Praktikum Sistem Komunikasi

Transkripsi

1 UNIT V Modulasi BPSK dan DPSK 1. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui perbedaan komunikasi analog dengan komunikasi digital 2. Mengetahui jenis-jenis format data coding 3. Mampu memahami sistem komunikasi digital jenis BPSK dan DPSK 4. Mengamati dan menelusuri proses modulasi dan demodulasi BPSK dan DPSK 5. Mengamati keluaran sinyal pada outputan masing-masing modulator dan demodulator serta dapat mengerti jalannya proses tersebut 2. Dasar Teori Sinyal digital hanya mengenal dua keadaan yaitu biner (0 dan 1). Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital ke dalam sinyal pembawa. Dengan teknik modulasi ini, sinyal digital dapat diubah menjadi sinyal analog untuk dikirimkan dan setelah sampai ke penerima akan diubah kembali menjadi sinyal digital. Teknik demodulasi adalah teknik untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Perbedaan mendasar antara modulasi analog dan digital terletak pada bentuk sinyal informasinya. Pada modulasi analog, sinyal informasinya berbentuk analog dan sinyal pembawarnya analog. Sedangkan pada modulasi digital, sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal pembawanya analog. Kelebihan dan kekurangan modulasi digital dibandingkan modulasi analog adalah sebagai berikut: 1. Teknologi digital mempunyai suatu sinyal dalam bentuk digital yang mampu mengirimkan data yang berbentuk kode binari (0 dan 1), 2. Sinyal digital juga mampu mengirimkan data lebih cepat dan tentunya dengan kapasitas yang lebih besar dibandingkan sinyal analog 3. Memiliki tingkat kesalahan yang kecil, dibanding sinyal analog 4. Data akan utuh dan akan lebih terjamin pada saat dikirimkan atau ditransmisikan di bandingkan modulasi analog 5. Lebih stabil dan tidak terpengaruh dengan pengaruh cuaca Kelemahan modulasi digital ini adalah sebagai berikut: 1. Modulasi digital termasuk yang mudah error 2. Bila terjadi gangguan maka sistemnya akan langsung berhenti 3. Data Coding 3.1 NRZ Sinyal non return to zero adalah format yang paling mudah untuk dihasilkan karena hampir sama dengan bentuk sinyal masukannya. Sinyal NRZ tidak kembali ke Laboratorium Komputer Page 1

2 level nol sesuai clock. Pengkodean NRZ biasa digunakan untuk komunikasi dengan kecepatan rendah dengan interface transmisi sinkronus dan asinkronus. JENIS-JENIS SINYAL NRZ : NRZ L Nonreturn-to-zero level (NRZL = tingkat NRZ-L) suadu bentuh coding yang merepresentasikan bit nol dengan 0 level tinggi dan bit 1 = level rendah. NRZ I Suatu kode di mana suatu transisi (low ke high atau high ke low) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai biner 1 untuk bit time tersebut. Tidak ada transisi berarti biner 0. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding. Kelebihan dan kekurangan NRZ : a. Kelebihan : mudah dan efisien b. Kekurangan : komponen DC c. Kurang kemampuan singkronisasi d. Digunakan untuk perekaman magnetik digital 3. 2 RZ Sinyal dengan format Return to Zero (RZ) kembali ke level tegangan nol sesuai dengan clock. Pada pengkodean RZ dapat berupa unipolar ataupun bipolar. Laboratorium Komputer Page 2

3 3.3 Bipolar AMI Format BIPOLAR - AMI (Alternate Mark Inversion) adalah alternate 1 inversion atau pembalikan 1 yang berganti-ganti. Dengan kata lain suatu kode dimana bit nol atau 0 diwakili dengan tidak adanya line sinyal dan bit 1 diwakili oleh suatu pulsa positif atau negatif. 3.4 Manchaster Suatu kode di mana ada suatu transisi pada setengah dari periode tiap bit, transisi low ke high mewakili 1 dan high ke low mewakili Modulasi Digital 4.1 Phase Shift Keying M-Phase Shift Keying (M-PSK) merupakan salah satu bentuk modulasi dengan cara mengubah phasa dari frekuensi pembawa sesuai dengan informasi yang berupa data biner. Tipe modulasi PSK ditentukan oleh nilai M, dimana M = ; n = 1, 2, 3, 4, dst. Jika n = 1 Tipe modulasi BPSK (Binary Phase Shift Keying) n = 2 Tipe modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) n = 3 Tipe modulasi 8 PSK n = 4 Tipe modulasi 16 PSK dst Modulasi BPSK Jadi pada modulasi BPSK informasi yang dibawa akan mengubah fasa sinyal pembawa. Proses pembentukan sinyal BPSK dapat dijelaskan sebagai berikut: Laboratorium Komputer Page 3

