modulasi digital pada siskomber

“ MODULASI DIGITAL PADA SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK “

Selvi Ari Sandy

 (0610 3033 0306)

5. TB

1.                  Sistem Komunikasi Digital

Modulasi merupakan perubahan parameter dari sinyal carrier menjadi sinyal informasi. Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frekuensinya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Proses modulasi membutuhkan dua buah sinyal yaitu sinyal pemodulasi yang berupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan. Tujuan dilakukannya proses modulasi antara lain :

a.       untuk memudahkan proses radiasi

-   Pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses pemancaran/radiasi dan penerimaan sinyal.

-      Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekwensi sinyal yang dipancarkan/diterimanya.

b.       untuk memungkinkan multiplexing jika sebuah media transmisi dapat digunakan oleh beberapa kanal, maka modulasi dapat digunakan untuk menempatkan masingmasing kanal pada wilayah spektrum frekwensi yang berbeda. Contohnya : teknik fdm pada system telepon.

Informasi yang akan disampaikan berbentuk sinyal digital, yaitu pulsa yang menyatakan nilai 1 & 0. Sinyal digital ini tidak dapat ditransmisikan begitu saja menggunakan radio,karena bandwidth (lebar pita) yang dipakai oleh sinyal digital terlalu lebar.Sinyal ini harus dimodifikasi agar ia dapat ditrasmisikan. Modifikasi terhadap sinyal ini dinamakan modulasi.

Dalam mentransmisikan data dari sumber ke tujuan, satu hal yang harus dihubungkan dengan sifat data, arti fisik yang hakiki di pergunakan untuk menyebarkan data, dan pemprosesan atau penyetelan apa yang perlu dilakukan sepanjang jalan untuk memastikan bahwa data yang diterima dapat dimengerti dengan baik. Sistem komunikasi ditunjukkan pada Gambar1.

Gambar 1. Sistem Komunikasi

Data masukan berupa bit-bit biner yang diinputkan melalui source dan dilanjutkan kepada transmitter berfungsi untuk mengubah data menjadi sinyal yang dapat dikirim dan kemudian dilanjutkan ke transmisi sistem yang berfungsi untuk mengirim data hingga ke penerima (receiver) yang mengubah, setelah itu digunakan destination yang merupakan sebagai pengguna data yang diterima. Dimana source dan transmitter adalah bagian dari source system sedangkan receiver (penerima) dan destination (pengguna data yang diterima) adalah bagian dari destination system.

  

1.1              Pola Komunikasi

Dalam hal ini komunikasi dapat diklasifikasikan menurut :

a.       Arah informasi : Satu arah – dua arah.

b.      Tipe sinyal yang ditransmisikan : Sinyal analog – sinyal digital.

c.       Keaslian sinyal : Sinyal baseband – sinyal yang dimodulasi.

1.2              Arah Informasi

Arah informasi pada sistem komunikasi terbagi atas :

a.       Simpleks : Komunikasi satu arah dimana informasi berjalan hanya satu arah.

b.      Dupleks : Komunikasi dua arah dimana informasi berjalan dua arah yang berlawanan. Arah informasi secara dupleks terdiri dari :

-          Full dupleks : Kedua tempat yang berkomunikasi dapat mengirim dan menerima informasi secara bersamaan.

-          Half dupleks : Kedua tempat yang berkomunikasi, mengirim dan menerima informasi secara bergantian.

1.3              Tipe sinyal yang ditrasmisikan

Tipe sinyal yang ditransmisikan merupakan sinyal analog. Sinyal analog merupakan perubahan nilai (amplitudo) sinyal berlangsung secara kontinyu. Pada Gambar 2. menunjukkan sinyal analog.

Sinyal yang intesitas/ kekuatan sinyalnya bervariasi tergantung perubahan waktunya.Dengan kata lain, tidak ada sinyal yang berkelanjutan.Dalam fungsi matematisnya, dianalogikan dalam rumus sebagai berikut :

Lim (t)=s(a), untuk semua a

t = ∞

Gambar 2. Sinyal Analog

Sinyal yang intesitasnya berada dalam level yang konstan terhadap waktu. Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang mengubah sinyal tersebut menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 untuk proses informasi yang mudah, cepat, dan akurat. Sinyal tersebut disebut sebuah bit. Perubahan nilai sinyal (amplitudo) berlangsung secara diskrit. Sinyal Digital ditunjukkan pada Gambar 3.

 

Gambar 3. Sinyal Digital

1.1              Keaslian Sinyal

Pada sinyal baseband sinyal informasinya menampakkan spektrum frekuensi asalnya. Pada sinyal hasil modulasi sinyal asalnya (baseband) ditumpangkan kepada suatu sinyal pembawa yang mempunyai frekuensi yang jauh lebih tinggi. Prosesnya disebut modulasi, digunakan untuk mengatasi ketidaksesuaian karakter sinyal dengan media (kanal) yang digunakan.

Contoh :

a.       Sinyal AM (Amplitude Modulation), merupakan modulasi analog.

b.      Sinyal FSK (Frequency Sift Keying), merupakan modulasi digital.

2.                  Modulasi Digital

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) kedalam sinyal carrier. Modulasi digital sebenarnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1). Berarti dengan mengamati sinyal carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing,sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombanggelombang radio).

