V-Class 2 ::: Komunikasi Digital

SOAL!

1.       Apa yang anda ketahui tentang QAM (Quadrature Amplitudo Modulation).

2.       Jelaskan tentang 4-QAM ( 1 amplitude,  4 phases).

3.       Jelaskan tentang 8-QAM (2 amplitudes, 4 phases).

JAWABAN :

1.       Apa yang anda ketahui tentang QAM (Quadrature Amplitudo Modulation)?

QAM (Quadrature Amplitudo Modulation)

            Quadrature Amplitudo Modulation atau QAM adalah suatu cara pentransmisian pada laju bit-bit yang lebih tinggi pada saluran/kanal dengan lebar pita yang terbatas. Sebagai contoh penggunaan kumpulan sinyal QAM 16 titik memungkinkan 9600 bit/detik ditransmisikan pada saluran telepon dengan lebar pita 2700 Hz. Dalam kasus tersebut empat digit biner yang berurutan harus disimpan dan dikodekan kembali sebagai salah satu dari 16 bentuk sinyal yang ditransmisikan. Sinyal-sinyal yang dihasilkan dinamakan sinyal modulasi amplitudo kuadratur (QAM). Sinyal ini dapat ditafsirkan sebagai modulasi amplitudo multitingkat yang diterapkan secara bebas pada setiap dua pembawa kuadratur.

            Sinyal Quadratur Amplitudo (QAM) mempergunakan dua pembawa kuadratur cos 2πfct dan sin 2πf_ct, masing- masing dimodulasikan oleh bit informasi. Metode dari transmisi sinyal memakai Quadrature Carrier Multiplexing

Gambar 1 Metode Transmisi QAM

Sinyal ditransmisikan pada frekuensi carrier yang sama dengan memakai dua pembawa kuadratur Ac cos 2pfct dan Ac sin 2pfct. Untuk mengerjakannya, diandaikan m1(t) dan m2(t) adalah dua sinyal informasi terpisah yang ditransmisikan melalui kanal. Amplitudo sinyal m1(t) memodulasi pembawa Ac cos 2pfct dan amplitudo sinyal m2(t) memodulasi pembawa kuadratur Ac sin 2pfct. Dua sinyal dijumlahkan dan ditransmisikan melalui kanal. Sehingga sinyal yang ditransmisikan adalah

u(t) = Ac m1(t) cos 2pfct + Ac m2(t) sin 2pfct                      (2.1)

atau

um (t) = A_mc gT(t) cos 2pfct + A_ms gT(t) sin 2pfct

m = 1,2, ……., M

            Dimana A_mc dan A_ms adalah posisi dari level amplitudo yang diperoleh dari penempatan k-bit sequence ke dalam amplitudo sinyal. Umumnya, QAM dapat di lihat sebagai bentuk gabungan dari modulasi amplitudo digital dan modulasi fasa digital. Jadi bentuk gelombang sinyal QAM yang ditransmisikan dapat dinyatakan

umn (t) = Am gT(t) cos (2pfct + qn)                                      (2.2)

m = 1,2,3…….., M1

n = 1,2,3,…….., M2

            Diagram blok fungsional dari modulator QAM untuk mendapat sinyal QAM yang akan ditransmisikan adalah :

Gambar 2 Diagram blok fungsional QAM

Representasi sinyal geometris dari sinyal yang di berikan modulator QAM dalam bentuk vektor sinyal 2 dimensi bisa dituliskan :

Suatu sinyal yang ditransmisikan dalam sembarang selang t detik tertentu, akan memiliki persamaan sbb :

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

(an,bn) : 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 fc= wc/2p. 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.       Jelaskan tentang 4-QAM ( 1 amplitude,  4 phases)!

 

4-QAM ( 1 amplitude,  4 phases)

            QAM 4 keadaan merupakan teknik encoding M-er dengan M=4, dimana ada empat keluaran QAM yang mungkin terjadi untuk sebuah frekuensi pembawa. Karena ada 4 keluaran yang berbeda, maka harus ada 4 kondisi masukan yang berbeda. Karena masukan sinyal digital ke QAM modulator adalah sinyal biner, maka untuk memperoleh 4 kondisi masukan yang berbeda diperlukan lebih dari satu bit masukan. Dengan memakai 2 bit masukan, maka diperoleh 4 (22) kondisi yang mungkin : 00, 01, 10, 11 data masukan biner digabung menjadi kelompok dua bit. Masing masing kode bit menghasilkan salah satu dari 4 keluaran yang mungkin.

