Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

QAM mengkombinasikan antara ASK dan PSK. Jadi konstelasi sinyalnya berubah sesuai amplitude (jarak dari titik asal ke titik konstelasi) juga berdasarkan phase(titikkonstelasi 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. Contoh:16-QAM(4bit=1 simbol) Simbol 0011 dan 0001 memiliki fase yang sama, tetapiamplitudonya berbeda. 0000 dan 1000 memiliki fase amplitudonya sama. digunakan dalam standar modem 9600 bit / s

Struktur Ideal Pemancar

Gambar berikut ini menunjukkan struktur yang ideal dari suatu pemancar QAM, denganfrekuensi carrier F0 dan respon frekuensi dari pemancar

Gambar 3. Blok diagram pemancar sinyal QAM

Pertama aliran bit untuk ditransmisikan dibagi menjadi dua bagian yang sama: proses ini menghasilkan dua sinyal independen yang akan dikirim. Mereka dikodekan secara terpisah seperti mereka berada di sebuah amplitudo-shift keying (ASK) modulator. Kemudian satu saluran (yang satu "di fase") dikalikan dengan cosinus, sementara saluran lainnya (dalam"quadrature") dikalikan dengan suatu sinus. Dengan cara ini ada fase 90 ° di antara mereka. Mereka hanya menambahkan satu ke yang lain dan dikirim melalui saluran nyata. Sinyal dikirim dapat dinyatakan dalam bentuk:

Penerima

Penerima hanya melakukan proses kebalikan dari pemancar. Struktur yang idealadalah ditunjukkan pada gambar di bawah ini dengan Hr menerima respon frekuensi filter:

Gambar 4. Blok diagram penerima sinyal QAM

Mengalikan oleh kosinus (atau sinus) dan oleh sebuah low-pass filter adalah mungkin untuk mengekstrak komponen dalam fase (atau dalam quadrature). Maka hanya ada sebuah demodulator ASK dan dua aliran data digabung kembali. Dalam prakteknya, ada delay fase yang tidak diketahui antara pemancar dan penerima yang harus dikompensasi oleh sinkronisasi penerima osilator lokal, yaitu fungsi sinus dan kosinus dalam gambar di atas. Pada aplikasi mobile, ada sering akan menjadi disajikan difrekuensi relatif juga, karena kemungkinan adanya pergeseran Doppler proporsional terhadap kecepatan relatif dari pemancar dan penerima. Baik variasi fasa dan frekuensi diperkenalkan oleh saluran harus diimbangi dengan benar tuning komponen sinus dan kosinus, yang membutuhkan referensi fase, dan biasanya dicapai dengan menggunakan Loop Fase-Terkunci(PLL).

Interferensi dan Noise

Dalam pindah ke konstelasi QAM tatanan yang lebih tinggi (lebih tinggi data rate dan mode) dalam bermusuhan / microwave lingkungan aplikasi QAM RF, seperti di penyiaran atau telekomunikasi, interferensi (melalui multipath) biasanya meningkat. ImunitasMengurangi kebisingan akibat pemisahan konstelasi membuat sulit untuk mencapai ambang batas kinerja teoritis. Ada beberapa parameter pengukuran uji yang membantu menentukanmode QAM optimal untuk lingkungan operasi tertentu. Tiga berikut paling signifikan:

Carrier / gangguan rasio Carrier-to-noise rasio Threshold-to-noise rasio

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 carrieryang mempunyai amplitudo yang tidak konstan.

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 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 Qadalah bit Q dan C.

16-QAM (Sixteen-Quadrature Amplitude Modulation)

Sixteen-QAM (8-QAM) merupakanteknik encoding M-ary dengan M=8. Sinyal output modulator 8 QAM berupa sinyal carrieryang mempunyai amplitudo yang tidak konstan

Pemancar 16-QAM

Gambar 7. 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 Diagram Konstelasi 16 QAM

32 – QAM

Gambar Diagram Konstelasi 32 QAM

64 - QAMSetiap simbol dapat dinyatakan dalam 64 nilai (000000,000001,000010,««.111111 ). 64nilai tersebut dinyatakan dalam 4 perubahan amplitude dan 16 perubahan fasa pada carrier.

Gambar Diagram Konstelasi 64 QAM

Tabel di bawah ini memberikan ringkasan dari bit rate berbagai bentuk QAM

BPSK

Binary Phase Shift Keying atau BPSK adalah salah satu teknik modulasi sinyal dengan konversi sinyal digital “0” atau “1” menjadi suatu simbol berupa sinyal kontinyu yang mempunyai dua fase yang berbeda.Untuk bit “1” mempunyai pergeseran fase 0° dan untukbit “0” mempunyai pergeseran fase180°. Gambardibawah ini menunjukkan bentuk sinyal BPSK.

