BAB II

BAB II

MODULASI PULSA

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.

Jenis modulasi :
Modulasi analog
Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
•    Modulasi berdasarkan sudut
o    Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
o    Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
•    Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
o    Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
o    Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
o    Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
o    Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
o    Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
o    Quadrature amplitude modulation (QAM)

Modulasi digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
•    Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.
•    Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi.
•    Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.

Modulasi pulsa
Pengertian Modulasi Pulsa
Pada modulasi pulsa, pembawa informasi berupa deretan pulsa-pulsa. Pembawa yang berupa pulsa-pulsa ini kemudian dimodulasi oleh sinyal informasi, sehingga parameternya berubah sesuai dengan besarnya amplitudo sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Jenis-jenis modulasi pulsa antara lain:
1. PAM (Pulse Amplitude Modulation)
2. PCM (Pulse Code Modulation)
3. PWM (Pulse Width Modulation)
4. PPM (Pulse Position Modulation)

Teknik modulasi pulsa mulai menggantikan sistem analog, karena beberapa keuntungan antara lain:
1. Kebal terhadap derau.
2. Sirkuit digital cenderung lebih murah.
3. Dapat dilakukan penjamakan dengan basis waktu (TDM) dengan sinyal lain.
4. Jarak transmisi yang dapat ditempuh lebih jauh (dengan penggunaan pengulang regeneratif).
5. Rentetan pulsa digital dapat disimpan.
6. Deteksi dan koreksi kesalahan dapat dengan mudah diimplementasikan.

1.    PAM (Pulse Amplitude Modulation)
Pada PAM, amplitudo pulsa-pulsa pembawa dimodulasi oleh sinyal pemodulasi. Amplitudo pulsa-pulsa pembawa menjadi sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi. Semakin besar amplitudo sinyal pemodulasi maka semakin besar pula amplitudo pulsa pembawa.


Pembentukan sinyal termodulasi PAM dapat dilakukan dengan melakukan pencuplikan (sampling), yaitu mengalikan sinyal pencuplik dengan sinyal informasi. Proses ini akan menghasilkan pulsa pada saat pencuplikan yang besarnya sesuai dengan sinyal informasi (pemodulasi)

Pada proses pemodulasian ini perlu diperhatikan bahwa kandungan informasi pada sinyal pemodulasi tidak boleh berkurang. Hal ini dapat dilakukan dengan persyaratan bahwa pencuplikan harus dilakukan dengan frekuensi minimal dua kali frekuensi maksimum sinyal pemodulasi (2.fm), atau sering disebut dengan syarat Nyquist. Jika frekuensi sinyal pencuplik dinotasikan dengan fs dan frekuensi maksimum sinyal pemodulasi dinotasikan dengan fm, maka syarat Nyquist dapat ditulis sebagai:
fs ≥ 2.fm

Gambar 5.2 memperlihatkan sinyal yang dicuplik dengan beberapa macam frekuensi pencuplik. Sebagai contoh, dalam komunikasi melalui telefon, sinyal informasi yang berupa suara manusia (atau yang lain) dicuplik dengan frekuensi 8 kHz. Hal ini didasarkan pada persyaratan Nyquist, karena lebar bidang jalur telefon dibatasi antara 300 Hz sampai dengan 3400 Hz. Ada selisih kira-kira 1200 Hz yang dapat digunakan sebagai guard band.

2. PCM (Pulse Code Modulation)
Pada modulasi PCM, sinyal informasi dicuplik dan juga dikuantisasi. Proses ini akan membuat sinyal menjadi lebih kebal terhadap derau. Setelah proses ini maka dilakukan proses penyandian (coding) menggunakan kode biner, sehingga terbentuk sinyal PCM. Sinyal ini dapat direpresentasikan dengan pulsa-pulsa yang menyatakan kode-kode biner untuk setiap hasil cuplikan.

Kuantisasi Sinyal
Kuantisasi merupakan proses pengelompokan pada selang-selang (interval) tertentu. Besarnya selang kuantisasi ini disebut juga dengan istilah step size. Berdasarkankan besarnya step size dapat dibedakan dua jenis kuantisasi, yaitu:
1. Kuantisasi seragam
2. Kuantisasi tak seragam

Contoh hasilnya pengkodean :
Banyaknya selang (interval) bergantung pada banyaknya bit yang akan digunakan untuk proses penyandian. Jika konverter A/D n bit maka jangkauan sinyal analog akan dikuantisasikan (dikelompokkan) menjadi sejumlah 2n selang (interval). Pada gambar diatas diperlihatkan ilustrasi kuantisasi sinyal analog menjadi 16 selang (n = 4).

