Modulasi


A. Definisi

Sebuah sistem komunikasi merupakan suatu sistem dimana informasi disampaikan dari satu tempat ke tempat lain. Contoh dari komunikasi adalah ketika ada dua orang sedang diskusi dikebun kemudian mereka berdua bercakap-cakap mendiskusikan sesuatu, Secara otomatis keduanya telah melakukan komunikasi. Selain contoh tersebut di atas, bentuk komunikasi juga terjadi ketika seorang berbicara melalui telephone juga dapat
dikategorikan komunikasi. Sebenarnya apa yang dimaksud dengan komunikasi. Beberapa contoh tersebut di atas dapat dikatakan komunikasi jika minimal ada dua titik yang melakukan komunikasi yaitu titik pengirim dan penerima. Pada sistem komunikasi, terdapat 3 bagian yaitu :
  • Pemancar, merupakan bagian dari sistem komunikasi . Hal ini meliputi dua materi :sumber informasi dan noise.
  • Saluran adalah suatu media dimana informasi berjalan antara pemancar dan penerima. Satu contoh dari sebuah saluran adalah kawat tembaga, serat optik, dan atmosfir.
  •  Penerima, merupakan bagian sistem komunikasi yang mendapatkan semua informasi dan noise dari pemancar pada saluran. Saluran merupakan bagian yang sangat penting dalam telekomunikasi. Saluran ini bisa berupa media saluran guided atau unguided. Pada saluran ini sinyal informasi dikirimkan dari pengirim menuju penerima. Sebelum dikirimkan sinyal informasi harus dimodulasi dahulu, sehingga sinyal informasi menjadi sinyal yang termodulasi.
Modulasi merupakan suatu proses dimana informasi, baik berupa sinyal audio, video ataupun data diubah menjadi sinyal dengan frekuensi tinggi sebelum dikirim-kan. Secara garis besar modulasi dibagi menjadi dua
bagian yaitu sistem modulasi analog dan modulasi digital. Sistem komunikasi dengan modulasi analog adalah
komunikasi yang mentransmisikan sinyal-sinyal analog yaitu time signal yang berada pada nilai kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan.  Ada beberapa jenis modulasi yaitu :
  1. Modulasi Analog, sistem komunikasi dengan modulasi analog
    mentrans-misikan sinyal analog.
    Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
    Modulasi berdasarkan sudut:
    • Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
    • Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
     Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
    • Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
    • Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
    • Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
    • Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
    • Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
    • Quadrature amplitude modulation (QAM)

    2. Modulasi Digital, dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital.  Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
  • Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.
  • Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi.
  • Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.
Sinyal analog merupakan sinyal yang mempunyai amplitudo pada tiap tegangan range amplitudonya. Sinyal analog berbeda dengan sinyal digital, yang mana akan terjadi dua perbedaan kondisi tegangan salah satunya tegangan tinggi atau rendah.  
Amplitudo sinyal analog akan selalu berubah-ubah tergantung dengan waktunya atau bisa juga berupa sinyal konstan. Jika amplitudo berubah-ubah dan diulang-ulang secara terusmenerus maka voltase suatu
sinyal akan berubah dari waktu ke waktu, atau mungkin juga konstan. Jika amplitudo bervariasi, maka akan diulangi pada waktu yang tertentu, dalam hal ini sinyal disebut sinyal periodik. Periode adalah interval dari waktu diperlukan oleh pola sinyal untuk mengulanginya. Frekuensi dari sinyal tersebut biasanya dihitung perdetik. Frekuensi diukur dalam satuan Hertz (Hz) dan hubungan antara frekuensi dan periode dapat dituliskan persamaan di bawah ini:











Sinyal dengan perioda 1
mS mempunyai frekuensi 1 kHz. Ada dua macam sinyal yaitu :
  • Unipolar sinyal, mempunyai
    komponen tegangan semua positif
    atau semua negatif.
  • Bipolar sinyal, mempunyai tegangan positif dan
    negatif.
Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun mudah,  cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bentuk sinyal digital yaitu sebagai berikut :


