Quadrature Amplitudo Modulation-16 Sigit Kusmaryanto,

Transkripsi

1 Quadrature Amplitudo Modulation-16 Sigit Kusmaryanto, BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat, kebutuhan akan informasi juga semakin meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan semakin banyaknya masyarakat yang menggunakan peralatan telekomunikasi seperti telepon, komputer, televisi, radio, dll. Komunikasi itu sendiri dapat dilakukan secara analog dan digital. Menurut teori komunikasi, pengaruh interferensi pada transmisi informasi dapat diperkecil apabila sinyal-sinyal informasi yang berupa sinyal analog dikodekan kedalam bentuk digital. Selain itu komunikasi digital juga mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan komunikasi analog yaitu transmisi secara digital lebih kebal terhadap gangguan noise, sedangkan pada sistem analog terjadi noise yang bersifat akumulatif, dimana harga S/N (signal to noise) semakin menurun jika jaraknya semakin jauh. Selain itu desain rangkaian digital relatif lebih sederhana karena menggunakan teknik-teknik IC untuk rangkaian digital. Oleh karena itu komunikasi digital lebih banyak digunakan dalam pentransmisian sinyal-sinyal informasi. Pada saluran telepon, pengiriman sinyal digital tidak dapat dilakukan secara langsung pada saluran yang tersedia. Hal ini disebabkan karena saluran telepon memiliki lebar jalur frekuensi yang terbatas, yaitu antara 300 Hz 3400 Hz. Sedangkan - 1 -

2 untuk mengirimkan sinyal digital dengan kecepatan sinyal yang semakin meningkat, maka dibutuhkan pula lebar jalur frekuensi yang lebih besar. Sehingga digunakan sistem QAM 16 (Quadrature Modulation Amplitudo) yang memungkinkan pengiriman sinyal digital dengan kecepatan sinyal 9600 bit / detik pada saluran telepon

3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Quadrature Amplitudo Modulation (QAM) Sinyal QAM menggunakan dua sinyal pembawa quadrature yakni cos 2πf c t dan sin 2 πf c t, yang masing-masing dimodulasikan dengan bit informasi yang berurutan. Bagian sinyal dengan pembawa cos 2 πf c t disebut komponen sefasa (in-phase), sedangkan bagian sinyal dengan pembawa sin 2 πf c t disebut komponen quadrature. Pentransmisian sinyalnya menggunakan metode Quadrature Carrier Multiplexing. Bentuk gelombang dari sinyal yang ditransmisikan adalah : um ( t) = Amc gt ( t)cos 2π f ct + Ams gt ( t)sin 2πf ct, m = 1,2,..., M (2.1) dimana { A mc} dan { Ams } adalah kumpulan level amplitudo yang diperoleh melalui penggambaran k-bit yang berurutan menjadi sinyal amplitudo. QAM dapat digambarkan sebagai bentuk kombinasi dari modulasi amplitudo digital dan modulasi fasa digital. Sehingga bentuk gelombang sinyal QAM yang ditransmisikan dapat dinyatakan sbb : u ( 2π f ct + n ), m 1,2,..., 1 ( t) = A g ( t)cos θ M mn m T = n = 1,2,..., M (2.2) Gambaran geometri sinyal dari sinyal sinyal yang telah diberikan pada persamaan (2.1) dan (2.2) adalah bentuk dari vektor sinyal dua dimensi : ( E A, E A ), m = 1,2 M sm = s mc s ms,..., (2.3) Jika suatu sinyal ditransmisikan dalam sembarang selang t detik tertentu, maka akan memiliki persamaan sbb : 2-3 -

