Jurnal Tugas Akhir Astrid Rahma Gantini

PERANCANGAN DAN REALISASI SOFTWARE APLIKASI UNTUK

MODUL PEMBELAJARAN MODULASI DAN DEMODULASI 16QAM

MENGGUNAKAN MICROSOFT VISUAL BASIC

Naskah Jurnal

untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah proyek akhir

Diploma IV

Program Studi Teknik Telekomunikasi

diajukan oleh :

Astrid Rahma Gantini

NIM. 111344003

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

1

PERANCANGAN DAN REALISASI SOFTWARE APLIKASI UNTUK

MODUL PEMBELAJARAN MODULASI DAN DEMODULASI 16QAM

MENGGUNAKAN MICROSOFT VISUAL BASIC

Astrid Rahma Gantini

1, Wasit Pardosi

2

1Mahasiswa Program Studi Teknik Telekomunikasi

2Dosen Program Studi Teknik Telekomunikasi

Abstrak

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) merupakan modulasi yang mengkombinasikan ASK dan PSK yang

membawa data dengan memodulasi amplituda dari dua sinyal pembawa yang berbeda fasa 90°. Dengan

demikian, konstelasi sinyal akan berubah berdasarkan amplituda (jarak dari titik asal ke titik konstelasi) dan

berdasarkan fasa (titik konstelasi tersebar di bidang kompleks). Salah satu teknik modulasi yang banyak

digunakan adalah 16QAM karena memiliki keuntungan dari segi kecepatan dalam transmisi data, efisiensi

dalam penggunaan bandwidth dan cocok untuk digunakan pada kondisi kanal yang baik. Pada tugas akhir ini,

dibuat aplikasi untuk modul pembelajaran modulasi dan demodulasi 16QAM secara sederhana menggunakan

bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic .NET 2010 yang diharapkan dapat membantu dalam proses

belajar mengajar, mempermudah pemahaman proses modulasi dan demodulasi pada teknik modulasi 16QAM.

Hasil dari pengujian menunjukkan bahwa semua fungsi pada setiap bagian telah berjalan dengan baik dan

sesuai dengan perancangan.

Kata kunci : Modulasi Digital, PSK, QAM

1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Pada proses pentransmisian sinyal komunikasi,

diperlukan teknik modulasi untuk membawa

informasi tersebut hingga sampai kepada penerima.

Terdapat berbagai macam teknik modulasi RF digital

yaitu modulasi yang berdasarkan amplituda,

frekuensi, dan fasa dari sinyal dimana masing-masing

teknik modulasi memiliki karakteristik sendiri.

Namun teknik modulasi RF digital yang cukup

banyak digunakan adalah teknik modulasi

berdasarkan pada fasa dari sinyal atau yang sering

disebut dengan Phase Shift Keying Modulation

(PSK). Teknik modulasi PSK merupakan teknik

modulasi dimana fasa sinyal pembawa output

modulator diubah-ubah sesuai dengan perubahan

sinyal digital baseband input modulator.

Teknik modulasi yang banyak digunakan pada

pentransmisian data berkecepatan tinggi adalah

teknik modulasi Quadrature Amplitude Modulation

(QAM) yang merupakan penggabungan dari teknik

modulasi Amplitude Shift Keying (ASK) dan Phase

Shift Keying Modulation (PSK). Salah satu teknik

modulasi QAM yang digunakan adalah teknik

modulasi 16QAM yang memiliki keuntungan dari

segi kecepatan dalam transmisi data, dan efisiensi

dalam penggunaan bandwidth.

Karena pada laboratorium praktikum Politeknik

Negeri Bandung belum terdapat modul pembelajaran

modulator dan demodulator 16QAM dalam bentuk

hardware. Untuk software aplikasi sendiri

sebenarnya sudah ada aplikasi yang menyediakan

fitur untuk mensimulasikan proses modulasi dan

demodulasi 16QAM tetapi berdasarkan percobaan,

aplikasi tersebut sering mengalami masalah pada

proses instalasi di komputer laboratorium dan laptop

mahasiswa sehingga mempersulit mahasiswa untuk

melakukan simulasi. Selain itu, mahasiswa sering

kali mengalami kesulitan untuk memahami materi

pada saat perkuliahan teori apabila tidak diberikan

praktikum langsung baik menggunakan modul

pembelajaran dalam bentuk hardware maupun

software.

