SISTEM MODULASI. Sistem Modulasi Page 1

Transkripsi

1 SISTEM MODULASI Modulasi dapat didefinisikan sebagai proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem. Jenis-Jenis Modulasi : Cara-cara modulasi atau Sistem Modulasi diperlihatkan pada daftar di bawah ini. Secara garis besar dapat dibagi menjadi modulasi analog dan modulasi digital. Modulasi Continuous Parametric berarti modulasi amplitudo atau modulasi sudut. Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombangnya. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dan gambar dalam bentuk gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar Sistem Modulasi Page 1

2 untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise. Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase. Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog. Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik. Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu. Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun mudah, cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (2^1). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (2^2), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2^n buah. System digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi system digital. Modulasi Analog Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog. Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog : Modulasi berdasarkan kekonakan Modulasi Fase (Phase Modulation - PM) Memvariasikan sudut gelombang di pembawa dalam rangka untuk mengirimkan data analog atau digital. Untuk sinyal digital, modulasi fasa (PM) secara luas digunakan dalam hubungannya dengan modulasi amplitudo (AM). Sebagai contoh, amplitudo modulasi quadrature (QAM) menggunakan kedua modulasi fasa dan Sistem Modulasi Page 2

3 amplitudo untuk menciptakan negara biner yang berbeda untuk transmisi (lihat QAM). Lihat modulasi dan operator. Dalam modulasi AM, sudut gelombang pembawa yang bervariasi oleh sinyal masuk. Dalam contoh ini, menyiratkan gelombang modulasi sinyal analog. Untuk sinyal digital, fase pergeseran keying (PSK) menggunakan dua tahap untuk 0 dan 1 seperti dalam contoh ini. Lihat DPSK. Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM) Frequency Modulation Disingkat dengan FM. Teknik modulasi yang menggunakan perubahan frekuensi sinyal analog untuk membedakan kedua sinyal digital. Sistem Modulasi Page 3

4 Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh gangguan udara,bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka FM memiliki beberapa keunggulan, diantaranya : Lebih tahan noise Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight). Bandwidth yang lebih lebar Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efekefek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM. Fidelitas Tinggi Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaian saluran FM memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio dan menyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik yang lain hanyalah ditentukan oleh masalah rancangan perangkatnya saja. Transmisi Stereo Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi industri penyiaran untuk memberikan kualitas reproduksi sebaik atau bahkan lebih baik daripada yang tersedia pada rekaman atau pita stereo. Munculnya compact disc dan perangkat audio digital lainnya akan terus mendorong kalangan Sistem Modulasi Page 4

5 industri peralatan dan teknisi siaran lebih jauh untuk memperbaiki kinerja rantai siaran FM secara keseluruhan. Hak komunikasi Tambahan Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio yang berguna untuk khalayak. Teori Modulasi Frekuensi (FM) Baik FM (Frekuensi Modulation) maupun PM (Phase Modulation) merupakan kasus khusus dari modulasi sudut (angular modulation). Dalam sistem modulasi sudut frekuensi dan fasa dari gelombang pembawa berubah terhadap waktu menurut fungsi dari sinyal yang dimodulasikan (ditumpangkan). Misal persamaan gelombang pembawa dirumuskan sebagai berikut : U c = A c sin (w c + q c ) Dalam modulasi amplitudo (AM) maka nilai 'A c ' akan berubah-ubah menurut fungsi dari sinyal yang ditumpangkan. Sedangkan dalam modulasi sudut yang diubah-ubah adalah salah satu dari komponen 'w c + q c '. Jika yang diubah-ubah adalah komponen 'w c ' maka disebut Frekuensi Modulation (FM), dan jika komponen 'q c ' yang diubah-ubah maka disebut Phase Modulation (PM). Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana : m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz) Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator. Pre-Emphasis Sistem Modulasi Page 5

