ISSN: 1693-6 930                                                       37      Sim u lasi Pembang kit Sinya l  8-Pha s e Shi ft Keying Berbasi s  ……  (In dah Susil a wa ti)  SIMULASI PEMBANGKITAN SI NYAL 8 – PHASE  SHIFT KEYING BERBASIS MATLAB      Indah Susilaw a t i   Program Studi Tekni k  Ele k tro  Un iversit a s Me rcu Buana Yogaya k arta   Kampu s  I  Jl.  Wate s Km. 10 Yogyaka r ta , Telp. (0274 ) 64982 11, 64 9821 2  Fax. (0274 ) 649 82 13   e-mail: susil a wati.inda h@y ahoo. co.id       A b st r a ct  Phase Shift K e ying (PSK) i s   si m p ly the  allocation  of  one fi xed phase for  every  code i n  the   bit stream s. In BPSK m odulation, it’ s  needed to all o cate t w o di sti n ct phas es for “1 ”  and “0” .  In   QPSK m odulation, it’ s  needed to allocat e  four dist inct  phases, each for “01” , “01” , “10 ” , and “11 ” .   While in  8  – PSK, it’ s  needed to all o cate eight  di st inct phases,  each for  “000 ” ,  “001 ” ,  “010 ” ,   “011” , “100 ” ,   “101” , “110 ” ,   and  “111” . Band width effi cien cy in BP SK is 1 b/ s/Hz an d 2 b/ s/Hz in  QPSK. While  in 8  – PSK, bandwidth  efficiency  achiev ed  is  3 b/s / Hz . Higher effic i ency   bandwidth   m eans na rro wer b and widt h need ed for  data tran sm ission.  This  si m u lation is used to gene rat e  8   - PSK signal s usi ng Matl ab software  tools. The re sults  show that the sim u lation is able to   generate BPSK and QPSK signal s perfectly.     Key w ords :  modulation, 8–PSK, phas e       A b st r a k  Modulasi Phase Shift Keying  (PSK) seca ra sederhana m engal okasi k an  sat u  fase  tertentu untuk setiap sandi  ya ng ada. P ada BPSK  di alokasi k an  dua fase yang berlainan untuk   sandi “1”  dan “0 ” .   Pada QPSK dialokasikan em pat  fase  yang berlainan untuk  sandi “00 ” , “0 1 ” ,   “10” , dan “1 1 ” . Sedangkan  untuk  8–PS K  haru s  di alo k a s ikan d e la pan fa se  yan g  be rbed a un tuk  s a ndi “000” , “001 ” ,  “010 ” ,  “ 011 ” ,  “100 ” ,  “ 101 ” ,  “110 ” ,  d an “111” . Seti ap kali lev e l  PSK meningkat,   m a ka efisiensi bandwitdh juga m eningkat.  Pada BPSK efisiensi  bandwitdh-nya 1 b/s/Hz, pada  QPSK efisiensi bandwitdh-nya 2 b/ s/Hz, dan  pad a 8–PSK efisiensi  bandwi tdh-nya m e ncapai  3  b/s/Hz. Sem a kin  be sa r ef isien s i b and with m a ka  sem a kin  sem p it band width  yan g  dib u tuh k an   untuk tra n sm isi data. Sim u lasi pad a m a kalah ini bertuj uan untu k  m e m bangkit ka n sinyal 8–P SK  m engguna ka n baha sa  p e m r ogram an  Matlab. Ha sil sim u la si  m enunjukka n  bahwa p r o g ram  berhasil m e m bangkitkan sinyal 8–PSK dengan baik  sesuai  ket entuan yang telah ditetapkan  seb e lum n ya.     Kata kunci :    m odulasi, 8–PSK, fase      1. PEN DA HU LU AN  Dalam  ko mu nika si di gital, sinyal yan g  a k an  ditran smi s ikan b e ru pa  serang kai an  nilai “1 ”  dan “0”. Sepi ntas hal ini  meru pa kan p r oble m   yang  lebih sede rha na da ripad a tran smi s i anal og,   karena h any a ada dua le vel amplitude  yaitu  on  dan  off . Kenyataannya adal ah  bahwa  seb u a h   pulsa tersu s un atas  se b uah komp on en funda men t al dan seju mlah tak te rhingg a ko mp onen   harm oni k. Secara teo r i, hal ini akan m e mbutuh ka n  band width  ya ng tak te rhin gga pul a unt uk  ment ra nsmi si kan n y a .  