Gambar 3 Diagram blok pemancar QAM 4

Dua bit dimasukkan secara seri kemudian dikeluarkan secara paralel satu bit ke kanal I dan bit lainnya serentak menuju ke kanal Q. Bit di kanal I dimodulasikan dengan pembawa (sin wct) dan bit dikanal Q dimodulasikan dengan pembawa (cos wct). Untuk logika 1 = +1 volt dan logika 0 = -1 volt, sehingga ada 2 fasa yang mungkin pada keluaran modulator kanal I yaitu +sin wct dan -sin wct. Dan ada 2 fasa yang mungkin pada keluaran modulator kanal Q yaitu +cos wct dan -cos wct. Penjumlahan linier menghasilkan 4 fasa resultan yang mungkin yaitu : +sin wct +cos wct, +sin wct -cos wct, dan -sin wct + cos wct, dan -sin wct -cos wct. Jika masukan biner dari Q = 0 dan I = 0 maka dua masukan modulator kanal I adalah -1 dan (sin w_ct). Sedangkan dua masukan modulator kanal Q adalah -1 dan cos wct. Sehingga, keluarannya adalah :

            Modulator kanal I = (-1) ( sin wct) = -1 sin wct

            Modulator kanal Q= (-1) (cos wct) = -1 cos wct

Dan keluaran dari penjumlah linier adalah

Gambar 4 Diagram Fasor 4 QAM

3.       Jelaskan tentang 8-QAM (2 amplitudes, 4 phases)!

 

8-QAM (2 amplitudes, 4 phases)

            QAM 8 keadaan adalah teknik encoding M-er dengan M=8. Dengan QAM 8 keadaan keluaran yang mungkin untuk satu frekuensi pembawa. Untuk memperoleh 8 kondisi masukan yang berbeda maka data masukan biner digabung menjadi tiga kelompok bit yang disebut TRIBIT (23 = 8). Masing –masing kode tribit menghasilkan salah satu keluaran yang mungkin. Masukan bit serial mengalir ke pembelah bit dimana mengubah ke bit paralel, menjadi keluaran tiga kanal (kanal I atau kanal ‘in-phase’, kanal Q atau ‘in quadrature’, dan kanal C atau ‘kontrol’). Sehingga laju bit pada masing –masing kanal menjadi sepertiga laju data masukan (fb /3). Bit kanal I dan C menuju konverter kanal I dan bit di kanal Q dan C menuju conventer kanal Q. Conventer ‘2 to 4 level’ adalah DAC (digital to analog conventer) dengan masukan paralel masukan 2 bit, ada 4 tegangan keluaran yang mungkin. Bit kanal I atau Q menentukan dari polaritas dari keluaran, sinyal analog PAM (logika 1 = +V dan logika 0 = –V ). Sedangkan bit kanal C menentukan besarnya (logika 1= 1,307 V dan logika 0 = 0,541 V), karena bit kanal C sama sebagai masukan converter kanal I dan Q, maka besar sinyal kanal I dan Q selalu sama.

Gambar 5 Diagram Pemancar 8 QAM

            Untuk masukan tribit Q = 0, I = 0, C = 0 (000), maka masukan converter kanal I adalah 1 = 0 dan C = 0, dari tabel kebenaran di peroleh keluaran –0,541 volt. Dan masukan converter kanal Q adalah Q = 0 dan C = 0, dari tabel kebenaran di peroleh keluaran –0,541. Lalu dua masukan modulator kanal I adalah –0,541 dan sin dan keluarannnya adalah :

            I = – (0,541) (sin wct)

              = – 0,541 sin wct

Dan dua masukan modulator kanal Q adalah –0,541 dan cos wct laju keluarannya adalah :

            Q = (– 0,541)( cos wct)

                = – 0,541 cos wct

Kemudian keluaran dari modulator kanal I dan Q di jumlah pada penjumlah linier dan keluarannya adalah :

            = – 0,541 sin wct – 0,541 cos wct

            = 0,765 sin wct – 135^o

Diagran susunan 8 QAM

Grafik hubungan fasa dan amplitudo keluaran QAM 8 terhadap waktu:

Tugas V-class 1 Komunikasi Digital

   1.  Sebutkan dan jelaskan macam-macam saluran komunikasi yang sekarang ini   

        umum dipakai ?