6 Pre-emphasis dipakai dalam pesawat pemancar untuk mencegah pengaruh kecacatan pada sinyal terima. Karena iru komponen pre-emphasis ditempatkan pada awal sebelum sinyal itu sempat masuk pada modulator. Pengaruh kecacatan itu berasal dari differential gain (DG-penguatan yang berbeda) dan differential phase (DP-fasa yang berbeda). Pre-emphasis akan menekan amplitudo dari frekuensi sinyal FM yang lebih rendah pada input. Dengan penggunaan alat ini ketidaklinearan (cacat) akibat sifat DG dan DP dalam transmisi dapat dikurangi. Nantinya di ujung terima pada demodulator dipasang komponen de-emphasis yang mempunyai fungsi kebalikan dari pre-emphasis. Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM) mempunyai pengertian yaitu metode modulasi di mana amplitudo gelombang carrier (pembawa) dibuat bervariasi menurut harga sesaat dari sinyal pemodulasi. Dengan kata lain, bila gelombang pembawa dimodulasikan ke amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang tegangan pembawa dibuat berubah sesuai dengan tegangan yang memodulasi. Jenis modulasi ini kemudian disebut sebagai modulasi amplitude (AM). Dalam sistem modulasi amplitudo sinyal suara ditumpangkan pada frekuensi pembawa yang berupa gelombang radio, sehingga pada sistem ini amplitudonya yang berubah-ubah. Kelemahan sistem modulasi amplitudo adalah mudah terganggu oleh derau cuaca, akan tetapi modulasi amplitudo ini dapat menjangkau jarak jauh dan dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer. Bentuk gelombang termodulasi AM dapat dilihat pada gambar. Sistem Modulasi Page 6

7 Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band) Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC) Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC) Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to singlesideband suppressed carrier modulation (SSB-SC) Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM) Quadrature amplitude modulation (QAM) Diagram modulasi Modulasi Digital Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyalsinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau Sistem Modulasi Page 7

8 optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK 1. Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses Sistem Modulasi Page 8

9 modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya. 2. Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output ang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap. Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja. Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps). 3. Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Sistem Modulasi Page 9

10 Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadangkadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbedabeda. Hubungan antara dua sudut fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi). Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu : 3.1. BPSK BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK. Menggunakan dua yang tahap yang dipisahkan sebesar 180 dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi QPSK Kadang-Kadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4-PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisa menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadrature-phase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas. Sistem Modulasi Gelombang Radio Sistem Modulasi Gelombang Radio. Ada berbagai cara untuk penyaluran informasi kepada pihak lain yang masing-masing mempunyai karakteristik tersendiri. Informasi yang akan dikirimkan terdiri dari berbagai jenis, misalnya :suara manusia, sinyal telegrap, sinyal televisi, sinyal multiplex, telephone, faksimile, dst. Dalam Teknik Sistem Modulasi Gelombang Radio ini, semua jenis materi informasi ini, misalnya suara manusia, sebuah foto atau televisi, pertamatama harus diubah dalam bentuk listrik dengan menggunakan microphone atau telekamera, agar materi ini dapat dibawa oleh Sistem Modulasi Page 10

11 gelombang radio. Suatu sistem komunikasi yang lengkap terdiri dari sumber informasi, sumber RF, modulator, saluran RF (baik tingkat pemancar maupun tingkat penerima, antena, saluran transmisi dan sebagainya), demodulator dan pemakai informasi. Sistem tersebut bekerja kalau pemakai informasi menerima informasi sumber dengan keandalan yang dapat diterima. Tujuan perencanaannya adalah Membangun suatu sistem kerja yang murah sesuai dengan peraturanperaturan yang membatasi seperti daya pancar, tinggi antena dan lebar pita. Pemilihan jenis modulasi merupakan bagian yang penting dari sebuah perencanaan Sistem Komunikasi karena Skema Modulasi / Demodulasi berbeda-beda dalam hal harga, lebar pita, penolakan interferensi, daya yang diperlukan dan sebagainya. Pertanyaannya adalah bagaimana membawa informasi yang telah dirubah dalam bentuk listrik ke dalam gelombang radio, atau bagaimana cara menjalin informasi yang telah berbentuk listrik ke dalam gelombang radio. Cara penumpangan informasi pada gelombang radio ini dinamakan Modulasi atau Sistem Modulasi. Untuk memahami suatu sistem modulasi atau proses modulasi, sangat bermanfaat untuk memandang Modulator dengan dua masukan dan satu keluaran. Ke dalam satu masukan satu mengalir sinyal pemodulasi v m (t), sedangkan masukan yang lain dihubungkan ke osilator pembawa yang menghasilkan suatu tegangan sinusoidal dengan amplitudo dan frekuensi tetapf c. Keluarannya merupakan bentuk gelombang termodulasi yang amplitudonyaa(t) atau sudut W(t) atau dua-duanya, dikendalikan oleh v m (t). F(t) = A(t) cos [W c t +W m (t)] = A(t) cos Q(t) Dalam Modulasi Amplitudo (AM) selubung pembawa A(t) diubah-ubah sedangkanw c t tetap. Dalam modulasi sudut A(t) tetap dan sinyal pemodulasi mengendalikan Q(t). Dalam Modulasi Sudut mungkin Modulasi Frekuensi (FM) atau Modulasi Fase (PM), tergantung pada hubungan Sistem Modulasi Page 11