Di lai n  piha k,  s e t i a p  si st em  kom unik a si m e mil i ki  ba nd width  yang  terb atas,  dan hal ini  yang selal u  menjadi p e rti m bang an  pe nting dalam  pera n cang an  modulator d an  demod ulato r  (mod em) di gital.  Untu k memb angu n si stem  komu nika si  digital,  setida knya si stem t e rsebut h a ru s dap at  mentra nsmi si kan  kanal  su ara  se banya k  yang  dap at  ditran smi s ika n   ole h  sistem   anal og (de n gan   band width  ya ng sama ). Dari  sudut  pan dang i n i, did e finisi kan i s til ah efisi e n s i  band width  yaitu   jumlah  bit ya ng d apat  ditransmi si kan  setiap  det ik se tiap Hert z atau dinyataka n  denga n sat uan   b/s/Hz. Dala m hira rki di gi tal, 140 Mb/s terd iri ata s  1 920 kanal  su ara. Ji ka efi s i ensi  b and wid t h - nya adala h  1  b/s/Hz, ma ka  band witdh   yang dibutu h k an u n tuk tra n smi s i adal a h  140 M H z.  Nila i  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                 ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 7, No. 1,  April 2009 :  37 - 42   38 ini sangat  be sar,  se hing g a  a k an l ebih   mengu ntung kan ji ka d apat  dila ku kan  m odifika si  sist em  untuk me mpe r bai ki efisie nsi  band witdh . Hal ini da pat dilakukan selama proses  modula s i.   Salah  satu j enis modulasi digital yang me mungkinkan untuk m e milih besarnya nilai  efisiensi  ban dwitdh  adalah modulasi PSK ( Phase S h ift Keying ). Pada modul a s i jenis ini, si nyal  pemod ula s i yang berupa  sinyal digita l diguna k an  untuk me mo dula s i fase  sinyal pem b a wa  sinu soi dal. Ji ka  sinyal inf o rma s i me m punyai  logi ka  “1” m a ka si stem a k an  mentra nsmi si kan   sinyal pem ba wa de ngan  suatu fase tert entu misal n ya fase 0 , se dang ka n jika  sinyal inform asi  mempu n yai l ogika “0 ” ma ka  sistem  akan ment ra n s misikan sinya l   pemba wa d enga n  suatu fase  yang lain, misalnya fase 1 8 0 . De ngan  demiki an, ma ka sinyal PS K yang ditran smisi k a n  adal ah   sinyal  sinu soi dal de ngan  a m plitude  kon s tan d eng an  fase yan g  se suai  den gan  aru s  data  pa da  sinyal  i n form asi. Jeni s modulasi  PSK seperti   ini disebut  2 –  PSK atau  Bina ry P hase Shift Ke ying   (BPSK).     Modula s i PS K juga  be rke m bang  me nj adi b ebe rap a  bentu k   atau  varian, yaitu  DPSK  ( Differential PSK ), DEPSK ( Differentia l Enco ded P S K ), dan  M-a r y  PSK [1]. Pada  M-ary  PSK,   ada  sej u mla h  M  sa ndi,  setiap  san d i t e rsusun  ata s  n  bit ( M  = 2 n  ) d an  di nyataka n  d e ngan   seb uah fa se t e rtentu, sehin gga ad a seju mlah M fa se  yang be rbe d a  yang digu na kan.  Jeni s-j e nis   M-ary  PSK yang berkembang antara lai n  adalah:  1. QPSK  ( Quad rature PSK )     Pada QPSK digunakan penyandian  dengan 2 bit sehi ngga n = 2 d an terdapat M = 4 sandi   yang berbed a, yaitu 00,  01,  10, dan 11. Deng an  demiki an ad a  empat san d i yang haru s   dinyatakan  d enga n em pat  fase  yang   berb eda.  