Qpsk

MAKALAH

SISTEM KOMUNIKASI II

QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

DISUSUN OLEH :

IRFAN KURNIADI HAMZAH(1007133987)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Inovasi pada teknologi telekomunikasi berkembang secara cepat dan selaras dengan

perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari

layanan yang fleksibel, serba mudah dan memuaskan dan mengejar efisiensi di segala aspek.

Seiring dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, menyebabkan sektor–

sektor industri semakin banyak yang menggunakan fasilitas atau peralatan dengan teknologi

yang canggih guna mendapatkan hasil yang optimal dan efisien.

Aktifitas kehidupan sehari-hari banyak tergantung dari penggunaan informasi. Bentuk-

bentuk informasi adalah beraneka ragam, antara lain dalam bentuk bahasa lisan, tertulis atau

data tertulis/gambar. Informasi bisa diolah, disimpan dan disalurkan. Teknologi-teknologi baru

telah dikembangkan untuk melakukan hal-hal tersebut. Salah satu sarana yang paling penting

dalam penyaluran informasi adalah dengan mengkonversikan informasi ke dalam bentuk sinyal

listrik dan mentransmisikannya dalam jangkauan jarak tertentu menggunakan suatu media

komunikasi.

Jika kita berbicara tentang sistem komunikasi, maka tidak akan terlepas dari modulasi.

Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital.

Contoh modulasi sinyal analog adalah Frequency Modulation (FM) dan Amplitude Modulation

(AM). Sementara modulasi sinyal digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency

Shift Keying (FSK) dan Phase Shift Keying (PSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).

1.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan makalah Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) ini adalah

untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sistem Komunikasi II yang ditugaskan oleh dosen

pengajar. Selain itu semoga dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi para pembaca.

1.3 Manfaat Penulisan

Lebih dapat mendalami tentang Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) kepada para

pembaca dan individu agar bisa memanfaatkan teknologi komunikasi sebaik-baiknya.

1.4 Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan penulis dalam pembuatan makalah ini adalah dengan

menggunakan metode kepustakaan dan metode observasi dari berbagai media baik elektronik

maupun cetak, khususnya internet.

1.5 Perumusan Masalah

a. Pengertian modulasi

b. Pengertian modulasi digital Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

c. Modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

d. Modulator Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

e. Demodulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

f. Demodulator Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

g. Bandwidth Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

h. Kelebihan dan kekurangannya

i. Pengaplikasiannya

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 MODULASI

Modulasi adalah proses pencampuran atau penumpangan gelombang sinyal informasi

(gelombang yang memodulasi) dengan gelombang pembawa (gelombang yang dimodulasi)

sehingga sebagian dari karakteristik gelombang pembawa diubah sesuai dengan nilai sesaat

gelombang sinyal.

Gelombang pembawa yang termodulasi, dapat ditransmisikan dari satu tempat ke tempat

lain, dan sinyal informasi dapat diambil kembali di sisi penerima. Informasi yang dikirim bisa

berupa data analog maupun data digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu modulasi

analog dan modulasi digital. Modulasi analog yaitu transmisi data analog menjadi sinyal analog

sedangkan modulasi digital adalah transmisi data digital menjadi sinyal analog.

Gambar 2.1 Modulasi AM

Tujuan dilakukannya modulasi yaitu :

- Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan

frekuensi sama atau berdekatan.

- Dimensi antenna menjadi lebih mudah diwujudkan.

- Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing (proses menggabungkan beberapa sinyal

untuk ditransmisikan serentak pada satu kanal ) dan ditransmisikan via sebuah saluran

transmisi.

- Mempermudah meradiasikan sinyal.

- Pengiriman sinyal akan memiliki performance yang baik.

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam

sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat

gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier)

memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati

modulated 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 (gelombang-gelombang radio). Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi

digital yaitu : Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), dan Phase Shift

Keying (PSK).

2.2 QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) merupakan salah satu jenis dari modulasi digital

Phase Shift Keying (PSK). Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) adalah bentuk lain dari

modulasi digital selubung konstan termodulasi sudut. QPSK adalah teknik pengkodean M-ary

dimana M=4 (karenanya dinamakan “Quatenary“ yang berarti 4). M-ary adalah suatu bentuk

turunan dari binary. M berarti digit yang mewakili banyaknya kondisi yang mungkin. Dalam

QPSK ada 4 phase output yang berbeda, maka harus ada 4 kondisi input yang berbeda. Karena

input digital ke modulator QPSK adalah sinyal biner, maka untuk menghasilkan 4 kondisi input

yang berbeda harus dipakai bit input lebih dari 1 bit tunggal. Contohnya menggunakan 2 bit, ada

4 kondisi yang mungkin : 00, 01,10 dan 11 seperti gambar dibawah ini :

Gambar 2.2 Konstelasi fase QPSK

01 dinyatakan dengan fase 45°




Persamaannya :

s(t) = A cos [ 2πfct π4

] = 11

s(t) = A cos [ 2πfct 3 π4

] = 10


] = 00


] = 01

Sebagai contoh dapat dialokasikan fase unt uk setiap sandi yaitu sebagai berikut :

Gambar 2.3 Alokasi fase setiap sandi

Pengiriman data yang cepat dan efisien menyebabkan sistem-sistem transmsi

digital mendapat tempat yang semakin penting dalam bidang komunikasi. Sistem modulasi

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) merupakan salah satu sistem modulasi digital untuk

mengirimkan data yang lebih cepat.

