Making module digital modulation techniques have been created in such a way as to be used as an experimental module, particularly for digital modulation technique 8-QAM, 16-QAM, and 64-QAM which will be used by students as a means to perform digital modulation technique that practicum of students are expected digital modulation system can be understood more clearly. This final project made by practice module available for description about processing technique in digital modulation clearerly and directional so that of practitioners earning correctness clearly comprehend image of process from delivery and acceptance of technique in digital modulation 8-QAM,16-QAM, and 64-QAM. At this making of visualisation apply MATLAB progamming to can present delivery process result graph and acceptance of technique in 8-QAM,16-QAM, and 64-QAM. keyword : Digital Modulation, 8-QAM,16-QAM, and 64-QAM, MATLA

Faridah, Luluk

Pratiarso, Aries

Indonesian

PENS Repository

1  Pembuatan Modul Praktikum Teknik Modulasi Digital 8-QAM, 16-QAM, dan 64-QAM dengan Menggunakan Software  Luluk Faridah1,  Aries Pratiarso2 1Mahasiswa Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Jurusan Teknik Telekomunikasi 2Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Surabaya 60111 e-mail : luluktelkom06@student.eepis-its.edu  e-mail : aries@eepis-its.edu  Abstrak    Semakin berkembangnya sistem komunikasi, khususnya di bidang  modulasi digital  menuntut  para praktisi (  mahasiswa ) yang  mendalami  bidang  telekomunikasi  untuk  memahami modulasi digital secara lebih jelas.    Pada proyek akhir ini akan dibuat modul praktikum yang dapat  mendiskripsikan  proses  kerja  teknik  modulasi  digital secara lebih jelas dan terarah sehingga para praktisi dapat benar -  benar  jelas  memahami    gambaran  proses  kerja  dari pengiriman dan penerimaan teknik modulasi digital 8-QAM,16-QAM  dan  64-QAM.  Pada  pembuatan  modul  praktikum  ini menggunakan  bahasa  pemprograman  MATLAB  agar  dapat menampilkan  grafik  hasil  proses  pengiriman  dan  penerimaan teknik 8-QAM,16-QAM, dan 64-QAM.   Dari hasil pembuatan modul praktikum ini, tentunya bisa dianalisa teknik modulasi digital 8-QAM, 16-QAM dan 64-QAM yang  selanjutnya  bisa  digunakan  untuk  praktikum  teknik modulasi digital.    Keyword  :  Modulasi  Digital,  8-QAM,16-QAM,  64-QAM,  MATLAB  1.  PENDAHULUAN     QAM  mengkombinasikan  antara  ASK  dan  PSK.  Jadi konstelasi sinyalnya berubah sesuai amplitude (jarak dari titik asal ke titik konstelasi) juga berdasarkan phase(titik konstelasi tersebar  di  bidang  kompleks).  Quadrature  amplitude modulation  (QAM)  adalah  skema  modulasi    dua  sinusoidal carrier, satu tepat 90 derajat dari fase dengan yang lainnya, digunakan untuk mengirimkan data melalui suatu saluran fisik.   Pada  proyek  akhir  sebelumnya  telah  dibuat  pembuatan simulator  interaktif  pengiriman  dan  penerimaan  informasi menggunakan  teknik  modulasi  digital  PSK  sedangkan  pada proyek akhir ini akan dibuat modul praktikum untuk teknik modulasi digital 8-QAM, 16-QAM, dan 64-QAM.         2.  TEORI PENUNJANG  8-QAM (Eight-Quadrature Amplitude Modulation)    Eight-QAM (8-QAM) merupakan teknik encoding M-ary dengan M=8. Sinyal output modulator 8-QAM berupa sinyal carrier yang mempunyai  amplitudo yang tidak konstan.  Pemancar 8-QAM        Gambar 1. Pemancar 8-QAM Keterangan gambar : a.  Sinyal  binary  data  yang  diterima  dibagi  kedalam  tiga group (tribit) yaitu kanal I, Q dan C.  b.  