Modulasi Phase Shift Keying (PSK) adalah teknik modulasi digital yang mengubah fase sinyal pembawa berdasarkan bit data 1 dan 0. PSK memungkinkan efisiensi bandwidth yang lebih tinggi dibandingkan modulasi lainnya seperti BPSK, QPSK, dan lainnya. Jenis-jenis PSK yang berkembang antara lain QPSK, 8-PSK, dan 16-PSK yang masing-masing mampu mengirim lebih banyak bit per simbol.
1. BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Modulasi adalah suatu proses dimana properti atau parameter dari suatu gelombang
divariasikan secara proporsional terhadap gelombang yang lain. Parameter yang di ubah tergantung
pada besarnya modulasi yang diberikan. Proses modulasi membutuhkan dua buah sinyal yaitu sinyal
pemodulasi yang berupa sinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi
tersebut ditumpangkan. Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi
sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog adalah Frequency Modulation (FM) dan Amplitude
Modulation (AM). Sementara modulasi sinyal digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK),Phase Shift
keying (PSK) dan Frekuensi Shift Keying (FSK).
Dalam komunikasi digital, sinyal yang akan ditransmisikan berupa serangkaian nilai “1” dan
“0”. Sepintas hal ini merupakan problem yang lebih sederhana daripada transmisi analog, karena
hanya ada dua level amplitude yaitu on dan off. Kenyataannya adalah bahwa sebua h pulsa
tersusun atas sebuah komponen f undamental dan sejumlah tak terhingga kompone n harmonik.
Secara teori, hal ini akan membutuhkan bandwidth yang tak terhingga pula unt uk
mentransmisikannya. Di lain pihak, setiap sistem komunikasi memiliki bandwidth yang terbatas, dan
hal ini yang selalu menjadi pertimbangan penting dalam perancangan modulator dan
demodulator (modem) digital.
Untuk membangun sistem komunikasi digital, setidaknya sistem tersebut harus dapat
mentransmisikan kanal suara sebanyak yang dapat ditransmisikan oleh sistem analog (denga n
bandwidth yang sama). Dari sudut pandang ini, didefinisikan istilah efisiensi bandwidth yait u
jumlah bit yang dapat ditransmisikan setiap detik setiap Hertz atau dinyatakan dengan satua n
b/s/Hz. Dalam hirarki digital, 140 Mb/s terdiri atas 1920 kanal suara. Jika efisiensi bandwidth- nya
adalah 1 b/s/Hz, maka bandwitdh yang dibut uhkan unt uk transmisi adalah 140 MHz. Nilai ini sangat
besar, sehingga akan lebih mengunt ungkan jika dapat dilakukan modifikasi sistem unt uk
memperbaiki efisiensi bandwitdh. Hal ini dapat dilakukan selama proses modulasi
1.2 TUJUAN
Tujuan dari penulisan tugas ini adalah untuk memahami sistem modulasi digital, terutama pada
modulasi Phase Shift Keying (PSK).
2. BAB 2
ISI
2.1 MODULASI
Salah satu jenis modulasi digital yang memungkinkan unt k memilih besarnya nilai
efisiensi bandwitdh adalah modulasi PSK (Phase Shift Keying). Pada modulasi jenis ini, sinyal
pemodulasi yang berupa sinyal digital digunakan unt uk memodulasi fase sinyal pembawa
sinusoidal. Jika sinyal informasi mempunyai logika “1” maka sistem akan mentransmisika n sinyal
pembawa dengan suat u fase tertent u misalnya fase 0°, sedangkan jika sinyal informasi mempunyai
logika “0” maka sistem akan mentransmisikan sinyal pembawa dengan suat u fase yang lain, misalnya
fase 180°. Dengan demikian, maka sinyal PSK yang ditransmisikan adala h sinyal sinusoidal dengan
amplitude konstan dengan fase yang sesuai dengan arus data pada sinyal informasi. Jenis modulasi
PSK seperti ini disebut 2 – PSK atau Binary Phase Shift Keying (BPSK).
Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu :
1. BPSK
2. QPSK
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.
(Contoh soal)
Dengan menggunakan modulasi BPSK, ilustrasikan sinyal BPSK untuk arus data 110001001
penyelsaian
Dengan menyatakan data logika “1” dengan fase 180° dan data logika “0” dengan fase 0°. Jenis
modulasi ini berarti terjadinya perubahan fase sebesar 180° setiap kali terjadi perubahan arus data dari
logika “1” ke logika “0” atau sebaliknya. Dengan demikian maka sinyal BPSK untuk arus data 110001001
dapat diilustrasikan sebagai berikut
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. Analisis
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.