1.2 Tinjauan Pustaka

Dienza Ariesandy (2008) pada skripsi yang

berjudul “Perancangan Rangkaian Modulator 16-

QAM Untuk Aplikasi Modem Power Line

Communication Menggunakan Komponen Logika”

membahas tentang pembuatan rangkaian 16-QAM

yang menggunakan rangkaian logika yang

diimplementasikan menggunakan IC TTL pada

perangkat lunak simulasi Multisim 10.0.1. Rangkaian

16-QAM pada skripsi ini ditujukan untuk

diaplikasikan pada sistem komunikasi data melalui

kabel listrik.[2]

Aditya (2013) pada skripsi yang berjudul

“Visualisasi Teknik Modulasi 16-QAM Pada Kanal

AWGN” membahas tentang pembuatan visualisasi

yang menggambarkan proses kerja sistem 16-QAM

secara sederhana menggunakan bahasa pemrograman

Java pada blok pengirim, media transmisi, dan blok

penerima.[3]

2

Setelah mempelajari referensi diatas, dalam

Tuags Akhir akan dirancang dan direalisasikan

sebuah perangkat lunak aplikasi modulator dan

demodulator menggunakan bahasa pemrograman

Visual Basic. Perbedaan Tugas Akhir ini dengan

Tugas Akhir sebelumnya adalah hasil akhir dari

Tugas Akhir ini merupakan perangkat lunak yang

dapat digunakan pada PC atau Laptop, dan perangkat

lunak akan dirancang dan direalisasikan

menggunakan Microsoft Visual Basic .NET 2010.

1.3 Dasar Teori

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

merupakan teknik modulasi digital dimana informasi

digital terdiri dari amplituda dan fasa sinyal carrier.

Teknik modulasi QAM merupakan teknik modulasi

penggabungan antara teknik modulasi ASK dan

teknik modulasi FSK.[1] Pada teknik modulasi

QAM, amplituda dan fasa dari sinyal carrier diubah-

ubah untuk melambangkan data. Sinyal QAM dapat

ditulis sebagai berikut :

( ) ( ) ( ) .............. (1)

dengan:

( ) ........................................... (2)

( ) ............................................. (3)

Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa

sinyal QAM dapat dibentuk dengan menjumlahkan

sinyal sinusoida beramplituda ( ) dan sinyal

cosinus beramplituda ( ). Hal ini sama dengan

menjumlahkan sinyal AM menggunakan carrier

sinusoida dengan sinyal AM lain menggunakan

carrier cosinus. Kata quadrature pada QAM berasal

dari penggunaan 2 buah sinyal carrier yang berbeda

fasa 90° yaitu sinyal seperti pada persamaan

(2) dan sinyal ( ) atau seperti pada

persamaan (3).

16QAM merupakan teknik modulasi M-ary

Quadrature Amplitude Modulation (M-ary QAM)

dengan nilai . Pada teknik modulasi 16QAM,

data rate input dibagi menjadi 4 grup ( )

yaitu kanal I, kanal I’, kanal Q, dan kanal Q’ yang

akan melalui proses pengkodean atau konversi level.

Pada pengirim, sinyal input dikirimkan dengan

dimodulasi menggunakan sinyal carrier sinusoida

dan sinyal carrier cosinus. Persamaan untuk sinyal

16QAM sama seperti persamaan sinyal QAM lain

karena hanya berbeda pada level-level Ai dan Aq

yang bergantung pada level output blok 2 to 4 level.

Berikut ini adalah persamaan sinyal 16QAM secara

umum:

( ) ( ) ( ) ..... (4)

Pada modulator 16 QAM, aliran bit yang akan

ditransmisikan dibagi menjadi dua bagian yang sama

sehingga dihasilkan dua sinyal independen yang akan

dikirim [3]. Sinyal dikodekan secara terpisah seperti

pada sistem modulasi Amplitude Shift Keying (ASK).

Kemudian setelah melalui proses pengkodean atau

leveling, sinyal tersebut akan dikalikan dengan sinyal

carrier cosinus untuk kanal In-phase (I) dan

dikalikan dengan sinyal carrier sinusoida untuk

kanal Quadrature (Q) sehingga fasa dari kedua sinyal

tersebut akan berbeda sebesar 90°. Perbedaan fasa

inilah yang menyebabkan penamaan quadrature pada

sistem modulasi QAM. Setelah proses perkalian data

dengan sinyal carrier, sinyal tersebut akan

ditambahkan antara sinyal pada kanal Quadrature

(Q) dan sinyal pada kanal In-phase (I).