12 antara sudut Q(t) dan sinyal pemodulasi. Karena antara FM dan PM memiliki karakteristik sinyal keluaran yang sama sehingga untuk membedakan apakah suatu perangkat Modulasi Sudut menggunakan sistem FM atau PM harus ditinjau langsung dari sistem rangkaiannya. Walaupun bentuk gelombang pada teknik atau sistem modulasi ini dapat disebut sebagai gelombang sinus termodulasi, namun tidak merupakan sinusoidal frekuensi tunggal saat ada modulasi (saat termodulasi). Kalau A(t)atau Q m (t) berubah menurut waktu, maka spektrum F(t) akan meliputi lebar pita yang ditentukan baik oleh sinyal pemodulasi dan jenis modulasi yang digunakan. BLOK DIAGRAM PENERIMA AM DAN FM Sistem Modulasi Page 12

13 A. Penerima AM 1. Antena : sebagai penangkap getaran/sinyal yang membawa dan berisikan informasi yang dipancarkan oleh pemancar. 2. Penguat RF : berfungsi untuk menguatkan daya RF ( Radio Frequency/ Frekuensi tinggi) yang berisi informasi sebagai hasil modulasi pemancar asal. Setelah diperkuat, geteran RF dicatukan ke mixer. 3. Mixer (pencampur) : berfungsi mencampurkan getaran/sinyal RF dengan Frekuensi Osilator Lokal, sehingga diperoleh frekuensi intermediet (IF/Intermediate Frequency). 4. Penguat IF : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok detektor. IF merupakan hasil dari pencampuran getaran/sinyal antara RF dengan Osilator Lokal. 5. Detektor : digunakan untuk mengubah frekuensi IF menjadi frekuensi informasi. Degan cara ini, unit detektor memisahkan antara getaran/sinyal pembawa RF dengan getaran informasi ( Audio Frequency/AF). 6. Penguat AF : digunakan untuk menyearahkan getaran/ sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat AF ke suatu pengeras suara. 7. Speaker (pengeras suara) digunakan untuk mengubah sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran suara yang dapat didengar oleh telinga manusia. B. Penerima FM Sistem Modulasi Page 13

14 1. Antena : berfungsi menangkap sinyal-sinyal bermodulasi yang bersal dari antena pemancar. 2. Penguat RF : berfungsi unutk menguatkan sinyal yang ditangkap oleh antena sebelum diteruskan ke blok Mixer (pencampur). 3. OSC (Osilator Lokal) : berfungsi unutk mebangkitkan getaran frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal keluaran RF. Dimana hasilnya akan diteruskan ke blok Mixer. 4. Mixer (pencampur) : Berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi yang berasal dari RF Amplifier dan Osilator Lokal. Hasil dari olahan mixer adalah Intermediate Frequency (IF) dengan besar 10,7 MHz. 5. Penguat IF : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok limiter. 6. Limiter (pembatas) : berfungsi unutk meredam amplitudo gelombang yang sudah termodulasi (sinyal yang dikirim pemancar) agar terbentuk sinyal FM murni (beramplitudo rata). 7. Detektor FM : digunakan untuk mendeteksi perubahan frekuensi bermodulasi, menjadi sinyal informasi (Audio). 8. De-emphasis : berfungsi untuk menekan frekuensi audio yang besarnya berlebihan (tinggi) yang dikirim oleh pemancar. 9. AFC (Automatic Frequency Control / Pengendali Frekuensi Otomatis) : berfungsi unutk mengatur frekuensi osilator local secara Otomatis agar tetap stabil. 10. Dekoder Stereo : digunakan unutk memproses sinyal Stereo, sehingga hasilnya diteruskan pada 2 buah penguat AF (FM Stereo). Sistem Modulasi Page 14