Banyaknya jumlah bit yang akan digunakan untuk proses penyandian akan menentukan banyaknya jumlah selang (interval) kuantisasi. Semakin besar n maka semakin besar pula jumlah selang (interval) yang digunakan. Hal ini juga berarti besar selang (interval) semakin kecil. Semakin kecil selang interval, maka proses pemodulasian akan semakin teliti, sehingga sinyal yang diperoleh semakin mendekati sinyal aslinya. Pada gambar 5.4 memperlihatkan proses pembentukan sinyal PCM dengan penyandian 4 bit.
Gambar Kuantisasi sinyal analog menjadi 16 selang (interval)

Distorsi Kuantisasi
Derau kuantisasi didefinisikan sebagai selisih antara hasil kuantisasi sinyal dengan sinyal aslinya. Dilihat dari proses kuantisasi itu sendiri, maka dapat dipastikan bahwa derau kuantisasi maksimum adalah sebesar S/2, dengan S adalah besarnya selang (interval) kuantisasi, atau dinyatakan sebagai:
Derau kuantisasi ≤ S/2
Derau kuantisasi dapat diperkecil dengan cara memperkecil besarnya selang kuantiasasi, yang berarti memperbanyak jumlah selang kuantisasi, yang juga berarti memperbanyak jumlah bit untuk proses penyandian (n). Semakin kecil derau kuantisasi berarti sinyal hasil kuantisasi semakin mirip (mendekati) sinyal aslinya.

3. Pengembangan PCM
Modulasi PCM dikembangkan menjadi beberapa jenis lagi, yaitu:
1. DPCM (Differensial PCM)
2. DM (Delta Modulation)
3. Adaptive Delta modulation

Pada PCM, sandi-sandi yang dikirimkan merupakan hasil penyandian (coding) dari hasil pencuplikan. Salah satu pengembangan PCM adalah DPCM yaitu Differential Pulse Code Modulation. Pada DPCM, sandi-sandi yang dikirimkan (ditransmisikan) adalah nilai selisih (beda) hasil pencuplikan sekarang dengan hasil pencuplikan sebelumnya. Keuntungan yang diperoleh adalah bahwa jumlah bit yang diperlukan untuk proses penyandian menjadi lebih sedikit.

Pengembangan lebih lanjut adalah DM atau Delta Modulation. Jenis modulasi ini mirip dengan DPCM, namun selisih hasil pencuplikan sekarang dengan yang sebelumnya hanya disandikan dengan 1 bit saja.
Jenis pengembangan lain adalah yang disebut Adaptive Delta Modulation. Pengembangan ini menggunakan kuantisasi tidak seragam, sehingga sistem akan menyesuaikan besarnya step size menjadi sebanding dengan besarnya sinyal informasi. besar n maka semakin besar pula jumlah selang (interval) yang digunakan. Hal ini juga berarti besar selang (interval) semakin kecil. Semakin kecil selang interval, maka proses pemodulasian akan semakin teliti, sehingga sinyal yang diperoleh semakin mendekati sinyal aslinya. Pada gambar memperlihatkan proses pembentukan sinyal PCM dengan penyandian 4 bit.
Gambar Proses pembentukan sinyal PCM dengan penyandian 4 bit

4. PWM (Pulse Width Modulation)
Pada modulasi PWM, lebar pulsa pembawa diubah-ubah sesuai dengan besarnya tegangan sinyal pemodulasi. Semakin besar tegangan sinyal pemodulasi (informasi) maka semakin lebar pula pulsa yang dihasilkan. Modulasi PWM juga dikenal sebagai Pulse Duration Modulation (PDM). Ilustrasi sinyal PWM dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar : Sinyal PWM

5. PPM (Pulse Position Modulation)
Pulse Position Modulation merupakan bentuk modulasi pulsa yang mengubah-ubah posisi pulsa (dari posisi tak termodulasinya) sesuai dengan besarnya tegangan sinyal pemodulasi. Semakin besar tegangan sinyal pemodulasi (informasi) maka posisi pulsa PPM menjadi semakin jauh dari posisi pulsa tak-termodulasinya. Ilustrasi sinyal PPM dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar : sinyal PPM

Kesimpulan
•    Kebal terhadap derau.
•    Sirkuit digital cenderung lebih murah.
•    Dapat dilakukan penjamakan dengan basis waktu (TDM) dengan sinyal lain.
•    Jarak transmisi yang dapat ditempuh lebih jauh (dengan penggunaan pengulang regeneratif).
•    Rentetan pulsa digital dapat disimpan.
•    Deteksi dan koreksi kesalahan dapat dengan mudah diimplementasikan
•    Teknologi modulasi ini masih blum banyak di gunakan.