2.1              Konsep Modulasi Digital

Dalam hal ini konsep modulasi digital ada dua yaitu, modulator dan demodulator. Modulator melakukan proses modulasi, ada ditransmitter. Demodulator melakukan proses demodulasi, yakni mengembalikan sinyal hasil modulasi ke bentuk semula, ada di receiver. Gambar 2.4 menunjukkan Proses Modulator.

Gambar 4. Proses Modulator

2.2              Jenis Teknik Modulasi Digital

Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK.

2.2.1        FSK (Frekuensi shift keying)

Frekuensi Shift Keying (FSK) adalah modulasi frekuensi skema di mana informasi digital ditularkan melalui perubahan frekuensi diskrit suatu gelombang pembawa. FSK termudah adalah FSK biner (BFSK). BFSK berarti menggunakan sepasang frekuensi diskrit untuk mengirimkan biner (0s dan 1s) informasi. Dengan skema ini, "1" disebut frekuensi tanda dan "0" disebut frekuensi ruang. Domain waktu dari sebuah carrier termodulasi FSK diilustrasikan pada Gambar 5.

Gambar 5. Modulasi FSK

Pada system FSK, dua buah sinyal sinusoidal dengan amplituda maksimum sama Ac, tetapi frekuensi berbeda, f1 dan f2, digunakan untuk merepresentasikan biner 1 dan 0. Secara matematis dapat dituliskan.

Gambar 6. ditunjukkan gelobang termodulasi FSK

Gambar 6. Gelombang Termodulassi FSK

Modulasi FSK merupakan modulasi yang mempunyai kinerja yang lebih baik dan menggunakan system deteksi yang lebih sederhana dibandingkan dengan PSK. Oleh karena itu penerapan cukup luas pada system trasmisi data. Frequency Shift Keying (FSK) relative sederhana, FSK memiliki bentuk penampakan gelombang yang konstan dari modulasi sudut yang similar (sama) terhadap frekuensi modulasi konvensional kecuali bahwa sinyal modulasinya adalah untaian pulsa biner yang bervariasi di antara dua level tegangan diskrit dibanding perubahan bentuk gelombang secara terus-menerus.

2.2.2        Pemancar FSK

Dengan FSK biner, frekuensi center dan carriernya digeser (dideviasikan) oleh data masukan biner. Konsekuensinya, output dari sebuah modulator FSK adalah fungsi bertingkat dalam domain frekuensi. Sinyal input biner berubah dari logika “0” ke logika “1”, dan sebaliknya, output FSK di geser di antara 2 frekuensi: frekuensi “mark” atau berlogikakan 1 dan frekuensi “space” atau berlogika 0. Dengan FSK, ada perubahan kondisi output frekuensi setiap waktu kondisi logic dari perubahan sinyal input binernya berubah.

Konsekuensinya,perubahan kecepatan outputnya sama terhadap perubahan kecepatn inputnya. Pada modulasi digital, perubahan kecepatan pada input modulator disebut “bit rate” dan mempunyai satuan bit per second (bps). Perubahan kecepatan pada output modulator disebut “baud” atau “baud rate” dan sama dengan waktu dari satu elemen sinyal output. Pada FSK perubahan kecepatan input dan outputnya adalah sama, sehingga bit rate dan baud rate adalah sama.

2.2.3        Bandwidth dari FSK

            Sebagaimana semua system komunikasi alat elektronik, bandwidth adalah salah satu yang penting ketika mendesain sebuah pemancar FSK. FSK sama seperti system modulasi konvensional dan juga dapat dijelaskan dalam sebuah pengertian yang sederhana. Sebuah modulator FSK merupakan sebuah tipe dari pemancar FM dan sering disebut voltage controlled oscillator (VCO). Hal ini dapat dilihat dari kecepatan perubahan input ketika input biner adalah saling pergantian logika 1 dan logika 0,dinamakan gelombang kotak.

Frekuensi dasar dari sebuah gelombang biner adalah sama dengan setengah dari kecepatan bit. Konsekuensinya, jika hanya frekuensi dasar dari input dipertimbangkan, frekuensi modulasi tertinggi dari modulasi FSK adalah setengah dari bit rate input. Frekuensi rest (tunda) dari VCO dipilih seperti pada saat setengah jalan diantara frekuensi mark dan frekuensi space. Sebuah kondisi logika 1 pada input menggeser VCO dari frekuensi restnya ke frekuensi mark, dan kondisi logika 0 pada input menggeser VCO dari frekuensi rest nya ke frekuensi space.

Konsekuensinya, sinyal input biner berubah dari logika 1 ke logika 0 dan sebaliknya, frekuensi output VCO menggeser atau mendevisiasikan kembali dan seterusnya di antara frekuensi mark dan frekuensi space. Karena FSK adalah sebuah bentuk dari modulasi frekuensi, maka rumus untuk index modulasi digunakan dalam FM adalah juga cocok untuk FSK. Index modulasi diberikan seperti berikut :

Dimana :

MI = index modulasi

ΔF = frekuensi deviasi (Hz)

Fa = frekuensi modulasi (Hz)

Persamaan umum FSK :

Vfsk (t) = Vc cos {2π [fc + Vm (t) Δf] t}

Dimana :

Vfsk (t)    : Frequency Shift Keying Wave

Vm (t)      : Digital Information (Modulating) Singnal (-1 or +1V)

Vc            : Carrier Amplitude (V)

Fc             : Analog Carrier Frekuensi (Hz)

Δf             : Change (Shif ) in the carrier frequnecy (Hz)

Index modulasi yang buruk adalah index modulasi yang mempunyai bandwidth output yang lebar, yang disebut sebagai rasio deviasi. Kejelekan atau bandwidth yang lebar terjadi ketika kedua frekuensi deviasi dan frekuensi modulasi berada pada nilai maksimum.