4 n n S ( t) = [ a + n nh( t )cosω ct bnh( t )sinωct] (2.4) t t h(t) : tanggapan impuls filter pembentukan n = 0 : sesuai dengan selang t detik pada saat ini n positif : sesuai dengan selang t detik pada saat sesudahnya n negatif : sesuai dengan selang t detik pada saat sebelumnya (a n,b n ) : salah satu dari harga-harga pasangan yang mungkin ditransmisikan dalam selang tersebut. Dari persamaan (2.4) ini terlihat bahwa sinyal QAM secara umum harus mempunyai spektrum yang berpusat disekitar frekuensi pembawa f c = ω c /2π. Dalam spektrum terdapat sideband bagian atas dan bagian bawah yang membentang dengan bandwidth masing-masing sebesar B hz. Pembentukan sideband bergantung pada filter pembentukan h(t). Gambar spektrum QAM dapat dilihat pada gambar (2.1). 0 B (a) f (Hz) Side band bagian bawah Sideband bagian atas f c B f c f c + B Gambar 2.1. Spektrum QAM (a) Spektrum baseband. (b) spektrum QAM - 4 -

5 2.2 Laju Pengiriman Sinyal Untuk suatu bentuk gelombang biner, laju bit adalah sama dengan laju pengiriman sinyal dan dinyatakan dalam bit/detik. Misalkan Γ adalah waktu yang diperlukan untuk memancarkan 1 bit, maka laju pengiriman sinyal adalah : r = 1 / Γ (2.5) Bila sinyal dipancarkan melalui sebuah baseband channel, lebar jalur saluran menentukan batas atau limit dari laju pengiriman sinyal. Limit ini tercapai untuk sinyal dengan jumlah perubahan per detik yang terbesar, yakni suatu gelombang persegi yang mempresentasikan suatu sinyal digital. Periode gelombang persegi ini adalah 2Γ dengan komponen frekuensi dasar adalah : f 0 = 1/T = 1/2Γ = r/2. Baseband channel berperilaku sebagai sebuah filter low pass filter yang melewatkan semua frekuensi dari 0 sampai suatu nilai cut off. Dengan memisalkan bahwa respon frekuensi adalah nol diatas suatu limit frekuensi B, maka agar komponen dasar dari gelombang persegi dapat dipancarkan, f 0 tidak boleh lebih besar dari B, jadi : B f 0 atau B r/2 Persamaan di atas disebut Kriteria Nyquist yang menyatakan bahwa untuk suatu laju pengiriman sinyal r, lebar jalur tersempit yang dapat digunakan adalah : B = r/2 Berdasarkan rumusan di atas dapat diketahui bahwa laju pengiriman sinyal (r) pada saluran telepon dengan bandwidth Hz adalah 6200 bit/detik. Sehingga untuk meningkatkan laju pengiriman sinyal menjadi 9600 bit/detik dibutuhkan bandwidth 4800 Hz. Hal ini dapat dipenuhi dengan bantuan QAM

6 BAB III PEMBAHASAN 3.1 Sistem QAM 16 Pada Saluran Telepon Untuk transmisi dengan laju bit tinggi melalui saluran telepon, dibutuhkan pensinyalan multi simbol. Suatu konstelasi sinyal QAM 16 titik dengan titik titik yang memiliki spasi sama seperti ditunjukkan pada gambar 3.1 digunakan pada modem 9600 bit/detik yang memerlukan jangkauan frekuensi lebih lebar dari Hz. Modem-modem laju bit rendah menggunakan jangkauan frekuensi 600 hingga 3000 Hz sebagai bandwidth transmisi, dengan pembawa berada di pusat. db f c = (a) f (Hz) (b) Gambar 3.1. QAM bit/det dengan r =

7 3.2 Modulator QAM 16 Diagram blok modulator QAM 16 dapat ditunjukkan pada gambar 3.2. Data biner masukan dibagi menjadi empat dengan pengubah serial ke paralel (serial to parallel converter ), yaitu I, I*, Q, Q* masing-masing diumpankan kepengubah 2 bit ke 4 level sehingga menghasilkan sinyal 4 level modulasi amplitudo pulsa (PAM). Sinyal PAM tersebut kemudian diumpankan ke Low Pass Filter (LPF) yang akan membatasi lebar jalur frekuensi sinyal PAM tersebut. Pengubah 2 bit ke 4 level LPF F b /4 bit per detik masukan QQ Q* I I* F b bit per detik F b /4 bit per detik Oscilator Pembawa ± 90 o Penjumlahan Pengubah 2 bit ke 4 level LPF Gambar 3.2 Diagram Blok Modulator QAM 16 Keluaran dari LPF digunakan untuk memodulasi sinyal pembawa pada modulator balans yang merupakan modulator pengali. Kemudian keluaran dari dua buah modulator balans dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal QAM