15 11. Penguat Audio : digunakan untuk menyearahkan getaran/ sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat AF ke suatu pengeras suara. 12. Speaker (pengeras suara) digunakan untuk mengubah sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran suara yang dapat didengar oleh telinga manusia. DIGITAL MODULATION TECHNIQUE Bab ini memperkenalkan salah satu teknik modulasi yakni teknik modulasi digital. Perbedaan utama antara modulasi digital dan modulasi analog adalah bahwa pesan yang ditransmisikan untuk sistem modulasi digital mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak. (Misalnya 0 s dan l s untuk sistem ransmisi biner), sedangkan dalam sistem modulasi analog, sinyal pesan adalah gelombang kontinyu. Untuk mengirim pesan digital, modulasi digital mengalokasikan sepotong waktu yang disebut interval sinyal dan menghasilkan fungsi kontinyu yang mewakili simbol. Pada modulasi digital, pesan sinyal diubah menjadi sinyal baseband. dalam sistem komunikasi nirkabel, bagian kedua dari modulasi mengubah sinyal baseband ke frekuensi radio (RF) sinyal, modulasi fase, frekuensi atau amplitudo sinyal pembawa. Dalam sebuah sistem kabel, sinyal pada baseband dapat dikirimkan secara langsung tanpa modulasi carrier. Namun, kadang-kadang, beberapa sinyal pesan diperlukan untuk mengirimkan melalui kawat yang sama. Dalam keadaan tertentu beberapa teknik modulasi dapat digunakan sehingga pesan yang berbeda dapat dimodulasi ke frekuensi yang berbeda. Teknik ini disebut Frequency Division Multiple Access (FDMA). Selain ini, ada lebih banyak teknik akses yang dapat digunakan untuk sistem digital, seperti Time Division Multiple Access (TDMA) dan Code Division Multiple Access (CDMA). Teknik tersebut akan diperkenalkan pada bab berikutnya. BASEBAND PULSE TRANSMISSION Pada bagian ini akan diperkenalkan sebuah teknik transmisi yang tidak memerlukan modulasi carrier, yang disebut transmisi pulsa baseband. Informasi digital diubah menjadi deretan pulsa. Kami akan membatasi diskusi pada kasus transmisi biner. Setiap pulsa memiliki durasi dan merepresentasikan informasi digital yang spesifik. Dalam bentuk pensinyalan ini simbol 1 dan 0 diwakili oleh positif dan negatif pulsa-pulsa kotak yang sama amplitude dan durasinya. Sebagai contoh, jika sebuah pulsa dianggap rectangular, maka arus informasi biner diubah menjadi sinyal baseband seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5-1 (a), dimana Tb diasumsikan menjadi satu detik. Dalam persamaan matematis, Sistem Modulasi Page 15

16 m adalah bit yang ditransmisikan, sehingga kita mempunyai persamaan sinyal transmisi sebagai berikut : untuk 0 < t < Tb. Dalam kasus ini, 1/Tb disebut juga pesat bit. Diasumsikan bahwa penerima telah mengerti tentang starting dan ending setiap pentransmisian pulsa; dengan kata lain, penerima mengerti akan bentuk pulsa, tetapi bukan polaritas. Mengingat sinyal yang diterima, penerima diperlukan untuk membuat keputusan dalam setiap interval pensinyalan, apakah simbol yang ditransmisikan adalah 1 atau 0. Gambar 5.1. Sinyal pada transmisi pulsa baseband: (a) sinyal pulsa baseband; (b) sinyal terima yang dirusak noise, dan titik-titik sampel; (c) output korelator dan titik sampel yang saling berhubungan Pada penerima, cara paling sederhana memulihkan aliran digital asli adalah mencoba sinyal yang diterima di tingkat sampling 1/Tb. Kemudian perangkat keputusan digunakan untuk 'menebak' simbol yang ditransmisikan berdasarkan nilai sampel di setiap contoh. Contoh sampling pada umumnya dipilih untuk berada di tengah-tengah interval pensinyalan. Jika nilai sampel positif, berarti jelas bahwa 1 ditransmisikan. Jika nilai sampel adalah negatif, berarti 0 ditransmisikan. Skema ini digunakan sebagai standar dalam jarak pendek kabel transmisi (misalnya standar RS232). Namun, untuk transmisi jarak jauh, noise akan Sistem Modulasi Page 16