Pada sebuah modulator FSK, F adalah puncak frekuensi deviasi dari carriernya sama dengan selisih antara frekuensi rest dan lainnya atau frekuensi mark atau frekuensi space (atau setengah selisih antara frekuensi mark dan frekuensi space). Puncak frekuensi deviasi tergantung pada amplitude dari sinyal modulasinya. Dalam sebuah sinyal digital biner, semua logika 1 mempunyai tegangan yang sama dan semua logika 0 mempunyai tegangan yang sama.

Konsekuensinya, deviasi frekuensi konstan dan selalu berada pada harga yang maksimum. Fa sama dengan frekuensi dasar dari input biner yang berada pada saat kondisi di bawah kasus paling buruk (worst case) Kondisi berlawanan 1 dan 0 bit rate.  Dengan konvensional FM, bandwith secara langsung seimbang terhadap index modulasi. Sebagai akibatnya index modulasi pada FSK pada umumnya tetap dibawah 1,0 oleh karena itu menghasilkan output spectrum narrowband FM yang relative.

Bandwith minimum yang dikehendaki untuk mempropagasi sebuah sinyal disebut bandwith Nyquist minimum (Fn). Pada saat modulasi digunakan dan output spectrum sebuah double-side dihasilkan, bandwith minimum disebut bandwith Nyquist doubleside minimum atau bandwith IF minimum. Setiap sisi frekuensi dipisahkan dari frekuensi pusat atau sebuah sisi frekuensi yang berdekatan dengan harga yang sama ke modulasi frekuensi, yanga mana pada contoh ini adalah10 MHz (Fb/2).

Output spectrum dari modulasi ini dapat dilihat bahwa bnadwith Nyquist double-side minimum adalah 60 MHz dan harga band adalah 20 megabaund, sama dengan bit rate. Karena FSK adalah bentuk dari narrowband FM, bandwith minimum tergantung pada index modulasi. Untuk index modulasi antara 0,5 dan 1 salah satu dari 2 atau 3 set dari sisi frekuensi yang berarti diperoleh. Oleh karena itu bandwith minimum adalah 2 atau 3 input bit rate.

1.1.1        Penerima FSK

Sirkuit yang paling umum yang digunakan untuk sinyal demodulasi FSK adalah Phase-Locked Loop (PLL). Sebuah PLL FSK demodulator bekerja sangat banyak seperti PLL-FM demodulator. Sebagai input untuk daya PLL antara Mark dan Space frekuensi.

Tegangan error dc pada output phasa comparator sesuai dengan daya frekuensi. Karena hanya ada 2 input frekuensi (Mark dan Space), maka output tegangan error hanya 2. Salah satunya berupa logic 1 dan lainnya logic 0. Oleh karena itu, outputnya adalah 2 level (binary) merepresentasikan input FSK.

Pada umumnya, frekuensi natural dari PLL dibuat sama dengan frekuensi inti dari FSK demodulator. Sebagai hasilnya, perubahan pada tegangan error dc sesuai dengan perubahan pada analog input frekuensi dan symmetric disekitar 0V dc  FSK mempunyai performance error yang sedikit dibanding PSK atau QAM. Dan sebagai akibatnya,jarang digunakan untuk performance tinggi system radio digital. Penggunaanya dibatasi untuk performance rendah, harga-rendah, modem data disynkronous yang digunakan pada komunikasi data over analog, band saluran telepon.

Pembangkitan sinyal BFSK dilakukan dengan melalukan data biner dalam format polar ke modulator frekuensi (Voltage Controlled Oscillator), seperti tampak pada Gambar 7. Ketika input modulator berubah dari +V ke –V, maka frekuensi yang ditransmisikan akan berubah juga[4].

Gambar 7. Pembangkitan Sinyal BFSK

Konstelasi ini mengalokasikan satu dimensi untuk setiap vektor yang kita ingin mengirimkan. Konstelasi ini milik keluarga konstelasi ortogonal. Hal sederhana untuk mengamati bahwa jumlah dimensi di konstelasi ini adalah sama dengan jumlah pesan.

Gambar 8. Constelasi FSK

Karena semua vektor sama-sama terletak di tepat satu sumbu, daya transmisi untuk setiap vektor konstan. Maka konstelasi ini sangat cocok untuk sistem komunikasi yang memerlukan daya konstan untuk transmisi. Unsur yang optimal dalam hal ini hanyalah vektor yang duduk di kuadran yang membawa spektral daya maksimum sinyal yang diterima. Ini hanyalah vektor cocok untuk kuadran yang memberikan nilai maksimal di outlet detektor. Hasil ini sangat intuitif karena kita tahu bahwa kanal AWGN memiliki kemungkinan tipis untuk mengalihkan sinyal dari satu kuadran yang lain.

Pelaksanaan elemen keputusan sangat sederhana dalam hal ini. Karena semua vektor sama-sama terletak di tepat satu sumbu, jarak antara setiap beberapa vektor konstan. Dengan kata lain, jarak antar vektor yang independen dengan jumlah vektor. Kenyataan ini hanya berarti bahwa kita tidak harus merusak BER dalam rangka untuk menambah pesan lebih memungkinkan untuk transmisi.