Keuntungan Komunikasi Digital :
1. Terjadinya interferensi sangat kecil
2. Hampir kebal terhadap noise
3. Error hampir selalu dapat dikoreksi.
4. Mudah sekali menampilkan manipulasi sinyal (seperti encryption).
5. Range dinamis yang lebih besar (perbedaan nilai terendah terhadap tertinggi) dapat dimungkinkan
6. Meningkatkan kwalitas sinyal pengiriman

Sedangkan beberapa kerugian pada sistem komunikasi digital antara lain :
1. Pada umumnya memerlukan bandwidth yang lebih besar.
2. Memerlukan sinkronisasi.

Pada sistim komunikasi analog, terdapat amplifier di sepanjang jalur transmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan, baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di sepanjang jalur transmisi tersebut. Pada sistim komunikasi digital, amplifier digantikan regenerative repeater. Fungsi repeater selain menguatkan sinyal, juga menghilangkan noise
dari sinyal. Pada sinyal “unipolar baseband”, sinyal input hanya mempunyai dua nilai 0 atau 1. Repeater harus memutuskan, yang mana dari kedua kemungkinan tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu tertentu, untuk menjadi nilai sesungguhnya disisi penerima. Keuntungan kedua dari sistim komunikasi digital adalah berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan bentuk gelombang. Nilai-nilai dapat diubah ataupun dimanipulasi dengan rangkaian logika, yang biasanya dilakukan dengan mikrokomputer. Operasioperasi matematika yang rumit bisa secara mudah ditampilkan untuk mendapatkan fungsi-fungsi pem-rosesan sinyal atau keamanan dalam transmisi sinyal.
Keuntungan yang ketiga berhubungan dengan range dinamis. Hal ini dapat diilustrasikan pada sebuah contoh,
 misalnya perekaman disk piringan hitam analog mempunyai masalah terhadap range dinamik yang terbatas. Suara-suara yang sangat keras memerlukan variasi bentuk alur yang ekstrim, dan sulit bagi jarum perekam untuk mengikuti variasi-variasi tersebut. Sementara perekaman secara digital tidak mengalami masalah, karena semua nilai amplitudonya, baik yang sangat tinggi maupun yang sangat rendah, ditransmisikan menggunakan urutan sinyal terbatas yang sama. Dalam kenyataanya, semu tidak ada yang ideal, demikian pula pada sistim komunikasi digital. Kerugian sistim digital dibandingkan dengan sistim analog adalah, bahwa sistim digital memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat ditransmisikan menggunakan Single-Sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz. Dengan menggunakan sistim
digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan bandwidth hingga empat kali dari sistim analog. Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Hal ini penting bagi sistim untuk mengetahui kapan
setiap simbol yang terkirim mulai dan kapan berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan benar.

B. Jenis Modulasi
1.1 Modulasi Analog
Dalam membahas modulasi analog yang perlu diketahui adalah adanya suatu teori yaituModulation Theorem yang juga dikenal dengan sebutan Frequency Translation. Hal ini dikarenakan adanya shifting atau pergeseran dari spektrum di dalam frequency domain. Adapun fungsi modulasi adalah untuk merubah atau
menempatkan frekuensi rendah menjadi frekuensi yang lebih tinggi agar dapat dikirimkan atau ditransmisikan melalui media transmisi. Modulasi Analog yang umum dikenal ada beberapa macam bentuk modulasi antara lain :
1. Amplitude Modulation (AM)
2. Frequency Modulation (FM)
3. Pulse Amplitude Modulation (PAM)