2 to 4 level

2 to 4 level

Balanced

Modulator

Balanced

Modulator

+

Local

Oscillator

90°

Binary

Data Input

fb

fb/4fb/4

fb/4

fb/4

sin ωct

cos ωct

Sinyal

16QAMQ Q’ I I’

sin ωct+

cos ωct

Gbr 1 - Blok Diagram 16QAM

Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa input data

merupakan data biner yang memiliki kecepatan aliran

data fb. Input data biner tersebut dibagi menjadi 4

kanal dengan masing-masing memiliki kecepatan

aliran data fb/4. Setiap kanal akan melalui blok

konverter untuk mengubah level data input yang

memiliki 2 level yaitu 0 dan 1 menjadi 4 level seperti

pada tabel dibawah ini :

Tabel 1 – Tabel Level Output Blok 2 to 4 Level

I I’ Ai Q Q’ Aq

0 0 -0.22 0 0 -0.22

0 1 -0.821 0 1 -0.821

1 0 0.22 1 0 0.22

1 1 0.821 1 1 0.821

Bit pada kanal Q dan I merupakan bit penentu

polaritas level, jika berlogik 0 maka memiliki

polaritas negatif (-) dan jika berlogik 1 maka

memiliki polaritas positif (+). Bit pada kanal Q’ dan

I’ menentukan level tegangan keluaran blok

konverter, jika berlogik 0 maka memiliki nilai

tegangan 0.22V dan jika berlogik 1 maka memiliki

nilai tegangan 0.821V.

Kemudian, bit yang telah melalui blok

konverter level akan melalui blok balanced

modulator. Modulasi yang digunakan pada masing-

masing balanced modulator kanal Q dan kanal I

dilakukan dengan mengalikan level yang telah

didapatkan pada blok 2 to 4 level dengan sinyal

carrier yang telah dibangkitkan dengan oscillator.

Untuk kanal Q, level dikalikan dengan sinyal carrier

sinusoida berfrekuensi tinggi. Sementara itu untuk

kanal I, level dikalikan dengan sinyal carrier cosinus

berfrekuensi tinggi.

Sinyal

16QAMSplitter

Local

Oscillator

90°

Product

Detector

Product

Detector

ADC

ADC

4 to 2 level

4 to 2 level

Binary

Data Output

fb

sin ωct

cos ωct

Q Q’ I I’

sin ωct+

cos ωct

Gbr 2 - Blok Diagram Demodulator 16QAM

Pada demodulator 16QAM, sinyal 16QAM

yang telah ditransmisikan oleh pengirim akan

diterima oleh penerima dan diproses untuk

3

mendapatkan kembali data atau membaca data dari

sinyal yang telah diterima seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2.

Sinyal 16QAM yang diterima masuk pada blok

power splitter untuk diproses pada blok balanced

detector masing-masing untuk kanal I dan kanal Q.

Sinyal 16QAM dikalikan dengan sinyal carrier yang

didapatkan dari local oscillator. Untuk kanal Q,

sinyal 16QAM dikalikan dengan sinyal sinusoida

dari local oscillator yang berfrekuensi sama dengan

sinyal carrier pada modulator. Sementara, untuk

kanal I, sinyal 16QAM dikalikan dengan sinyal

cosinus dari local oscillator yang berfrekuensi sama

dengan sinyal carrier pada modulator.

2. Desain dan Implementasi

2.1 Perancangan

Pada aplikasi ini dirancang simulasi modulasi

dan demodulasi teknik 16QAM yang mengggunakan

teknik 4ASK dan PSK.

Pada tahapan modulasi, bit informasi yang

dikirimkan akan melalui proses serial to parallel

untuk mendapatkan bit Q, bit Q’, bit I, dan bit I’

secara terpisah dalam data paralel. Bit Q dan bit Q’

merupakan bit penyusun kanal Q sedangkan bit I dan

bit I’ merupakan bit penyusun kanal I. Setelah bit

informasi tersebut tersusun dalam bentuk data

paralel, dilakukan proses perubahan level dari 2 bit

biner menjadi 4 level amplituda untuk masing-

masing kanal Q dan kanal I pada blok 2 to 4 level.