Perhatikan bahwa dalam konstelasi lain selalu ada ketegangan antara BER dan jumlah

pesan, atau data rate (ingat bahwa lebih banyak kemungkinan untuk pesan berarti tarif yang lebih tinggi data).

-          Kekurangan:

Disimpulkan bahwa bandwidth yang diperlukan untuk konstelasi ini terus semakin tinggi dan lebih tinggi. Fakta ini hanya membuat konstelasi ini tidak praktis untuk situasi saat kita ingin mengirimkan banyak pesan. Dengan kata lain, data rate hanya terbatas karena tempat persyaratan akut untuk bandwidth sistem komunikasi yang digunakan.

Meskipun metode ini memiliki sifat tertinggi banyak, terutama yang menyiratkan BER konstan untuk pesan sebanyak yang kami inginkan, fakta bahwa metode ini mengkonsumsi meningkatkan jumlah bandwidth hanya membuat metode ini tidak praktis. konstelasi FSK dapat ditemukan ketika sejumlah kecil pesan sedang dikirim, atau ketika ada persyaratan yang memberatkan dari keandalan (yang BER) dari sistem komunikasi.

1.1.1        Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

Bit stream data akan berkelompok dalam dua-dua bit [dibit 􀃆n=2] sehingga terdapat 2n = 4 simbol [00;01;10;11] yang akan dimodulasikan pada pola kelakuan phasa sinyal pembawa.

Gambar 9. Modulator QPSK

Gambar 10. Demodulator QPSK

1.2              SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL ANALOG

Sistem analog/digital memproses sinyal-sinyal bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-nilai kontiniu/diskrit. Beberapa keuntungan sistem komunikasi digital dibandingkan dengan sistem komunikasi analog dijelaskan sebagai berikut.

1.2.1        Multipleksing

Di dalam sistem komunikasi, teknik digital pertama kali diaplikasikan untuk sistem telepon yang  menggunakan teknik Time Division Multipleksing (TDM). Pada prinsipnya, sinyal suara dari berbagai sumber akan dibagi ke dalam slot-slot waktu dengan ukuran sama, yang kemudian akan diurutkan dan selanjutnya akan dilewatkan ke dalam medium transmisi yang sama. Dibandingkan dengan pengaplikasian TDM terhadap sinyal analog, teknik digital memiliki keunggulan dalam hal reliabilitas terhadap gangguan (noise), distorsi, dan interferensi lain.

Degradasi sinyal akibat beberapa faktor gangguan tersebut di atas dapat diatasi dengan kemampuan teknik digital melakukan regenerasi sinyal, suatu teknik yang tidak dapat diaplikasikan terhadap sinyal analog.

Gambar 11.  Multiplexing

Fungsi Multiplxer secara umum mengkombinasikan (me-multiplex) data dari n input dan mentransmisikan melalui kapasitas data link yang tinggi. Demultiplxer berfungsi menerima aliran data yang di-multiplex (pemisah / demultiplex dari data tersebut tergantung pada saluran) dan mengirimnya ke line out yang diminta. Proese kerja multiplexing ditunjukkan pada Gambar 2.9 Multiplexing terdiri dari beberapa jenis, antara lain sebagai berikut:

-          Time Division Multiplexing (TDM)

-          Frequency Division Multipxing (FDM)

-          Wavelength Division Multipleing (WDM)

A.                Time Division Multiplexing

Time Division Multiplexing merupakan sebuah proses pentransmisian beberapa sinyal informasi yang hanya melalui satu kanal transmisi dengan masingmasing sinyal ditransmisikan pada periode waktu tertentu. Akan ada beberapa sinyal informasi yang akan masuk kedalam Multiplexer dari TDM, sinyal-sinyal tersebut memiliki bit rate yang rendah dengan sumber sinyal yang berbeda-beda.

Ketika sinyal tersebut memasuki Multiplexer, maka sinyal akan melalui sebuah swicth rotary yang menyebabkan sinyal informasi yang sebelumnya telah disampling itu akan dibuat berubah-ubah tiap detiknya. Hasil Output dari switch ini merupakan gelombang PAM yang mengandung sample-sample dari sinyal Informasi yang periodik terhadap waktu.

Setelah melaui multiplex, sinyal kemudian ditransmisi dengan membagi-bagi sample informasi berdasarkan (Hold Time/Jumlah kanal). Kanal transmisi inimerupakan sebuah kanal dengan rangkaian yang disinkronisasikan.Kanal sinkron ini dibutuhkan untuk membangun tiap kelompok sample dan membagi sample-sample tepat kedalam frame. Ketika sinyal transmisi memasuki demultiplexer, gabungan sinyal yang ber-bit-rate tinggi (sinyal transmisi) dibagi-bagi kembali menjadi sinyal informasi seperti sinyal informasi awal yang ber-bit-rate rendah. Kemudian akan di rotary switch pula disana yang akan mengarahkan sinyal-sinyal ke tujuna masingmasing dari sinyal itu. Pada multiplxer terdapat filter yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah, dan pada demultiplexer akan terdapat filter yang bertujuan untuk mendapatkan sinyal keluaran yang akan sama dengan sinyal informasi inputnya.