1.1.1 Amplitude modulation (AM)
Modulasi ini adalah modulasiyang paling sederhana, dimana frekuensi pembawa atau carrier diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi atau message signal yang akan dikirimkan. Dengan kata lain AM adalah modulasi yang mana amplitudo dari signal pembawa (carrier) berubah karakteristiknya sesuai dengan amplitudo signal informasi. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran frekuensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan. Amplitudo modulasi ini biasanya digunakan pada stasiun pemancar radio telegrafi dan merupakan jenis modulasi yang paling tua. Amplitudo modulasi
sekarang ini sudah sangat luas digunakan untuk pemakaian suara analog yang memerlukan penerima yang sangat sederhana seperti pemancar radio komersial atau dipancarkan melalui propagasi ionosfir yang memerlukan bandwith yang kecil. amplitudo modulasi terdiri dari tiga persamaan yang menunjukan gelombang pembawa tidak termodulasi, frekuensi Lower side band (fc-fm) dan Upper side band (fc+fm). Karena antara lower side band dan upper side band bentuknya sama, sehingga sinyal AM membutuhkan bandwith ganda.
Jika sinyal modulasi bukan berupa gelombang sinus, kemudian dimodulasi dan memunculkan dua sinyal
baseband frekuensi maka bandwith yang dibutuhkan 2 kalinya. Spektrum frekuensi AM dapat digambarkan sebagai berikut :



Sesudah sinyal dimodulasi, maka ada dua bentuk gelombang sinyal baseband pada gelombang AM yang disebut dengan band sisi atas dan sisi bawah (upper and
lower sideband). Sebagian besar daya dari sinyal modulasi berada pada gelombang pembawanya, sedangkan
sinyal informasi hanya berada pada sidebandnya. Hal inilah yang menyebabkan gelombang AM sangat tidak efisien. Bentuk gelombang AM disebut juga modulasi DSBSC (Double Sideband Suppressed Carrier). Karena antara sisi atas dan bawah berisi gelombang informasi yang sama maka salah satu sisinya dapat ditindas dengan tujuan mereduksi bandwith. Proses ini sering dikenal dengan SSBSC (Single Side Band
Suppressed Carrier) atau SSB. Dengan SSB, maka sinyal yang modulasi hanya membutuhka separuh dari bandwith, sehingga daya akan lebih hemat. Amplitudo modulasi banyak digunakan pada komunikasi mobile seperti handy talky, radio siaran maupun komunikais HF. Alasan utama mengapa amlitudo modulasi masih digunakan karena bentuk gelombang AM mempunyai kelebihan sederhana pada bagian pembangkitanya dan pada penerimanya.

1.1.2 Frequency Modulation (FM)
Frekuensi dari gelombang pembawa (carrier wave) diubahubah menurut besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada umumnya terjadi dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise dibandingkan dengan AM.Bandwith sinyal FM lebih
besar dibandingkan sinyal AM. Modulasi FM merupakan modulasi analog yang sangat banyak digunakan, hal ini dikarenakan noise yang rendah, tahan terhadap perubahan amplitudi yang berubah-ubah sebagai akibat
fading. Penggunaan modulasi FM misalnya pada pengiriman siaran televisi, telephone dan lain-lain. Proses modulasi FM antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini :


 
1.1.3 Phase Amplitude Modulation (PAM)
Pada modulasi fasa, adalah fase dai gelombang pembawa yang diubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi yang dikirimkan. Bentuk gelombang radionya hampir sama dengan yang termodulasi frekuensi (FM).



1.2 Modulasi Digital
Modulasi sinyal digital dengan gelombang pembawa analog akan meningkatkan Sinyal To Noise Ratio (SNR) jika dibandingkan dengan modulasi analog. Modulasi gelombang pembawa sinyal digital merupakan pergeseran kunci, karena hal tersebut disebabkan adanya perubahan nilai diskrit dalam parameter gelombang pembawa. Ada tiga macam perbedaan sistem modulasi digital antara lain: Amplitude shift keying (ASK),
Frequency shift keying (FSK) dan Phase shift keying (PSK). Dalam modulasi digital juga menemui Quadrature amplitude modulation (QAM), yang mana secara ektensif digunakan pada gelombang micro
wave. QAM merupakan kombinasi antara ASK and PSK. Modulasi pembawa dengan deretan pulsa ada tiga perbedaan jenisnya dimana istilah modulasi ini disebut sebagai : Pulse amplitude modulation (PAM), Pulse duration modulation (PDM) dan Pulse position modulation (PPM). Ada tipe lain dari modulasiyang disebutkan di atas yaitu Pulse width modulation (PWM) dimana modulasi ini adalah melakukan variasi lebar pulsa tergantung dari sinyal modulasinya.