Level yang telah didapatkan akan dijadikan

sebagai salah satu input proses modulasi selain dari

sinyal carrier yang diperoleh dari blok carrier.

Adanya 4 level berbeda sebagai input proses

modulasi merupakan bentuk teknik 4ASK yang

digunakan. Pada proses modulasi kanal Q dilakukan

proses perkalian level output dari blok konverter

dengan sinyal carrier sinusoida, sementara itu pada

proses modulasi kanal I dilakukan proses perkalian

level output dari blok konverter dengan sinyal carrier

sinusoida yang telah digeser 90° (sinyal carrier

cosinus). Adanya perbedaan fasa pada sinyal carrier

merupakan bentuk teknik PSK yang digunakan.

Untuk mendapatkan sinyal 16QAM, diperlukan

proses penjumlahan linier pada blok linier summer.

Tahapan demodulasi merupakan tahapan

kebalikan dari tahapan modulasi dengan tujuan untuk

mendapatkan kembali bit informasi yang dikirimkan

setelah melalui proses modulasi. Pada tahapan ini,

sinyal 16QAM yang diterima akan melalui proses

product detector yaitu proses dimana sinyal 16QAM

dikalikan dengan sinyal output local oscillator untuk

masing-masing kanal Q dan kanal I. Sinyal output

local oscillator yang digunakan haruslah sama

dengan sinyal carrier yang digunakan pada tahapan

modulasi untuk masing-masing kanal. Untuk deteksi

produk kanal Q, sinyal 16QAM dikalikan dengan

sinyal output local oscillator sinusoida. Semendata

itu untuk deteksi produk kanal I, sinyal 16QAM

dikalikan dengan sinyal output local oscillator

cosinus.

Karena data yang dihasilkan masih berbentuk

data analog, maka hasil proses deteksi produk

tersebut akan diproses untuk dijadikan data digital

pada blok ADC. Data digital inilah yang akan

digunakan untuk proses konverter level dari 4 level

amplituda menjadi 2 level bit biner untuk setiap data

pada blok 4 to 2 level pada masing-masing kanal Q

dan kanal I. Bit Q, bit Q’, bit I, dan bit I’ yang telah

didapatkan masih dalam bentuk data paralel sehingga

diperlukannya proses parallel to serial untuk

mendapatkan kembali bit-bit informasi yang

dikirimkan secara utuh dan dengan urutan bit yang

sama yaitu bit Q untuk data pertama, bit Q’ untuk

data kedua, bit I untuk data ketiga, dan bit I’ untuk

data keempat dari setiap quadbit data. Mulai

Data

Source

Serial to

Parallel

2 to 4 Level

Balanced

Modulator

Linier

Summer

A

A

Product

Detector

ADC

4 to 2 Level

Parallel to

Serial

Data Output

Selesai

Manual Input

Data Input

Ulangi

Visualisasi

Hapus Data

Sebelumnya

Ya

Tidak

Ya

TidakBit input

biner

Gbr 3 - Flowchart Sistem

Berikut ini adalah tabel perencanaan untuk

sinyal modulasi 16QAM :

Tabel 2 – Tabel Perencanaan Sinyal 16QAM

Binary Input 16QAM Output Perencanaan

Q Q’ I I’ At θ At

0 0 0 0 0.311V -135° 1.4136V

0 0 0 1 0.850V -165° 3.8636V

0 0 1 0 0.311V -45° 1.4136V

0 0 1 1 0.850V -15° 3.8636V

0 1 0 0 0.850V -105° 3.8636V

0 1 0 1 1.161V -135° 5.2773V

0 1 1 0 0.850V -75° 3.8636V

0 1 1 1 1.161V -45° 5.2773V

1 0 0 0 0.311V 135° 1.4136V

1 0 0 1 0.850V 165° 3.8636V

1 0 1 0 0.311V 45° 1.4136V

1 0 1 1 0.850V 15° 3.8636V

1 1 0 0 0.850V 105° 3.8636V

1 1 0 1 1.161V 135° 5.2773V

1 1 1 0 0.850V 75° 3.8636V

1 1 1 1 1.161V 45° 5.2773V

4

Nilai At dan θ didapatkan dari persamaan :

