Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Simulator Modulasi dan Demodulasi Digital Menggunakan Perangkat Lunak MATLAB T1 612009011 BAB II

4

DASAR TEORI

Pada bab ini dibahas teori yang berkaitan dengan skripsi, meliputi Binary Amplitude Shift Keying (BASK), On-Off Shift Keying (OOK), Binary Frequency Shift Keying (BFSK), Differential Phase Shift Keying (DPSK), Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK), dan Quadrature Amplitide Modulation (QAM).

2.1. Amplitude Shift Keying (ASK) 2.1.1. On-Off Keying (OOK)

Dalam modulasi OOK, isyarat direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan

amplitudo. Biner “1” direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa) dan biner “0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa) seperti terlihat dalam Gambar 2.1. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan pada Persamaan (2.1).

(2.1)

dengan:

= isyarat termodulasi;

{ , isyarat masukan; dan

= , dengan adalah frekuensi isyarat pembawa.

2.1.2. Binary Amplitude Shift Keying (BASK)

Berbeda dengan teknik modulasi On-Off Shift Keying (OOK), modulasi BASK isyarat termodulasi direpresentasikan dengan 2 amplitudo. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.2).

{ (2.2)

dengan:

S(t) = isyarat pembawa;

, = amplitudo isyarat pembawa; dan

= , dengan adalah frekuensi isyarat pembawa.

Gambar 2.2. Modulasi BASK.

2.2. Frequency Shift Keying (FSK)

2.2.1. Binary Frequency Shift Keying (BFSK)

Dalam teknik modulasi BFSK isyarat masukan “0” dan “1” direpresentasikan dengan frekuensi isyarat pembawa yang berbeda. Hanya ada 2 variasi frekuensi yaitu frekuensi saat low (space frequency) dan saat high (mark frequency). Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.3) dan (2.4).

(2.3)

dengan:

= isyarat termodulasi saat masukan “0” (low);

= isyarat termodulasi saat masukan “1” (high);

= frekuensi saat masukan “0”; dan = frekuensi saat masukan “1”.

Gambar 2.3. Modulasi BFSK.

2.3. Phase Shift Keying (PSK)

2.3.1. Binary Phase Shift Keying (BPSK)

BFSK atau di sebut juga 2-PSK. Modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol. Untuk BPSK beda fasenya adalah sebesar π radian seperti yang ditunjukkan pada diagram konstelasi di Gambar 2.4. Prinsip kerja modulasi BPSK adalah menggeser

fase isyarat pembawanya sebesar π radian saat terjadi pergantian bit dari “0” ke “1”, begitu juga sebaliknya (Gambar 2.5). Isyarat termodulasi dengan masukan “1” ditunjukkan dalam Persamaan (2.5), sedangkan untuk biner “0” dinyatakan dalam Persamaan (2.6). Persamaan umum isyarat termodulasinya diberikan pada Persamaan (2.7).

(2.5)

Atau yang lebih umum dinyatakan dalam rumus:

(2.7)

dengan:

A = amplitudo isyarat;

= , dengan adalah frekuensi isyarat pembawa; dan = sudut fasa isyarat pembawa, dengan = π.

Gambar 2.4. Diagram Konstelasi BPSK.

Gambar 2.5. Isyarat Termodulasi BPSK.

2.3.2. Differential Phase Shift Keying (DPSK)

Dalam teknik modulasi DPSK sebelum bit masukan di modulasikan dengan isyarat pembawa bit masukannya akan di XNOR terlebih dahulu dengan bit hasil XNOR yang di tunda sebesar T (Tabel 2.2). Kemudian hasil XNORnya dimodulasikan dengan isyarat pembawa. Berbeda dengan teknik modulasi BPSK yang pergeseran fasenya terjadi

saat pergantian bit dari 1 ke 0 ataupun sebaliknya dalam teknik modulasi DPSK pergeseran fase terjadi saat bit selanjutnya adalah 1 (dari bit 0 ke bit 1 dan dari bit 1 ke bit 1).

Gambar 2.6. Kotak Diagram Modulasi DPSK.

Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Gerbang Logika XNOR. dk dk-1 XNOR

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel 2.2. Tabel Ilustrasi Proses XNOR. Mk 1 0 0 1 0 1 1 0 dk-1 1 1 0 1 1 0 0 0 dk 1 1 0 1 1 0 0 0 1

2.3.3. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

QPSK atau yang dikenal dengan 4-PSK memiliki isyarat termodulasi yang sama dengan QAM. QPSK menggunakan 4 titik pada diagram konstelasi dan dapat memodulasikan 2 bit per simbol. Beda fase isyarat termodulasinya adalah radian. Misal data masukan 10011011, deretan bit tersebut dibagi menjadi 2 yaitu bit genap dan bit gasal (Gambar 2.8). Maka bit gasalnya adalah 1011 dan bit genap 0101, kemudian

keduanya dikombinasikan sehingga urutan data biner yang keluar adalah 10,01,10,11 (Gambar 2.9). Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.8).

