Slide 1

Definisi QAMQAM (Quadrature Amplitude Modulation)QAM meliputi modulasi PSK dan ASKQAM adalah metode yang terutama digunakan pada modulasi digital kecepatan tinggi.

ASK PSK QAM

Perbandingan Konstelasi PSK dan QAM

ASK 16 PSK 16 QAMDefinisi QAM

Perbandingan Kinerja MPSK

Perbandingan Konstelasi PSK dan QAM Bila jarak antar konstelasi simbol menjadi makin kecil dengan naiknya orde modulasi (M ary) maka interferensi antar simbol makin besar, kinerja menurun.Sehingga perlu membuat jarak antar simbol menjadi besar MQAM.

d16 PSK

d16 QAMQuadrature Amplitude Modulation (QAM) Untuk menambah/menaikkan jarak diantara titik-titik simbol konstelasi sinyal digunakan pilihan modulasi lain dengan memodulasi amplitudo dan phasa sinyal pembawa. Metode ini dinamakam quadrature amplitude modulation (QAM). Jadi Quadrature amplitude modulation, atau QAM merupakan sebuah kombinasi dari amplitude modulation (AM) dan phase shift keying (PSK).

6 QAM digunakan pada asymmetric digital subscriber line (ADSL) dan komunikasi nir kabel. Mengirimkan dua sinyal pembawa secara bersamaan yang saling berbeda berbeda phasa 90, pada frekwensi sama. Masing-masing sinyal pembawa dimodulasi ASK. Untuk dua level ASK menghasilkan jenis 8-QAM. - Satu simbol dinyatakan oleh 3 bit Untuk empat level ASK menghasilkan jenis 16-QAM. - Satu simbol dinyatakan oleh 4 bit Pada QAM, titik konstelasi umumnya dirancang dalam bentuk bujur sangkar yang dinamakan rectangular QAM. Bentuk yang umum dari QAM adalah 16-QAM, 64-QAM, dan 256-QAM. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)7Dengan mengubah ke konstelasi orde tinggi, memungkinkan untuk mengirim lebih banyak bit dalam satu simbol, sehingga dapat mengurangi bandwidth. Tetapi jika energi rata-rata dari konstelasi dijaga sama, titik-titik dalam konstelasi harus saling lebih berdekatan tetapi rentan terhadap noise. Sehingga menghasilkan nilai BER yang lebih besar, karena itu QAM orde tinggi kurang layak untuk data rate yang tinggi, kecuali bila nilai SNR dinaikkan.Quadrature Amplitude Modulation (QAM)81111010011101101110010110111001100101010011010010101000100001000Quadrant 3Quadrant 4Quadrant 2Quadrant 1ABABCDCD2V1V3V1V2V3V2V3V1V 2V 3VDiagram Konstelasi 16 QAMDiagram KonstelasiQuadrature Amplitude Modulation (QAM)9Contoh sinyal 8 QAMSinyal QAM

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)10Sinyal dan Spektrum QAMQuadrature Amplitude Modulation (QAM)

11Diagram Blok Modulator Demodulator QAM

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Modulator QAMQuadrature Amplitude Modulation (QAM)QAM signal: s(t) = d1(t) cos 2fCt + d2(t) sin 2fCt2 bitS/P coverter/2s(t)Sinyal QAMd(t)Input biner

R bpssin 2fctcos 2fctOsc d1(t)R/2 bpsd2(t)R/2 bps++ASKASK13De-modulator QAM/2LPFLPF2sin 2fCt2cos 2fCtd2(t)d1(t)s(t) x1(t)x2(t)Dua sinyal baseband dapat dipisahkan di penerima dengan deteksi sinkron Quadrature Amplitude Modulation (QAM)14Quadrature Amplitude Modulation (QAM)x1(t) = {d1(t) cos 2fCt + d2(t) sin 2fCt} x 2cos 2fCt = d1(t) + d1(t) cos 4fCt + d2(t) sin 4fCt Danx2(t) = {d1(t) cos 2fCt + d2(t) sin 2fCt} x 2sin 2fCt = d2(t) + d1(t) cos 4fCt + d2(t) sin 4fCt Dengan dilewatkan sebuah LPF, akan diperoleh sinyal baseband, d1(t) dan d2(t)s(t) s(t) De-modulator QAMDibuang oleh LPF15