4 Proses modulasi BPSK Pada modulasi BPSK, tiap sinyal info berganti bit (dari bit 0 ke 1 atau sebaliknya) maka bentuk sinyal keluaran modulator juga mengalami pembalikan fasa sebesar Demodulasi BPSK Pada rangakaian demodulator BPSK, balance modulator kembali digunakan, seperti terlihat pada gambar berikut ini : Laboratorium Komputer Page 4

5 Proses Demodulasi BPSK Keterangan : a. Pada proses sin to square mengubah sinyal sinusoidal menjadi sinyal kotak b. Pada proses squaring loop sinyal nya dikuadratkan sehingga frekuensinya menjadi dua kali frekuensi sebelumnya. c. Pada proses divided by 2 frekuensi dari sinyal yang berasal dari squaring loop 4.2 DPSK dibagi dua sehingganya nantinya didapat data yang sesuai dengan data masukan. DPSK yaitu Differential Phase Shift Keying, hampir serupa dengan teknik modulasi BPSK. Hanya saja dalam DPSK runtun biner d(t) pertama-tama dikodekan secara diferensial menggunakan rangkaian logic XOR kemudian dimodulasi menggunakan modulator BPSK dengan cara meng-xor kan d(t) dengan b(t-tb) dengan asumsi awal nilai b(t-tb) 0 yang kemudian akan menghasilkan nilai b(t) lalu nilai b(t) tersebut masuk menjadi nilai b(t-tb). Laboratorium Komputer Page 5

6 4.2.1 Modulasi DPSK Demodulasi DPSK Diagram blok dari penerima atau demodulator DPSK dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini : Laboratorium Komputer Page 6

7 A. PROSEDUR PRAKTIKUM MODULASI BPSK 1. Buka file BPSK.mdl di folder praktikum Siskom 2. Tekan Ctrl+T di simulink model MATLAB untuk menjalankan simulasi model tersebut dengan nilai konfigurasi default. 3. Pahami tiap blok bersama Asisten Praktikum/Dosen 4. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi a. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN b. Grafik scatter plot 5. Ganti nilai SNR pada block AWGN channel menjadi 25, 0, -25 db dan jalankan simulasi dan analisa data untuk masing-masing SNR. 6. Buka file Modulasi_BPSK_AWGN.mdl di folder praktikum Siskom 7. Lakukan langkah (2) hingga (5). 8. Bandingkan dan analisa data yang diperoleh antara BPSK.mdl dengan Modulasi_BPSK_AWGN.mdl B. PROSEDUR PRAKTIKUM MODULASI DPSK 1. Buka file DPSK.mdl di folder praktikum Siskom 2. Tekan Ctrl+T di simulink model MATLAB untuk menjalankan simulasi model tersebut dengan nilai konfigurasi default. 3. Pahami tiap blok bersama Asisten Praktikum/Dosen 4. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi a. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN b. Grafik scatter plot 5. Ganti nilai SNR pada block AWGN channel menjadi 25, 0, -25 db dan jalankan simulasi dan analisa data untuk masing-masing SNR. 6. Buka file Modulasi_DPSK_AWGN.mdl di folder praktikum Siskom Laboratorium Komputer Page 7

8 7. Lakukan langkah (2) hingga (5). 8. Bandingkan dan analisa data yang diperoleh antara DPSK.mdl dengan Modulasi_DPSK_AWGN.mdl C. PROSEDUR PEMBUATAN MODEL PADA SIMULINK 1. Klik icon Simulink pada Tool Bar atau dapat dengan menuliskan "Simulink" pada Command Windows MATLAB. 2. Pilih File => New => Model, kemudian akan muncul jendela Model Simulink atau dapat juga menggunakan shortcut Ctrl + N. 3. Masukan seluruh blok yang diperlukan untuk membuat simulasi sistem. 4. Untuk menghubungkan setiap blok tarik tanda panah pada ujung blok yang akan dihubungkan. 5. Setelah semua blok terhubung, simpan dengan menekan shortcut Ctrl + S. 6. Untuk menjalankan Model pilih Simulation => Start atau menggunakan shortcut Ctrl + T. 7. Jika berhasil maka akan diperoleh output dari Model yang telah dibuat. Laboratorium Komputer Page 8

9 UNIT VI QPSK dan M-PSK Modulation 1. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui perbedaan komunikasi analog dengan komunikasi digital 2. Mengetahui jenis-jenis format data coding 3. Mampu memahami sistem komunikasi digital jenis QPSK dan M-PSK 4. Mengamati dan menelusuri proses modulasi dan demodulasi QPSK dan M-PSK 5. Mengamati keluaran sinyal pada outputan masing-masing modulator dan demodulator serta dapat mengerti jalannya proses tersebut 2. Dasar Teori 2.1 Modulasi 8-PSK Salah satu jenis PSK adalah 8-PSK. Teknik modulasi 8-PSK dapat dinyatakan dengan mentransmisikan data yang direpresentasikan dalam 3 bit setiap satu simbol. Karena = 8 maka ada 8 phasa yang berbeda sebagai carriernya. Sumbu horizontal sebagai basis cosine dan sumbu vertikal sebagai basis sine Modulasi 8-PSK Laboratorium Komputer Page 9

