7/21/2019 QAM-16.ps

1/13

- 1 -

Quadrature Amplitudo Modulation-16Sigit Kusmaryanto, http://sigitkus@ub.ac.id

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat

pesat, kebutuhan akan informasi juga semakin meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan

semakin banyaknya masyarakat yang menggunakan peralatan telekomunikasi seperti

telepon, komputer, televisi, radio, dll.

Komunikasi itu sendiri dapat dilakukan secara analog dan digital. Menurut teori

komunikasi, pengaruh interferensi pada transmisi informasi dapat diperkecil apabila

sinyal-sinyal informasi yang berupa sinyal analog dikodekan kedalam bentuk digital.

Selain itu komunikasi digital juga mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan

dengan komunikasi analog yaitu transmisi secara digital lebih kebal terhadap gangguan

noise, sedangkan pada sistem analog terjadi noise yang bersifat akumulatif, dimana

harga S/N (signal to noise) semakin menurun jika jaraknya semakin jauh. Selain itu

desain rangkaian digital relatif lebih sederhana karena menggunakan teknik-teknik IC

untuk rangkaian digital. Oleh karena itu komunikasi digital lebih banyak digunakan

dalam pentransmisian sinyal-sinyal informasi.

Pada saluran telepon, pengiriman sinyal digital tidak dapat dilakukan secara

langsung pada saluran yang tersedia. Hal ini disebabkan karena saluran telepon

memiliki lebar jalur frekuensi yang terbatas, yaitu antara 300 Hz 3400 Hz. Sedangkan

7/21/2019 QAM-16.ps

2/13

- 2 -

untuk mengirimkan sinyal digital dengan kecepatan sinyal yang semakin meningkat,

maka dibutuhkan pula lebar jalur frekuensi yang lebih besar. Sehingga digunakan sistem

QAM 16 (Quadrature Modulation Amplitudo) yang memungkinkan pengiriman sinyal

digital dengan kecepatan sinyal 9600 bit / detik pada saluran telepon.

7/21/2019 QAM-16.ps

3/13

- 3 -

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Quadrature Amplitudo Modulation (QAM)

Sinyal QAM menggunakan dua sinyal pembawa quadratureyakni cos tfc2 dan

sin tfc2 , yang masing-masing dimodulasikan dengan bit informasi yang berurutan.

Bagian sinyal dengan pembawa cos tfc2 disebut komponen sefasa (in-phase),

sedangkan bagian sinyal dengan pembawa sin tfc2 disebut komponen quadrature.

Pentransmisian sinyalnya menggunakan metode Quadrature Carrier Multiplexing.

Bentuk gelombang dari sinyal yang ditransmisikan adalah :

MmtftgAtftgAtu cTmscTmcm ,...,2,1,2sin)(2cos)()( =+= (2.1)

dimana { }mcA dan { }msA adalah kumpulan level amplitudo yang diperoleh melalui

penggambaran k-bit yang berurutan menjadi sinyal amplitudo.

QAM dapat digambarkan sebagai bentuk kombinasi dari modulasi amplitudo

digital dan modulasi fasa digital. Sehingga bentuk gelombang sinyal QAM yang

ditransmisikan dapat dinyatakan sbb :

( ) 1...,,2,1,2cos)()( MmtftgAtu ncTmmn =+=

2,...,2,1 Mn = (2.2)

Gambaran geometri sinyal dari sinyal sinyal yang telah diberikan pada

persamaan (2.1) dan (2.2) adalah bentuk dari vektor sinyal dua dimensi :

MmAEAEs mssmcsm ,...,2,1,, == (2.3)

Jika suatu sinyal ditransmisikan dalam sembarang selang t detik tertentu, maka

akan memiliki persamaan sbb :

7/21/2019 QAM-16.ps

4/13

- 4 -

+= n cncn ttn

thbtt

nthatS ]sin)(cos)([)( (2.4)

h(t) : tanggapan impuls filter pembentukan

n = 0 : sesuai dengan selang t detik pada saat ini

npositif : sesuai dengan selang t detik pada saat sesudahnya

nnegatif : sesuai dengan selang t detik pada saat sebelumnya

(an,bn) : salah satu dari harga-harga pasangan yang mungkin ditransmisikan

dalam selang tersebut.