Berbeda dengan modulasi analog dimana input signal berbentuk kontinu. Pada modulasi digital signal input sudah berbentuk diskrit yang ditandai oleh dua kondisi yaitu kondisi “0” dan kondisi “1”. Signal digital yang
mewakili informasi tersebut agar dapat ditransmisikan harus dimodulasi terlebih dahulu dengan gelombang pembawanya yang akan membawanya sampai ditujuan. Source encoder menerima satu atau lebih sinyal analog untuk diubah menjadi urutan symbolsimbol. Simbol-simbol ini bisa berupa biner (1 dan 0) atau anggota himpunan yang mempunyai dua atau lebih elemen. Jika kanal digunakan untuk mengkomunikasikan lebih
dari satu sumber, maka sebuah source encoder harus dilengkapi dengan multiplexer. Hal yang perlu di perhatikan adalah bahwa source encoder mendapatkan input berupa time signal (s(t)). Pada sistem komunikasi data dimulai dengan sebuah sinyal digital. Channel Encoder akan menaikkan efisiensi dari sistem komunikasi digital. Peralatan ini mengurangi error pada saat transmisi. Jika ada noise yang masuk ke kanal bersama-sama dengan data, maka akan ada kemungkinan sebuah simbol yang sudah terkirim akan diinterpretasikan sebagai simbol yang lain pada sisi penerima. Pengaruh dari error ini dapat dikurangi dengan menerapkan struktur redundansi pada sinyal data. Keluaran dari saluran encoder adalah sebuah sinyal
digital yang dikomposisikan dalam bentuk simbol-simbol. Sebagai contoh, dalam sistem biner outputnya berupa urutan bit 1 dan 0. Sebuah saluran listrik dapat mengirimkan sinyal yang hanya berbentuk gelombang listrik. Jangan beranggapan bahwa sebuah sinyal digital dapat ditransmisikan dalam bentuk yang belum termodifikasi. Sebagai contoh, jika komunikasi menggunakan sebuah saluran suara untuk mengirimkan
“10101”, hal ini bukan berarti harus mengucapkan lima kata tersebut, karena pengucapan satu kata saja (misalkan “satu” sama dengan 1 pada 10101), sama halnya dengan mengirim sebuah urutan sinyal analog.
Kelihatannya ini merupakan proses yang bersimpangan, dan memang betul demikian. Untuk mengirim sebuah sinyal analog, perlu diubah menjadi sinyal digital, kemudian mengirimkan sinyal digital tersebut melalui gelombang analog, mengkonversikan bentuk gelombang analog yang diterima menjadi sinyal digital kembali
(pada receiver) dan mengubah sinyal digital tersebut kembali menjadi sinyal analog. Proses ini memiliki keuntungan tahan terhadap noise maupun distorsi dibandingkan sistim analog langsung. Encryptor bertugas memberikan perlindungan keamanan kepada pesan-pesan yang dikirim agar tidak terbaca, atau diterima oleh penerima yang tidak berkepentingan. Dalam hal ini, encryptor menghasilkan sebuah urutan simbol yang hanya dapat dibedakan oleh penerima yang berkepentingan. Pengamanan tambahan dapat dilakukan dengan teknik spread spectrum, yang bertujuan menghindari pendengar yang tidak diijinkan. Ada satu bagian dari pemancar yang dilakukan proses pengembalian dua kali di penerima, yaitu carrier modulator. Pada penerima, proses
pengembalian dari carrier modulator dilakukan oleh dua bagian yaitu : carrier demodulator dan symbol synchronizer. Begitu bentuk gelombang analog di terima di sisi penerima, ada satu hal yang harus dilakukan, yaitu mempartisi segmen simbolsimbolnya dan pesan-pesan yang dibawanya. Proses partisi ini dilakukan oleh symbol synchronizer.
 