17 ditambahkan ke sinyal., Selain itu, sinyal yang ingin ditransmisikan akan dilemahkan dalam jarak yang jauh. Akibatnya, sinyal yang diterima tidak akan 'bersih' dibandingkan dengan sinyal asli. Sebagai contoh, Gambar 5-l (b) memberikan noise versi sinyal yang diterima dan titik-titik sampel yang sesuai yang ditandai dengan lingkaran. Dalam kasus ini, jika nilai sampel langsung digunakan untuk memutuskan simbol mana yang ditransmisikan oleh pemancar, sangat mungkin bahwa nilai sampel berpindah ke polaritas yang berlawanan pada contoh sampling. Perangkat keputusan akan membuat keputusan yang salah berdasarkan nilai sampel ini. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5-l (b), keputusan yang dibuat berdasarkan nilai-nilai sampel menghasilkan output 1l0l00l, yang berisi dua eror. Oleh karena itu, skema ini tidak cocok untuk transmisi jarak jauh. Selanjutnya, akan dijelaskan makna dari Gambar 5-1 (c). Jika hanya satu nilai sampel yang digunakan oleh perangkat keputusan, seluruh bentuk gelombang (0, Tb) akan diamati hanya pada satu contoh. Skema ini jelas tidak optimal, karena kita tidak mengambil keuntungan dari segala sesuatu yang diketahui tentang sinyal. Sejak waktu starting dan ending pulsa diketahui, prosedur yang lebih baik adalah dengan membandingkan luas daerah penerimaan sinyal plus bentuk gelombang suara dengan mengintegrasikan sinyal yang diterima melalui interval pensinyalan waktu Tb. Sebuah penerima untuk transmisi pulsa baseband ditunjukkan dalam Gambar 5-2, dimana sebuah integrator bekerja. Integrator akan mengintegrasikan bentuk gelombang (0, Tb ') dengan output pada saat sampel Tb. Tentu saja, komponen suara hadir pada output integrator, tetapi karena additive noise selalu diasumsikan nol, yang diperlukan pada nilai-nilai positif dan negatif dengan kemungkinan yang sama. Dengan demikian output komponen noise memiliki nilai nol. Secara intuitif, integrator dapat dianggap sebagai kolektor energi yang mengumpulkan energi dari sinyal yang diterima dari (0, Tb), menghasilkan nilai energi dengan tanda pada contoh sampling. Selain itu, noise akan menjadi 'rata-rata' dari (0, Tb) oleh integrator, dan karenanya komponen noise akan ditekan oleh integrator. Secara resmi, yang mengintegrasikan dan perangkat dump ini disebut korelator. Sistem Modulasi Page 17

18 Selanjutnya perangkat keputusan berdasarkan nilai-nilai sampel, membuat keputusan tentang simbol yang ditransmisikan. Jika output dari correlator pada contoh sampling adalah positif, maka jelas bahwa 1 ditransmisikan. Jika output negatif maka jelas bahwa 0 ditransmisikan. Gambar 5-l (c) menunjukkan bentuk gelombang keluaran dari integrator, dengan titik-titik sampling ditandai dengan lingkaran. Keputusan yang didasarkan pada nilai-nilai sampel ini adalah , yang tidak mengandung error. Adalah hal yang sangat penting untuk menentukan bandwidth yang diperlukan untuk pentransmisian sinyal. Sebagai contoh, untuk transmisi broadband, jika sinyal memiliki bandwidth yang lebih besar daripada bandwidth kanal, maka sinyal transmisi tidak akan dapat mengirimkan sinyal melalui saluran tanpa distorsi. Untuk komunikasi digital, sinyal digital ditransmisikan secara berurutan satu per satu. Oleh karena itu, kita dapat menyatakan sinyal transmisinya adalah dimana bk э{+1-1} untuk transmisi biner dan h(t) adalah fungsi pembentuk pulsa. Dalam kasus ini, kita dapat memisalkan : MODEM Sistem Modulasi Page 18