Gambar 2.3 Bentuk Sinyal BPSK

Gambar 2.4 Pemancar BPSK

Gambar 3. Diagram Konstelasi BPSK

Pada diagram di atas terdapat dua titik di mana untuk satu titik mewakili satu (1) bit datayaitu (0) dan (1). Untuk bit (0) mempunyai sudut phase 180o sedangkan bit (1) mempunyaisudut phase 0o. BPSK (juga biasa disebut PRK, Phase Reversal Keying, atau 2PSK) merupakan bentuk palingsederhana dari phase shift keying (PSK). BPSK menggunakan dua phase dimana dipisahkansebesar 180° sehingga disebut 2-PSK. Modulasi ini adalah modulasi yang paling tangguh darisemua varian PSK ketika menghadapi noise atau distorsi level tinggi yang menyebabkandemodulator menghasilkan keputusan yang salah. BPSK hanya dapat memodulasi 1bit/symbol dan sangat tidak cocok untuk aplikasi dengan data rate yang tinggi ketikabandwidth dibatasi.

Pemilihan Sinyal PSK

Pada PSK, sinyal keluaran modulator dapat dituliskan dalam bentuk matematis sebagai berikut:

Dimana θ0 dan θ1 adalah pergeseran phase yang konstan, sedangan amplitude dan frekuensi mempunyai nilai yang tetap. Pada Binary PSK (BPSK), θ1-θ0 = 180° hal ini akan memudahkandalam design modulator, karena sinyal mempunyai perbedaan phase sebesar 180°. Jadi tidak hanya sebatas (0,π), tapi juga (π/2, 3π/2) dan lainnya. Hal ini yang menyebabkan BPSKmenjadi sangat simple dan paling mudah pendeteksiannya dibanding jenis PSK lainnya,misal QPSK, 8-PSK, 16-PSK dan jenis lainnya, tapi tidak tepat untuk aplikasi yangmembutuhkan kecepatan tinggi, tapi mempunyai BW yang terbatas.Gelombang φ0(t) dan φ1(t) dapat juga ditulis:

Modulator BPSK

Proses modulasi BPSK dapat dilihat pada gambar dibawah ini, dimana gelombang sinusoidal(carrier) dengan frekuensi o dikalikan dengan aliran bit input yang mempunyai periode Tdan mempunyai dua nilai tegangan (+V yang mewakili nilai bit “1” dan –V mewakili nilai bit“0”), carrier akan berubah phase sesuai dengan perubahan bit. System ini memberikan kemunginan probability of error yang rendah.

Gambar 4. Modulator BPSK

Encoding informasi biner pada high frequency carrier dapat menghasilkan beberapa tujuan. Tergantung pada pemilihan frekuensi carrier fc, sinyal s(t) dapat diradiasikan secara akustikatau

secara listrik. Dengan memilih frekuensi carrier yang berbeda untuk setiap sinyal,multiple data streams dapat menggunakan media fisik yang sama tanpa mempengaruhi satudengan lainnya.

Demodulator Sinyal BPSK

Agar sinyal hasil modulasi dapat diterjemahkan ke bentuk base-band, maka demodulatormembutuhkan local synchronized carrieryang mempunyai nilai φ1(t) atau φ0(t), dapat dilihatpada gambar dibawah ini. Untuk penentuan nilai bit diberikan sebagai berikut: jika output integrator “I”, adalah positiv (l>0), maka dihasilkan‘1’. Jika “l” negative maka dihasilkanbiner‘0’.

Gambar 5. Demodulator BPSK

QPSK

Pada modulasi Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), sebuah sinyal pembawa sinusoidal diubahubah fasenya dengan menjaga tetap konstan amplitudo dan frekuensinya.Dalam QPSK ada 4 fasa keluaran yangberbeda, maka harus ada 4 kondisi masukan yangberbeda. Karena masukan digital ke modulator QPSKadalah sinyal biner, maka untuk menghasilkan 4 kondisimasukan yang berbeda harus dipakai bit masukan lebih dari 1 bit tunggal. Menggunakan 2 bit, ada empat kondisi yang mungkin yaitu: 00, 01, 10 dan 11.Gambardibawah ini merupakan blok diagram pemancar danpenerima dari QPSK.

Gambar 2.7 Pemancar QPSK

Gambar 2.8 Penerima QPSK

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) sesuai namanya terdiri dari empat fasa. Setiap fasa akan merepresentasikan dua bit dari sinyal input (2 bit/Hz). Setiap fasa terpisah sejauh 90° satu sama lain. Contoh:

Logika sinyal input 00: 0° Logika sinyal input 01: -90° Logika sinyal input 11: 180° Logika sinyal input 10: 90°

Maka, diagram konstelasi QPSK untuk contoh tersebut adalah sebagai berikut.

http://www.academia.edu/5792670/PSK_dan_BPSK

http://fourthten97.blogspot.com/2013/09/macam-macam-modulasi-analog-dan-digital.html

http://repo.eepis-its.edu/336/1/1095.pdf