Masing-masing kanal mempunyai bit rate yang sama yaitu satu per tiga dari input data rate.  c.  Bit kanal I dan Q akan menentukan polaritas dari sinyal PAM pada output konverter 2-to-4 level, sedangkan kanal C menentukan magnitudonya.   Penerima 8-QAM     Gambar 2. Penerima 8-QAM Keterangan gambar : a.  Receiver 8-QAM adalah hampir sama dengan receiver 8-PSK, Perbedaannya terletak pada level PAM pada output product detector dan sinyal biner pada output konverter analog to digital. b.  Pada 8-QAM, sinyal output biner dari konverter analog to digital untuk kanal I adalah adalah bit I dan C, dan sinyal output biner dari konverter analog to digital untuk kanal Q adalah bit Q dan C.  16-QAM (Sixteen-Quadrature Amplitude Modulation)        Sixteen-QAM  (8-QAM)  merupakan  teknik  encoding  M-ary  dengan  M=8.  Sinyal  output  modulator  8-QAM  berupa sinyal carrier yang mempunyai  amplitudo yang tidak konstan.  2  Pemancar 16-QAM         Gambar 3. Pemancar 16-QAM Keterangan gambar : a.  Data input biner dibagi dalam empat kanal: I, I’, Q dan Q’ b.  Setiap  empat  bit  masuk  melalui  bit    splitter menghasilkan output paralel melalui kanal I, I’, Q dan Q’   Penerima 16-QAM        Gambar 4. Penerima 16-QAM Keterangan gambar : Output  dari  Power  Splitter  merupakan  sinyal  16QAM untuk Balanced Detector kanal I dan Q dan rangkaian Carrier Recovery. Output Balanced Detector merupakan sinyal PAM 16 level yang diberikan ke ADC.  64-QAM (64-Quadrature Amplitude Modulation)  Pemancar 64-QAM         Gambar 5. Pemancar 64-QAM  Keterangan gambar : a.  Data input biner dibagi dalam enam kanal: I, I’,I”, Q, Q’ dan Q” b.  Setiap enam bit masuk melalui bit  splitter menghasilkan output  paralel  melalui  kanal  I,  I’,I”,  Q,  Q’  dan  Q”  . Sehingga konverter 2 ke 8 level menghasilkan sinyal PAM 8 level.     Penerima 64-QAM         Gambar 6. Penerima 64-QAM Keterangan gambar : Output  dari  Power  Splitter  merupakan  sinyal  64QAM untuk Balanced Detector kanal I dan Q dan rangkaian Carrier Recovery. Output Balanced Detector merupakan sinyal PAM 64  level  yang  diberikan  ke  8-to-2  level  analog-to-digital converter (ADC).   3.  PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Sesuai  dengan  blok  diagram  secara  teori  di  atas,  maka dibuat interface dengan usre berikut :         Gambar 7. Tampilan Blok 8-QAM         Gambar 8. Tampilan Blok 16-QAM         Gambar 9. Tampilan Blok 64-QAM   4.  PENGUJIAN DAN ANALISA Blok 8-QAM a.  Blok QIC di sisi pengirim    Untuk 8-QAM, terdapat 3 kanal yaitu kanal Q,I, dan kanal C sehingga tiap 3 bit dikrimkan. Dalam hal ini ada 12 bit data yang dikirim secara acak dengan urutan Q,I,C. Berikut hasil input data 8-QAM secara random.  3     Gambar 10. Tampilan sinyal input data 8-QAM  Pada  gambar  di  atas  menjelaskan  bahwa  input  biner sebanyak 12 bit yang dikirimkan .  b.  Blok 2 to 4 level untuk kanal I dan kanal  Q     Gambar 11. Tampilan 2-to-4 level 8-QAM  Keterangan gambar : Untuk kanal I inputnya terdiri dari bit I dan C sedangkan untuk untuk kanal Q inputnya terdiri dari bit Q dan C.   c.  Blok Product Modulator untuk kanal I dan kanal  Q     Gambar 12. Hasil Product Modulator  8-QAM  Keterangan gambar : Untuk  kanal  Q  diperoleh  dari  hasil  sinyal  pembagian level  tegangan  di  kanal  Q  dikalikan  dengan  sinyal  sinus sedangkan untuk product modulator  pada kanal Q dikalikan dengan sinyal cosinus .  d.  