√ .............................................. (5)

.................................................. (6)

2.2 Spesifikasi

Aplikasi yang dirancang memiliki kemampuan

untuk memodulasi 28 bit biner informasi yang

diinputkan oleh user secara manual maupun dengan 7

varian input yang disediakan dengan datarate

270Kbps. Modulasi dilakukan dengan menggunakan

sistem modulasi 16QAM dengan teknik 4ASK yang

menggunakan 4 level dari 4 kombinasi 2 data input

dan frekuensi carrier sebesar 1MHz. Semakin

banyak bit yang diinputkan, semakin lama waktu

yang digunakan untuk memodulasi data. Aplikasi ini

juga memiliki kemampuan untuk mendapatkan

kembali bit informasi yang telah dimodulasi dan

menyajikan data tersebut dalam diagram kontelasi.

2.3 Implementasi

Aplikasi modul pembelajaran modulasi dan

demodulasi 16QAM ini direalisasikan menggunakan

GUI VB .NET 2010. Pada implementasi GUI sistem

tersebut terdapat 21 form yang terdiri dari 2 form

utama yaitu form home dan form grafik, dan 19 form

lain yaitu form data input, form serial to parallel,

form 2 to 4 level untuk kanal I dan kanal Q, form

osilator, form osilator+90°, form balanced modulator

untuk kanal I dan kanal Q, form penjumlahan linier,

form local oscillator, form local oscillator+90°,

form deteksi produk untuk kanal I dan kanal Q, form

ADC kanal I dan kanal Q, form 4 to 2 level untuk

kanal I dan kanal Q, form parallel to serial, dan form

data output. Tampilan grafik yang ada pada setiap

form yang dipilih akan ditampilkan apabila tombol

View telah ditekan oleh pengguna aplikasi.

3. Hasil dan Pembahasan

Pada seluruh pengujian yang telah dilakukan,

pada form Home setelah user memasukkan bit-bit

data input digital baik secara manual maupun tidak

dan selanjutnya saat tombol MULAI ditekan maka

hasil berupa jumlah bit input, bit biner data output,

dan jumlah bit output akan muncul pada form Home.

Sementara itu, grafik untuk data input dan data

output akan muncul pada form lain yaitu form Data

Input untuk menampilkan data input, form Data

Output untuk menampilkan data output, dan form

Grafik untuk menampilkan kedua grafik secara

bersamaan. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa

data output yang berada di penerima memiliki bit-bit

yang sama, sehingga dapat dipastikan bahwa error

pada pembacaan data selama proses modulasi dan

demodulasi sebesar 0%. Bit output yang ditampilkan

memiliki lebar pulsa yang sama dengan bit input

yang dibangkitkan, maka dapat dipastikan bahwa

datarate antara data input dan data output sama.

Datarate untuk data input biner adalah 270Kbps

yang dapat dilihat dan dihitung dengan membaca

skala sumbu x (waktu) pada setiap tampilan form

Data Input disetiap pengujian. Pada seluruh form

yang digunakan untuk menampilkan grafik,

pengguna perlu menekan tombol View yang tersedia

pada setiap form.

3.1 Form Tampilan Utama

Gbr 4 - Form Home

Pada proses pengujian input data ini, data

dimasukkan dengan memilih 7 varian bit input biner

yang disediakan aplikasi dengan menggunakan

tombol-tombol yang sudah ada. Pada Gambar 4

terlihat bahwa data yang dimasukkan berdasarkan

pengujian tampil pada box bit data input. Saat tombol

MULAI diklik, jumlah bit data input, data output,

dan jumlah data output muncul pada masing-masing

box yang telah tersedia. Pada pengujian yang

dilakukan, bit data output telah sama dengan bit data

input dan memiliki jumlah yang sama yaitu 28 bit

biner sesuai dengan bit input biner yang dijadikan

sebagai input dalam pengujian ini.