Gelombang suara dari percakapan telepon di sample sekali 125msec, dan setiap sample diconvert menjadi 8 bit data digital. Dengan menggunakan teknik ini, kecepatan transmisi 64000bit/sec dibutuhkan untuk mentransmisikan suara tersebut. T1 line sebenarnya merupakan sebuah channel yang mampu mentransmisikan pada kecepatan 1,544 Mbit/sec. Kecepatan transmisi ini lebih lebar di bandingkan kabel telepon pada umumnya, sehingga TDM digunakan untuk mengijinkan sebuah T1 line untuk membawa 24 sinyal suara yang berbeda. Dengan satu frame terdiri dari 193bit, sehingga kecepata tiap framenya 125μs.

Tipa frame tersebut kemudian dibagi menjadi 24 slot sinyal suara dan 8 bit digital code. TDM digunakan karena alasan biaya, semakin sedikit kabel yang digunakan dan semakin simple receiver yang dapat dipakai utnuk mentransmisikan data dari banyak sumber untuk banyak tujuan membuat TDM lebih murah dibandingkan yang lain. TDM ini juga menggunakan bandwidth yang lebih sedikit daripada Frequency Division Multipxing (FDM). Dengan lebar bandwidth yang kecil, membuat bitrate semakin cepat, namun daya yang digunakan semakin besar.

B.                 Frequency Division Multiplexing (FDM)

Frequency Division Multiplexing adalah menggabungkan banyak saluran input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Jadi total bandwidth dari keseluruhan saluran dibagi menjadi sub-sub saluran oleh frekuensi. Tiap sinyal modulasi memerlukan bandwidth center tertentu sekitar frekuensi carriernya, dinyatakan sebagai suatu saluran. Sinyal input baik analog maupun digital akan ditransmisikan melalui medium dengan sinyal analog. Pada sistem FDM, umumnya terdiri dari dua peralatan terminal dan penguat ulang saluran transmisi (repeater

transmission line).

1.      Peralatan Terminal (Terminal Equiipment); Peralatan terminal terdiri dari bagian yang mengirimkan sinyal frekuensi ke repeater dan bagian penerima yang menerima sinyal tersebut dan mengubahnya kembali menjadi frekuensi semula.

2.      Peralatan Penguat Ulang (Repeater Equipment); Repeater equipment terdiri dari penguat dan equalizer yang fungsinya masing-masing untuk mengkompensir redaman dan kecepatan redaman sewaktu transmisi melewati saluran antara kedua repeater masing-masing.

3.      Wavelength Division Multiplxing (WDM);  Dalam komunikasi serat optik, WDM adalah teknologi yang multiplexing multi carrier optik sinyal pada satu serat optik dengan menggunakan berbagai panjang gelombang (warna) dari sinar laser untuk membawa sinyal yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk memultiplexing, di samping memungkinkan komunikasi directional lebih dari satu saluran, ini biasanya disebut Wavelngth Division Multiplexing (WDM). Wavelength Division Multiplexing adalah istilah umum yang diterapkan pada sebuah carrier optik yaitu panjang gelombang, sedangkan frequency division multiplexing biasanya diterapkan ke operator radio. Dalam hal ini panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik, serta radio cahaya adalah kedua bentuk radiasi elektromagnetik.

1.3              Persinyalan

Pada dasarnya, persinyalan yang membawa informasi kendali komunikasi   merupakan bagian dari sistem transmisi digital. Informasi tersebut dapat digabungkan ke dalam jalur transmisi digital bersama-sama dengan informasi kendali TDM yang dengan mudah dapat diidentifikasi sebagai kanal kendali komunikasi.

Pendekatan lain adalah menyisipkan kode kendali ke dalam kanal data yang dapat diidentifikasi dan diterjemahkan sebagai informasi kendali oleh terminal penerima. Pendekatan lain lagi adalah memisahkan informasi kendali dengan informasi data. Fungsi dan format sistem persinyalan dapat dimodifikasi secara terpisah tanpa mempengaruhi sistem transmisi data secara keseluruhan. Demikian pula sebaliknya, sistem transmisi digital dengan mudah dapat diperbaharui tanpa mempengaruhi sistem persinyalan.

1.4              Integrasis Sistem Transmisi dan Switching

Dengan system komunikasi tradisional membedakan antara sistem transmisi dengan sistem penyambungan telepon. Sementara di sistem komunikasi digital,fungsi TDM sangat mirip dengan fungsi Time Division Switching sehingga fungsi TDM dengan mudah dapat diintegrasikan di dalam perangkat penyambungan.

1.5              Regenerasi Sinyal

Di dalam komunikasi digital, representasi sinyal suara dalam format digital melibatkan proses konversi sinyal analog menjadi urutan cuplikan-cuplikan diskrit. Setiap cuplikan diskrit direpresentasikan dengan sejumlah digit biner. Ketika ditransmisikan, setiap digit biner direpresentasikan oleh satu dari kemungkinan nilai sinyal (misalnya pulsa atau tanpa pulsa, pulsa positif atau pulsa negatif).

Bagian penerima akan memutuskan nilai diskrit mana yang ditransmisikan dan merepresentasikan pesan sebagai urutan dari cuplikan-cuplikan pesan diskrit yang terkodekan biner. Jika hanya mengalami sedikit gangguan atau interferensi atau distorsi selama proses pengiriman data, maka data biner di penerima akan identik dengan urutan digit biner yang dibangkitkan oleh proses encoding.