19 Modem berasal dari singkatan MOdulator DEModulator. Modulator merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi kedalam sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan, sedangkan Demodulator adalah bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehingga informasi tersebut dapat diterima dengan baik. Modem merupakan penggabungan kedua-duanya, artinya modem adalah alat komunikasi dua arah. Setiap perangkat komunikasi jarak jauh dua-arah umumnya menggunakan bagian yang disebut "modem", seperti VSAT, Microwave Radio, dan lain sebagainya, namun umumnya istilah modem lebih dikenal sebagai Perangkat keras yang sering digunakan untuk komunikasi pada komputer. Data dari komputer yang berbentuk sinyal digital diberikan kepada modem untuk diubah menjadi sinyal analog, ketika modem menerima data dari luar berupa sinyal analog, modem mengubahnya kembali ke sinyal digital supaya dapat diproses lebih lanjut oleh komputer. Sinyal analog tersebut dapat dikirimkan melalui beberapa media telekomunikasi seperti telepon dan radio. Setibanya di modem tujuan, sinyal analog tersebut diubah menjadi sinyal digital kembali dan dikirimkan kepada komputer. Terdapat dua jenis modem secara fisiknya, yaitu modem eksternal dan modem internal. Prinsip kerja Modem Akses arus internet melalui modem 28.8-, 33.6-, atau 56-kbps dikenal sebagai tehnologi modem "voiceband". Seperti modem voiceband, kabel modem modulasi dan demodulasi data signal. Akan tetapi, kabel modem gabungan lebih fungsional untuk jasa internet dengan kecepatan tinggi. Pada jaringan kabel, data dari jaringan ke pengguna adalah sebagai "downstream", dimana data pengguna ke jaringan adalah sebagai "upstream". Dari pandangan pengguna, kabel modem adalah 64/256 QAM FM penerima mampu mengirimkan data lebih dari 30 s/d 40 Mbps dalam satu kabel 6 MHz. Hal ini lebih cepat 500 kali dari dari modem 56 Kbps. Data dari penguna ke jaringan dikirim secara fleksibel dan terprogram diawasi dari "headend". Modulasi data menggunakan pemancar QPSK/16 QAM dengan tingkatan data dari 320 Kbps 10 Mbps. Tingkatan data Sistem Modulasi Page 19

20 upstream dan downstream mungkin dapat dikonfigurasikan secara fleksibel dengan menggunakan kabel modem. Para pelanggan dapat melanjutkan ke penerima televisi kabel ketika penerima data pada kabel modem diantar ke personal komputer (PC) dengan bantuan "simple one-to-two splitter". Service data yang ditawarkan oleh kabel modem mungkin dapat dibagi lebih dari 16 pengguna pada konfigurasi jaringan wilayah lokal (LAN). Karena beberapa jaringan kabel sangat baik untuk jasa siaran televisi lokal, kabel modem mungkin menggunakan jalur telepon standar atau QPSK/16QAM modem menawarkan sistem kabel dua arah untuk mentransmisikan data upstream dari lokasi pengguna ke jaringan. Ketika jalur telepon menggunakan gabungan dengan jaringan siaran satu arah, sistem kabel data digunakan seperti sistem telephony return interface (TRI). Dalam jenis ini, satelit atau jaringan televisi tanpa kabel dapat juga digunakan sebagai jaringan data. Pada ujung-ujung kabel, data dari pengguna disaring oleh demodulasi upstream (atau telephone-return system, sebagai layaknya) untuk diproses lebih lanjut oleh sistem akhir kabel modem (CMTS-Cable Modem Termination System). CMTS adalah switching sistem, biasanya didesain untuk rute data dari sebagian besar pengguna kabel modem melalui jaringan multiplexed interface. CMTS menerima data dari internet dan provider untuk rute data pada pengguna kabel modem. Data dari jaringan ke grup pengguna dikirim ke modulasi 64/256 QAM. Hasilnya adalah para pengguna modulasi data lebih dari 6 MHz perchannel, yang mana pengalokasian spektrum untuk channel televisi kabel seperti untuk siaran ABC, NBC atau TBS ke semua pengguna. Kombinasi ujung-ujung kabel antara kanal data downstream dengan video, pay per-view, audio, dan program pemasangan iklan lokal yang akan diterima oleh televisi. Lalu kombinasi sinyal akan ditransmisikan jaringan distribusi kabel. Di tempat pengguna, sinyal televisi diterima oleh "set-stop-box", sementara data pengguna diterima secara terpisah oleh kotak kabel modem dan dikirimkan ke PC. CMTS adalah elemen baru yang sangat penting untuk mendukung penggabungan service data komunikasi upstream dan downstream melalui jaringan kabel data. Jumlah channel upstream dan downstream yang ada pada CMTS dapat diklasifikasikan berdasarkan wilayah service, jumlah dari konsumen, tingkatan data yang ditawarkan pada masingmasing pengguna dan spektrum yang berbeda. Elemen penting lainnya dalam pengoperasian dan managemen day-to-day dari sistem kabel data adalah "Element Management System" (EMS). EMS adalah sistem pengoperasian yang didesain secara khusus untuk menyusun dan mengendalikan CMTS serta menggabungkan pelangganan kabel modem. Tugas pengoperasian termasuk persyaratan, Sistem Modulasi Page 20

21 administrasi day-to-day, monitoring, alarm, dan mengetes dari bermacam-macam komponen dari CMTS. Dari pusat network operations center (NOC), sebuahems dapat mendukung beberapa sistem CMTS dalam satu bagian wilayah geografis. Sistem Modulasi Page 21