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Sinyal PAMSinyal PAM16

Contoh Pembangkitan sinyal 16 QAMQuadrature Amplitude Modulation (QAM)Sinyal PAM17Sinyal QAM, disusun dengan menggunakan dua sinyal M-ary baseband (i(t) dan q(t)) yang memodulasi dua sinyal pembawa yang saling berbeda phasa 90o

Contoh : pada sinyal 16-QAM, i(t) dan q(t) adalah sinyal-sinyal 4-ary digital baseband, setiap satu dari yang lain dapat dianggap satu dari 4 kemungkinan.Hal ini menghasilkan 4 x 4 = 16 kemungkinan simbol-simbol pembawa seperti ditunjukkan pada diagram konstelasinya. Karena itu 16-QAM menggunakan 16 buah simbol, masing-masing simbol menyatakan sebuah pola 4 bit.Quadrature Amplitude Modulation (QAM)18Misal untuk mengirimkan deretan bit seperti,100101110000 dengan menggunakan 16-QAM, deretan bit dipilah menjadi 4 kelompok, yang masing-masing pola 4 bit membentuk i(t) dan q(t) seperti ditunjukkan gambar berikut. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)19Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

20

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Konstelasi 16-QAM21Modulator 16 QAMQuadrature Amplitude Modulation (QAM)Bit splitter2 4 level converter2 4 level converterProducModulatorProducModulatorRef. Osc90ofbfb/4sin ctfb/4fb/4LinearSummercos ctBPFSinyal 16 QAMbit inputPAMPAMQQII fb/422Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Data input biner dibagi menjadi 4 buah kanal; I, I', Q,dan Q'. Bit rate pada tiap kanal sebesar bit rate input (fb/4).Bit-bit I dan Q menentukan polaritas pada output dari 2-to-4-level converter (sebuah logika 1 = positif dan sebuah logika 0 = negatif).Bit-bit I' dan Q' menentukan nilai magnitude (sebuah logika 1 = 0.821 V dan sebuah logika 0 = 0.22 V).Untuk product modulator I menghasilkan + 0.821 sin ct, - 0.821 sin ct, + 0.22 sin ct dan - 0.22 sin ct.Untuk product modulator Q, + 0.821 cos ct, + 0.22 cos ct, - 0.821 cos ct, dan - 0.22 cos ct.23Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Linear summer menggabungkan output dari product modulator I dan Q dan menghasilkan 16 kondisi output yang diperlukan untuk sinyal 16-QAM. Tabel kebenaran untuk kanal I dan Q, untuk 2-to-4-level converters. Ditunjukkan seperti dibawah.QQOutput00 - 0, 22 V01- 0,821 V10+ 0, 22 V11+ 0,821 VIIOutput00 - 0, 22 V01- 0,821 V10+ 0, 22 V11+ 0,821 V24Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Contoh ;Untuk sebuah input quadbit seperti, I = 0, I' = 0, Q = 0, dan Q' = 0 atau (0000).Tentukan amplitudo dan phasa output untuk modulator 16-QAM. Jawab ; Input ke kanal I adalah I = 0, dan I' = 0. Dari tabel ouputnya bernilai - 0.22 V. Input ke kanal Q adalah Q = 0 dan Q' = 0.Outputnya bernilai - 0.22 V.Jadi dua input ke product modulator kanal I adalah - 0,22 V dan sin ct25Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Outputnya adalah I = (- 0.22)(sin ct) = -0.22 sin ct.Dua input ke product modulator kanal Q adalah - 0.22 Vdan cos ct. Outputnya adalah Q = (- 0.22)(cos ct) = - 0.22 cos ct.Output-output dari product modulator kanal I dan Q digabungkan oleh linear summer menghasilkan sebuah sinyal hasil modulasi = - 0.22 sin ct - 0.22 cos ct = 0.311 sin (ct - 135)Quadbit yang lain dapat dilakukan dengan cara yang sama. Hasilnya ditunjukkan seperti tabel berikut.26Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

27Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

a. diagram phasorb. diagram konstelasi- 135o28Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Bit splitter2 4 level converterProducModulatorfbIsin ctI sin ct 0,22 V 0,821 Vbit inputPAMQQII Ke kanal Q29Quadrature Amplitude Modulation (QAM)011111100000IIIIIIQQQQQQ

Kanal IKanal IOutput PAM Kanal IOutput balanced mod.+ 0,821- 0,821+ 0,22- 0,220,821 sin ct - 0,821 sin ct 0,22 sin ct 30Baud rate (symbol rate) sinyal 16 QAM = bit rate.BW sinyal 16 QAM = 2 x Baud rate = 2 f0/4 = f0/2.

