PSK (Phase
Shift Keying)
Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital
melalui pergeseran fasa. Metode ini
merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa
gelombang termodulasi di antara nilai nilai diskrit yang telah ditetapkan
sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa
berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut
fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima guna memudahkan untuk
memperoleh stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi
bila fasa sebelumnyan telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai
sebagai patokan.Pada sistem modulasi Phase Shift Keying (PSK), sinyal gelombang
pembawa sinusoidal dengan amplitudo dan frekuensi yang dapat digunakan untuk
menyatakan sinyal biner “1” dan “0”, tetapi untuk sinyal “0” fasa gelombang
pembawa tersebut digeser 180o seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar
1 : Blok Diagram Modulasi PSK
Pada Gambar 10 simbol
pengali di sini merupakan Balanced Modulator, disini berfungsi sebagai saklar
pembalik fasa, tergantung pada pulsa input, maka frekuensi pembawa akan diubah
sesuai dengan kondisikondisi tersebut dalam bentuk fasa output, baik sefasa
maupun berbeda fasa 1800 dalam Oscillator referensi. Balanced Modulator
mempunyai dua input, yaitu sebuah input untuk frekuensi pembawa yang dihasilkan
oleh Osilator referensi dan yang satunya input untuk data biner (sinyal
digital) .
Gambar
11: Sinyal PSK sinyal pembawa merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi dan
amplitudo tetap, sinyal modulasi adalah informasi biner. Jika informasi adalah
low “0”, sinyal pembawa tetap dalam fasanya. Jika input adalah high “1”, sinyal
pembawa membalik fasa sebesar 180o. pasanagan gelombang sin yang hanya berbeda
fasanya pada pergesaran 180o disebut sinyal antipodal. Dari gambar di atas,
persamaan untuk sinyal PSK dapat dinyatakan sebagai
S(t)=
± A Cos ωct = ± A Cos (ωct+θt)
Differensial Phase Shift
Differensial Phase Shift 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
Gambar:
2 Sinyal DPSK dan PSK Dari gambar di atas 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”.
Gamar
13: Diagram Modulator DPSK
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). M-ary Differensial Phase Shift Keying M-ary
Differensial Phase Shift Keying (M-DPSK) merupakan bentuk lain dari
modulasi sudut, yang mana pengkodean M-ary banyaknya lebih dari satu
yang dimaksudkan untuk mempercepat atau memperbanyak data yang akan
ditransmisikan sehingga informasi akan lebih cepat diterima. Jadi dengan 4-
DPSK akan diperoleh empat kemungkinana fasa output dari frekuensi
pembawa, karena ada empat kemungkinan output fasa, maka harus ada empat
kondisi input yang berbeda pula. Yang mana input dari sebuah
modulator 4-DPSK merupakan sinyal biner, sehingga untuk memperoleh empat buah
bentuk output yang berbeda akan membutuhakan lebih dari satu bit input.
Dengan dua bit akan menghasilkan empat kondisi yaitu : 00, 01, 10, 11. Dari
empat kondisi tersebut, masing-masing kondisi akan menghasilkan satu
kemungkinan fasa output.
Prinsip Kerja Rangkaian 4-DPSK Data
bit masukan serial dengan laju 2400 Bps dibagi dua dengan menggunakan rangkaian
serial to parallel menjadi dua aliran bit data yaitu aliran data bit
ganjil kita sebut “I” dan aliran data bit genap kita sebut “Q” yang dikeluarkan
secara bersama-sama dengan kecepatan masing-masing menjadi setengah dari 2400
Bps menjadi 1200 Bps, yang mana nantinya keluaran “Q” dengan keluaran “I”.
Tujuan dibuat rangkaian serial to parallel ini yaitu untuk memberi
sinyal masukan data yang akan dimodulalsi sebanyak dua bit yaitu dengan pola
sinyal keluarannya 00. 01, 10, 11. Sinyal ini yang akan membentuk sinyal
keluaran menjadi empat fasa.
Gambar
14: Diagram blok modulator 4-DPSK
Selanjutnya
sinyal data d(t) dari serial to parallel ini diolah menggunakan gerbang XNOR
dua masukan, dan satu masukan lainya diambil dari keluaran gerbang XNOR yang di
delay dengan waktu Tb dialokasikan untuk 1 bit delay, pada
masukan kedua ini adalah b(t-Tb). Pada proses inilah pengkodean DPSK terbentuk,
sehingga pada penerima (Demodulator 4-DPSK) tidak memerlukan sinyal
pembawa recovery yang berfungsi untuk membangkitkan dan mengembalikan
lagi sinyal pembawa yang termodulasi menjadi sinyal pembawa tanpa termodulasi.