3.2 Form Grafik

Gbr 5 - Form Grafik

Pada pengujian yang dilakukan, terlihat bahwa

data input dengan data output yang dihasilkan

memiliki kesesuaian bit. Sinyal carrier yang

ditampilkan pada seluruh pengujian memiliki

frekuensi dan amplituda yang sama yaitu 2Vpp

1MHz. Sinyal 16QAM yang ditampilkan telah sesuai

dengan teori yang ditampilkan pada Bab 2 baik dari

nilai amplituda sinyal (At) maupun dari fasa (θ) yang

dihasilkan pada proses pengujian. Konstelasi yang

dihasilkan pun telah sesuai dengan bit-bit yang

diinputkan. Untuk pembahasan lebih lanjut terdapat

pada pembahasan setiap blok proses.

3.3 Form Data Source

Gbr 6 - Form Data Source

Pada pengujian tampilan form data source, bit-

bit input yang berada di box Data Input telah sesuai

5

dengan bit-bit input yang berada pada tampilan

utama. Datarate dapat dihitung dengan membaca

skala yang tertera pada sumbu x (waktu) setiap

gambar sehingga didapatkan bahwa datarate dari

seluruh pengujian adalah 270Kbps dengan frekuensi

dari data yang diinputkan adalah 270KHz.

3.4 Form Serial to Parallel

Gbr 7 - Form Data Serial to Parallel

Pada pengujian blok ini, dapat dilihat bahwa bit

data yang diinputkan menjadi 4 kelompok yaitu yaitu

kanal Q, kanal Q’, kanal I, dan kanal I’. Pada seluruh

pengujian diperlihatkan pembagian data input serial

menjadi data paralel dengan mengambil data pertama

untuk kanal Q, data kedua untuk kanal Q’, data

ketiga untuk kanal I, dan data keempat untuk kanal I’

pada setiap 4 bit informasi. Data pada setiap kanal

ditampilkan seperti apa yang ditampilkan pada

osiloskop untuk setiap kanal, maka terdapat 4

tampilan untuk 4 data. Sinyal untuk kanal Q

ditunjukan dengan gambar sinyal berwarna hijau,

sinyal untuk kanal Q’ ditunjukan dengan gambar

sinyal berwarna oranye, sinyal untuk kanal I

ditunjukan dengan gambar sinyal berwarna merah,

dan sinyal untuk kanal I’ ditunjukan dengan gambar

sinyal berwarna biru muda.

3.5 Form 2 to 4 Level Kanal Q dan Kanal I

Gbr 8 - Form 2 to 4 Level Kanal Q

Gbr 9 - Form 2 to 4 Level Kanal I

Data-data yang telah menjadi data paralel

setelah proses serial to parallel akan melalui proses 2

to 4 level pada blok ini. Pada pengujian blok ini, data

yang berada pada kanal Q dan kanal Q’ akan

dibandingkan untuk mendapatkan level dari kanal

tersebut, begitu juga bit pada kanal I dan kanal I’. Bit

pada kanal Q dan kanal I adalah bit yang menentukan

polaritas level, sedangkan bit pada kanal Q’ dan

kanal I’ adalah bit yang menentukan level tegangan.

Pada seluruh pengujian yang telah dilakukan, level

untuk kanal Q dan kanal I telah sesuai dengan bit Q,

bit Q’, bit I, dan bit I’ berdasarkan tabel perencanaan

level pada program sesuai dengan Tabel 1.

3.6 Form Sinyal Carrier

Gbr 10 - Form Sinyal Carrier Sinusoida

Gbr 11 - Form Sinyal Carrier Cosinus

Pada seluruh pengujian yang dilakukan, sinyal

carrier sinusoida dan cosinus memiliki tampilan

yang sama dan memiliki nilai amplituda 2Vpp dan

frekuensi 1MHz. Sinyal carrier cosinus merupakan

sinyal carrier sinusoida yang telah digeser sebesar

90°. Sinyal carrier sinusoida digunakan untuk

memodulasi data pada kanal Q sedangkan sinyal

carrier cosinus digunakan untuk memodulasi data

pada kanal I.

3.7 Form Sinyal Modulasi Kanal Q dan Kanal I

Gbr 12 - Form Sinyal Modulasi Kanal Q

Gbr 13 - Form Sinyal Modulasi Kanal I

Data pada kanal Q dimodulasi dengan

menggunakan sinyal carrier cosinus sehingga

didapatkan sinyal seperti pada Gambar 12 dan untuk

kanal I yang dimodulasi dengan sinyal carrier

sinusoida seperti yang dilihat pada Gambar 13.

