MATA KULIAH

TEKNOLOGI MOBILE LANJUT

GAUSSIAN MINIMUM SHIFT KEYING (GMSK)

Oleh JTD-4B kelompok 1 :

1. Agnes Estuning Tyas2. Aisy Nurmalasari

(NIM 1241160074)(NIM 1241160026)

JURUSAN TEKNIK ELEKTROPROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI MALANG2015

1

Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK)

1. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)

GMSK atau Gaussian Minimum Shift Keying adalah pengembangan dari MSK, yaitu teknik menghilangkan spectrum sidelobe dengan dengan cara melewatkan sinyal NRZ ke filter LPF Gaussian.

Teknik modulasi digital PSK (Phase Shift keying) yang memiliki kelemahan dalam hal kontinuitas sinyalnya, mengalami perbaikan dengan munculnya teknik modulasi MSK (Minimum Shift Keying). Teknik ini memperhalus saat terjadi pergantian phase, sehingga pada saat pergantian frekuensi mark dan rest-nya sinyal akan tetap kontinyu. Namun, kelemahan MSK adalah kurangnya efisiensi bandwidth yang dihasilkan, karena masih menghasilkan lobus samping pada spektrum sinyalnya.

Modulasi GMSK didasarkan pada MSK. Salah satu masalah dengan standar PSK adalah bahwa sideband yang timbul dan keluar dari sinyal carrier. Untuk mengatasi ini, MSK dan turunannya yaitu GMSK dapat digunakan. MSK dan GMSK yang dikenal sebagai skema fasa kontinyu. Disini tidak ada diskontinuitas fase karena perubahan frekuensi terjadi pada pembawa dititik persimpangan nol. Ini muncul sebagai akibatdari faktor unik MSK bahwa perbedaan frekuensi antara logika 0 selalu sama dengan setengah data rate. Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk indeks modulasi dan itu selalu sama dengan 0,5.

Gambar 1. Sinyal menggunakan modulasi MSK

2. Karakteristik GMSK a) menghasilkan frekuensi minimum yang menggunakan Filter LPF Gaussianb) memiliki efisiensi modulasi yang tinggic) memiliki selubung (envelope) yang konstan dengan indeks modulasi 0.5d) fasa kontinu saat perubahan bit datae) meningkatkan efisiensi spektral daya yang pada mosulator MSK

2

3. Block Diagram GMSK

Gambar 2. Block Diagram GMSK

4. Proses Sinyal GMSKBerikut ini merupakan penjelasan dari masing – masing block diagram

pada gambar 2.

a. NRZ SignalDalam block Diagram GMSK, pengkodean NRZ dipilih untuk

menjadi input sinyal yang akan diolah pada GMSK. Pengkodean NRZ dipilih karena proses data digital menjadi sinyal digital yang paling sederhana adalah menggunakan non-return-to-zero (NRZ). NRZ juga disebut sebagai pengkodean digital unipolar karena sinyal yang dibangkitkan hanya menggunakan tegangan positif atau negatif saja.

Gambar 3. input berupa NRZ signal

b. Gaussian FilterSebelum masuk ke Gaussian Filter, sinyal NRZ akan dirubah ke

bentuk ramp oleh integration. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) ini yang melewatkan sinyal informasi pada Gaussian Low-Pass Filter sebelum proses modulasi sinyal menggunakan modulator MSK (Minimum shift Keying), filter LPF ini berguna untuk mengurangi atau menghilangkan upper-sidelobe pada spectrum sinyalnya. Sinyal hasil dari filter akan memiliki bentuk lebih tajam, mengubah sinyal NRZ yang tidak kontinu menjadi sinyal kontinu tanpa adanya lobus-lobus samping.

3

a.

b.d.c.

b.a.

Dan amplitude sinyal modulasi ini konstan sehingga bentuk selubung dari spectral sinyal ini akan tetap.

Gambar berikut merupakan sinyal pada domain waktu dengan input yang sama dan nilai BT yang berbeda (0.3 dan 0.5), terlihat perbedaan yang menunjukkan pulse shapping yang terjadi. Dimana nilai BT=0.3 memiliki pulse shapping yang lebih tajam.

Gambar 4. Sinyal input dan sinyal output filter (BTd=0.3)

Gambar 5. Sinyal input dan sinyal output filter (BTd=0.5)

GMSK disini tidak ada diskontinuitas fase karena perubahan frekuensi terjadi pada pembawa dititik persimpangan nol. Ini muncul sebagai akibat dari faktor unik MSK bahwa perbedaan frekuensi antara logika 0 selalu sama dengan setengah data rate. Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk indeks modulasi dan itu selalu sama dengan 0,5. Dimana indeks modulasi 0,5 untuk MSK didefinisikan sebagai :

m=∆ f ×T

Dimana :

∆ f =|F logic 1−Flogic 0|

T= 1bit rate

4

Hasil keluaran dari GMSK modulasi berupa sinyal seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 6. Sinyal GMSK fase transisi (BTd=0.3)