Data digital yang dikirimkan merupakan data acak dengan kecepatan 2 kilobit per detik.

Data tersebut diubah menjadi data seri dan data pararel, masing-masing dengan kecepatan 1

kilobit per detik. Data digital yang berupa unipolar NRZ kemudian diubah menjadi bipolar NRZ .

Dengan sinyal informasi berbentuk pulsa dan sinyal gelombang pembawa berbentuk gelombang

sinus, maka akan diperoleh hasil perkaliannya berupa sinyal Binary PSK. Hasil dari rancangan

Modulator QPSK merupakan kombinasi linier dari sistem modulasi Binary PSK.

Gambar 2.4 Sinyal QPSK dalam domain waktu

Data biner yang disampaikan oleh gelombang ini adalah: 1 1 0 0 0 1 1 0.

- Odd bits, memberikan kontribusi pada komponen-fase: 1 1 0 0 0 1 1 0

- Even bits, berkontribusi komponen kuadratur-fase: 1 1 0 0 0 1 1 0

2.3 MODULASI QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

Modulasi QPSK merupakan salah satu jenis modulasi M - Quadrature Amplitude

Modulation (QAM) dengan M=4. Bit input biner dipisah menjadi dua kanal transmisi baseband

yaitu I dan Q, kemudian pada kanal tersebut sinyal diubah menjadi sinyal PAM oleh pengubah,

dari sinyal biner yang memiliki amplitude +1 dan 0, ke sinyal L level yang memiliki amplitude +

(L -1) dan –(L - 1), lazim disebut 2 to L Converter, dimana nilai L = 2k/2. Setelah sinyal menjadi

sinyal PAM, lalu dimodulasi dengan modulator seimbang (balanced modulator) dengan sin(ωct)

pada kanal I dan cos(ωct) pada kanal Q, kemudian dijumlahkan secara linier, menjadi sinyal

I+jQ dan sinyal menjadi sinyal termodulasi M-QAM.

Modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) memiliki empat simbol yang

mempunyai amplitude sama dengan fase yang berlainan. Keempat simbol tersebut dibentuk dari

grup dua bit input, sehingga diperoleh empat kondisi yang mungkin, yaitu 00, 01, 10 dan 11.

Setiap bit menghasilkan satu dari empat fase yang mungkin, sehingga rate keluarannya adalah

setengah dari rate input.

Modulasi QPSK merupakan modulasi yang sama dengan BPSK, tetapi pada QPSK

terdapat empat buah level sinyal, yang merepresentasikan empat kode binary, yaitu ‘00’, ‘01’,

‘11’, ‘10’. Masing-masing level sinyal disimbolkan dengan perbedaan fasa 900. Modulasi QPSK

memilki efisiensi bandwidth dua kali lebih besar dibandingkan dengan BPSK, karena dua bit

dikirimkan pada satu simbol sinyal termodulasi. Sinyal QPSK dapat dituliskan dengan

persamaan :

Dimana Ts merupakan periode simbol dan sama dengan dua kali periode bit.

Probabilitas Bit Error Rae (BER) sinyal QPSK pada kanal AWGN diformulasikan

dengan persamaan :

Merupakan perbandingan antara daya sinyal dengan daya noise (SNR). BER dari QPSK

sama dengan dua kali BER BPSK, tetapi QPSK dapat mengirim dua kali data lebih banyak

dengan menggunakan bandwidth yang sama dibanding BPSK

2.4 MODULATOR QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

Gambar 2.5 Blok diagram Transmitter QPSK

http://irwandinata.files.wordpress.com/2010/07/21.jp

Gambar 2.6 Blok diagram Modulator QPSK

Setiap 2 input data serial (2 bit) yang datang diubah menjadi data parallel. Satu bit masuk

ke BM, dan satu lagi ke BM2, yang masing-masing sebagai kanal-I dan kanal-Q. Jadi kanal-I

maupun kanal-Q mempunyai kemungkinan memperoleh logic 1 dan logic 0.

Berdasarkan kombinasi kanal-I dan kanal-Q terdapat 4 kemungkinan(truth table). Sesuai

dengan kondisi pada input kanal-I (logic 0 atau logic1) dan gelombang osilator carrier yang

bersifat sin wct, maka output BM2 = ± wct.

