Gelombang Radio

 

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 1

1.        ABI ZHAFAR                 (01)

2.        A. RIDHO MASHURI    (02)

3.        YAYI TANAYA N         (36)

4.        ZAQIYATUL ULFA      (37)

 

A.    Definisi Atau Pengertian Radio Dan Gelombang Radio

Pengertian radio dan gelombang radio – apakah itu radio dan glombang radio? di jaman yang serba canggih ini kita mungkin sudah mengenal kata tersebut. Tapi apakah kamu sudah mengetahui arti dari radio?

Radio adalah suatu teknologi yang dipakai untuk pengiriman sinyal, yaitu dengan menggunakan cara modulasi dan cara radiasi gelombang elektromagnetik. Gelombang ini melintas dan merambat melalaui udara serta bisa juga merambat lewat ruang angkasa yang hampa akan udara, sebab gelombang ini tidak memerlukan medium pengangkut (misalnya seperti molekul udara).

Glombang radio adalah merupakan suatu gelombang yang mempunyai frekuensi paling kecil / panjang gelombang paling panjang. Gelombang radio ada dalam rentang frekuensi yang luas meliputi beberapa Hz sampai gigahertz (GHz / orde pangkat 9). Atau penjelasan singkatnya merupakan suatu bentuk radiasi elektromagnetik (electromagnetic radiation) yang tidak terlihat.

Gelombang Radio terdiri dari :

1.    Frekuensi dan Panjang Gelombang

2.    Teknik Pemodulasian AM FM

3.    Teknik Pemodulasian PM FSK

4.    Teknik Pemodulisian PSK CDMA

5.    Dll

1.      Frekuensi dan Panjang Gelombang

a.    Frekuensi

Frekuensi dan panjang gelombang adalah dua fenomena yang dihadapi dalam gelombang mekanik. Frekuensi osilasi menjelaskan bagaimana “sering” terjadinya peristiwa ini. Panjang gelombang dari gelombang menjelaskan satuan panjang gelombang. Kedua konsep ini sangat penting dalam bidang pemahaman seperti gelombang mekanik, fisika modern, mekanika kuantum dan teori medan elektromagnetik. Sangat penting untuk memiliki pemahaman yang jelas dalam konsep-konsep ini dalam rangka untuk unggul dalam bidang tersebut. Pada artikel ini, kita akan membahas apa yang dimaksud frekuensi dan panjang gelombang, definisi mereka, kesamaan panjang gelombang dan frekuensi dan akhirnya perbedaan antara panjang gelombang dan frekuensi.

Frekuensi adalah sebuah konsep yang dibahas dalam gerakan periodik benda. Untuk memahami konsep frekuensi, pemahaman yang tepat tentang gerakan periodik diperlukan. Sebuah gerakan periodik dapat dianggap sebagai salah gerak yang berulang dalam jangka waktu tertentu. Sebuah planet berputar mengelilingi matahari adalah gerak periodik. Sebuah satelit yang mengorbit mengelilingi bumi adalah gerak periodik; bahkan gerakan set keseimbangan bola adalah gerakan periodik. Sebagian besar gerakan periodik kita hadapi adalah lingkaran, linear atau setengah lingkaran. Sebuah gerakan periodik memiliki frekuensi. Frekuensi berarti bagaimana “sering” peristiwa ini. Untuk mempermudah, kita mengambil frekuensi sebagai kejadian per detik. Gerakan periodik dapat berupa seragam atau tidak seragam. Yang seragam bisa memiliki kecepatan sudut yang seragam. Fungsi seperti modulasi amplitudo dapat memiliki periode ganda. Mereka adalah fungsi periodik dikemas dalam fungsi periodik lainnya. Kebalikan dari frekuensi gerak periodik memberikan waktu untuk suatu periode. Gerak harmonis sederhana dan gerakan harmonik teredam juga gerakan periodik. Dengan demikian frekuensi gerakan periodik juga dapat diperoleh dengan menggunakan perbedaan waktu antara dua kejadian serupa. Frekuensi bandul sederhana hanya tergantung pada panjang pendulum dan percepatan gravitasi untuk osilasi kecil.

b.    Panjang Gelombang

        Panjang gelombang adalah sebuah konsep yang dibahas di bawah gelombang. Panjang gelombang dari gelombang adalah panjang di mana bentuk gelombang mulai terulang. Hal ini dapat didefinisikan dengan menggunakan persamaan gelombang. Dengan ψ adalah persamaan gelombang tergantung pada waktu (x, t), dalam waktu tertentu, jika ψ (x, t) adalah sama untuk dua nilai x dan tidak ada titik antara dua titik yang memiliki nilai ψ yang sama, perbedaan nilai-nilai x yang dikenal sebagai panjang gelombang gelombang. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi dan kecepatan gelombang diberikan oleh v = f λ, dimana f adalah frekuensi gelombang dan λ adalah panjang gelombang. Untuk gelombang yang diberikan, karena kecepatan gelombang adalah konstan, panjang gelombang menjadi berbanding terbalik dengan frekuensi.

 

Apa perbedaan antara frekuensi dan panjang gelombang?

1. Frekuensi dapat didefinisikan baik untuk gelombang dan getaran dan setiap gerak periodik lainnya.
2. Panjang gelombang hanya didefinisikan untuk gelombang. Frekuensi diukur dalam hertz. Panjang gelombang diukur dalam meter. Panjang gelombang gelombang berbanding terbalik dengan energi gelombang. Frekuensi berbanding lurus dengan energi gelombang.

2.      Teknik Pemodulasian AM FM

Amplitudo Modulation (AM)

 

a.      Cara Kerja AM

Modulasi ini memperguanakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada AM, frekuensi dan phase sinyal adalah tetap, yang berubah-ubah adalah amplitudonya.

Amplitude modulation adalah cara modulasi yang paling mudah tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaaan media transmisinya.

b.      Tekhnik  Amplitudo Modulation

Amplitudo modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya. Amplitudo modulasi merupakan modulasi analog linier, disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap/konstan. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, amplitude sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentanng frekuensi AM adalah 500 Hz – 1.600 KHz dan panjang gelombang/amplitudonya 1600 KHz – 30.000 KHz, jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.

c.       Penerapan Amplitudo Modulation

Di pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan. Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF (Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh. Setelah itu, dipancarkan melalui antena.

d.      Kekurangan dan Kelebihan AM

Kekurangan :

1.      Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir.

2.      Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan FM.

Kelebihan :

1.      Memiliki range jangkauan yang luas karena sinyal AM mampu dipantulkan pada lapisan udara teratas yaitu ionosfer.

2.      Lebih mudah dimodulasi karena lebih sederhana.

Frequency Modulation ( FM ) 

 

a.      Cara Kerja Frequency Modulation ( FM ) 

Di pemancar radio dengan teknik modulasi FM, frekuensi gelombang carrier akan berubah seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo gelombang carrier relatif tetap. Setelah dilakukan penguatan daya sinyal (agar bisa dikirim jauh), gelombang yang telah tercampur tadi dipancarkan melalui antena.

b.      Tekhnik Frequency Modulation (FM)

Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana :

m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz) 

Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator.

c.       Penerapan Frequency Modulation (FM)

Pemancar FM

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri

d.      Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan :

1.      Lebih tahan noise (gangguan atmosfir) karena frekuensi 88 – 108 Mhz jarang terkena noise seperti   itu.

2.      Daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan AM.

3.      Bandwith lebih lebar dibandingkan AM memungkinkan transmisi stereo.

Kekurangan :

1.      Lebih rumit dibandingkan AM.

2.      Teknik Pemodulasian PM FSK

Phase Modulasi (PM)

 

a.      Cara Kerja PM

Modulation ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang phasa-nya yang berubah-ubah.

Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar.  Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

 

b.      Tekhnik  Phase Modulasi (PM)

Phase modulasi merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. Phase modulasi jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Keuntungan phase modulasi adlah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.

c.       Penerapan Phase Modulasi (PM)

Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan memperoleh stabilitas frekuensi pada penerima, kadang-kadang dipakai untuk suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda.

d.      Kekurangan dan Kelebihan

Kekurangan :

1.      Lebih rumit dibandingkan AM.

Kelebihan :

1.      Potensi noise (gangguan atmosfir) lebih kecil.

Frekuensi Shift Keying (FSK)

Dalam modulasi FM, frekuensi carrier diubah-ubah harganya mengikuti harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan amplitude pembawa yang tetap. Jika sinyal yang memodulasi tersebut hanya mempunyai dua harga tegangan 0 dan 1 (biner/ digital), maka proses modulasi tersebut dapat diartikan sebagai proses penguncian frekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh data biner ini kita sebut dengan Frekuensi Shift Keying (FSK).

 

Gambar 3: Sinyal FSK Dalam system FSK (Frequency Shift Keying ), maka simbol 1 dan 0 ditransmisikan Secara berbeda antara satu sama lain dalam satu atau dua buah sinyal sinusoidal yang berbeda besar frekuensi nya. Berikut adalah gambar Gambar Modulator FSK (FrekuensiShift Keying)

 

Gambar 4 : Block diagram FSK

Cara Kerja Modulator FSK runtun data biner diaplikasikan / diinputkan pada on off level encoder. Pada bagian keluaran encoder, simbol 1 di representasikan oleh konstanta amplitudo, sedangkan simbol 0 di representasikan oleh bilangan 0 atau kosong. Sebuah inverter ditambahkan pada bagian bawah. Jika masukan dari inverter tersebut adalah 0, maka keluarannya menjadi atau dengan kata lain, jika input maka keluaran menjadi 0. Multiplier atau pengali berfungsi sebagai saklar/switch yang berhubungan dengan pembawa agar berada dalam kondisi on dan off. Jika masukan dari pengali adalah maka pembawa (carrier) akan menjadi on (off). Jika symbol yang ditransmisikan adalah 1, maka carrier dari upper channel menjadi on dan bagian lower channel menjadi off. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sehingga keluaran dari modulator yang merupakan perpaduan dari dua buah carrier yang berbeda frequensi dikendalikan oleh nilai masukan pada modulator tersebut. Modulator FSK ( Pemancar Binary FSK)

Dengan FSK biner,pada frekuensi carrier tergeser (terdeviasi) oleh input data biner.Sebagai konsekuensinya, output pada suatu modulator FSK biner adalah suatu fungsi step pada domainfrekuensi. Sesuai perubahan sinyal input biner dari suatu logic 0 ke logic 1, dan sebaliknya, output FSKbergeser diantara dua frekuensi: suatu „‟mark‟‟ frekuensi atau logic 1 dan suatu “space” frekuensi atau logic 0.Dengan FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi output setiap adanya perubahan kondisi logic padasinyal input. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan output adalah sebanding dengan laju perubahan input.Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada output modulator disebut baud atau baud rate dan sebandingdengan keterkaitan waktu pada satu elemen sinyal output. Esensinya, baud adalah

kecepatan simbol perdetik. Dalam FSK biner, laju input dan laju output adalah sama; sehingga, bit rate dan baud rate adalahsama. Suatu FSK biner secara sederhana diberikan seperti Gambar

Kinerja Binary FSK Kita mulai dengan menganalisa kinerja pada matched filter coherent yang dalam hal ini menggunakan correlation detector. Kinerja system correlation detector untuk system komunikasi biner dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:

Penurunan ini didasari asumsi (anggapan) bahwa keduia sinyal memiliki priority probability yang sama.Untuk aplikasi system FSK, dimana

sehingga E dan r diberikan sebagai

Aplikasi FSK

·         Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) adalah standar komunikasi digital, terutama digunakan untuk membuat system telepon tanpa kabel. Ini berasal di Eropa.

·         AMPS (Advance MobIle Phone Service) adalah teknologi mobile telephon generasi pertama (1G) yangmasih menggunakan system analog FDMA (Freqwency Division Multiple Access).

·         CT2 adalah standar telepon tanpa kabel yang digunakan pada awal tahun sembilan puluhan untuk memberikan layanan telepon jarak pendek proto-mobile di beberapa negara di Eropa. Hal ini dianggap sebagai pelopor untuk sistem DECT populer.

·         ERMES (Radio Eropa Messaging System) adalah sistem radio paging pan-Eropa.

·         Land Mobile Radio System (LMRS) adalah istilah yang menunjukkan suatu sistem komunikasi nirkabel (s) yang dimaksudkan untuk digunakan oleh pengguna kendaraan darat (ponsel) atau berjalan kaki(portabel). Sistem tersebut digunakan oleh organisasi darurat pertama yang merespon, pekerjaan umumorganisasi, atau perusahaan dengan armada kendaraan besar atau staf lapangan banyak.

·         Modem

Modem merupakan singkatan dari modulator - demodulator. Modulator artinya penumpangan isyarat, demodulator pengambilan isyarat. Seperti penumpang bus yang masuk dari halte A keluar di halte B,maka halte A adalah modulator, halte B adalah demodulator. Pada pengiriman data digital, isyarat yang ditumpangkan ke modem dalam hal ini adalah isyaratdata digital dengan format komunikasi serial tak singkron (gambar 1). Data berupa urutankeadaan tegangan masukan 0V atau 5V (standar TTL) yang mewakili keadaan logika 0 atau 1.format data serial taksingkron terdiri dari start bit (logika 0 tanda mulai), 8bit data (bisa atau 1),dan stop bit (logika 1 sebagai tanda akhir). Pada saat tidak mengirim data kondisi output deviceberlogika 1 (mark), sehingga untuk memulai pengiriman data (start bit) berlogika 0 (space),selesai pengiriman data kembali ke kondisi mark. Modulator pada modem Modulator mengubah isyarat data serial menjadi isyarat isyarat audio. Input modulator berupa sinyal data serial, outputnya berupa audio. Modulator merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi dari sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan. Lihat gambar berikut.

Gambar 8 : Input dan output modulator

Demodulator pada modem Pada demodulator mempunyai fungsi kebalikan dari modulator yaitu inputx berupa frequensi audio outputnya berupa isyarat data serial. Demodulator adalah bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehimgga informasi tersebut dapat diterima dengan baik. Selanjutnya susunan peralatan komunikasi data melalui modem adalah seperti gambar dibawah. Komputer atau mikrokontroller yang berkomunikasi dengan komputer atau mikreokontroller lain pada jarak jauh masih memerlukan transmisi data yang berupa radio atau telepon.

Gambar 9 : Susunan peralatan komunikasi data pada modem

PSK (Phase Shift Keying)

Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui  pergeseran fasa. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnyan telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan.Pada sistem modulasi Phase Shift Keying (PSK), sinyal gelombang pembawa sinusoidal dengan amplitudo dan frekuensi yang dapat digunakan untuk menyatakan sinyal biner “1” dan “0”, tetapi untuk sinyal “0” fasa gelombang pembawa tersebut digeser 180o seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 1 : Blok Diagram Modulasi PSK

Pada Gambar 10 simbol pengali di sini merupakan Balanced Modulator, disini berfungsi sebagai saklar pembalik fasa, tergantung pada pulsa input, maka frekuensi pembawa akan diubah sesuai dengan kondisikondisi tersebut dalam bentuk fasa output, baik sefasa maupun berbeda fasa 1800 dalam Oscillator referensi. Balanced Modulator mempunyai dua input, yaitu sebuah input untuk frekuensi pembawa yang dihasilkan oleh Osilator referensi dan yang satunya input untuk data biner (sinyal digital) .

 

Gambar 11: Sinyal PSK sinyal pembawa merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap, sinyal modulasi adalah informasi biner. Jika informasi adalah low “0”, sinyal pembawa tetap dalam fasanya. Jika input adalah high “1”, sinyal pembawa membalik fasa sebesar 180o. pasanagan gelombang sin yang hanya berbeda fasanya pada pergesaran 180o disebut sinyal antipodal. Dari gambar di atas, persamaan untuk sinyal PSK dapat dinyatakan sebagai

S(t)= ± A Cos ωct = ± A Cos (ωct+θt)

Differensial Phase Shift Differensial Phase Shift Differensial Phase Shift Keying (DPSK), adalah sebuah bentuk umum modulasi fasa untuk mengirimkan data dengan mengubah fasa dari gelombang pembawa. Dalam Phase Shift Keying, ketika bernilai high “1” hanya berisi satu siklus tapi Differensial Phase Shift Keying (DPSK) mengandung satu setengah siklus. Gambar di bawah ini menunjukkan modulasi PSK dan DPSK dengan urutan pulsa seperti pada gambar di bawah ini

Gambar: 2 Sinyal DPSK dan PSK Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa ketika bernilai high “1” diwakili oleh sebuah sinyal termodulasi seperti bentuk “M” dan dalam keadaan low “0” dan diwakili oleh suatu gelombang yang muncul seperti “W” dalam sinyal termodulasi.

 Amplitudo dan frekuensi bernilai konstan, namun fasa berubah menyesuaikan bit. Modulasi DPSK dilakukan dengan menggunakan perangkat Phase Locked Loop (PLL).

PLL menggunakan referensi sinyal pembawa sinusoidal, lalu mendeteksi fasa sinyal yang diterima, jika fasanya sama dengan referensi, maka dianggap bit “0”, jika sebaliknya maka bit “1”.

 

Gamar 13: Diagram Modulator DPSK

Pada Gambar diatas aliran data yang akan di transmisikan d(t) dimasukkan ke salah satu logika XNOR dua masukkan, dan gerbang input lainnya dipakai untuk keluaran gerbang XNOR b(t) yang di delay dengan waktu delay Tb, yang dialokasikan untuk satu bit delay. Pada input kedua gerbang XNOR ini adalah b(t-Tb). M-ary Differensial Phase Shift Keying M-ary Differensial Phase Shift Keying (M-DPSK) merupakan bentuk lain dari modulasi sudut, yang mana pengkodean M-ary banyaknya lebih dari satu yang dimaksudkan untuk mempercepat atau memperbanyak data yang akan ditransmisikan sehingga informasi akan lebih cepat diterima. Jadi dengan 4- DPSK akan diperoleh empat kemungkinana fasa output dari frekuensi pembawa, karena ada empat kemungkinan output fasa, maka harus ada empat kondisi input yang berbeda pula. Yang mana input dari sebuah modulator 4-DPSK merupakan sinyal biner, sehingga untuk memperoleh empat buah bentuk output yang berbeda akan membutuhakan lebih dari satu bit input. Dengan dua bit akan menghasilkan empat kondisi yaitu : 00, 01, 10, 11. Dari empat kondisi tersebut, masing-masing kondisi akan menghasilkan satu kemungkinan fasa output.

Prinsip Kerja Rangkaian 4-DPSK Data bit masukan serial dengan laju 2400 Bps dibagi dua dengan menggunakan rangkaian serial to parallel menjadi dua aliran bit data yaitu aliran data bit ganjil kita sebut “I” dan aliran data bit genap kita sebut “Q” yang dikeluarkan secara bersama-sama dengan kecepatan masing-masing menjadi setengah dari 2400 Bps menjadi 1200 Bps, yang mana nantinya keluaran “Q” dengan keluaran “I”. Tujuan dibuat rangkaian serial to parallel ini yaitu untuk memberi sinyal masukan data yang akan dimodulalsi sebanyak dua bit yaitu dengan pola sinyal keluarannya 00. 01, 10, 11. Sinyal ini yang akan membentuk sinyal keluaran menjadi empat fasa.

 

Gambar 14: Diagram blok modulator 4-DPSK

Selanjutnya sinyal data d(t) dari serial to parallel ini diolah menggunakan gerbang XNOR dua masukan, dan satu masukan lainya diambil dari keluaran gerbang XNOR yang di delay dengan waktu Tb dialokasikan untuk 1 bit delay, pada masukan kedua ini adalah b(t-Tb). Pada proses inilah pengkodean DPSK terbentuk, sehingga pada penerima (Demodulator 4-DPSK) tidak memerlukan sinyal pembawa recovery yang berfungsi untuk membangkitkan dan mengembalikan lagi sinyal pembawa yang termodulasi menjadi sinyal pembawa tanpa termodulasi.

Jika saluran data d(t) yang lainya sibuk, secara lambat mengubah perbandingan bit rite, kemudian fasa dari pulsa b(t) dan b(t-Tb) akan saling mempengaruhi dengan cara yang sama, kemudian melindungi muatan informasi dalam fasa berbeda. Setelah dikodekan, sinyal digital ±b(t) tersebut kemudian dimodulasi menggunakan Balanced Modulator untuk mendapatkan sinyal keluaran yang berbeda fasanya. Sinyal pembawa dari Balanced Modulator berasal dari Oscillator yang mana keluaran Balanced Modulator “I” mempunyai fasa output (+ Sin ω t dan - Sin ωc t), demikian pula pada Balanced Modulator “Q” memiliki dua kemungkinan fasa output yaitu (+ Cos ω t dan - Cos ωc t), kemudian keluaran dari Balanced Modulator tersebut dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal keluaran empat fasa yang berbeda.

 

Aplikasi penggunaan Modulasi PSK

CDMA (Code division Multiple Access)

Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini berarti, kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spreading signal). Metode ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan yang besar. Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Pada saat banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, jumlah yang berkomunikasimharus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa maksimal maka kuat suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras.

Sistem transmisi spektrum tersebar adalah sebuah teknik yang mentransmisikan suatu isyarat dengan lebar bidang frekuensi tertentu menjadi suatu isyarat yang memiliki lebar bidang frekuensi yang jauh lebih besar. Aliran data asli dikalikan secara biner dengan sandi penyebar yang memilki lebar bidang yang jauh lebih besar daripada isyarat asal. Bit-bit dalam sandi penyebar dikenal dengan chip untuk membedakannya dengan bit-bit dalam aliran data yang dikenal dengan simbol.

Setiap pengguna memiliki sandi penyebar yang berbeda dengan pengguna yang lain. Sandi yang sama digunakan pada kedua sisi kanal radio, menyebarkan isyarat asal menjadi isyarat bidang lebar, dan mengawasebarkan kembali isyarat bidang lebar menjadi isyarat bidang sempit asal. Nisbah antara lebar bidang transmisi dengan lebar bidang isyarat asal dikenal dengan processing gain. Secara sederhana, processing gain menunjukkan berapa buah chip yang digunakan untuk menyebarkan sebuah simbol data. Sandi-sandipenyebar bersifat unik, jika seorang pengguna telah mengawasebarkan isyarat bidang lebar yang diterima, isyarat yang dibawasebarkan hanyalah isyarat dari pengirim yang memiliki sandi penyebar yang sama. Sebuah sandi penyebar memilki korelasi-silang yang rendah dengan sandi penyebar yang lain. Jika sebuah sandi benar-benar ortogonal, maka korelasi-silang antara sebuah sandi dengan sandi yang lainnya adalah nol. Hal ini berarti beberapa isyarat bidang lebar dapat menggunakan frekuensi yang sama tanpa adanya interferens satu sama lain. Energi isyarat bidang lebar disebarkan sepanjang lebar bidang yang amat besar sehingga dapat dianggap sebagai derau jika dibandingkan dengan isyarat aslinya atau dengan kata lain memiliki power spectral density yang rendah. Ketika sebuah isyarat bidang lebar dikorelasikan dengan sandi penyebar tertentu, hanya isyarat dengan sandi penyebar yang sama yang akan diawasebarkan, sedangkan isyarat dari pengguna lain akan tetap tersebar. Sistem spektrum tersebar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem sistem lain yang telah ada sebelumnya,

1.      Dapat bertahan pada lingkungan dengan pudaran lintasan jamak yang tinggi karena isyarat CDMA bidang lebar memiliki sandi penyebar dengan sifat korelasi-diri yang baik.

2.      Dapat mengirimkan informasi dengan daya yang kecil sehingga memungkinkan peralatan yang kecil sekaligus juga dengan daya baterai yang lebih tahan lama.

3.      Dapat mengurangi interferens dengan baik karena pada saat terjadinya proses pengawasebaran pengganggu akan mengalami proses sebaliknya sehingga dayanya akan lebih kecil dibandingkan isyarat asli.

4.      Dapat menghindari penyadapan karena menggunakan sandi unik yang mirip derau dengan spectrum frekuensi yang amat lebar.

5.      Dapat melakukan kemampuan panggilan terpilih (selective calling capability).

6.      Dapat melakukan penjamakan pembagian sandi sehingga dimungkinkan untuk akses jamak dengan kapasitas yang lebih besar.

Definisi Sistem Spektrum Tersebar Secara definitif, sistem komunikasi spektral tersebar merupakan suatu teknik modulasi dimana pengirim sinyal menduduki lebar pita frekuensi yang jauh lebih besar dari pada spektrum minimal yang dibutuhkan untuk menyalurkan suatu informasi. Konsep ini didasarkan pada teori C.E Shannon untuk kapasitas saluran, yaitu : C = W log2 (1 + S/N) Dimana : C = kapasitas kanal transmisi (bps) W = lebar pita frekuensi transmisi (Hz) N = daya derau (Watt) S = daya sinyal (Watt) Dari teori diatas terlihat bahwa untuk menyalurkan informasi yang lebih besar pada saluran ber-noise dapat ditempuh dengan dua cara yaitu :

1)      Dengan cara konvensional, dimana W kecil dan S/N besar.

2)      Cara penyebaran spektrum, dimana W besar dan S/N kecil.

Pada sistem spektral tersebar sinyal informasi disebar pada pita frekuensi yang jauh lebih lebar dari pada lebar pita informasinya. Penyebaran ini dilakukan oleh suatu fungsi penebar yang bebas terhadap sinyal informasinya berupa sinyal acak semu (psedorandom) yang memiliki karakteristik spektral mirip derau (noise), disebut pseudorandom noise (PN code). Teknik Modulasi Sistem Spektrum Tersebar CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread spectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF. Ada beberapa teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FH-SS) dimana frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip). Time Hopping Spread Spectrum (THSS) dimana sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing teknik. Teknik modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada system CDMA2000 1x, adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana dibandingkan teknik modulasi lainnya. Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.

Gambar22 : blok diagram pemancar DS-SS

Sedangkan pada sisi penerima, DS-SS terdiri dai tiga bagian utama yaitu demodulator, despreader dan blok sinkronisasi deret kode

Gambar 23 : blok diagram penerima DS-SS

 Ketika sinkronisasi deret kode telah tercapai antara pengirim dan penerima (akuisisi dan code trackling loop telah berjalan sempurna), maka dilakukan proses despreading sinyal DS-SS. Dan dengan asumsi bahwa beda fasa pada frekuensi pembawa lokal antara pengiri dan penerima dapat dihilangkan dengan carrier recovery maka sinyal informasi yang sebenarnya akan dapat diperoleh kembali.

Keuntungan CDMA

Teknologi CDMA sendiri memiliki berbagai keuntungan jika diaplikasikan dalam sistem seluler. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :

·         hanya membutuhkan satu frekuensi yang dibutuhkan untuk beberapa sektor/cell

·         tidak membutuhkan equalizer untuk mengatasi gangguan spektrum sinyal

·         dapat bergabung dengan metode akses lainnya, tidak membutuhkan penghitung waktu (guard time) untuk melihat rentang waktu dan penjaga pita (guard band) untuk menjaga intervensi antarkanal

·         tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi

·         memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi para pengguna akses

·         memiliki proteksi dari proses penyadapan

Dalam bangunan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk memasang sebuah antena GPS di luar bangunan.Yang juga sering dikacaukan dengan CDMA adalah W-CDMA. Teknik CDMA digunakan sebagai prinsip dari antarmuka udara W-CDMA, dan antarmuka udara W-CDMA digunakan di dalam Standar 3G global UMTS dan standar 3G Jepang FOMA, oleh NTT DoCoMo and Vodafone; namun bagaimanapun, keluarga standar CDMA (termasuk cdmaOne dan CDMA2000) tidaklah compatible dengan keluarga standar W-CDMA.

Aplikasi penting lain daripada CDMA, mendahului dan seluruhnya berbeda dengan seluler CDMA, adalah Global Positioning System, GPS.