Gambar 7. Sinyal GMSK fase transisi (BTd=0.5)

c. Sinyal I/Q Sinyal output dari gaussian filter tersebut kemudian dilakukan proses

modulasi MSK dengan cara memisahkan sisi in-phase dan quadrature dari sinyal tersebut, kemudian mengalikan sisi in-phase dengan cos(ωct) dan mengalikan sisi quadrature dengan −sin(ωct). Menggunakan jalur I yang akan dimodulasi dengan isyarat cosinus pembawa, dan jalur Q yang dimodulasi dengan isyarat sin pembawa. Dengan cara ini indeks modulasi dapat dipertahankan pada 0,5 tepat tanpa perlu pengaturan atau penyesuaian. Kunci untuk kinerja yang optimal dengan quadrature modulasi adalah komponen I dan Q. Quadrature (I dan Q) modulasi ini akan efektif dalam menghilangkan kekurangan synthesizer.

5

Gambar 8. Sinyal I dan Q GMSK (BTd=0.3)

Gambar 9. Sinyal I dan Q GMSK (BTd=0.5)

Transformasi Hilbert di dalam modulasi GMSK ini dipakai untuk

menggeser fase sebesar 90o. Berikut persamaan yang digunakan.

Atau, dengan mengubah variabel, integral principal value dapat dituliskan secara eksplisit sebagai:

Dari persamaan di atas dapat dihasilkan untuk tahapan sinyal I/Q.

6

d. Output KeluaranOutput dari perkalian sisi In phase (I) amplitudo dikalikan dengan

persamaan dibawah ini :

I × cos (2πft )

Dan untuk sisi quadrature (Q) amplitudo dikalikan dengan persamaan berikut :

Q ×sin (2 πft )

Antara sisi In phase dengan Quadratur akan memiliki beda phasa sebesar 90 °. Beda phasa yang dihasilkan ini antara I dan Q akan menimbulkan variasi dari ilai amplitudo, frekuensi dan phasa yang dihasilkan. kemudian kedua hasil dari sisi In phase (I) dan quadrature (Q) akan dijumlahkan dengan persamaan berikut :

m (t )=( I ×cos (2πft ) )+(Q ×sin (2πft ) )

Karena adanya perbedaan phasa dari In phase (I) dan quadrature (Q) maka sinyal yang dijumlahkan ini akan menghasilkan spektrum yang memiliki sidelobe yang rendah. Nilai dari In phase (I) dan quadrature (Q) ini haruslah sama besar sehingga dihasilkan efisiensi bandwidth dengan tetap menjaga index modulasi sebesar 0,5. Seperti yang digambarkan oleh diagram phasor, jika nilai dari I lebih besar dari Q maka sinyal hasil pernjumlahan akan mendekati nilai I. Demikian hingga jika nilai Q lebih besar dari nilai I maka sinyal hasil penjumlahan akan mendekati nilai Q. Hasil dari penjumlahan tersebut akan menghasilkan sinyal seperti gambar dibawah ini.

Gambar 10. Penjumlahan sinyal I dan Q

7

Gambar 12. Spectral density untuk MSK dan GMSK

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa dengan menggunakan modulasi GMSK baik itu dengan BT = 0,3 dan BT = 0,5 menghasilkan Bandwidth yang lebih lebar dengan sidelobe yang rendah sehingga tidak akan terjadi interferensi dengan sisi yang lain. Dibandingkan dengan sidelobe yang dihasilkan oleh MSK dan QPSK, milik GMSK lebih efisien untuk menghilangkan sidelobe. Gambar 12 dan 13 menampilkan kepadatan spectral dinormalisasi untuk MSK dan GMSK. Perhatikan pengurangan energy sidelobe untuk GMSK. Maka, ini berarti spasi kanal dapat lebih ketat untuk GMSK jika dibandingkan dengan MSK untuk gangguan saluran yang sama berdekatan.

Gambar 13. Spectral density untuk MSK dan GMSK

8

Daftar Pustaka

1. Khairun Nizam. ANALISA KINERJA MODULASI GAUSSIAN MINIMUM SHIFT KEYING BERBASIS PERNGKAT LUNAK, 2010.

2. Aditya Sukmana, Suwadi, dan Titiek Suryani Implementasi Modulasi dan Demodulasi GMSK pada DSK TMS320C6416T.

3. Thierry Turletti. GMSK in Nutshell, 1996.4. Edwin Fernando Simanjuntak, Budianto, Budi Prasetya. RANCANG

BANGUN MODULATOR GMSK FREKUENSI CARRIER 5 MHZ, 2009.5. Muhammad Rizal Habibi, Devy Kuswidiastuti, dan Gamantyo Hendrantoro.

Evaluasi Kinerja Sistem Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) untuk Pengiriman Citra dari Satelit Nano ke Stasiun Bumi,2012.

9