Perbedaan nilai amplituda bergantung pada level

yang didapatkan dari bit kanal Q dan kanal I.

Perbedaan besar fasa bergantung pada sinyal

sebelumnya yang telah terbentuk dan juga

bergantung pada level dari bit-bit yang dimasukkan.

Saat bit 00 dihasilkan sinyal modulasi (-1)sinθ, saat

bit 01 dihasilkan sinyal modulasi (-3)sinθ, saat bit 10

6

dihasilkan sinyal modulasi (1)sinθ, dan saat bit 11

dihasilkan sinyal modulasi (3)sinθ.

3.8 Form Sinyal Modulasi 16QAM

Gbr 14 - Form Sinyal Modulasi 16QAM

Pada pengujian blok linier summer ini

digunakan penjumlahan dari sinyal modulasi kanal Q

pada Gambar 12 dengan sinyal modulasi kanal I pada

Gambar 13 untuk setiap bit input yang dimasukkan.

Penjumlahan sinyal ini dilakukan dengan

menjumlahkan titik-titik yang didapatkan dari

looping pada program dan telah sesuai dengan nilai

yang tertera pada Tabel 2.

3.9 Form Sinyal Local Oscillator

Gbr 15. Form Sinyal Oscillator Sinusoida

Gbr 16 - Form Sinyal Oscillator Cosinus

Pada seluruh pengujian yang dilakukan, sinyal

local oscillator sinusoida dan cosinus memiliki

tampilan yang sama. Sinyal local oscillator yang

dihasilkan pada blok ini identik dengan sinyal carrier

pada sisi modulator dengan nilai amplituda 2Vpp dan

frekuensi 1MHz. Sinyal local oscillator sinusoida

yang dihasilkan akan dikalikan dengan sinyal

16QAM untuk mendeteksi bit-bit pada kanal Q,

sedangkan sinyal local oscillator cosinus yang

dihasilkan akan dikalikan dengan sinyal 16QAM

untuk mendeteksi bit-bit pada kanal I.

3.10 Form Product Detector Kanal Q dan Kanal I

Gbr 17 - Form Sinyal Deteksi Kanal Q

Gbr 18 - Form Sinyal Deteksi Kanal I

Pada pengujian blok product detector ini, sinyal

modulasi 16QAM dikalikan dengann sinyal sinusoida

sehingga didapatkan sinyal analog yang memiliki

pola seperti level dari sinyal pada kanal Q dan kanal I

di blok modulasi. Pada Gambar 17 dan 18 terlihat

terdapat perbedaan level dan perbedaan fasa pada

saat input yang dimasukkan merupakan input yang

memiliki varian quadbit. Pada blok ini, sinyal yang

dihasilkan memiliki nilai amplituda dua kali dari nilai

amplituda pada blok modulator dan memiliki

frekuensi yang lebih tinggi daripada sinyal 16QAM

karena merupakan perkalian dari sinyal yang

berfrekuensi 1MHz yang ditandai dengan lebih

rapatnya sinyal output pada blok ini.

3.11 Form ADC Kanal Q dan Kanal I

Gbr 19 - Form Sinyal ADC Kanal Q

Gbr 20 - Form Sinyal ADC Kanal I

Pada pengujian blok analog to digital converter

(ADC) dilakukan pengubahan sinyal analog menjadi

sinyal digital. Proses ini dilakukan dengan

menjumlahkan seluruh titik sampling yang kemudian

dibagi dengan jumlah sampling dilakukan per

quadbit data. Pada Gambar 19 dan Gambar 20

terdapat sinyal berwarna hijau yang menunjukkan

nilai digital dari deretan sinyal analog yang

didapatkan pada blok product demodulator kanal Q

dan kanal I. Nilai-nilai tersebut memiliki pola yang

sama dengan sinyal hasil product demodulator kanal

Q dan kanal I.

3.12 Form 4 to 2 Level Kanal Q dan Kanal I

Gbr 21 - Form 4 to 2 Kanal Q

7

Gbr 22 - Form 4 to 2 Kanal I

Pada pengujian blok ADC pada kanal Q dan

kanal I ini dilakukan pengubahan sinyal analog

menjadi sinyal digital. Proses ini dilakukan dengan

menjumlahkan seluruh titik sampling yang kemudian

dibagi dengan jumlah sampling dilakukan per

quadbit data. Pada Gambar 21 dan Gambar 22

terdapat sinyal berwarna hijau yang menunjukkan

nilai digital dari deretan sinyal analog yang

didapatkan pada blok product demodulator kanal Q

dan kanal I. Nilai-nilai tersebut memiliki pola yang

sama dengan sinyal hasil product demodulator kanal

Q dan kanal I.

