Modulasi

Modulasi dapat didefinisikan sebagai proses penyesuaian sinyal informasi yang akan dikirimkan agar sesuai dengan karakteristik saluran transmisi tertentu dengan memperhatikan tujuan dan efisiensi pengiriman sinyal tersebut. Efisiensi yang dimaksud mencakup dimensi fisik, absorbsi daya, pemakaian bidang frekuensi, ketahanan terhadap gangguan dari luar.Umumnya modulasi melibatkan penerjemahan baseband sinyal pesan yang dilewatkan dalam bandpass sinyal yang
memiliki frekuensi jauh lebih tinggi dari sinyal informasi. Bandpass sinyal tersebut yang disebut dengan sinyal termodulasi dan baseband sinyal yang disebut dengan sinyal pemodulasi. Modulasi dapat dilakukan dengan memodulasi amplitude, fase, atau frekuensi.

MODULASI GMSKSalah satu teknik pemodulasian adalah MSK (Minimum Shift Keying) yang merupakan tipe CPFSK (Continuous Phase Shift Keying), di mana deviasi frekuensi puncaknya sama dengan ¼ bit rate. Dengan kata lain MSK adalah CPFSK dengan indeks modulasi sama dengan 0.5. Indeks modulasi FSK didapat dari :dimana F = deviasi puncak frekuensi RF, dan Rb = bit rate.Karakteristik dan kelebihan MSK :± Selubung konstan, cocok untuk penguatan daya efisien tak linier.± Kemampuan deteksi koheren dan non koheren.± Kemampuan untuk
dapat melakukan self-synchronizing.± Performa BER yang bagus± Efisiensi spektral, dimana lobus utama spektralnya 50% lebih lebar dari lobus utama spektral teknik modulasi QPSK, dengan sidelobe yang lebih rendah.Namun sayangnya untuk keperluan komunikasi bergerak, MSK kurang efisien karena spektrum frekuensi masih memiliki lobus-lobus samping. Untuk memperbaiki kondisi tersebut, maka dapat digunakan premodulation filter. Sinyal NRZ (Non-Return to Zero) dilewatkan melalui suatu filter sebelum dimodulasi. Filter tersebut berfungsi sebagai shaping filter, untuk membentuk sinyal NRZ yang tidak kontinu menjadi sinyal kontinu.Agar spektrum daya yang dihasilkan kecil, maka filter premodulasi harus memenuhi syarat :Bandwith sempit dengan cut off yang tajam untuk menekan komponen frekuensi tinggi.Memiliki respon pulsa dengan overshoot rendah untuk menghindari sinmpangan frekuensi seketika yang terlalu besar.Dapat mempertahankan ortogonalitas sinyal MSK agar dapat dilakukan deteksi koheren sesederhana sistem MSK biasa.

GMSK atau Gaussian Modulation Shift Keying adalah penurunan dari MSK dimana spektrum sidelobe dihilangkan dengan cara melewatkan sinyal NRZ ke filter Gaussian. Pulsa baseband Gaussian dapat menghaluskan trayektori phase pada sinyal MSK sehingga dapat menstabilkan variasi frekuensi sesaat. Dengan demikian maka dapat mengurangi sidelobe pada spektrum frekuensi yang ditransmisikan. Karena pembentukan pulsa oleh Gaussian tidak menyebabkan
rerata trayek phase terdeviasi dari sinyal MSK, maka secara koheren Gaussian dapat terdeteksi sebagai MSK dan secara non-koheren akan terdeteksi sebagai FSK.Filter premosulasi Gaussian dapat menimbulkan ISI (Intersymbol Interference) pada sinyal yang ditransmisikan. Sebagai akibat dari peningkatan efisiensi bandwidth akan ada degradasi dalam efisiensi daya. Namun hal ini tidak perlu dirisaukan jika produk durasi 3 dB-bandwidth-bit (BT) dari filter lebih
besar dari 0.5 (BT tidak terlalu kecil).Tabel Bandwidth yang diduduki RF channel untuk sinyal GMSK dan MSK (dikalikan Rb) berdasarkan presentasi daya Probabilitas bit error GMSK merupakan fungsi BT, karena pembentukan pulsa akan berdampak pada timbulnya ISI. Probabilitas bit error dinyatakan sebagai :Eb = energi tiap bitN0 = kepadatan spektral
noiseDimana g adalah konstanta : CARA KERJA MODULASI GMSKSecara umum sistem modulasi terdiri dari sebuah pemancar (transmitter), media transmisi, dan sebuah penerima (receiver) yang menghasilkan replika sinyal informasi yang ditransmisikan.Cara yang paling mudah untuk menghasilkan GMSK adalah dengan melewatkan data NRZ melalui
filter Gaussian yang memiliki respon impuls :Sedangkan fungsi pindahnya :parameter a dinyatakan sebagai :filter GMSK dapat didefinisikan dari B (lebar pita 3dB) dan T (periode bit), sehingga umumnya GMSK didefinisikan dari produk BTnya.
Output dari filter tersebut kemudian diumpankan ke modulator FM.teknik modulasi ini digunakan pada banyak implementasi analog maupun digital sistem US-CPDP dan pada sistem GSM.Dengan demikian, maka jika kita memiliki sinyal input rectangular :maka tanggapan impuls keluaran setelah dilewatkan filter menjadi :sehingga jika masukan berupa data NRZ, dengan an = ± 1, maka:Sinyal GMSK dapat dideteksi secara koheren dengan detektor korelasi silang atau dengan detektor non koheren sederhana (misalnya diskriminator FM). Sistem ini akan mengeluarkan sinyal informasi yang terkandung dalam sinyal carrier (untuk GMSK, umumnya menggunakan sinyal carrier 900 MHz.Metode yang sangat efektif namun tidak optimum untuk mendeteksi sinyal GMSK adalah dengan mensampling output dari demodulator FM.PEMBAHASAN CONTOH SOALSoal 6.16 (hlm. 351)Desainlah sebuah filter Gaussian dengan BT = 0.5 untuk symbol rate Rb = 19.2 kbps. Tulis persamaan dan plot respon impuls dan respon frekuensi filter. Jika filter tersebut digunakan untuk menghasilkan GMSK pada channel RF 30 kHz, berapa persen total daya yang akan hilang? Ulangi untuk BT = 0.2 dan 0.75!BT = 0.53 dB bandwidth filter Gaussian :nilai parameter a :sehingga persamaan tanggapan impuls dan tanggapan frekuensinya :BT = 0.23 dB bandwidth filter Gaussian :jika BW chanel RF = 30 kHz, maka prosentase spektral daya yang hilang :untuk BT = 0.2, dari tabel didapat presentasi daya = 99.9%sehingga persamaan tanggapan impuls dan tanggapan frekuensinya :BT = 0.75KELEBIHAN GMSKSeperti yang telah dibahas pada pointpoint di atas (II), kita ketahui bahwa modulasi MSK memiliki beberapa kelebihan. Sayang sekali ia masih memiliki lobuslobus samping pada spektrumnya. Sidelobe tersebut dapat diatasi dengan mengumpankan sinyal ke premodulation filter.
salah satu yang paling baik adalah GMSK. Kelebihan dari GMSK sendiri antara lain :Efisiensi daya yang sangat baik, karena memiliki amplop/selubung yang konstan.Efisiensi spektral yang sangat baik.Relatif sederhana dan fleksibel.Dapat terdeteksi secara koheren sebagai sinyal MSK dan secara non-koheren sebagai FSKPenurunan daya karena ISI dapat diabaikan apabila BT dari filter lebih dari 0.3 (0.5 paling optimal).