laporan skripsi analisis unjuk kerja modulasi digital …

LAPORAN SKRIPSI

ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI

OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM

LINK RADIO OVER FIBER

PERFORMANCE ANALYSIS OF DIGITAL MODULATION USING

OPTICAL EXTERNAL MODULATION WITH DIRECT DETECTION ON

RADIO OVER FIBER LINK

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Teknik Program Studi Teknik Telekomunikasi

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika TelkomPurwokerto

Disusun oleh:

SATMELYNA BR GINTING

13101074

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEMKOMUNIKASI

SEKOLAH TINGGI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELKOM

PURWOKERTO

2017

LAPORAN SKRIPSI

ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI

OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM

LINK RADIO OVER FIBER

PERFORMANCE ANALYSIS OF DIGITAL MODULATION USING

OPTICAL EXTERNAL MODULATION WITH DIRECT DETECTION ON

RADIO OVER FIBER LINK

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Teknik Program Studi Teknik Telekomunikasi

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto

Disusun oleh:

SATMELYNA BR GINTING

13101074

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEMKOMUNIKASI

SEKOLAH TINGGI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELKOM

PURWOKERTO

2017

13101074 iii

13101074 iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena rahmat dan

barokah-Nya lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul

“ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI

OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM LINK

RADIO OVER FIBER”. Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan

segenap pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis baik berupa

dukungan moral maupun material. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah S.W.T dan Nabi Muhammad SAW.

2. Ayah dan Ibu serta kedua abang dan Adek saya yang selalu

memberikan do’a nasihat dan motivasi yang tiada henti bagi penulis.

3. Bapak Fauza Khair, S.T., M. Eng. selaku dosen pembimbing I atas

waktu dan kesempatan yang telah diberikan untuk mengarahkan dan

membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan ketulusan dalam

penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST., M.T selaku dosen pembimbing

II atas waktu dan kesempatan yang telah diberikan untuk

mengarahkan dan membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan

ketulusan dalam penyusunan skripsi ini.

5. Para Dosen Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Sekolah Tinggi

Teknologi Telematika Telematika Telkom Purwokerto yang telah

memberikan bekal ilmu kepada penulis.

6. UKM Manggala, tercinta untuk Manggala X ST3Telkom yang telah

memberikan ukiran kenangan yang takterhingga kisahnya baik suka

maupun duka, telah menjadi keluarga selama masa studi di ST3Telkom

Purwokerto.

7. Teuku Maulana Andrean Kautsar S.ST yang selalu mengingatkan dan

memberi semangat serta doa untuk menyelesaikan studi di ST3Telkom

Purwokerto.

8. Teman-teman anak medan Dicky, Bahari, Aleng, Aziz, Lumpur,

Benny, Aulia, Doni, Putra, Ramos, Abi, Irma, dan Sera yang selalu

memberikan semangat penulis dalam mengerjakan skripsi ini. Cepat

menyusul buat yang belum sidang.

9. Kepada sahabat Irma dan Diah yang selalu memberikan semangat

serta dukungan kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini.

13101074 v

10. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa S1 Teknik Telekomunikasi 2013

yang selalu membantu dan saling berbagi ketika dalam keadaan susah

maupun senang.

11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Laporan Skripsi ini masih jauh

dari sempurna, untuk itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang bersifat

membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat

memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca

dan khususnya bagi penulis sendiri.

Purwokerto, 1 Agustus 2017

Satmelyna Br Ginting

NIM : 13101074

13101074 vi

13101074 vii

ABSTRAKSI

RoF merupakan suatu proses pengiriman sinyal radio melalui kabel

serat optik. Teknik multiplexing yang digunakan yaitu Orthogonal Frequency

Division Multiplexing (OFDM). OFDM meruapkan teknik pentransmisian data

berkecepatan tinggi dengan menggunakan beberapa sinyal pembawa secara

parallel dalam pemodulasian dimana pengguna teknologi sistem wireless

mengalami banyak rugi-rugi (losses) dalam pentransmisian sinyal serta

pelemahan atmosfer, untuk mengatasi permasalahan tersebut digunakan sistem

OFDM-RoF yang memiliki atenuasi rendah dan bandwidth yang besar.