Linear Summer dan Power Splitter     Gambar 13. Hasil Linear Summer dan Power Splitter 8-QAM  Keterangan gambar : Untuk Linear Summer di atas diperoleh dari penjumlahan antara sinyal hasil Product Modulator di kanal I dan sinyal hasil Product Modulator di kanal Q. Maka diperoleh sinyal blok Power Splitter.   e.  Product Detector Kanal I dan Kanal Q      Gambar 14. Hasil Product Detector di kanal I dan kanal Q  Keterangan gambar : Untuk Product Detector kanal I ,sinyal yang dihasilkan diperoleh  dari  sinyal  hasil  Power  Splitter  dari  kanal  I dikalikan  dengan  sinyal  sinus.  Sedangkan  untuk  Untuk Product Detector kanal Q ,sinyal yang dihasilkan diperoleh dari sinyal hasil Power Splitter dari kanal Q dikalikan dengan sinyal cosinus.  f. ADC pada kanal I      Gambar 15. Hasil ADC pada kanal I  Keterangan gambar : Proses ADC mengubah sinyal dari hasil Product Detector  pada kanal I, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal I dan dari sinyal pada level tegangan kanal I itulah maka akan diketahui 2 bit pembentuknya yaitu bit I dan bit C.  g.  ADC pada kanal  Q    Gambar 16. Hasil ADC pada kanal Q  Keterangan gambar : Proses ADC mengubah sinyal dari hasil Product Detector  pada kanal Q, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal Q dan dari sinyal pada level tegangan kanal Q itulah maka akan diketahui 2 bit pembentuknya yaitu bit Q dan bit C.   h.  Blok QIC di sisi penerima    Dari  pembentukan  bit-bit  pada  proses  ADC sebelumnya,maka  untuk  proses  selanjutnya  adalah mengurutkan  kembali  sesuai  dengan  urutan  bit  QIC  di  sisi pengirim sehingga dapat dibuktikan bahwa bit-bit pada saat dikirimkan akan sama dengan bit-bit di sisi penerima.    Berikut hasil urutan bit QIC di sisi penerima.     Gambar 17. Hasil bit pada penerima 8-QAM  Blok 16-QAM a.  Blok  QQ’II’ di sisi pengirim    Untuk 16-QAM, terdapat 4 kanal yaitu kanal Q,Q’,I, dan I’ sehingga tiap 4 bit dikrimkan. Dalam hal ini ada 16 bit data yang  dikirim  secara  acak  dengan  urutan  Q,Q’,I,I’.  Berikut hasil input data 16-QAM secara random.  4     Gambar 18. Tampilan sinyal input data 16-QAM  Pada  gambar  di  atas  menjelaskan  bahwa  input  biner sebanyak 16 bit yang dikirimkan.  b.  Blok 2 to 4 level untuk kanal I dan kanal  Q     Gambar 19. Tampilan 2-to-4 level 16-QAM  Pada  gambar  di  atas  merupakan  pembentukan  sinyal tegangan  di  kanal  I  dan  kanal  Q.  Untuk  kanal  I  inputnya terdiri  dari  bit  I  dan  I’  sedangkan  untuk  untuk  kanal  Q inputnya terdiri dari bit Q dan I’.   c.  Blok Balanced Modulator untuk kanal I dan kanal  Q      Gambar 20. Hasil Balanced Modulator  16-QAM  Keterangan gambar : Untuk Balanced Modulator pada kanal I diperoleh dari hasil  sinyal  pembagian  level  tegangan  di  kanal  I  dikalikan dengan  sinyal  carrier  sinus  sedangkan  untuk  Balanced Modulator pada kanal Q diperoleh dari sinyal hasil pembagial level  tegangan  pada  kanal  Q  yang  dikalikan  dengan  sinyal carrier  cosinus karena ada pembalik 900 pada kanal Q.  d.  Linear Summer dan Power Splitter      Gambar 21. Hasil Linear Summer dan Power Splitter 16-QAM  Keterangan gambar : Untuk Linear Summer di atas diperoleh dari penjumlahan antara sinyal hasil Product Modulator di kanal I dan sinyal hasil Product Modulator di kanal Q. Maka diperoleh sinyal blok Power Splitter.     e.  Balanced Detector Kanal I dan Kanal Q      Gambar 22. Hasil Balanced Detector di kanal I dan kanal Q Keterangan gambar  : Untuk Balanced Detector kanal I ,sinyal yang dihasilkan diperoleh  dari  sinyal  hasil  Power  Splitter  dari  kanal  I dikalikan  dengan  sinyal  sinus.  