Jawab:

A. Media antar pribadi (Interpersonal), adalah media yang memungkinkan para pihak yang berkomunikasi dapat berkomunikasi secara langsung, baik dengan tatap muka (contohnya: percakapan antar individu, diskusi dalam kelompok kecil, pertemuan di dalam maupun di luar ruangan), atau dengan menggunakan alat (contohnya: melalui telepon, chating lewat internet, dan menggunakan teleconference,dll).

B.  Saluran media massa, adalah segala bentuk media masa (media cetak, media elektronik, dan multimedia) yang dapat digunakan oleh pihak-pihak yang berkomunikasi untuk menyampaikan pesan-pesan mereka. Yang termasuk dalam media cetak adalah surat kabar, tabloid, majalah, jurnal ilmiah, poster, leaflet, serta brosur. Media elektronik dapat berbentuk audio suara (contohnya: radio, tipe recorder dan CD), atau audio visual (contohnya: film, TV, VCD, Proyektor). Serta multimedia merupakan segala bentuk produk media (cetak dan audio visual) yang digabungkan dalam satu paket media komunikasi. 

C.  Internet, merupakan suatu alat media yang sekarang ini umum dipakai. Internet merupakan salah satu produk TIK yang paling maju saat ini. Dahulu internet hanya dapat digunakan oleh kalangan dan dengan komponen tertentu saja. Tetapi saat ini orang yang dirumahpun bisa terhubung internet dengan modem.

   2.  Jelaskan ciri atau spesifikasi Frequency Shift Keying (FSK) dan Binary 

        Frequency  Shift Keying (BFSK) ?

Jawab:

A.    Frequency Shift Keying (FSK)

Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi/deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps). 

B.     Binary Frequency Shift Keying (BFSK)

BFSK adalah bentuk paling umum dari FSK. Dengan BFSK, pusat atau  frekuensi pembawa digeser oleh sinyal input biner. BFSK umumnya digunakan hingg 1200 bps, BFSK juga umum digunakan untuk transmisi radio befrekuensi tinggi (3-30 MHz). Bahkan, BFSK juga dapat digunakan pada frekuensi yang lebih tinggi pada local area network yang menggunakan kabel koaksial. Sebuah sinyal yang lebih efisien bandwidth, tetapi juga lebih rentan terhadap kesalahan adalah multiple FSK (MFSK). Di mana, lebih dari dua frekuensi yang digunakan.

3 3.  Jelaskan  tentang  Pulsa Code Modulation ?

Jawab:

Pulse Code Modulation (PCM) / Modulasi Kode Pulsa, merupakan salah satu teknik memproses suatu sinyal analog menjadi sinyal digital yang ekivalen. Proses-proses utama pada sistem PCM, diantaranya Proses Sampling (Pencuplikan), Quantizing (Kuantisasi), Coding (Pengkodean), dan Multiplexing. 

a)          Sampling adalah : proses pengambilan sample atau contoh besaran sinyal

         analog pada titik tertentu secara teratur dan berurutan.

b)     Kuantisasi : Proses menentukan segmen-segmen dari amplitudo sampling

      dalam level-level kuantisasi. Amplitudo dari masing-masing sample dinyatakan

        dengan harga integer dari level kuantisasi yang terdekat.

c)        Coding : proses mengubah (mengkodekan) besaran amplitudo sampling ke 

         bentuk kode digital biner.

d)         Multiplexing : dari banyak input menjadi satu output. Dengan fungsi untuk 

         penghematan transmisi menjadi dasar penyambungan digital.

4 4.   Jelaskan tentang jaringan satelit, sebutkan kelebihan dan kekurangan jaringan  

         satelit?