Dari persamaan (2.4) ini terlihat bahwa sinyal QAM secara umum harus

mempunyai spektrum yang berpusat disekitar frekuensi pembawa fc= c/2. Dalam

spektrum terdapat sideband bagian atas dan bagian bawah yang membentang dengan

bandwidthmasing-masing sebesar Bhz. Pembentukansideband bergantung pada filter

pembentukan h(t). Gambar spektrum QAM dapat dilihat pada gambar (2.1).

Gambar 2.1.Spektrum QAM (a) Spektrum baseband. (b) spektrum QAM

0 Bf (Hz)

(a)

Sidebandbagian

atas

Side

band

bagian

bawah

fc fc+ Bfc B

7/21/2019 QAM-16.ps

5/13

- 5 -

2.2 Laju Pengiriman Sinyal

Untuk suatu bentuk gelombang biner, laju bit adalah sama dengan laju

pengiriman sinyal dan dinyatakan dalam bit/detik. Misalkan adalah waktu yang

diperlukan untuk memancarkan 1 bit, maka laju pengiriman sinyal adalah :

r= 1 / (2.5)

Bila sinyal dipancarkan melalui sebuah baseband channel, lebar jalur saluran

menentukan batas atau limit dari laju pengiriman sinyal. Limit ini tercapai untuk sinyal

dengan jumlah perubahan per detik yang terbesar, yakni suatu gelombang persegi yang

mempresentasikan suatu sinyal digital. Periode gelombang persegi ini adalah 2

dengan komponen frekuensi dasar adalah : f0 = 1/T = 1/2 = r/2.

Baseband channel berperilaku sebagai sebuah filter low pass filter yang

melewatkan semua frekuensi dari 0 sampai suatu nilai cut off. Dengan memisalkan

bahwa respon frekuensi adalah nol diatas suatu limit frekuensi B, maka agar komponen

dasar dari gelombang persegi dapat dipancarkan,f0tidak boleh lebih besar dariB, jadi :

B f0 atau B r/2

Persamaan di atas disebutKriteria Nyquistyang menyatakan bahwa untuk suatu

laju pengiriman sinyal r, lebar jalur tersempit yang dapat digunakan adalah :

B = r/2

Berdasarkan rumusan di atas dapat diketahui bahwa laju pengiriman sinyal (r)

pada saluran telepon dengan bandwidth300-3400 Hz adalah 6200 bit/detik. Sehingga

untuk meningkatkan laju pengiriman sinyal menjadi 9600 bit/detik dibutuhkan

bandwidth4800 Hz. Hal ini dapat dipenuhi dengan bantuan QAM.16.

7/21/2019 QAM-16.ps

6/13

- 6 -

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Sistem QAM 16 Pada Saluran Telepon

Untuk transmisi dengan laju bit tinggi melalui saluran telepon, dibutuhkan

pensinyalan multi simbol. Suatu konstelasi sinyal QAM 16 titik dengan titiktitik yang

memiliki spasi sama seperti ditunjukkan pada gambar 3.1 digunakan pada modem 9600

bit/detik yang memerlukan jangkauan frekuensi lebih lebar dari 300-3000 Hz.

Modem-modem laju bit rendah menggunakan jangkauan frekuensi 600 hingga 3000 Hzsebagai bandwidthtransmisi, dengan pembawa berada di pusat.

Gambar 3.1. QAM 16 9600 bit/det dengan r= 0.1

2400

fc = 1.6503000

dB

300

f (Hz)

(a)

(b)

7/21/2019 QAM-16.ps

7/13

- 7 -

3.2 Modulator QAM 16

Diagram blok modulator QAM 16 dapat ditunjukkan pada gambar 3.2.

Data biner masukan dibagi menjadi empat dengan pengubah serial ke paralel (serial to

parallel converter ), yaitu I, I*, Q, Q* masing-masing diumpankan kepengubah 2 bit ke

4 level sehingga menghasilkan sinyal 4 level modulasi amplitudo pulsa (PAM). Sinyal

PAM tersebut kemudian diumpankan ke Low Pass Filter (LPF) yang akan membatasi

lebar jalur frekuensi sinyal PAM tersebut.

Gambar 3.2 Diagram Blok Modulator QAM 16

Keluaran dari LPF digunakan untuk memodulasi sinyal pembawa pada

modulator balans yang merupakan modulator pengali. Kemudian keluaran dari dua

buah modulator balans dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal QAM 16.