_{√ √} (2.8)

dengan:

= isyarat termodulasi; A = aplitudo isyarat pembawa; = isyarat masukan untuk bit gasal; = isyarat masukan untuk bit genap; dan

= frekuensi isyarat pembawa.

Gambar 2.7. Diagram Konstelasi QPSK.

2.3.4. Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK)

Dibandingkan dengan BPSK yang beda fasenya bisa mencapai 180o, OQPSK beda fasenya tidak pernah lebih dari 90o, seperti terlihat dalam Gambar 2.11. Dalam modulasi OQPSK isyarat masukannya dibagi menjadi 2 bagian yaitu I dan Q. Dengan komponen Q digeser sebesar T. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.9.).

_{√ √} (2.9)

dengan:

= isyarat termodulasi; A = aplitudo isyarat pembawa; T = periode isyarat;

= isyarat masukan untuk bit gasal; = isyarat masukan untuk bit genap; dan

= frekuensi isyarat pembawa.

2.4. Quadrature Amplitide Modulation (QAM)

Merupakan teknik modulasi yang mengkombinasikan 2 teknik modulasi yaitu Amplitude Modulation (AM) dan Phase Shift Keying (PSK). Dalam modulasi QAM ada berbagai macam variasi sesuai dengan jumlah bit-nya, disebut M-ary QAM dengan . Untuk 8-QAM , maka akan memodulasi 3 bit per simbol seperti ditunjukkan pada Tabel 2.3. Persamaan isyarat termodulasikan ditunjukkan oleh Persamaan (2.10).

(2.10)

dengan:

= isyarat termodulasi;

Am = amplitude isyarat termodulasi, untuk m=1, 2, 3, …, M; dan = frekuensi isyarat pembawa.

Tabel 2.3. Tabel Modulasi 8-QAM. Urutan bit Amplitudo Pergeseran Fase

000 1 0 o

100 2 0 o

001 1 90 o

101 2 90 o

011 1 180 o

111 2 180 o

010 1 270 o

Gambar 2.12. Isyarat Termodulasi 8-QAM.

9

keduanya dikombinasikan sehingga urutan data biner yang keluar adalah 10,01,10,11 (Gambar 2.9). Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.8).

_{√ √} (2.8) dengan:

= isyarat termodulasi;

A = aplitudo isyarat pembawa; = isyarat masukan untuk bit gasal; = isyarat masukan untuk bit genap; dan

= frekuensi isyarat pembawa.

Gambar 2.7. Diagram Konstelasi QPSK.

11

2.3.4. Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK)

Dibandingkan dengan BPSK yang beda fasenya bisa mencapai 180o, OQPSK beda fasenya tidak pernah lebih dari 90o, seperti terlihat dalam Gambar 2.11. Dalam modulasi

OQPSK isyarat masukannya dibagi menjadi 2 bagian yaitu I dan Q. Dengan komponen Q digeser sebesar T. Persamaan isyarat termodulasinya diberikan oleh Persamaan (2.9.).

_{√ √} (2.9) dengan:

= isyarat termodulasi;

A = aplitudo isyarat pembawa;

T = periode isyarat;

= isyarat masukan untuk bit gasal; = isyarat masukan untuk bit genap; dan

= frekuensi isyarat pembawa.

13

2.4. Quadrature Amplitide Modulation (QAM)

Merupakan teknik modulasi yang mengkombinasikan 2 teknik modulasi yaitu

Amplitude Modulation (AM) dan Phase Shift Keying (PSK). Dalam modulasi QAM ada berbagai macam variasi sesuai dengan jumlah bit-nya, disebut M-ary QAM dengan . Untuk 8-QAM , maka akan memodulasi 3 bit per simbol seperti ditunjukkan pada Tabel 2.3. Persamaan isyarat termodulasikan ditunjukkan oleh Persamaan (2.10).

(2.10) dengan:

= isyarat termodulasi;

Am = amplitude isyarat termodulasi, untuk m=1, 2, 3, …, M; dan

= frekuensi isyarat pembawa.

Tabel 2.3. Tabel Modulasi 8-QAM.

Urutan bit Amplitudo Pergeseran Fase

000 1 0 o

100 2 0 o

001 1 90 o

101 2 90 o

011 1 180 o

111 2 180 o

010 1 270 o

Gambar 2.12. Isyarat Termodulasi 8-QAM.