 
1.2.1. Amplitude Shift Keying (ASK)
Pembangkitan gelombang AM dapat dilakukan dengan dua pendekatan berbeda. Pertama adalah dengan membangkitkan sinyal AM secara langsung tanpa harus dengan membentuk sinyal baseband. Dalam kasus biner, generator harus mampu memformulasikan satu dari dua sinyal gelombang AM yang mungkin. Teknik ini lebih dikenal dengan amplitude shift keying (ASK), yang secara langsung menyiratkan arti sebuah terminologi yang menggambarkan suatu teknik modulasi digital Kedua dengan menggunakan sinyal baseband untuk
memodulasi amplitudo suatu sinyal carrier yang dalam hal ini merupakan sinyal sinusoida (baik cos maupun sinus), seringkali ini dikenali sebagai AM analog dengan informasi dalam bentuk digital. Hal yang perlu diperhatikan adalah jangan sampai salah persepsi, bahwa kedua teknik ini merupakan pembangkitan gelombang AM yang digunakan untuk mentransmisikan informasi digital. Selanjutnya keduanya ketahui sebagai dua bentuk pembentukan ASK atau lebih kita pahami sebagai AM digital. Pada situasi tertentu,
memungkinkan sinyal baseband yang ditransmisi memiliki dua kemungkinan nilai informasi yaitu antara nol (0) dan satu (1). Karena kemungkinan nilai informasinya tersusun dari dua keadaan tersebut maka selanjutnya sistem ini kita kenal dengan binary ASK atau kadang lebih disukai dengan menyebutnya sebagai BASK yang merupakan singkatan dari binary amplitude shift keying. 
 
 
1.2.2. Frequency Shift Keying (FSK)
Frequency shift keying (FSK) merupakan sistem modulasi digital yang relatif sederhana. FSK mempunyai kinerja yang kurang begitu bagus dibandingkan sistem modulasi PSK atau QAM. FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi sudut dengan envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa dalam modulasi FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi diantara dua level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan yang kontinyu pada gelombang analog.
 
 
1.2.3. Phase Shift Keying (PSK)
Dalam modulasi analog kita sulit membedakan antara modulasi frekuensi dengan modulasi fase, sehingga keduanya dikatagorikan sebagai hal yang sama karena keduanya memiliki pengaruh yang sama pada sinyal carrier yaitu perubahan frekuensi sesuai dengan variasi amplitudo sinyal informasi yang memodulirnya. Dalam kasus modulasi digital perbedaan antara frekuensi modulasi dengan fase modulasi cukup jelas, karena dalam
modulasi digital sinyal informasi memiliki bentuk gelombang diskrit. Seperti dalam hal modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi, kita memulai dengan sinyal carrier sinusoida. Dengan adanya proses modulasi pada fase gelombang carrier tersebut, memberikan gambaran bahwa fase dari gelombang tersebut termodulasi dan mengandung informasi sesuai dengan input dari sinyal baseband pemodulasinya. Dalam binary phase shift keying (BPSK), dua fase keluaran yang mungkin akan keluar dan membawa informasi. Satu fase keluaran mewakili suatu logic 1 dan yang lainnya logic 0. Sesuai dengan perubahan keadaan sinyal masukan digital, fase pada keluaran carrier bergeser diantara dua sudut yang keduanya terpisah 180°. Nama lain untuk BPSK
adalah phase reversal keying (PRK) dan biphase modulation. BPSK adalah suatu bentuk suppresed carrier, square wave memodulasi suatu sinyal continuous wave (CW). Balanced modulator bekerja seperti suatu switch pembalik fase. Tergantung pada kondisi logic pada input digital, carrier yang ditransfer ke output pada kondisi inphase (0°) atau bergeser 180° dengan phase carrier oscillator referensi.

Template by:

Free Blog Templates