Jika saluran data d(t) yang lainya sibuk, secara lambat
mengubah perbandingan bit rite, kemudian fasa dari pulsa b(t) dan
b(t-Tb) akan saling mempengaruhi dengan cara yang sama, kemudian melindungi
muatan informasi dalam fasa berbeda. Setelah dikodekan, sinyal digital ±b(t)
tersebut kemudian dimodulasi menggunakan Balanced Modulator untuk
mendapatkan sinyal keluaran yang berbeda fasanya. Sinyal pembawa dari Balanced
Modulator berasal dari Oscillator yang mana keluaran Balanced
Modulator “I” mempunyai fasa output (+ Sin ω t dan - Sin ωc t),
demikian pula pada Balanced Modulator “Q” memiliki dua kemungkinan fasa output
yaitu (+ Cos ω t dan - Cos ωc t), kemudian keluaran dari Balanced
Modulator tersebut dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal keluaran empat fasa
yang berbeda.
Aplikasi
penggunaan Modulasi PSK
CDMA
(Code division Multiple Access)
Dalam CDMA
setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi
menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara
pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam
bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga
interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini
berarti, kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang
timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak
yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar
yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang
besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spreading signal). Metode
ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan yang besar.
Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa
yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara
kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Pada saat
banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat
ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu,
jumlah yang berkomunikasimharus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa
maksimal maka kuat suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras.
Sistem
transmisi spektrum tersebar adalah sebuah teknik yang mentransmisikan suatu
isyarat dengan lebar bidang frekuensi tertentu menjadi suatu isyarat yang
memiliki lebar bidang frekuensi yang jauh lebih besar. Aliran data asli
dikalikan secara biner dengan sandi penyebar yang memilki lebar bidang yang
jauh lebih besar daripada isyarat asal. Bit-bit dalam sandi penyebar dikenal
dengan chip untuk membedakannya dengan bit-bit dalam aliran data yang
dikenal dengan simbol.
Setiap pengguna memiliki sandi penyebar yang berbeda dengan
pengguna yang lain. Sandi yang sama digunakan pada kedua sisi kanal radio,
menyebarkan isyarat asal menjadi isyarat bidang lebar, dan mengawasebarkan
kembali isyarat bidang lebar menjadi isyarat bidang sempit asal. Nisbah antara
lebar bidang transmisi dengan lebar bidang isyarat asal dikenal dengan processing
gain. Secara sederhana, processing gain menunjukkan berapa buah chip
yang digunakan untuk menyebarkan sebuah simbol data. Sandi-sandipenyebar
bersifat unik, jika seorang pengguna telah mengawasebarkan isyarat bidang lebar
yang diterima, isyarat yang dibawasebarkan hanyalah isyarat dari pengirim yang
memiliki sandi penyebar yang sama. Sebuah sandi penyebar memilki
korelasi-silang yang rendah dengan sandi penyebar yang lain. Jika sebuah sandi
benar-benar ortogonal, maka korelasi-silang antara sebuah sandi dengan sandi
yang lainnya adalah nol. Hal ini berarti beberapa isyarat bidang lebar dapat
menggunakan frekuensi yang sama tanpa adanya interferens satu sama lain. Energi
isyarat bidang lebar disebarkan sepanjang lebar bidang yang amat besar sehingga
dapat dianggap sebagai derau jika dibandingkan dengan isyarat aslinya atau
dengan kata lain memiliki power spectral density yang rendah. Ketika
sebuah isyarat bidang lebar dikorelasikan dengan sandi penyebar tertentu, hanya
isyarat dengan sandi penyebar yang sama yang akan diawasebarkan, sedangkan
isyarat dari pengguna lain akan tetap tersebar. Sistem spektrum tersebar
memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem sistem lain yang telah ada
sebelumnya,
1. Dapat
bertahan pada lingkungan dengan pudaran lintasan jamak yang tinggi karena
isyarat CDMA bidang lebar memiliki sandi penyebar dengan sifat korelasi-diri
yang baik.
2. Dapat
mengirimkan informasi dengan daya yang kecil sehingga memungkinkan peralatan
yang kecil sekaligus juga dengan daya baterai yang lebih tahan lama.
3. Dapat
mengurangi interferens dengan baik karena pada saat terjadinya proses
pengawasebaran pengganggu akan mengalami proses sebaliknya sehingga dayanya
akan lebih kecil dibandingkan isyarat asli.
