM), rekuensi arrier diubah-ubah harganya mengikui harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan ampliudo pembawa yang eap. Jika sinyal yang memodulasi ersebu hanya mempunyai dua harga egangan 0 dan 1 (biner/digial), maka proses modulasi ersebu dapa diarikan sebagai proses pengunian rekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh daa biner ini kia sebu dengan Frekuensi hi Keying (FK). Kia keahui persamaan gelombang FM adalah : X FM os K s( )d... (11.11) Jadi modulasi FK adalah sinyal FM dengan pemodulasi biner yang hanya mempunyai dua harga 0 dan 1 yang dipresenasikan dengan harga bipolar. Jika sinyal pemodulasi ersebu adalah sinyal NRZ bipolar : x( ) Bipolar / / ;bi "1" ; bi "0" ehingga dapa diuliskan menjadi : b( ) ;b( ) 1 ; bi "1"...(11.1) 1 ; bi "0" X( ) FK os os os os K K x( ) d b( ) d K b( ) (11.13). K os Deviasi rekuensi maksimum adalah K sehingga rekuensi FK adalah :

12 69 isem Komunikasi I (TT313) ( ) K... (11.14) Modulasi FK dapa juga direalisasikan sebagai penjumlahan dua buah sinyal OOK (On-O Keying)yang saling berganian unuk bi 1 dan bi 0, dengan rekuensi arrier H dan L. OOK-1 membawa daa dengan rekuensi yang lebih inggi H dan OOK- membawa daa komplemen dengan rekuensi yang lebih rendah L, jadi : X ( ) OOK"1" pada rekuensi H Δ X ( ) OOK"0" pada rekuensi H Δ Diagram blok modulaor FK dapa diliha pada gambar 11.5 di bawah ini : Gambar 11.5 Modulaor FK dari Modulaor OOK

13 70 isem Komunikasi I (TT313) Gambar 11.6 Proses Modulasi FK pekrum rekuensi FK merupakan gabungan K-1 dan K-. Unuk kasus R (R = bi rae daa) maka spekrum sinyal FK dapa digambarkan seperi pada gambar 7 di bawah ini : Gambar 11.7 pekrum FK

14 71 isem Komunikasi I (TT313) Demodulasi FK bawah ini : Diagram blok demodulaor FK dapa digambarkan seperi pada gambar 8 di Gambar 11.8 Diagram Blok Demodulaor FK dapun ara kerja dari demodulaor FK ersebu dapa dijelaskan sebagai beriku : inyal FK masuk ke suau diskriminaor Diskriminaor merupakan pengua yang penguaannya berganung pada rekuensi. da dua kemungkinan keberganungan pada rekuensi ersebu yaiu saa rekuensi yang masuk ke pengua ersebu lebih inggi dari sebelumnya, maka penguaannya naik aau sebaliknya saa rekuensi yang masuk ke pengua ersebu lebih inggi dari sebelumnya maka penguaannya menurun. Dalam perobaan ini jenis diskriminaor yang kia gunakan adalah diskriminaor yang jika rekuensi sinyal yang masuk lebih inggi dari sebelumnya maka penguaannya akan naik. inyal keluaran diskriminaor merupakan sinyal FM-M, yaiu selain rekuensinya berubah sesuai dengan pola daa, ampliudonya pun juga demikian. Karena ampliudo sinyal FK ersebu sudah berubah sesuai dengan pola daa, maka dapa kia gunakan deekor selubung dan Low Pass Filer (LPF) unuk me-reovery sinyal daa yang dibawa sinyal FK adi, namun demikian sinyal oupu LPF masih merupakan sinyal analog. ehingga unuk mengembalikan pola daa ke benuk sinyal diskri (digial) perlu dilakukan penenun level sinyal, apkah sebagai sinyal daa biner bi 1 aau bi 0, dengan membandingkan kepada level reerensi erenu (proses regenerasi), yang dilakukan oleh volage omparaor Phase hi Keying (PK) Jenis modulasi Phase hi Keying (PK) lebih sering dipakai pada ransmisi digial jika dibandingkan dengan jenis modulasi yang lain karena kelebihan-kelebihan sebagai beriku: o Perormansi inererensinya lebih baik o Jumlah level yang dikodekan lebih banyak o Bandwidhnya lebih keil Modulasi phase dapa dibedakan sebagai beriku:

15 7 isem Komunikasi I (TT313) Binary Phase hi Keying (BPK) Modulasi BPK Teknik modulasi BPK merupakan salah sau jenis modulasi digial. Diagram blok modulaor BPK erliha pada gambar 1 dibawah ini. inyal Daa Balane Modulaor BPK Carrier Gambar 11.9 Diagram Blok Modulaor BPK Phase hi Keying- aau BPK(Binary Phase hi Keying) merupakan benuk modulasi PK dengan ara mengubah phasa dari rekuensi pembawa sesuai dengan daa biner. Pada PK- erdapa dua level sinyal, yaiu binary 0 yang dinyaakan dengan phase 1 dan binary 1 yang dinyaakan dengan phase. nara dan selalu berbeda phase Jadi, pada modulasi BPK, inormasi yang dibawa akan mengubah asa sinyal pembawa, seperi pada gambar beriku: Daa Biner Car BP Gambar Proses Pembenukan inyal BPK Proses pembenukan sinyal BPK dapa dijelaskan sebagai beriku: inyal daa biner bipolar mempunyai dua level egangan + dan, masingmasing menyaakan bi 1 dan 0. Persamaan maemaisnya : d ( ) ; unuk bi "1" ; unuk bi "0"..(11.15)

16 73 isem Komunikasi I (TT313) Oleh Mixer, daa ersebu dikalikan dengan sinyal pembawa sehingga keluaran mixermerupakan sinyal BPK. Proses ersebu dijelaskan seara maemais sebagai beriku : BPK ( ) d( ) xc( ) os os os os 0 ; unuk bi 1' ' ; unuk bi '0' aau dapa diuliskan : ( ) os ( ) os ; dengan aau (11.16) BPK 0 inyal BPK dapa dinyaakan dalam diagram karesian dengan sumbu horizonal menyaakan osinus dan sumbu verikal menyaakan sinus. Diagram ini disebu sebagai diagram konselasi sinyal. Diagram konselasi unuk sinyal BPK adalah : -os. os. 0 1 Gambar Diagram Konselasi inyal BPK Demodulasi BPK Diagram blok dari penerima/demodulaor BPK dapa digambarkan seperi pada gambar 4 di bawah ini : Gambar 11.1 Diagram Blok Demodulaor BPK

17 74 isem Komunikasi I (TT313) Proses demodulasi sinyal BPK dapa dijelaskan sebagai beriku : inyal BPK oleh mixer dikalikan dengan sinyal pembawa yang dibangkikan oleh arrier reovery. eara maemais sinyal oupu mixer ersebu dapa diuliskan sebagai beriku : OM ( ) BPK (os 1 1 ( ) x.os os ( ) os ( sin sin os ) os ) 1 os sin sin.(11.17) C C os os os sin sin Kemudian oleh Low Pass Filer (LPF) komponen rekuensi inggi diredam dan rekuensi rendah dilewakan, sehingga dihasilkan sinyal rekuensi rendah yang polanya sama dengan daa, sinyalkeluaran LPF ( OLPF ()) adalah : OLPF os (11.18) Karena hanya bernilai 0 dan maka OLPF () adalah berharga +/ aau / yang merupakan daa yang dibawa oleh pembawa. olage omparaor berungsi melakukan deision dan sekaligus sebagai regeneraor. Bila inpu omparaor > re, maka oupunya = + (bi 1 ) Bila inpu omparaor < re, maka oupunya = - (bi 0 ) 11...Phase hi Keying-4 (PK-4 )/QPK Modulasi QPK Modulasi QPK merupakan modulasi yang sama dengan BPK, hanya saja pada modulasi QPK erdapa 4 (empa) level sinyal, yang merepresenasikan 4 kode binary yaiu 00, 01, 11, 10. Masing-masing level sinyal disimbolkan pada perbedaan phasa sebesar 90 0, sehingga sebagai salah sau onoh sinyal QPK dapa direpresenasikan dalam persamaan maemaisnya sebagai beriku : QPK.os.os.os.os ; unuk binary 00 ; unuk binary 01 ;unukbinary 11.(11.19) ; unuk binary 10