S e bagai  contoh  dap at dial o k a s ikan fa se   untuk setiap san d i  se bag a i   berikut.    11 dinyata k a n  deng an fase 45   10 dinyata k a n  deng an fase 135   00 dinyata k a n  deng an fase 225   01 dinyata k a n  deng an fase 315     2.  8 – PSK  Pada 8–PSK  digunakan penyandian  dengan 3  bit sehi ngga  n =  3  dan terdapat  M = 8  sandi   yang berbed a, yaitu 000, 001,  010, 011, 100, 101 , 110, dan 111. Deng an  demiki an ad a  delap an sa n d i yang haru s  dinyata k an  dengan  d e l apan fa se yang berbed a pula. Seca ra  umum dap at diketa hui jara k atau sel a n g  antar fase adala h  360 / M , sehing ga  sela ng fase  antar sandi untuk 8–PSK adalah  sebesar 360 /16 =  45 .    3.  16 – PSK  Pada 16 – PSK digunakan penyandi an dengan 4 bit sehingga  n  = 4 dan terdapat M = 16  sandi yang berbeda, yaitu 0000,  0001, 0010, ..., 1111. Dengan dem ikian harus di alokasi k an  16 fa se  yang  be rbe da  unt uk  menyata k an  setiap  sa ndi  te rsebut. Selang   fase antar  sandi  untuk 16 – PSK adalah sebesar 360 /1 6 = 22,5 .     Setiap kali level atau tingkat PSK meningkat  (BPSK, QPSK, 8 – PSK, dan seterusnya),  maka efisi e nsi  b and witdh  se car a   t e o r it i s  ( theo retical  ban dwi d th e fficiency ) jug a  meni ng kat  [2].  Hal ini  dip e rli hatka n pa da  Tabel  1. Se makin  be sa r  efisien s i  ba nd w i th  m a k a   sema kin  s e m p it  band width  ya ng di butuh ka n untu k  tran smisi  data. Mi salnya  pa da  conto h  di  ata s , jika  digun a k an   modulasi 8–PSK maka untuk transm i s i data 140  Mb/s hanya  dibutuhkan  band with  sele ba r   140/3 MHz =  46.67 MHz. Ini bera r ti han ya sepe rtiga  band width  ya ng dibutu h ka n jika digu na kan   modulasi BPSK, dengan kata lain penggunaan  ba nd with  menja d i 3 kali lipat leb i h efisien.        Tabel 1. Efisi ensi  b and with   Jeni s Mod u la si   Efisiensi  Band w i th   (b/ s /H z)   BPSK   1  QPSK  2  8 – PSK  3     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930    ■     Sim u lasi Pembang kit Sinya l  8-Pha s e Shi ft Keying Berbasi s  ……  (In dah Susil a wa ti)  39 Teknologi yang memanfaatkan  tekni k   modulasi 8–PSK diantaranya adalah teknologi  yang sa at ini dise but EGPRS ( Enh anced Ge ne ral Packet  Radi o Services ) d an EDGE  ( Enha nced Data rates fo r Global Evolut ion ). EDGE  menyedia k a n  evolusi jalu r yang telah ada   pada  si stem   GSM ( Glob al  System  for  Mobile  Com m unication )  sehi ngg a d a pat me ngirim k an   data dengan  kecepatan ya ng lebi h tinggi untuk menfasilitas i  akses internet ni rkabel ( wir e le ss  internet a c ce s ) [3] [4] [5]  [6].   Sistem GSM mengg una kan tekni k  modul asi  GMSK ( Gau s sian  M i n i mu m Sh i ft Ke y i n g ) y ang h anya  memun g ki nkan  m apping   s a tu bit untuk  setiap  s i mbol.   EGPRS dan  EDGE mem u ngki n kan kecepatan d a ta  yang lebih ti nggi de nga n   m apping  lebih   banyak bit dalam  setiap  simbol  [4] yaitu deng an  menerapkan  tekni k  modul asi 8–PSK pada  sistem GSM/ GPRS [6]. Dengan tekni k  modulas i 8 – PSK, setiap simbol mewakili tiga bit  informasi ( m appin g  tiga bit untuk setiap simbol ) [5] [7].   