Sedangkan  untuk  Untuk Balanced Detector kanal Q ,sinyal yang dihasilkan diperoleh dari sinyal hasil Power Splitter dari kanal Q yang dikalikan dengan sinyal cosinus.  f.  ADC pada kanal I       Gambar 23. Hasil ADC pada kanal I  Keterangan gambar  : Proses  ADC  mengubah  sinyal  dari  hasil  Balanced Detector  pada kanal I, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal I dan dari sinyal pada level tegangan kanal I itulah maka akan diketahui 2 bit pembentuknya yaitu bit I dan bit I’.  g.  ADC pada kanal  Q     Gambar 24. Hasil ADC pada kanal Q  Keterangan gambar  : Proses  ADC  mengubah  sinyal  dari  hasil  Balanced Detector  pada kanal Q, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal Q dan dari sinyal pada level tegangan kanal Q itulah maka akan diketahui 2 bit pembentuknya yaitu bit Q dan bit Q’.  h.  Blok QQ’II’ di sisi penerima        Gambar 25. Hasil bit pada penerima 16-QAM  Pada  gambar  di  atas  menjelaskan  bahwa  output  biner sebanyak 16 bit yang diterima sama dengan input biner yang dikirim. 5   Blok 64-QAM a.  Blok  QQ’Q”II’I” di sisi pengirim    Untuk 64-QAM, terdapat 6 kanal yaitu kanal Q,Q’,Q”,I,I’ dan I” sehingga tiap 6 bit dikrimkan. Dalam hal ini ada 24 bit data yang dikirim secara acak dengan urutan Q,Q’,Q”,I,I’,I”. Berikut hasil input data 64-QAM secara random.     Gambar 26. Tampilan sinyal input data 64-QAM  Pada  gambar  di  atas  menjelaskan  bahwa  input  biner sebanyak 24 bit yang dikirimkan .  b.  Blok 2 to 8 level untuk kanal I dan kanal  Q     Gambar 27. Tampilan 2-to-8 level 64-QAM  Pada  gambar  di  atas  merupakan  pembentukan  sinyal tegangan  di  kanal  I  dan  kanal  Q.  Untuk  kanal  I  inputnya terdiri  dari  bit  I,I’  dan  I”  sedangkan  untuk  untuk  kanal  Q inputnya terdiri dari bit Q,Q’ dan Q”.   c.  Blok Balanced Modulator untuk kanal I dan kanal  Q     Gambar 28. Hasil Balanced Modulator  64-QAM  Keterangan gambar : Untuk Balanced Modulator pada kanal I diperoleh dari hasil  sinyal  pembagian  level  tegangan  di  kanal  I  dikalikan dengan  sinyal  carrier  sinus  sedangkan  untuk  Balanced Modulator pada kanal Q diperoleh dari sinyal hasil pembagian level  tegangan  pada  kanal  Q  yang  dikalikan  dengan  sinyal carrier  cosinus.  d.  Linear Summer dan Power Splitter     Gambar 29. Hasil Linear Summer dan Power Splitter 64-QAM Keterangan gambar : Untuk Linear Summer di atas diperoleh dari penjumlahan antara sinyal hasil Product Modulator di kanal I dan sinyal hasil  Product  Modulator  di  kanal  Q.  Pada  blok  Power Splitter,sinyal-sinyal tersebut dibagi menjadi beberapa bagian yang masuk di kanal I,kanal Q, serta di Carrier Recovery.  e.  Balanced Detector Kanal I dan Kanal Q     Gambar30. Hasil Balanced Detector di kanal I dan kanal Q Keterangan gambar  : Untuk Balanced Detector kanal I ,sinyal yang dihasilkan diperoleh dari sinyal hasil  Power Splitter dari kanal I yang kemudian  dikalikan  dengan  sinyal  sinus.  Sedangkan  untuk Untuk  Balanced  Detector  kanal  Q  ,sinyal  yang  dihasilkan diperoleh dari sinyal hasil Power Splitter dari kanal Q yang kemudian dikalikan dengan sinyal cosinus.  f.  ADC pada kanal I      Gambar 31. Hasil ADC pada kanal I  Keterangan gambar  : Proses  ADC  mengubah  sinyal  dari  hasil  Balanced Detector  pada kanal I, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal I dan dari sinyal pada level tegangan kanal I itulah maka akan diketahui 3 bit pembentuknya yaitu bit I,I’dan bit I”.  