1.6              Kemudahan Enkripsi

Meskipun pengguna telepon belum begitu membutuhkan sistem enkripsi data, kemudahan proses enkripsi dan deskripsi terhadap sinyal digital merupakan fitur ekstra dari sistem komunikasi digital. Secara kontras, sinyal suara analog sangat sulit untuk dienkripsi sehingga sangat mudah untuk disadap di sepanjang jalur komunikasi.

1.7              Sistem Tranceiver OFDM

Modul pemancar dan penerima terdiri lagi dari sub modul, yang terkandung di perpustakaan. Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 menyajikan struktur internal modul pemancar dan modul penerima, masing-masing. pemancar mengambil aliran serial digit biner. Dengan multiplexing terbalik, ini adalah de pertama-multiplexed ke paralel N aliran, dan masing-masing satu dipetakan ke aliran simbol menggunakan modulasi FSK.

Gambar 12. Blok Diagram Transmitter

Penerima menerima sinyal dari antena, yang kemudian dicampur ke baseband menggunakan gelombang kosinus dan sinus pada frekuensi pembawa. Hal ini juga menciptakan sinyal berpusat pada 2fc, jadi low-pass filter digunakan untuk tidak menerima sinyal yang datang dari transmitter. Sinyal baseband adalah merupakan sampel N paralel ini akan mengembalikan aliran, yang masing-masing dikonversi menjadi biner streaming menggunakan detektor simbol yang sesuai. Aliran ini kemudian kembali digabungkan menjadi aliran serial, yang merupakan perkiraan aliran biner asli di transmitter.

Gambar 13. Blok diagram OFDM Receiver

1.8              FDMA (Frequency-Division Multiple Access)

Modulasi frekuensi radio memungkinkan beberapa pengiriman untuk berdampingan pada waktu dan ruang tanpa saling mengganggu oleh penggunaan frekuensi pembawa yang berbeda. Sebagai contoh, untuk sistem penyiaran radio atau televisi, beberapa stasiun penyiaran dalam daerah frekuensi radio berbeda tugas juga bentuk sinyal spectra dari stasiun tidak saling meliputi. Radio dan pesawat televisi dapat di setel ke penerima program khusus dengan mengatur bagian perangkat Band Pass Filter (BPF). Band Pass Filter (BPF) melewatkan sinyal hanya sekitar frekuensi tengah khusus dan menolak yang lain, dan menghasilkan sinyal yang dapat dimodulasi tanpa gangguan dari stasiun lain.

Sekarang ini, pengiriman informasi paling diatas dari system penyiaran radio dan televisi adalah dalam bentuk analog. Akan tetapi, system penyiaran digital memberikan kualitas lebih baik dari audio dan video akan menjadi terkenal di masa depan. Sebuah contoh dari sistem Frequency-Division Multiple Access ditunjukkan pada gambar dibawah dimana pesan dianggap dalam bentuk digital. Contoh ini dipertimbangkan seperti sebuah skenario uplink untuk sistem telepon bergerak, dimana semua pengguna K ingin mengirim pesan ke stasiun dasar. Seperti ditunjukkan, dalam system FDMA, semua pengguna aktif K ditugaskan dengan pita frekuensi berbeda dengan frekuemsi tengah f1,f2,…,fK sebelum pengiriman.

Setiap pengguna kemudian menempati pita frekuensi yang ditugaskan selama waktu tinggal dari sambungan. Untuk pengguna ke-K, pesan mk adalah modulasi digital untuk pita frekuensi yang ditugaskan fk. Kemudian, oleh sebuah penguat daya dan sebuah antena, sinyal modulasi dikirim melalui udara sebagai sebuah gelombang elektromagnetik (EM).

 Gambar14.  Block diagram system FDMA

Dalam FDMA frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal frekuensi yang lebih sempit. Tiap pengguna akan mendapatkan kanal frekuensi yang berbeda untuk berkomunikasi secara bersamaan. Pengalokasian frekuensi pada FDMA bersifat eksklusif karena kanal frekuensi yang telah digunakan oleh seorang pengguna tidak dapat digunakan oleh pengguna yang lain. Antar kanal dipisahkan dengan bidang frekuensi yang lebih sempit lagi (guard band) untuk menghindari interferens antar kanal yang berdekatan (adjacent channel). Informasi bidang dasar yang dikirim ditumpangkan pada isyarat pembawa (carrier signal) agar menempati alokasi frekuensi yang diberikan.

Gambar 15. Cara kerja FDMA.

Gelombang elektromagnetik akan merambat dalam ruang ke tujuan dimana terletak penerima. Semua sinyal pengirim dari semua pengguna akan kelihatan pada antenna penerima. Pada penerima, sinyal kelihatan di antena adalah gabungan dari semua sinyal pengirim dari semua pengguna aktif. Akan tetapi, sejak semua pengguna aktif ditugaskan dengan pita frekuensi berbeda, sinyal pengirim pengguna saling meliputi pada daerah frekuensi. Gambar 6-3 menjelaskan spektrum dari sinyal penerima pada antena.

Sejak gelombang elektromagnetik (EM) dengan serius dilemahkan melalui perambatan jarak jauh (long distance-propagation), penguat penerima perlu untuk meningkatkan kekuatan dari sinyal penerima. Sinyal penerima kemudian memberi ke Band Pass Filter K dengan frekuensi tengah f1,f2,…,fK.