3.13 Form Parallel to Serial

Gbr 23 - Form Parallel to Serial

Pada pengujian blok parallel to serial ini, data-

data hasil pembacaan pada kanal Q, kanal Q’, kanal

I, dan kanal I’ yang merupakan data paralel

digabungkan menjadi data serial yang berada dalam

satu array tersendiri. Data yang dihasilkan pada blok

ini memiliki nilai dan pola yang sama dengan data

pada blok serial to parallel.

3.14 Form Data Output

Gbr 24 - Form Data Output

Pada pengujian blok data output ini,

seluruh bit yang didapatkan pada proses parallel to

serial yang telah digabungkan menjadi array baru

yaitu array dataoutput() ditampilkan. Pada Gambar

24 terlihat sinyal dengan warna hijau yang

memiliki nilai dan frekuensi yang sama (identik)

dengan hasil di blok data input pada Gambar 6.

4. Kesimpulan

Dengan selesainya Tugas Akhir beserta laporan

Tugas Akhir ini, penulis mampu memahami proses

modulasi dan demodulasi 16QAM serta mengetahui

konsep modulasi 16QAM menggunakan teknik

4ASK pada proses leveling dan PSK pada perbedaan

fasa dari sinyal carrier yang digunakan.

Sinyal hasil modulasi kanal I, kanal Q, dan

16QAM telah sesuai dengan teori baik dalam nilai

amplituda dan beda fasa sinyal serta memiliki

frekuensi yang sama dengan frekuensi carrier yaitu

1MHz, dengan nilai amplituda sesuai dengan level

yang didapatkan. Tingkat keberhasilan proses

modulasi dan demodulasi pada aplikasi ini mencapai

100% yang ditandai dengan samanya bit input dan bit

output yang didapatkan dengan tingkat keberhasilan

pada setiap proses mencapai 100%.

Dalam pengujian menggunakan metode white

box, bit data output yang dihasilkan proses modulasi

dan demodulasi memiliki pola, nilai amplituda, dan

datarate yang sama. Output pada blok serial to

parallel memiliki nilai yang telah sesuai dengan teori

dan pada blok parallel to serial didapatkan hasil bit-

bit yang sama pada setiap kanal Q, kanal Q’, kanal I,

dan kanal I’ seperti pada blok serial to parallel.

Level dari setiap bit yang diinputkan telah sesuai

dengan teori yang diambil dan telah sesuai dengan

perancangan yang dibuat sebelumnya. Namun,

fasanya belum terlihat dengan jelas dan perlu

dihitung terlebih dahulu secara manual. Dalam pengujian dengan menggunakan metode

black box, bit-bit data output biner sesuai dengan bit-

bit data input dan plot diagram konstelasi telah

sesuai. Agar seluruh data kecuali konstelasi dapat

ditampilkan dan terlihat pada frame maka jumlah bit

input dibatasi hanya berjumlah 28 bit data biner.

Apabila dimasukkan lebih dari 28 bit data input biner

maka hanya akan terlihat sinyal modulasi dari 32 bit

data input biner dan waktu untuk memproses sinyal

modulasi dari 32 bit data input biner dan waktu untuk

memproses data akan menjadi lebih lama.

5. Referensi

[1] Slameta. 2012. “Diktat Kuliah Sistem

Komunikasi Digital dan Sistem Komunikasi

Analog”. Politeknik Negeri Bandung.

[2] Ariesandy, Dienza. 2008. “Perancangan

Rangkaian Modulator 16-QAM untuk Aplikasi

Modem Power Line Communication

Menggunakan Komponen Logika”. Jakarta.

Laporan Skripsi Universitas Indonesia.

[3] Aditya, Ari Wijayanti, Tri Budi Santoso. 2012.

“Visualisasi Teknik Modulasi 16-QAM Pada

Kanal AWGN”. Available

https://www.pens.ac.id/uploadta/downloadmk.p

hp?id=1830 (diakses tanggal 20 Juni 2015)