g.  ADC pada kanal  Q     Gambar 32. Hasil ADC pada kanal Q  Keterangan gambar  : Proses  ADC  mengubah  sinyal  dari  hasil  Balanced Detector  pada kanal Q, sedangkan sinyal pada level tegangan kanal Q dan dari sinyal pada level tegangan kanal Q itulah maka akan diketahui 3 bit pembentuknya yaitu bit Q,Q’dan bit Q”.  h.  Blok QQ’II’ di sisi penerima      Gambar 33. Hasil bit pada penerima 64-QAM  6  Pada  gambar  di  atas  menjelaskan  bahwa  output  biner sebanyak 24 bit yang diterima sama dengan input biner yang dikirimkan..  Diagram Konstelasi 8-QAM,16-QAM dan 64-QAM     Gambar 34.Digram Konstelasi 8-QAM  Pada  gambar  di  atas  merupakan  diagram  konstelasi  8-QAM dimana terdapat 8 titik yang merupakan urutan dari  bit 000 sampai 111.      Gambar 35.Digram Konstelasi 16-QAM  Pada gambar di atas merupakan diagram konstelasi 16-QAM dimana terdapat 16 titik yang merupakan urutan dari  bit 0000 sampai 1111.       Gambar 36.Digram Konstelasi 16-QAM  Pada gambar di atas merupakan diagram konstelasi 64-QAM dimana terdapat 64 titik yang merupakan urutan dari  bit 000000 sampai 111111.   Diagram Pola mata 8-QAM,16-QAM dan 64-QAM     Gambar 37.Digram Konstelasi 8-QAM      Gambar 38.Digram Konstelasi 16-QAM       Gambar 39.Digram Konstelasi 64-QAM Untuk bentuk pola mata 8-QAM dan 16-QAM bentuknya hamper  sama,  hal  ini berkaitan dengan banyaknya bit  yang ditransmisikan  tiap  satu  simbol  atau  sekali  pengirimannya hanya  terpaut  1  bit.  Sedangkan  untuk  pola  mata  64-QAM bentuknya sudah berbeda dan terlihat agak semburat hal ini dikarenakan panjang bit dalam setiap pengirimannya adalah 6bit  sehingga  pada  penerimanya  cenderung  lebih  banyak mengalami  gangguan  dalam  hal  ini  termasuk  ISI  atau InterSymbol Interference.  Grafik BER 8-QAM,16-QAM dan 64-QAM      Gambar 40.Perbandingan BER 8-QAM,16-QAM,dan 64-QAM   Pada gambar di atas tampak grafik BER untuk 64-QAM error nya lebih besar daripada 8-QAM dan 16-QAM.   5.  KESIMPULAN  1.  Pada  pembuatan  modul  praktikum  ini,  khususnya  pada proses  pengiriman  dan  penerimaan  informasi  8-QAM terdapat blok yaitu : Sumber  informasi,  Reference  Carrier,  2  to  4  converter, Product  Modulator,  Linier  Summer,  Power  Splitter, Carrier Recovery, Product detector, ADC, dan Blok Q I C.   2.  Pada  pembuatan  modul  praktikum  ini,  khususnya  pada proses  pengiriman  dan  penerimaan  informasi  16-QAM terdapat blok yaitu : Sumber  informasi,  Reference  Carrier,  2  to  4  converter, Balanced  Modulator,  Linier  Summer,  ,  Power  Splitter, Carrier Recovery, Product detector, ADC, dan Blok Q Q’ I I’.   3.  Pada  pembuatan  modul  praktikum  ini,  khususnya  pada proses  pengiriman  dan  penerimaan  informasi  64-QAM terdapat blok yaitu : Sumber  informasi,  Reference  Carrier,  2  to  8  converter, Balanced  Modulator,  Linier  Summer,  ,  Power  Splitter, Carrier Recovery, Product detector, ADC, dan Blok Q Q’ Q” I I’ I”.     Daftar Pustaka :  [1] Aries Pratiarso, ST.MT” Modul Ajar Teknik Pengkodean “ PENS ITS, Surabaya, 2006  [2]  Wang,  Weizheng.  “  Communications  TOOLBOX  For  Use  with MATLAB and SIMULINK”, April. 1996   [3]  http://www dsplog com/ 2007/09/23/scalling-factor-in-qam   [4] Hiroshi Harada and Ramjee Prasad “Simulation and software radio for mobile communication”, Boston, London. 

Pembuatan Modul Praktikum Teknik Modulasi Digital 8-QAM, 16-QAM, dan 64-QAM dengan Menggunakan Software

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

PENS Repository