10 Data dan clock sebagai sinyal input. Sinyal carrier dengan empat fasa yang berbeda dalam bentuk squarewave. Blok diagram modulator 8PSK adalah sebagai berikut : Demodulasi 8-PSK Menggunakan prinsip Coherent Detection / Synchronous Detection Laboratorium Komputer Page 10

11 a. Receiver memanfaatkan pemahaman tentang fase carrier untuk mendeteksi sinyal. b. Perlu estimasi fasa yang kuat (dan frekuensi juga). c. Performansi lebih tinggi (error data rate lebih kecil), tapi meningkatkan kompleksitas. d. Sangat mirip dengan pengolahan matematis sinyal baseband, jika ruang sinyal (signal space) yang digunakan. Demodulasi dengan detector coherent Contoh : data yang ditransmisikan 000, masuk ke receiver lalu pada output coherent detector diukur tegangan X= 5 Volt dan Y = 2.5 Volt. Maka dikodekan sebagai 1101 berdasarkan tegangan threshold. Selanjutnya menggunakan decoder dikodekan kembali menjadi 000 seperti semula. 2.2 QPSK Pada modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), sebuah sinyal pembawa sinusoidal diubah-ubah fasenya dengan menjaga tetap konstan amplitudo dan frekuensinya. Dalam QPSK ada 4 fasa keluaran yang berbeda, maka harus ada 4 kondisi masukan yang berbeda. Karena masukan digital ke modulator QPSK adalah sinyal biner, maka untuk menghasilkan 4 kondisi masukan yang berbeda harus dipakai bit masukan lebih dari 1 bit tunggal. Menggunakan 2 bit, ada empat kondisi yang mungkin yaitu: 00, 01, 10 dan 11. Gambar dibawah ini menunjukkan bentuk sinyal hasil modulasi QPSK. Laboratorium Komputer Page 11

12 Sinyal Hasil Modulasi QPSK Apabila digambarkan dalam sebuah diagram konstelasi, maka kedudukan setiap kemungkinan kombinasi data masukan terpisah sejauh 90 sebagaimana terlihat pada gambar 1.5. Kedudukan masing-masing simbol adalah (1,1); (-1,1); (-1,-1); dan (1,-1). Untuk normalisasi daya bernilai 1, maka tempat kedudukan setiap simbol dikalikan dengan nilai (1/ 2 ). Konstelasi Modulasi QPSK A. PROSEDUR PRAKTIKUM MODULASI QPSK 1. Buka file QPSK.mdl di folder praktikum Siskom 2. Tekan Ctrl+T di simulink model MATLAB untuk menjalankan simulasi model tersebut dengan nilai konfigurasi default. 3. Pahami tiap blok bersama Asisten Praktikum/Dosen 4. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi a. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN b. Grafik scatter plot Laboratorium Komputer Page 12

13 5. Ganti nilai SNR pada block AWGN channel menjadi 25, 0, -25 db dan jalankan simulasi dan analisa data untuk masing-masing SNR. 6. Buka file Modulasi_QPSK_AWGN.mdl di folder praktikum Siskom 7. Lakukan langkah (2) hingga (5). 8. Bandingkan dan analisa data yang diperoleh antara DQPSK.mdl dengan Modulasi_QPSK_AWGN.mdl B. PROSEDUR PRAKTIKUM MODULASI M-PSK Lakukan Prosedur (A) untuk tipe modulasi M-PSK dengan M = 8. C. PROSEDUR PEMBUATAN MODEL PADA SIMULINK 8. Klik icon Simulink pada Tool Bar atau dapat dengan menuliskan "Simulink" pada Command Windows MATLAB. 9. Pilih File => New => Model, kemudian akan muncul jendela Model Simulink atau dapat juga menggunakan shortcut Ctrl + N. 10. Masukan seluruh blok yang diperlukan untuk membuat simulasi sistem. 11. Untuk menghubungkan setiap blok tarik tanda panah pada ujung blok yang akan dihubungkan. 12. Setelah semua blok terhubung, simpan dengan menekan shortcut Ctrl + S. 13. Untuk menjalankan Model pilih Simulation => Start atau menggunakan shortcut Ctrl + T. 14. Jika berhasil maka akan diperoleh output dari Model yang telah dibuat. Laboratorium Komputer Page 13