Jawab:

Satelit adalah suatu Station Relay atau Repeater gelombang microwave yang diorbitkan di angkasa, berfungsi untuk menerima, memperkuat atau mengulangi sinyal radio dengan bidang frekuensi tertentu dari bumi setelah diperkuat dan diubah ke bidang frekuensi yang berbeda. Satelit memerlukan orbit Geo-stationary, tinggi 35,784 km. Komunikasi satelit mirip dengan line-of-sight microwave (transmisi mengikuti garis lurus/LoS), hanya saja salah satu stasiunnya, yaitu satelit, mengorbit di atas bumi. Satelit berfungsi seperti antena dan repeater yang sangat tinggi. Sebagai repeater, berfungsi untuk menerima signal gelombang microwave dari stasiun bumi, ditranslasikan frequensinya, kemudian diperkuat untuk dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan coveragenya, seperti lokasi stasiun tujuan atau penerima.

Kelebihan Jaringan Satelit diantaranya:

   1.  Cakupan yang luas. Bisa satu Negara, satu wilayah, satu daerah ataupun satu  

       benua,

   2.  Bandwith yang tersedia cukup lebar,

   3.  Instalasi jaringan segmen bumi yang cepat,

   4.  Biaya relative rendah per-site,

   5. Area coverage yang luas, jangkauan cakupannya yang luas baik nasional, regional  

       maupun global, bahkan dapat mencapai setengah dari permukaan bumi,

   6.  Dapat Koneksi dimana saja. Tidak perlu terjadi LoS (Line of Sight) dan tidak ada  

       masalah dengan jarak, karena garis lurus transfer data ke arah luar bumi jadi tidak  

       terhalang oleh bangunan – bangunan/ letak geografis bumi,

   7.  Komunikasi dapat dilakukan baik titik ke titik maupun dari satu titik ke banyak 

       titik secara broadcasting, multicasting,

   8.  Handal dan bisa digunakan untuk koneksi voice (PABX), video dan data, dengan 

       menyediakan bandwidth yang lebar dengan menyewa pada provider saja,

   9.  Jika ke internet jaringan akses langsung ke ISP/ NAP router,

   10.  Sangat baik untuk daerah yang kepadatan penduduknya jarang dan belum  

         mempunyai infrastuktur telekomunikasi,

   11.  Media transmisi satelite (VSAT) tidak akan bertabrakan dengan VSAT yang lain   

         karena memiliki orbit masing – masing yang bersifat unik, jadi tidak mungkin   

         sama. Sedangkan pada wireless, bisa saja terjadi tabrakan frekuensi dengan 

         pengguna wireless yang lain atau frekuensi di daerah tersebut sudah penuh 

         sehingga mengalami kesulitan.

Kekurangan Jaringan Satelit diantaranya :

   1.   Dalam hal keamanan, yaitu transmisi data sangat mudah ditangkap karena 

        berjalan melalui udara terbuka,

   2.    Harga relatif mahal karena harga peralatan yang mahal,

   3.    Memakan tempat, terutama untuk piringannya/antenanya,

   4.   Waktu yang dibutuhkan dari satu titik di atas bumi ke titik lainnya melalui satelit 

       adalah sekitar 700 milisecond (latency), sementara leased line hanya butuh waktu    

       sekitar 40 milisecond. Hal ini disebabkan oleh jarak yang harus ditempuh oleh data 

       yaitu dari bumi ke satelit dan kembali ke bumi. Satelit geostasioner sendiri 

       berketinggian sekitar 36.000 kilometer di atas permukaan bumi,

   5.   Curah Hujan yang tinggi, Semakin tinggi frekuensi sinyal yang dipakai maka akan 

        semakin tinggi redaman karena curah hujan. Dan juga, media transmisi satelite 

        rentan terhadap cuaca, debu meteor/debu angkasa, dan keadaan cuaca lainnya,

  6.   Sun Outage, Sun outage adalah kondisi yang terjadi pada saat bumi-satelit-

      matahari berada dalam satu garis lurus. Satelit yang mengorbit bumi secara 

   geostasioner pada garis orbit geosynchronous berada di garis equator atau khatulistiwa (di ketinggian 36.000 Km) secara tetap dan mengalami dua kali sun outage setiap tahunnya. Energi thermal yang dipancarkan matahari pada saat sun outage mengakibatkan interferensi sesaat pada semua sinyal satelit, sehingga satelit mengalami kehilangan komunikasi dengan stasiun bumi, baik head-end/teleport maupun ground-segment biasa,

   7.   Seringkali menembakan gas hydrazine (H2Z) agar rotasi satelit agar satelit stabil di 

        orbit, satelit perlu beberapa kali di kalibrasi agar tetap pada orbitnya.