Teknik modulasi 8–PSK digunakan  selai n  ka ren a  memun g ki nka n  pe sat bit yang lebi h tinggi, jug a  ka rena m e mpunyai efisi ensi   band with  ya n g  tinggi  [3] [8]. EDGE m a mpu  menye d iakan l a yan an d a ta  m obi le  hin gga  54 7,2  kbp s  da n me njadi po pule r  di antara p e la ngga n  m obile  [9].       2. METODE  PENELITIAN  Diagram blok  untuk  pembangk i tan  s i ny al 8–PSK diperlihat k an  pada Gambar 1 [2]. Bit- bit input (S) d i bagi menj adi  sandi -sandi  yang masi ng -m asin g terdi r i  atas 3 bit (ko n versi  se rial  ke   paral el). Pad a  simul a si  ha l ini dila kuka n den gan m e ngambil  3 bit  yang be ru rut an dal am sekali  penyan dian. Setiap san d i kemu dian di p e taka n ke satu fase se su ai  dengan di ag ram kon s tela si  yang dipe rlih atkan pa da  Gamba r  2. Pada gam bar  terse but dipe rlihatkan dia g ram  kon s tel a si  untuk d e lap a n  san d i yan g  ada yaitu 000,  001, 01 0, 011, 100,  101, 110, dan 11 1  yang  digun akan d a lam teknolo g i EDGE [4]  [6]. Sebaga i conto h  jika  bit input ad alah 0 01 ma ka   modulato r  a k an meng ha sil k an  kelu ara n  beru pa si nyal  sinu soid al de ngan fa se 18 0 .        Gamba r  1. Di agra m  blo k  p e mban gkita n  sinyal    8–PSK       Gambar 2. Diagram k o ns telas i  8–PSK  tanpa rota si yang dig una ka n EDGE       Tabel 2.  Mapping  bit-bit pemodulasi dan param eter 8  – PSK  Bit-bit Pemodulas i     Paramete r Simbol     i  ( )  111  0  0  011  1  45   010  2  90   000  3  135   001  4  180   101  5  225   100  6  270   110  7  315       Berda s a r kan  diagram  konstel a si  pa da Ga mba r  2, maka  m apping  ant ara  bit-bit  pemodulasi  dan paramet e r 8–PSK dapat diny atakan  pada T abel 2 [3]. Beberapa  sumber  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                 ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 7, No. 1,  April 2009 :  37 - 42   40 mengg una ka n  diag ram konstel a si ata u   m apping   8–PSK yang berbeda, m i salnya  dengan  pertimb ang an  menghi nda ri  pengg una an  fase-fa s e  be rupa  su dut-sudut istime wa (0 , 90 , 180 ,  270 , 360 )  untuk  menyatak an suatu  s a ndi [2]. Diag ram kons telasi 8–PSK yang berbeda juga   digunakan dalam [10]. S i mulasi   pembangki tan  sinyal 8–PSK pada  makalah ini  dibangun  mengg una ka n baha sa p e mro g ra man  Matlab [11]. Untuk  kep entinga n pe mrog ram an  maka   digun akan di agra m  alir a t au  flowchart  yang dipe rli hatka n pad a  Gamba r  3.  Dalam h a l  ini  pengalokasi a n  fase  untuk setiap sandi disesuai kan  dengan diagram konstel a si 8 - PSK seperti  yang ditampil kan p ada  Ga mbar 2  atau  m apping  yan g  ditunju k kan  pada T abel  2, yaitu diagram  kon s t e la si da n  m apping   yang dig una ka n dalam tekn ologi EDGE.         Gambar 3. Diagram alir s i mula s i  pembangk i tan s i nyal 8–PSK     Berikut  p s eu do c o d e  yang d i guna ka n pad a simula si:     Masukkan data dan frekuensi sinyal pembawa ( 0 )  Hitung panjang-data  Untuk n = 1 hingga panjang-data    Ambil 3 bit data yang berurutan    Tentukan fase ( ) sesuai dengan  mapping  pada Tabel 2    I = (sin  ).