Untuk BM2, dimana gelombang carrier yang memasuki BM2 mempunyai sifat cos wct.

Sebelum memasuki BM2 gelombang osilator carrier fasanya digeser 90º (oleh 90º phase shifter)

dan mendapat input logic dari kanal-Q, sehingga output BM2 = ± cos wct.

Output-output dari BM1 dan BM2 dijumlahkan oleh summing amplifier, kemudian

digunakan BPF untuk menyalurkan frekuensi-frekuensi spektrum yang diinginkan dan meredam

frekuensi-frekuensi yang tidak diperlukan.

Hasil summing amplifier :

± sin wct ± cos wct

Gambar 2.7 Truth table

Gambar 2.8 Sudut fasa Modulator QPSK

2.5 DEMODULASI QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

Yang merupakan tugas sistem penerima adalah demodulation dan sampling serta

detection. Demodulasi QPSK merupakan kebalikan proses modulasi QPSK. Tujuannya adalah

untuk mendapatkan kembali sinyal informasi yang telah ditumpangkan terhadap sinyal carrier

pada saat proses modulasi dan mempersiapkan sinyal informasi tersebut untuk proses deteksi.

Teknik demodulasi yang dipakai pada QPSK adalah menggunakan demodulasi koheren dengan

deteksi sinkron.

Prinsip dari deteksi sinkron adalah penggunaan sinyal carrier dengan frekuensi dan fasa

yang sama antara pengirim dan penerima.

2.6 DEMODULATOR QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

Gambar 2.9 Blok diagram Demodulator QPSK

Sinyal yang diterima (sinyal BPSK) masuk ke lengan inphase, lengan quadrature, dan

rangkaian carrier recovery. Fungsi carrier recovery adalah untuk mendapatkan sinyal carrier

yang frekuensi dan fasanya koheren dengan di pengirim. Untuk lengan inphase, keluaran dari

carrier recovery ini akan dikalikan dengan QPSK. Kemudian output carrier recovery tersebut

digeser 90 derajat untuk dipakai sebagai carrier pada lengan quadrature.

Pada kondisi tertentu fasa carrier dapat berubah akibat adanya ketidak sempurnaan

akibat noise maupun akibat ketida ksempurnaan dari perangkat demodulator itu sendiri. Error

fasa yang dimaksud tersebut adalah perbedaan fasa carrier pada saat kondisi ideal dibandingkan

kondisi tidak ideal. Dalam blok diagram ini, beda fasa carrier pada kedua lengan adalah 90

derajat, namun karena adanya noise ataupun ketidak sempurnaan dari perangkat demodulator

tersebut, fasa 90 derajat bergeser.

Kemudian keluaran dari mixer tersebut masuk ke LPF untuk menghilangkan komponen

carriernya. Sesudah itu dilakukan proses sampling yang dikoordinir oleh simbol timing recovery.

data hasil sampling kemudian masuk ke decision circuit untuk memperoleh data genap dan data

ganjil. Prinsip dari decision circuit adalah membandingkan antara sinyal yang diterima dengan

tegangan referensi.

2.7 BANDWIDTH

Analisa bandwidth atau spektrum untuk modulasi QPSK analog dengan analisis

bandwidth modulasi BPSK. Hanya frekuensi dasarnya adalah fa=fb/4, yaitu frekuensi terbesar

yang terjadi atas kombinasi 2 digit yang masuk ke serial to parallel converter secara berurutan

terdiri atas susunan digit-digit : 11 dan 00 atau sebaliknya.

Jadi :

BW modulasi QPSK = 2. fa = 2 (fb/4) = fb/2

2.8 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Kelebihan :

Bandwidth dua kali lebih efisien dibandingkan BPSK

Satu fasa dapat mengkodekan 2 bit

Bit Error Rate (BER) lebih rendah daripada ASK dan FSK

Kekurangan :

Fasanya lebih sensitif daripada BPSK

2.9 APLIKASI

Umumnya digunakan pada jaringan gelombang mikro, modem, video conferencing, dan

pada komunikasi satelit.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Modulasi digital QPSK mempunyai bandwidth yang lebih efisien dibandingkan

BPSK, dikarenakan satu fasa dapat mengkodekan 2 bit.

Mempunyai 4 fasa dengan perbedaan setiap fasa sebesar 90º

DAFTAR PUSTAKA

[1] Stallings, William, 2001, Data Communication dan Computer.

[2] http://blog.unsri.ac.id

[3] http://eprints.undip.ac.id

[4] http.evi.blogspot.com

[5] http.merucahyo.blogspot.com

http://eprints.undip.ac.id/

http://blog.unsri.ac.id/

Documents

Qpsk