Gambar 16. Spektrum sistem FDMA Sebagai contoh,

Band Pass Filter untuk pengguna pertama hanya dapat melewatkan sinyal sekitar frekuensi tengah f1 dan menolak yang lain. Oleh karena itu, sinyal keluaran dari Band Pass Filter pertama hanya terdiri dari bentuk gelombang pengirim dari pengguna pertama tanpa gangguan dari yang lain. Demodulator digital kemudian mendapatkan kembali informasi yang diinginkan m1. Karena efek tidak ideal dari Band Pass Filter, kami harus menyisipkan pita penjaga(guard bands) di FDMA.

1.1.1        Aplikasi pada komunikasi satelit Pada Satelit

FDMA (Frequency Division Multiple Access) melakukan pembagian spektrum gelombang dalam beberapa kanal frekuensi. Setiap panggilan hubungan akan memperoleh kanal tersendiri. Metode FDMA paling tidak efisien dan umumnya digunakan pada jaringan analog seperti AMPS.

FDMA merupakan suatu teknik pengaksesan yang menggunakan frekkuensi sebagai media perantaranya. System ini digunakan BTS pada saat memancar/transmite dengan menggunakan frekuensi down link dan pada saat BTS menerima/receive dengan menggunakan frekuensi uplink. Penggunaan frekuensi downlink dan uplink diatur sedemikian rupa sehingga tidak saling menggangu frekuensi yang lainnya.

Jika frekuensi ini tidak tepat pengaturannya maka antara satu BTS dengan BTS yang lain frekuensinya akan saling menganggu (interference) yang akan berakibat dengan kualitas suara yang kurang baik, drop call (komuniksai tiba-tiba putus), sulit melakukan panggilan atau tidak bias melakukan panggilan sama sekali. Base Tranceiver Station (BTS) Mengandung transceiver radio yang menangani sebuah cell dan hubungan dengan mobile station dan jumlahnya lebih banyak. Untuk memahami FDMA, bisa dianalogikan tentang station radio mengirimkan sinyalnya pada frekuensi yang berbeda pada kanal yang tersedia kepada tiap-tiap pengguna ponsel. FDMA digunakan sebagian besar untuk transmisi analog. Saat untuk membawa informasi digital, FDMA sudah tidak efesien lagi.

 Dalam FDMA frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal frekuensi yang lebih sempit. Tiap pengguna akan mendapatkan kanal frekuensi yang berbeda untuk berkomunikasi secara bersamaan. Pengalokasian frekuensi pada FDMA bersipat eksklusif karena kanal frekuensi yang telah digunakan oleh seorang pengguna tidak dapat digunakan oleh pengguna yang lain. Antar kanal dipisahkan dengan bidang frkuensi yang lebih sempit lagi (guard band) untuk menghindari interverens antar kanal yang berdekatan (adjacent channel) agar menempati alokasi frekuensi yang diberikan.

1.1.2        Teknik FDMA yang digunakan disatelit

Dalam system kerja FDMA ada beberapa criteria yang dilakukan : menempatkan panggilan pada frekuensi yang berlainan (multiple carried frequency) bisa digunakan untuk system selular analog (AMPS). FDMA akan membagi spectrum dalam kanal yang berbeda kemudian membagi bagian yang sama dalam sebuah bandwidth. FDMA membagi bandwidth menjadi 124 buah frekuensi pembawa (carrier frequency) yang masing-masing menjadi daerah fekuensi daerah selebar 200 kHz. Satu atau lebih frekuensi pembawa dialamatkan pada masing-masing BTS (base transceiver Station) yang tersedia.

Dalam system yang menggunakan frekuensi devisiion multiplex access ini frekuensi yang digunakan adalah berbeda-beda dengan sistem time division multiplex access pada sistem tersebut frekuensi sinyal yang digunakan adalah sama untuk menghindari adanya interfrensi pada saat pentransmisian sinyal maka sistem ini mentransmisikan sinyal dengan pengaturan waktu yang berbeda-beda namun frekuensi yang digunakan adalah sama.

1.1.3        Aplikasi pada telepon seluler

FDMA (frekuensi Division Multiple Access) adalah pembagian pita frekuensi yang dialokasikan untuk nirkabel telepon selular komunikasi ke dalam 30 saluran, masing-masing dapat membawa percakapan suara atau, dengan layanan digital, membawa data digital. FDMA merupakan teknologi dasar dalam analog Advanced Mobile Phone Service ( AMPS ), sistem telepon yang paling banyak diinstal selular diinstal di Amerika Utara. Dengan FDMA, masing-masing saluran dapat diberikan ke hanya satu pengguna pada suatu waktu. FDMA juga digunakan dalam Sistem Komunikasi Akses Total (TACS).

Digital-Advanced Layanan Telepon selular ( D-AMPS ) juga menggunakan FDMA tetapi menambah waktu akses beberapa divisi ( TDMA ) untuk mendapatkan tiga saluran untuk setiap saluran FDMA, tiga kali lipat jumlah panggilan yang dapat ditangani pada saluran.

1.1.4        TDMA (Time Division Multiple Access)

Time Division Multiple Access (TDMA) diperkenalkan oleh Asosiasi Industri Telekomunikasi (Telecommunications Industry Association, TIA) yang terakreditasi oleh American National Standards Institute (ANSI), adalah teknologi transmisi digital yang mengalokasikan slot waktu yang unik untuk setiap pengguna pada masing-masing saluran, dan menjadi salah satu metode utama yang digunakan oleh jaringan digital telepon seluler untuk menghubungkan panggilan telepon. Sinyal digital dari jaringan digital dihubungkan ke pengguna tertentu untuk berhubungan dengan sebuah kanal frekuensi digital tersendiri tanpa memutuskannya dengan mengalokasikan waktu.