18 75 isem Komunikasi I (TT313) Unuk lebih jelasnya perhaikan benuk-benuk sinyal pada gambar 5 beriku yang merupakan proses pembenukan sinyal QPK. eperi halnya sinyal BPK, sinyal QPK dapa dinyaakan dalam diagram karesian dengan sumbu horisonal menyaakan osinus dan sumbu verikal menyaakan sinus diagram dinamakan diagram konselasi sinyal QPK. Gambar Diagram Konselasi inyal QPK

19 76 isem Komunikasi I (TT313) Gambar Proses Pembenukan inyal QPK Dari diagram konselasi ersebu di aas dapa dibua perangka modulaor QPK dengan diagram bloknya sebagai beriku :

20 77 isem Komunikasi I (TT313) Gambar Diagram Blok Modulaor QPK Cara kerja modulaor QPK adalah sebagai beriku : inyal daa dipisahkan oleh bi splier menjadi daa Q (bi uruan genap) dan I (bi uruan ganjil). Daa Q (Quadraure) memodulasi sinyal arier Quadraure (sinyal sinus) dan daa I (In-phase) memodulasi sinyal arier In-phase (sinyal osinus), sehingga menjadi sinyal BPK-Q dan BPK-I. Persamaan maemaisnya sebagai beriku : BPK Q d Q sin sin...(11.0) dengan d d Q Q '0' 1' ' 0 BPK I d I os os...(11.1) dengan d d I I '0' 1' ' 0 QPK BPK Q BPK I....(11.) Kemudian BPK-Q dan BPK-I dijumlahkan oleh adder sehingga menjadi sinyal QPK yang memiliki diagram konselasi dan persamaan sinyal sebagaimana diaas.

21 78 isem Komunikasi I (TT313) Demodulasi QPK isem demodulasi QPK dapa dilakukan dengan ara seperi pada gambar 8. Gambar Diagram Blok Demodulaor QPK Cara kerja sisem di aas seara garis besarnya adalah sebagai beriku: Carier reovery membangkikan sinyal pembawa dari sinyal QPK yang mana sinyal pembawa ersebu adalah sinyal arier In-phase (siyal osinus). gar didapa sinyal arier Quadraure (sinyal sinus), sinyal arier ersebu digeser sebesar 90 0 oleh penggeser phasa. inyal pembawa I dan Q masing-masing dikalikan oleh mixer dengan sinyal QPK sehingga dihasilkan sinyal yang polanya sama dengan daa I dan daa Q, enu saja masing-masing masih erdapa komponen rekuensi inggi. Komponen rekuensi inggi pada kedua sinyal yang polanya sama dengan daa I dan daa Qmasing-masing diredam dengan Low Pass Filer (LPF). gar diperoleh sinyal diskri yaiu daa I dan daa Q kembali, haruslah dibandingkan dengan egangan reerensi erenu unuk menyaakan apakah sebagai bi 1 aau bi 0. Proses ini dilakukan oleh volage omparaor. Dengan diperolehnya sinyal daa I dan Q maka unuk unuk ahap erakhir diperlukan suau perangka yang dapa digunakan unuk mengkombinasikan kedua bi ersebu menjadi sau derean bi. Perangka ersebu adalah bi ombiner aau Paralel o serial Converer.