8 Gambar 3.3. Gambar masukan pada LPF t LPF ideal B=1/ t t Gambar 3.4. Gambar Keluaran pada LPF Pada sistem QAM 16 sebuah simbol dikirimkan setiap 4 bit masukan sehingga memungkinkan 16 buah simbol untuk dikirimkan. Gambaran geometris dari 16 sinyal QAM 16 dapat dilihat pada gambar 2.6. Pada susunan gambar tersebut setiap posisi sinyal berjarak sama dengan titik terdekat, dimana jaraknya adalah d = 2a. (a,3a) (a, a) (3a, 3a) (3a, a) - 8 -

9 U 2 (t) Gambar 3.5. Diagram sinyal QAM 16 Dari gambar di atas dapat dihitung energi rata-rata sinyal. Karena sinyal-sinyal tersebut simetris dengan sinyal pada kuadran pertama, maka energi normalisasi rataratanya adalah : E s = ¼ [ (a 2 +a 2 ) + (9a 2 +a 2 ) + (a 2 +9a 2 ) + (9a 2 +9a 2 ) ] E s = 10 a 2 Dimana E s adalah energi normalisasi rata-rata sinyal QAM a = 0.1Es d = 2a = 2 0.1Es 3.3 Demodulator QAM 16 Demodulator QAM 16 mempunyai rangkaian penemu sinyal pembawa. Keluaran rangkaian ini adalah sinyal pembawa dengan fasa 0 sehingga bisa digunakan untuk mendemodulasi sinyal 6 QAM. Gambar 3.7 merupakan diagram blok demodulator 16 QAM. Keluaran dari rangkaian penemu sinyal pembawa digeser fasanya 90. Pembawa dengan fasa 0 dan 90 dikalikan dengan sinyal 16 QAM. Setelah dimasukkan sebuah LPF dilanjutkan ke pengubah 4 level ke 2 bit, keluaran pengali akan berubah menjadi sinyal I,I*,Q dan Q*. Keempat kanal ini dimasukkan ke pengubah paralel ke serial untuk mendapatkan keluaran serial

10 - 10 -

11 Gambar 3.6. Gambar demodulator 16 QAM Modulator Balans LPF Pengubah 4 level ke 2 bit Penemu Sinyal Pembawa Pengubah Paralel ke Serial 90 0 Modulator Balans LPF Pengubah 4 level ke 2 bit

12 BAB IV PENUTUP Dari hasil analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Laju pengiriman sinyal (r) pada saluran telepon dengan bandwidth Hz adalah 6200 bit/detik. Sedangkan untuk meningkatkan laju pengiriman sinyal menjadi 9600 bit/detik dibutuhkan bandwidth 4800 Hz. Dengan pemodulasian QAM 16, jalur/bandwidth frekuensi pada saluran telepon dapat diperlebar 2. QAM mempunyai dua buah sinyal pembawa quadrature yaitu cos 2πf c t dan sin 2 πf c t. 3. Pada sistem QAM 16 sebuah simbol dikirimkan setiap 4 bit masukan sehingga memungkinkan 16 buah simbol untuk dikirimkan. 4. QAM dapat digambarkan sebagai bentuk kombinasi dari modulasi amplitudo digital dan modulasi fasa digital

13 DAFTAR PUSTAKA 1. Mischa Schwartz., Information Transmission, Modulation and Noise, Third Edition. Mc. Graw-Hill Inc, Wayne Tomasi, Advanced Electronic Communications Systems, Third Edition. USA : Prentice Hall International Inc,