Contoh : Hitung BW sinyal 16 QAM jika data rate = 8 Mbps.Jawab :BW = 2 x Baud rate

= 4 MHz.

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)31Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Contoh : Hitung informasi (bit) rate bila BW sinyal 16 QAM sebesar 1 MHz.Jawab :BW = 2 x baud rate baud rate = BW = 500 Hzbit rate = baud rate x log2 (16) = . bps.Modulasi 16 QAM 32Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

16 QAM : Terdapat 16 simbol, tiap simbol berisi 4 buat bit.Diagram konstelasi sinyal 16 QAM adalah seperti,33Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

dengan - Emin menyatakan energi sinyal dengan amplitudo terendah, - ai dan bi , sebuah pasangan dari bilangan integer bebas yang dipilih sesuai lokasi titik simbol tertentu. - fc , frekwensi pembawa- Ts , periode simbol

Bentuk umum sinyal M-ary QAM dinyatakan seperti, 0 t T i = 1, 2, ....., M 34Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Dapat dihubungkan dengan L-ary ASK dalam komponen in-phase (I) dan quadrature (Q), M = L2. 35Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Basic function (salib sumbu),Titik konstelasi ;

36Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Pada M-ary QAM energi tiap simbol dan juga jarak kondisi simbol tidak konstan. Koordinat dari titik sinyal ke i adalah, dengan (ai, bi) adalah sebuah elemen dari matrik L x L, seperti,

37Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Untuk 16 QAM terdapat 16 titik sinyal, masing-masing merupakan sebuah pasangan koordinat.M = 16 L = 4, sehingga matriknya berukuran 4 x 4 seperti dibawah,

38Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Energi rata-rata simbol sebesar,

Dengan menggunakan matriks [ai,bi] dan satu energi tiap sinyal diperoleh dengan menghitungnya seperti,

39Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Sehingga dihasilkan,

Eavg= 10Dan probabilitas kesalahan rata-rata pada kanal AWGN untuk M-ary QAM, yang menggunakan deteksi koheren dinyatakan seperti,

40Atau seperti ;

M = jumlah kemungkinan simbol .k = jumlah bit yang dikirim pada tiap simbol yang dikirim simbol = log2 (M).Eb = energi rata-rata tiap bit yang dikirim (Joule) = Es/k.Es = energi rata-rata simbol yang dikirim (Joule).Quadrature Amplitude Modulation (QAM)41

Tabel Q42Atau dapat dilakukan dengan cara seperti berikut, Energi bit dinyatakan seperti,Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Em ; energi tiap titik konstelasi 43Bila jarak dinotasikan dengan a maka energi rata-rata simbol sebesar,

Maka, Karena setiap simbol berisi 4 bit maka,Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

44Maka BERnya sebesar,

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)45ModulasiM = 2N, NPeBandwidthBPSK2, 1QPSK4, 2MSK4, 2M-PSKM, N16 QAM

16, 4M-QAMM, N

46 Efisiensi epktrum merupakan ukuran seberapa cepat data dapat dikirim dalam satu bandwidth tertentu. Diukur dalam satuan bits per detik per hertz (bps/Hz).Efisiensi Spektrum

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)47

48Konstelasi 16 QAM

Eb/N0 = 6 dB

Eb/N0 = 10 dBEb/N0 = 20 dB

49

Aplikasi QAM dan QPSK pada adaptive modulation50Adaptive modulation Penerapan adaptive modulation memungkinkan sebuah sistem wireless memilih jenis modulasi orde tinggi tergantung pada kondidi kanalnya. Dari gambar sebelumnya, untuk kondisi kanal yang berbeda diterapkan jenis modulasi yang berbeda pula. Semakin jauh jarak komunikasi, jenis modulasi yang dipilih adalah BPSK, semakin pendek jaraknya jenis modulasi orde tingi yang dipilih. Dengan adaptive modulation, memungkinkan sistem wireless mengurangi pengaruh fading dan interferensi.51LPFADCMAPLPFDACDEMAPI & QDemodulation090ChannelwtcoswtsinAnalogsourceAnalogsourceDigitalsourceDigitalsourceRFfRFfQIQI