4. Dapat
menghindari penyadapan karena menggunakan sandi unik yang mirip derau dengan
spectrum frekuensi yang amat lebar.
5. Dapat
melakukan kemampuan panggilan terpilih (selective calling capability).
6. Dapat
melakukan penjamakan pembagian sandi sehingga dimungkinkan untuk akses jamak
dengan kapasitas yang lebih besar.
Definisi
Sistem Spektrum Tersebar Secara definitif, sistem komunikasi spektral
tersebar merupakan suatu teknik modulasi dimana pengirim sinyal menduduki lebar
pita frekuensi yang jauh lebih besar dari pada spektrum minimal yang dibutuhkan
untuk menyalurkan suatu informasi. Konsep ini didasarkan pada teori C.E Shannon
untuk kapasitas saluran, yaitu : C = W log2 (1 + S/N) Dimana : C =
kapasitas kanal transmisi (bps) W = lebar pita frekuensi transmisi (Hz) N =
daya derau (Watt) S = daya sinyal (Watt) Dari teori diatas terlihat bahwa untuk
menyalurkan informasi yang lebih besar pada saluran ber-noise dapat ditempuh
dengan dua cara yaitu :
1)
Dengan cara konvensional, dimana W kecil dan S/N
besar.
2)
Cara penyebaran spektrum, dimana W besar dan S/N
kecil.
Pada sistem spektral
tersebar sinyal informasi disebar pada pita frekuensi yang jauh lebih lebar
dari pada lebar pita informasinya. Penyebaran ini dilakukan oleh suatu fungsi
penebar yang bebas terhadap sinyal informasinya berupa sinyal acak semu
(psedorandom) yang memiliki karakteristik spektral mirip derau (noise), disebut
pseudorandom noise (PN code). Teknik Modulasi Sistem Spektrum Tersebar CDMA
(Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread spectrum untuk
mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz).
Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode
digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF. Ada beberapa
teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal
tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana
sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang
berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FH-SS) dimana
frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang
diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode
chip). Time Hopping Spread Spectrum (THSS) dimana sinyal pembawa
informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short
burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid
modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di
atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing teknik. Teknik
modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada system CDMA2000 1x,
adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana
dibandingkan teknik modulasi lainnya. Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi
secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah
dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu
Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena
dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian
dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem
CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.
Gambar22
: blok diagram pemancar DS-SS
Gambar
23 : blok diagram penerima DS-SS
Sedangkan pada sisi penerima DS-SS terdiri dari tiga bagian utama yaitu demodulator, despreader dan blok sinkronisasi deret kode
Ketika sinkronisasi deret kode telah
tercapai antara pengirim dan penerima (akuisisi dan code trackling loop telah
berjalan sempurna), maka dilakukan proses despreading sinyal DS-SS. Dan dengan
asumsi bahwa beda fasa pada frekuensi pembawa lokal antara pengiri dan penerima
dapat dihilangkan dengan carrier recovery maka sinyal informasi yang sebenarnya
akan dapat diperoleh kembali.
Keuntungan
CDMA
Teknologi CDMA
sendiri memiliki berbagai keuntungan jika diaplikasikan dalam sistem seluler.
Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :
·
hanya membutuhkan satu frekuensi yang dibutuhkan
untuk beberapa sektor/cell
·
tidak membutuhkan equalizer untuk mengatasi
gangguan spektrum sinyal
·
dapat bergabung dengan metode akses lainnya,
tidak membutuhkan penghitung waktu (guard time) untuk melihat rentang
waktu dan penjaga pita (guard band) untuk menjaga intervensi antarkanal
·
tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan
frekuensi
·
memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi
para pengguna akses
·
memiliki proteksi dari proses penyadapan
Dalam
bangunan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk memasang sebuah antena GPS di
luar bangunan.Yang juga sering dikacaukan dengan CDMA adalah W-CDMA. Teknik
CDMA digunakan sebagai prinsip dari antarmuka udara W-CDMA, dan antarmuka udara
W-CDMA digunakan di dalam Standar 3G global UMTS dan standar 3G Jepang FOMA,
oleh NTT DoCoMo and Vodafone; namun bagaimanapun, keluarga standar CDMA
(termasuk cdmaOne dan CDMA2000) tidaklah compatible dengan keluarga standar
W-CDMA.
Aplikasi penting lain
daripada CDMA, mendahului dan seluruhnya berbeda dengan seluler CDMA, adalah
Global Positioning System, GPS.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar