802.11 Transceiver (2.4 GHz)

Transceiver Masa Depan

Sistem Komunikasi Tujuan dari sistem komunikasi adalah untuk mentransfer informasi dari pengirim ke penerima.

Sistem Komunikasi Radio RF power amp m(t) RF amp Demodulator m(t) Modulator IF amp Mixer Carrier (oscillator) Local Oscillator Sinyal informasi m(t) dikirim dengan cara menumpangkan-nya pada suatu sinyal pembawa (carrier)

Modulasi Modulasi adalah proses dimana suatu sinyal yang berisi informasi (message signal) digunakan untuk mengontrol parameter dari suatu sinyal pembawa (carrier signal) Sinyal Informasi (Message Signal) Sinyal informasi (message signal atau modulating signal) dapat berupa: Sinyal analog – dinyatakan dengan m(t) Sinyal digital – dinyatakan dengan d(t) Sinyal Pembawa (Carrier) Sinyal pembawa (carrier) dapat berupa ‘ gelombang sinusoid' atau 'pulse train'.

Modulasi Pandang sinyal pembawa (carrier) dlm bentuk sinusoid : Jika m(t) mengontrol amplitudo – diperoleh AMPLITUDE MODULATION (AM) Jika m(t) mengontrol frekuensi – diperoleh FREQUENCY MODULATION (FM) Jika m(t) mengontrol fasa – diperoleh PHASE MODULATION (PM) Pandang suatu ‘message signal‘ digital d(t) : Jika d(t) mengontrol amplitudo – diperoleh AMPLITUDE SHIFT KEYING (ASK) Jika d(t) mengontrol frekuensi – diperoleh FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) Jika d(t) mengontrol fasa – diperoleh PHASE SHIFT KEYING (PSK)

Multi-Level Message Signal Suatu message signal dapat berupa multi-level atau m-level dimana setiap level direpresentasikan sebagai suatu pola bit 'informasi’. Sebagai contoh untuk m = 4 level

Multi-Level Message Signal n bit per codeword akan menghasilkan 2n = m level berbeda. Sinyal ini disebut m-ary (untuk m=2 disebut binary). Jadi, untuk m = 4 level pada: Amplitudo menghasilkan 4ASK or 4-ary ASK Frekuensi menghasilkan 4FSK or 4-ary FSK Phase menghasilkan 4PSK or 4-ary PSK 4-level PSK disebut QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

Carrier berupa Pulse Train 3 parameter pada Carrier adalah: Amplitudo Pulsa E Lebar Pulsa τ Posiisi Pulsa T Jadi: Jika m(t) mengontrol E – diperoleh PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) Jika m(t) mengontrol τ – diperoleh PULSE WIDTH MODULATION (PWM) Jika m(t) mengontrol T – diperoleh PULSE POSITION MODULATION (PPM)

Demodulasi Demodulasi adalah adalah kebalikan dari proses modulasi untuk me-recover message signal m(t) atau d(t) pada sisi penerima.

Teknik Modulasi (1)

Teknik Modulasi (2)

Teknik Modulasi (3)

Teknik Modulasi (4)

Teknik Modulasi (5)

Jenis Modulasi: AM, FM, PAM

Jenis Modulasi: AM, FM, PAM

Jenis Modulasi: Binary ASK, FSK, PSK

Jenis Modulasi: Binary ASK, FSK, PSK

Jenis Modulasi – 4 Level ASK, FSK, PSK

Jenis Modulasi – 4 Level ASK, FSK, PSK

Modulasi Amplitudo (AM) Pandang suatu sinyal pembawa (carroer) berbentuk ‘gelombang sinusoid'. vc(t) = Vc cos(ct), amplitudo = Vc, frekuensi carrier = c rps. Karena c = 2fc, maka frekuensi = fc Hz dimana fc = 1/T. Amplitude Modulation (AM) Pada AM, sinyal informasi (modulating signal atau message signal) m(t) ‘ditumpangkan' pada amplitudo dari sinyal pembawa (carrier).

Sinyal Informasi m(t) Pada umumnya m(t) akan berupa suatu band dari sinyal; sebagai contoh, sinyal video. Notasi atau konvensi untuk menyatakan sinyal baseband m(t) terlihat di bawh ini

Sinyal Informasi m(t) Pada umumnya lebar band dari sinyal m(t) terbatas (m(t) disebut band limited). Pandang, sebagai contoh, suatu sinyal suara via mikrofon. Envelope dari spektrum sinyal tersebut terlihat di bawah ini:

Persamaan untuk AM

Persamaan untuk AM Misalkan m(t) = Vm cos mt, i.e. suatu sinyal 'test', maka Dengan menggunakan diperoleh Komponen: Carrier upper-sideband (USB) lower-sideband (LSB) Amplitudo: VDC Vm/2 Vm/2 Frekuensi: c c + m c – m fc fc + fm fc + fm Persamaan di atas merepresentasikan Double Amplitude Modulation – DSBAM

Spektrum dan Bentuk Gelombang Spektrum dari sinyal-sinyal input, yaitu spektrum dari (VDC + m(t)), dengan m(t) = Vm cos mt, dan carrier cos ct terlihat di bawah ini. Juga terlihat bentuk gelombang dalam domain waktu

Spektrum dan Bentuk Gelombang Diagram di bawah memperlihatkan spektrum dan bentuk gelombang sinyal output, yang persamaannya dinyatakan dg:

Modulation Depth Pandang persamaan DSBAM yang dapat dituliskan kembali sebagai Nisbah didefinisikan sebagai modulation depth, m,

Modulation Depth 2Emax = maximum peak-to-peak of waveform 2Emin = minimum peak-to-peak of waveform Modulation Depth Dapat diperlihatkan bahwa: = =

Modulasi Double Sideband (DSB) Ada 3 jenis DSB Double Sideband Amplitude Modulation, DSBAM – dengan carrier Double Sideband Diminished (Pilot) Carrier, DSB Dim C Double Sideband Suppressed Carrier, DSBSC – tanpa carrier

Representasi Grafis DSBAM

Representasi Grafis DSBDimC dan DSBSC

Ringkasan Representasi Grafis DSBAM VDC >> Vm, m  1 DSBDimC 0 < VDC < Vm, m > 1 (1 < m < ) DSBSC VDC = 0, m = 

Keperluan Bandwidth untuk DSBAM

Modulasi Single Sideband (SSB) Jenis SSB bisa jadi SSBAM (dengan komponen carrier yang ‘besar’), SSBDimC atau SSBSC tergantung dari besar VDC pada input.

Modulasi Single Sideband (SSB)

Modulasi Single Sideband (SSB) dengan m(t) = Vm cos mt, diperoleh: Filter SSB filter meredam LSB sehingga output bisa dinyatakan sebagai Catatan, output dapat berupa SSBAM, VDC besar SSBDimC, VDC kecil SSBSC, VDC = 0 Untuk SSBSC, sinyal output =

Demodulasi Sinyal AM Ada 2 metoda utama untuk Demodulasi AM: Envelope (Non-coherent) Detection/Demodulation. Synchronized (Coherent) Demodulation.

Envelope (Non-Coherent) Detection Detektor Envelope untuk AM terlihat berikut ini: Sederhana, murah, tetapi sinyal input AM harus DSBAM dengan m << 1, jadi tidak dapat digunakan untuk demodulasi DSBDimC, DSBSC atau SSB.

Kerja Detektor Envelope Jika modulation depth > 1, maka akan terjadi distorsi

Demodulasi Sinkron (Coherent) Blok diagram demodulator sinkron (coherent) terlihat di bawah ini Local Oscillator (LO) harus sinkron (coherent), dkl. mempunyai frekuensi dan fasa yang dengan the carrier pada sinyal input AM. Mahal dan tidak sederhana. Tetapi demodulator ini dapat digunakan untuk semua bentuk sinyal input AM , yaituDSBAM, DSBDimC, DSBSC or SSBAM, SSBDimC, SSBSC.

Demodulasi Sinkron (Coherent) Jika sinyal input AM mengandung komponen pada frekuensi carrier (baik besar maupun kecil), LO bisa diperoleh dari sinyal tersebut sbb.

Catatan Modulasi Amplitudo (AM) merupakan basis bagi: Modulasi Digital – Amplitude Shift Keying ASK Modulasi Digital – Phase Reversal Keying PR Multiplexing – Frequency Division Multiplexing FDM Up Conversion – Pada Pemancar Radio Down Conversion – Pada Penerima Radio

Modulasi Angle VHF (30M-300M) untuk high-fidelity broadcast Wideband FM (FM TV), narrow band FM (two-way radio) Ditemukan oleh Armstrong pada 1933 tetapi baru berhasil secara komersial pada 1949. Digital: Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (BPSK, QPSK, 8PSK,…) AM/FM: Transverse wave/Longitudinal wave 45

Modulasi Angle vs. AM Sifat Modulasi Amplitudo (AM) Modulasi Amplitudo bersifat linear Hanya memindahkan spektrum dari baseband ke passband, bentuk spektrum tidak berubah. Spektrum: S(f) merupakan versi translasi dari M(f) Bandwidth ≤ 2W Sifat Modulasi Angle Modulasi Angle bersifat nonlinear Bentuk spektrum berubah S(f) bukan hanya versi translasi dari M(f) Bandwidth umumnya jauh lebih besar dari 2W 46

Pro/Kontra Aplikasi Modulasi Angle Kelebihan Pengurangan Noise yang lebih baik Memperbaiki fidelity dari sistem komunikasi Kekurangan Efisiensi bandwidth rendah Implementasinya tidak sederhana (kompleks) Aplikasi Radio (broadcast) FM Komunikasi sinyal suara TV Two-way mobile radio Radio Selular Komunikasi Satelit dan Microwave 47

Frekuensi Instantaneous Modulasi Angle mempunyai 2 bentuk Modulation Frekuensi (FM): message signal direpresentasi kan sebagai variasi dari frekuensi sesaat (instantaneous frequency) dari carrier - Modulasi Phase (PM): message signal direpresentasi kan sebagai variasi dari fasa sesaat (instantaneous phase) dari carrier Dimana Φ(t) merupakan fungsi dari sinyal informasi m(t) 48

Modulasi Fasa (PM) Sinyal PM (phase modulation) 49

Modulasi Frekuensi (FM) Sinyal FM (frequency modulation) 50

Karakteristik FM Karakteristik sinyal FM Zero-crossing tidak regular Envelope-nya konstan Sinyal FM dan PM serupa 51

Hubungan antara FM dan PM 52

Deviasi Frekuensi Deviasi Frekuensi Δf Selisih antara frekuensi sesaat maksimum dengan frekuensi carrier Definisi: Hubungan dengan frekuensi sesaat 53

Indeks Modulasi Indeks Modulasi menyatakan berapa besar variabel modulasi (frekuensi instantaneous) berubah disekitar level tanpa-modulasi (frekuensi sinyal message ) Bandwidth 54

Narrow Band Angle Modulation Definisi Persamaan 55

Contoh 56

Diagram Blok Pembangkitan sinyal NBFM 57

Wide Band FM Sinyal Wideband FM Representsai dalam Fourier Seies 58

Contoh 59

Bandwidth dari sinyal FM Secara teoritis sinyal FM mempunyai bandwidth tak terhingga Pada kenyataannya, daya pada komponen side frequencies menjadi sangat kecil diatas suatu titik tertentu sengga bisa diabaikan, dengan demikian sinyal FM dapat dianggap mempunyai bandwidth yang berhingga Aproksimasi besar bandwidth suatu sinyal FM signal dinyatakan oleh Aturan Carson (merupakan batas bawah) 60

Aturan Carson Hampir seluruh daya sinyal FM terdapat pada bandwidth Untuk sinyal message single-tone dengan frekuensi fm Untuk sinyal message m(t) dengan bandwidth (atau komponen frekuensi tertinggi) W 61