3. Differensial Phase Shift Keying (DPSK)
adalah sebuah bentuk umum modulasi fasa untuk mengirimkan data dengan mengubah fasa
dari gelombang pembawa. Dalam Phase Shift Keying, ketika bernilai high “1” hanya berisi satu siklus
tapi Differensial Phase Shift Keying (DPSK) mengandung satu setengah siklus. Gambar di bawah ini
menunjukkan modulasi PSK dan DPSK dengan urutan pulsa seperti pada gambar di bawah ini
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ketika bernilai high “1” diwakili oleh sebuah sinyal termodulasi
seperti bentuk “M” dan dalam keadaan low “0” dan diwakili oleh suatu gelombang yang muncul seperti
“W” dalam sinyal termodulasi. Amplitudo dan frekuensi bernilai konstan, namun fasa berubah
menyesuaikan bit. Modulasi DPSK dilakukan dengan menggunakan perangkat Phase Locked Loop (PLL).
PLL menggunakan referensi sinyal pembawa sinusoidal, lalu mendeteksi fasa sinyal yang
diterima, jika fasanya sama dengan referensi, maka dianggap bit “0”, jika sebaliknya maka bit “1”.
Diagram Modulator PSK
Pada Gambar diatas aliran data yang akan di transmisikan d(t) dimasukkan ke salah satu logika XNOR
dua masukkan, dan gerbang input lainnya dipakai untuk keluaran gerbang XNOR b(t) yang di delay
dengan waktu delay Tb, yang dialokasikan untuk satu bit delay. Pada input kedua gerbang XNOR ini
adalah b(t-Tb).
5. BAB 3
PENUTUP
3.1 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
Phase Shift Keying (PSK)
Kelebihan
Transmisi data atau sinyal digital dengan kecepatan tinggi,
Performansi interferensinya lebih baik, Jumlah level yang dikodekan lebih banyak
Bandwidthnya lebih kecil
Kekurangan =
Sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima
3.2 PENGEMBANGAN
n
Pada M-ary PSK, ada sejumlah M sandi, setiap sandi tersusun atas n bit ( M = 2
) dan
dinyatakan denga n sebuah fase tertentu, sehingga ada sejumlah M fase yang berbeda yang digunakan. Jenisjenis M-ary PSK yang berkembang antara lain adalah:
1. QPSK (Quadrature PSK)
Pada QPSK digunakan penyandian dengan 2 bit sehingga n = 2 dan terdapat M = 4 sandi yang berbeda,
yaitu 00, 01, 10, dan 11. Dengan demikian ada empat sandi yang harus dinyatakan dengan empat fase
yang berbeda. Sebagai contoh dapat dialokasikan fase untuk setiap sandi sebagai berikut.
01 dinyatakan dengan fase 45°
00 dinyatakan dengan fase 135°
10 dinyatakan dengan fase 225°
11 dinyatakan dengan fase 315°
2. 8 – PSK
Pada 8–PSK digunakan penyandian dengan 3 bit sehingga n = 3 dan terdapat M = 8 sandi yang berbeda,
yait u 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, dan 111. Dengan demikian ada delapan sandi yang harus
dinyatakan dengan delapan fase yang berbeda pula. Secara umum dapat diketahui jarak atau selang antar
fase adalah 360°/M, sehingga selang fase antar sandi untuk 8–PSK adalah sebesar 360°/16 = 45°.
6. 3. 16 – PSK
Pada 16 – PSK digunakan penyandian dengan 4 bit sehingga n = 4 dan terdapat M = 16 sandi yang
berbeda, yait u 0000, 0001, 0010, ..., 1111. Dengan demikian harus dialokasikan 16 fase yang berbeda unt
uk menyatakan setiap sandi tersebut. Selang fase antar sandi unt uk 16 – PSK adalah sebesar 360°/16 =
22,5°.
Setiap kali level atau tingkat PSK meningkat (BPSK, QPSK, 8 – PSK, dan seterusnya), maka efisiensi
bandwitdh secara teoritis (theoretical bandwidth efficiency) juga meningkat [2]. Hal ini diperlihatkan pada
Tabel 1. Semakin besar efisiensi bandwith maka semakin sempit bandwidth yang dibutuhkan untuk transmisi
data. Misalnya pada contoh di atas, jika digunaka n modulasi 8–PSK maka unt uk transmisi data 140 Mb/s
hanya dibutuhkan bandwith selebar 140/3 MHz = 46.67 MHz. Ini berarti hanya sepertiga bandwidth yang dibut
uhkan jika digunaka n modulasi BPSK, dengan kata lain penggunaan bandwith menjadi 3 kali lipat lebih efisien.
Jenis Modulasi
BPSK
QPSK
8 – PSK
Tabel 1. Efisiensi bandwith
Efisiensi Bandwith (b/s/Hz)
1
2
3
3.3 KESIMPULAN
Phase Shift Keying adalah mode modulasi digital yang mengubah tiap bit data digital (logik 0 &
1) kedalam sinyal analog yang sepadan. Tiap perubahan kode bit, dari logik ‘0’ ke ‘1’ atau dari
‘1’ ke ‘0’, phase sinyal carrier dibalik 180 derajat.
Teknik ini merubah fasa pembawa berdasarkan bit 1 & bit 0. Sebesar 180 derajat