 TDMA juga merupakan metode pengembangan dari FDMA yakni setiap kanal frekuensinya dibagi lagi dalam slot waktu sekitar 10 ms. Pada sistem FDMA, domain frekuensi di bagi menjadi beberapa pita non-overlaping, oleh karena itu setiap pesan pengguna dapat dikirim menggunakan band yang ada tanpa ada inteferensi dari pengguna yang lain. Pada sistem Time Division Multiple Access (TDMA), setiap pengguna menggunakan pita frekuensi yang sama, tetapi domain waktu di bagi menjadi beberapa slot untuk setiap pengguna.

Pengguna 1 dapat mengirimkan data pada slot waktu untuk pengguna 1, pengguna 2 dapat mengirimkan berupa data pada slot waktu untuk pengguna 2, dan seterusnya. Perlu diingat bahwa sistem FDMA mengizinkan transmisi yang tidak teratur dalam domain waktu: tidak ada sinkronisasi waktu selama pengguna menghendaki.

Keuntungannya adalah tidak berbagi dengan sistem TDMA dimana semua pemancar dan penerima harus memiliki akses pada waktu yang sama. Fitur penting dari teknik TDMA dan FDMA adalah bahwa beraneka ragam pengguna beroperasi dalam saluran non-interfering yang terpisah. Selain itu, saluran sebelumnya, pemancar dan penerima tidak ideal, kita mungkin memerlukan menyisipkan guard time antara antra slot waktu TDMA.

Gambar 17. block diagram TDMA

Pada penerima, semua sinyal yang ditransmisikan digabung bersama di antena penerima. Selanjutnya, rangkaian penguat pada penerima digunakan untuk menguatkan sinyal yang diterima dari antena, dan tapis band-pass digunakan untuk menyaring keluar sinyal yang tidak dinginkan (noise). Setelah itu semua sinyal dari pengguna adalah non-overlapping dalam domain waktu, kita dapat menggunakan demodulator tunggal untuk memperoleh kembali pesan yang dikirim dari semua pengguna. Selanjutnya, pesan yang didemodulasi akan didistribusikan ke pengguna yang sesuai menggunakan demultiplexer. Multiplexer bekerja seperti switch. Jika keluaran dari demultiplexer diperoleh dari slot 1, selanjutnya switch mengarahkan ke output saluran dari pengguna 1, dan seterusnya. Oleh karena itu, semua pesan dari pengguna dapat di peroleh kembali pada sisi akhir penerima.

Pada sistem TDMA, pengguna k dapat mengirimkan berupa data dalam slot waktu yang ditugaskan untuk pengguna k. Oleh karena itu, setiap pengguna data tidak ditransmisikan secara terus-menerus. Berdasar scenario ini, timbul pertanyaan mengapa suara dapat ditransmisikan dan diterima secara terus menerus dalam sistem TDMA tanpa ada pembagian waktu. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan pembagian sinyal suara yang terus-menerus menjadi segmen kecil. Contoh, untuk empat orang pengguna pada sistem TDMA, asumsikan bahwa setiap slot menempati 1 ms. Selanjutnya setiap pengguna dapat menggunakan 1 slot setiap 4 ms. Sinyal suara selanjutnya dibagi dalam segmen masing-masing sebesar 4 ms. Setiap segmen selanjutnya mengubah dan dikompresi menjadi bentuk digital.

Asumsikan bahwa total bits B dari data suara diproduksi untuk masing-masing segmen sinyal suara. Selanjutnya pemancar mengirim bit B selama waktu yang diperbolehkan yaitu 1 ms tiap slot, seperti terlihat pada gambar dibawah. Penerima menerima setiap data pengguna pada slot waktu yang sesuai dan merekonstruksi sinyal suara seperti yang disebutkan sebelumnya yaitu 4 ms. Semua rekonstruksi segmen suara digabungkan dalam waktu, menghasilkan sinyal suara yang kontinu. 


DAFTAR PUSTAKA :

http://id.wikipedia.org/wiki/Modulasi

http://www.slideshare.net/orbitech/modulasi-digital

http://www.scribd.com/doc/89224520/Modulasi-Digital

http://www.slideshare.net/materikuliah/sistem-komunikasi-bergerak

https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCoQFjAA&url=http%3A%2F%2Frepository.usu.ac.id%2Fbitstream%2F123456789%2F26040%2F3%2FChapter%2520II.pdf&ei=XVr6UPblJI-zrAftiYHwAQ&usg=AFQjCNFhejKZV7qGAVpoDeIzYlKNc6y8Hg&sig2=1JOvx4evAJJKK1zu3HqW5w

https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&ved=0CDEQFjAB&url=http%3A%2F%2Ffile.upi.edu%2FDirektori%2FFPTK%2FJUR._PEND._TEKNIK_ELEKTRO%2F195508261981011-ENJANG_AHMAD_JUANDA%2FSISTEM_KOMUNIKASI_DIGITAL_SILABUS_Temu1dan2_2010_ENJANG__(1).pdf&ei=XVr6UPblJI-zrAftiYHwAQ&usg=AFQjCNGxmpQbqHauOTRuN2Ue4s3i4v68lQ&sig2=5exUeb5pO8KdpQyp25N4Rw