(sin  0  t)     Q = (cos  ).(cos  0  t)     8–PSK = I + Q  Selesai  Tampilkan hasil  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930    ■     Sim u lasi Pembang kit Sinya l  8-Pha s e Shi ft Keying Berbasi s  ……  (In dah Susil a wa ti)  41 3.  HASIL D A N  PEMBA HAS AN   3.1. Hasil Simulasi  Simulasi  pem bangkitan  sinyal 8–PSK pada m a kalah ini  menggunaka n sinyal  pembawa  sinu soi dal (d ua gelom ban g dalam satu perio de sa ndi) [2]. Pada dasarnya  dapat dig una ka n   freku e n s i ya ng le bih tin g g i, nam un  p ada  sim u lasi  ini  digun aka n  fre k u e n s i  renda h  sehi n gga   peru bah an fa se pem ba wa lebih jela s terlihat pada ha sil simul a si. Ha sil simula si pemban gkit an  sinyal  termodulasi 8–PSK  diperli hatkan pada Gambar  4, Gam bar  5, dan Gambar 6. Pada tiga  gamba r terse but masin g -m asin g digun a k an a r u s  data  00000 101 0, 0111 0010 1, d an 110 111 00 0.    3.2. Pembahasan   Pada  Gamb a r  4 ( a )  di perli hatka n  sinyal  bine r  dari  a r us  data  ma suka n 0 000 01 010  dan  sinyal 8–PSK yang dihasilkan di pe rlihatkan pada Gamb ar 4(b).  Satu sandi  masing-m asing  terdiri ata s  3  bit. Pada Ga mbar 4 ( b )  ta mpak  bah wa  san d i “0 00” di nyataka n  me nggu na kan  si nyal  pemba wa  de ngan fa se  13 5 ; sandi  “0 0 1 ” di nyataka n  men ggu na kan  sinyal  p e mba w a  den gan  fase 180 ; da n sandi  “0 10” dinyata k an  mengg una ka n si nyal pe m bawa de nga n  fase  90 . Has i l  simula si ini sesu ai den gan  ketentua n yang telah ditet apkan sebel u m nya.  Pada  Gamb a r  5 ( a )  di perli hatka n  sinyal  bine r  dari  a r us  data  ma suka n 0 111 00 101  dan  sinyal  8–PSK  yang  diha sil k an  dip e rlih atkan  pa da  Ga mbar 5 ( b).  G a mba r  5 ( b )   mempe r lihat kan  bah wa sa ndi  “011 ” dinyataka n  meng g una kan si nya l  pemba wa d enga n fase  45 ; sa ndi “1 00”  dinyatakan mengg una ka n  sinyal  pe mbawa den g an fase 2 7 0 ; dan sandi  “101 ” dinyat aka n   mengg una ka n sinyal pe m bawa den gan  fase 22 5 . Hasil ini  sesuai  denga n kete ntuan yang te lah  ditetapkan se belumnya.           (a)       (a)       (b)         (b)     Gamba r  4. Hasil sim u la si (a) arus d a ta biner  (b)  sinyal 8–P SK dengan a r us data p ada  (a)  Gamba r  5. Hasil sim u la si (a) arus d a ta biner  (b)  sinyal 8–P SK dengan a r us data p ada  (a)          (a)         (b )     Gambar 6. Hasil sim u lasi (a) arus data  biner  (b)  siny al 8–PSK dengan arus data pada (a)      Pada Gam b a r  6(a )  dip e rli hatka n sinyal  biner d a ri a r us  data ma su kan 1 101 1 1000 d a n   sinyal 8–PSK yang dihasilkan di per li hatkan pada Gambar 6(b).  Pada Gambar 6(b)  tampak  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                 ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 7, No. 1,  April 2009 :  37 - 42   42 bah wa  san d i “110 ” di nyataka n  men g g una kan  sinya l  pemba wa  d enga n fase 3 1 5 ; sandi  “1 11”  dinyatakan mengg una ka n  si nyal  pe mbawa d eng an fa se 0 ;  dan sa ndi “000 ”  di nyataka n   mengg una ka n sinyal p e m bawa den gan  fase 1 3 5 .  