QQ Q* I

*

Pengubah 2

bit ke 4 level

Pengubah 2bit ke 4 level

LPF

LPF

PenjumlahanOscilatorPembawa

90o

Fb/4 bit per detik

Fb/4 bit per detik

masukan

Fbbit per detik

7/21/2019 QAM-16.ps

8/13

- 8 -

Gambar 3.3. Gambar masukan pada LPF

Gambar 3.4.Gambar Keluaran pada LPF

Pada sistem QAM 16 sebuah simbol dikirimkan setiap 4 bit masukan sehingga

memungkinkan 16 buah simbol untuk dikirimkan.

Gambaran geometris dari 16 sinyal QAM 16 dapat dilihat pada gambar 2.6. Pada

susunan gambar tersebut setiap posisi sinyal berjarak sama dengan titik terdekat, dimana

jaraknya adalah d = 2a.

(a,3a)(3a, 3a)

(a, a)

t

LPF ideal

B=1/2

0

2 4

t

t

7/21/2019 QAM-16.ps

9/13

- 9 -

Gambar 3.5. Diagram sinyal QAM 16

Dari gambar di atas dapat dihitung energi rata-rata sinyal. Karena sinyal-sinyal

tersebut simetris dengan sinyal pada kuadran pertama, maka energi normalisasi rata-

ratanya adalah :

Es = [ (a2+a2) + (9a2+a2) + (a2+9a2) + (9a2+9a2) ]

Es= 10 a2

DimanaEsadalah energi normalisasi rata-rata sinyal QAM

a = sE1.0

d = 2a = 2 sE1.0

3.3 Demodulator QAM 16

Demodulator QAM 16 mempunyai rangkaian penemu sinyal pembawa.

Keluaran rangkaian ini adalah sinyal pembawa dengan fasa 0sehingga bisa digunakan

untuk mendemodulasi sinyal 6 QAM. Gambar 3.7 merupakan diagram blok

demodulator 16 QAM. Keluaran dari rangkaian penemu sinyal pembawa digeser

fasanya 90. Pembawa dengan fasa 0 dan 90 dikalikan dengan sinyal 16 QAM.

Setelah dimasukkan sebuah LPF dilanjutkan ke pengubah 4 level ke 2 bit, keluaran

pengali akan berubah menjadi sinyal I,I*,Q dan Q*. Keempat kanal ini dimasukkan ke

pengubah paralel ke serial untuk mendapatkan keluaran serial.

U2(t)

7/21/2019 QAM-16.ps

10/13

- 10 -

7/21/2019 QAM-16.ps

11/13

- 11 -

Gambar 3.6. Gambar demodulator 16 QAM

ModulatorBalans

LPF

Penemu

SinyalPembawa

Pengubah 4

level ke 2

bit

ModulatorBalans

LPFPengubah 4

level ke 2bit

900

Pengubah

Paralelke Serial

7/21/2019 QAM-16.ps

12/13

- 12 -

BAB IV

PENUTUP

Dari hasil analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Laju pengiriman sinyal (r) pada saluran telepon dengan bandwidth300-3400 Hz

adalah 6200 bit/detik. Sedangkan untuk meningkatkan laju pengiriman sinyal

menjadi 9600 bit/detik dibutuhkan bandwidth4800 Hz. Dengan pemodulasian

QAM 16, jalur/bandwidthfrekuensi pada saluran telepon dapat diperlebar

2. QAM mempunyai dua buah sinyal pembawa quadrature yaitu cos tfc2 dan sin

tfc2 .

3. Pada sistem QAM 16 sebuah simbol dikirimkan setiap 4 bit masukan sehingga

memungkinkan 16 buah simbol untuk dikirimkan.

4. QAM dapat digambarkan sebagai bentuk kombinasi dari modulasi amplitudo

digital dan modulasi fasa digital

7/21/2019 QAM-16.ps

13/13

- 13 -

DAFTAR PUSTAKA

1. Mischa Schwartz., Information Transmission, Modulation and Noise, Third

Edition. Mc. Graw-Hill Inc, 1980.

2. Wayne Tomasi, Advanced Electronic Communications Systems, Third Edition.

USA : Prentice Hall International Inc, 1994.