Hasil ini ju ga  sesu ai den gan  ketentu an ya ng  telah ditetap k an se belum n y a.  Keselu ru han  hasil p eng ujian me nunj ukkan  bah wa simul a si  b e rha s il me m bang kitkan  sinyal 8–PSK  dengan b a ik sesu ai den g an ketent u a n  pengalo k a s i an fase si nya l  pemba wa yang   telah ditentukan  sebelumnya, yaitu sesuai d engan di agram konstelasi 8–PSK  y ang ditunjukkan  pada G a mba r  2.      4. SIMPU L AN  Berda s a r kan  hasil si mula si dan p e mb aha san d apa t ditarik sim pulan b a h w a  simula si   berh a sil  me mbang kitkan  sinyal  8–P SK denga n  baik se su ai  deng an  kete ntuan yan g   telah  ditetapkan sebelum nya. Pada sim u la si  ini belum  diperhitu ng kan tentang  cres t fac t or  y ang  berken aan d enga n dinam ika level day a maksimum  hingga mini mum. Untu k peng emba ng an   lebih l anjut  dapat  disim u lasi kan  mod u lasi  8–PSK  yang  melib atkan  rotasi  pad a di ag ram  kon s tela si unt uk men g u r an gi ( re du ce )  c r es t  fac t or .       DAF TA R PU STAK A   [1].  Taub,  H.,  an d  Schilling,    DL.,   “ Princip l es  o f    Com m unication  Sy stems “,  M c Graw Hill,   250-267, 19 8 6 .  [2].   Winc h, RG., “ Telec o mmunication T r a n smission S y stems “, McGraw-Hill Inc, 95-105,  1993.   [3].  Tan, H. P., Lo, A., and Seah, W.G., “ P e rforma nce  Ev aluation of TCP/IP ov e r  EDGE “,  Centre for Wi rele ss  Comm unication, Nat i onal Universi ty of Singapore.   [4].  Stuhlfauth, R., “ EGPRS E nhanc ed G e neral  Pa ck et R a d i o Se r v i c e s “, Trai nin g   Center  Munich.  [5]. -- -- -- -- --,  “ E G PRS Te st: Metting the Challen g e of 8PS K  Mod u lati on “, Agilent  Tech nolo g ie s Inc., USA, 2 005.   [6].   Gers tac k er,  W  and   Nick el, P.,  “ Sin g le  An ten n a Inter f er en ce Canc ellation using   Prefiltering  and Multiu s e r Joint  De tection b ase d on th e M– Algorithm “, Institute for  Mobile Com m unication, University of Erlange n – Nu rembe r g.   [7].   Weis s ,  N.,  “ Under s tandi ng EGPRS “,  Comm uni cati on & Signal Processin g  Ltd ,  2001.  [8].  Leon g, S.Y.,   Wu, J.,  Xia o , C.,  and   Olivier, J.C.,   “ Fas t   Time  Var y ing   Dispersiv e   Chan nel Es timation an d Equaliza t ion for  an  8–PSK  Cellular Sy stem “,  IEEE  Tran sa ction o n  Vehicul a r T e ch nolo g y Vol. 55 No. 5, 1493-150 2, 20 06   [9].  Leun g an d L au,  “ T estin g Sy stem for Meas uring  and  Calibra ting th e Tr a n smision  Po w e r of EDGE Mobiles “,  IEEE International Symposium on  Circuit and System, 4493- 4496, 20 05.   [10].  Rajp al, S., Rhee,  D.J., an d Lin, S., “ Lo w   Com p lexity , High Performance  an d Ba nd w i th  Efficien t Co ncatena t ed  Code s 8–PS K  Scheme s for Reliable  Data Communication s “,   IEEE Transaction on  Com m unication, Vol. 43. No. 2/3/4, 785-794,  1995.   [11].  Han s elm an,  D., dan  Littlefield, B., “ Ma tlab Baha sa   Kompu t asi Teknis “, Pen e rbit Andi   Yogyaka r ta, 2000.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.