Penelitian ini dilakukan dengan cara perancangan skema jaringan OFDM-RoF

dengan menggunakan modulasi eksternal pada mekanisme up-conversion,

metode deteksi langsung pada mekanisme down-conversion dan menggunakan

modulasi 4-QAM, 16-QAM QPSK, 8-PSK dan 16-PSK, dengan menggunakan

software OptiSystem 14.1. Penelitian ini fokus terhadap analisis unjuk kerja

modulasi digital pada modulasi eksternal dengan direct detection menggunakan

daya 0 dBm dan panjang fiber 10 km, 30 km, dan 50 km dan dilakukan analisis

terhadap bentuk konstelasi sinyal. Untuk mengetehui performa kinerja yang baik

didapatkan nilai amplitude pada konstelasi sinyal sebesar 18.6158a.u dengan 4

QAM untuk jarak 10 km dan nilai amplitude tertinggi pada konstelasi sinyal

yaitu modulasi 16 QAM dengan nilai amplitude sebesar 54.50 a.u. Pada

Perbandingan daya terima dengan jarak 10 km modulasi 4-QAM sebesar 80.431

dBm pada QPSK sebesar 77.697 dBm pada 8-PSK 77.417 dBm dan yang

memperoleh daya output tertinggi yaitu modulasi 16-QAM dengan daya sebesar

85,479 dBm. Semakin tinggi modulasi yang digunakan maka daya yang

dikeluarkan juga semakin tinggi dan semakin panjang fiber length yang

digunakan maka akan dapat menyebabkan terjadinya noise dimana semakin

panjang fiber yang digunakan nilai amplitude berkurang.

Kata kunci : RoF, OFDM, Direct detection, konstelasi sinyal, spektrum sinyal,

dan OptiSystem 14.1

13101074 viii

ABSTRACT

RoF is a process of transmitting radio signals through fiber optic cables.

Multiplexing technique used for bandwidth efficiency in data transmission

process, one of them is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).

OFDM is a technique of transmitting high-speed data by using some carrier

signals parallel in the modulation. This research is done by designing OFDM-

RoF network scheme by using external modulation on up-conversion mechanism,

direct detection method on down-conversion mechanism and using 4-QAM, 16-

QAM QPSK, 8-PSK and 16-PSK modulation, with Using OptiSystem 14.1

software. This study focuses on digital modulation performance analysis on

external modulation with direct detection using 0 dBm power and fiber length of

10 km, 30 km, and 50 km and analysis of spectral form and signal constellation.

To knowing a good performance, the amplitude value of signal constellation is

18.6158a.u with 4 QAM for 10 km distance and the highest amplitude value in

signal constellation that is 16 QAM modulation with amplitude value of 54.50

a.u. At Comparison of receive power with a distance of 10 km 4-QAM modulation

of 80,431 dBm at QPSK of 77 697 dBm at 8 PSK 77.417 dBm and which obtained

the highest output power of 16-QAM modulation with power of 85.479 dBm.

Higher the modulation used will issuing more power output.

Keywords : ROF, OFDM, Direct detection, constellation signal, OptiSystem

14.1

13101074 ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN............................................................. ......... iii

KATA PENGANTAR. ................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN AKADEMIS ...................vi

ABSTRAK............................................................................................... ..... vii

ABSTRACT ............................................................................................. viii

DAFTAR ISI ...................................................................................... ........ ..ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG ............................................................ . 1

1.2. RUMUSAN MASALAH ................................................... ..... 2

1.3. BATASAN MASALAH ..................................................... ...... 2

1.4. TUJUAN PENULISAN......................................... .. ...................3

1.5. MANFAAT PENULISAN ....................................................... 3

1.6. METODOLOGI PENELITIAN .............................................. . 3

1.7. SISTEMATIKA PENULISAN ...................................... . ...........4

BAB II DASAR TEORI

2.1. KEASLIAN PENELITIAN ............................... ..................... 5

2.2. RADIO OVER FIBER ..... ..... ......................................................6

2.2.1 Topologi Jaringan RoF ................................................. 11

2.3.ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING

(OFDM) .................................................................................... ...... 13

2.4. MODULASI ............................... .......................................... 18

2.4.1. Modulasi Digital QAM............................ ...................... 20

2.4.2. Modusi 4 QAM ............................................................. 20

2.4.3. Modusi 16 QAM ............................ .............................. 21

2.4.3. Modusi QPSK ............................ .................................. 22

2.4.4. Modusi 8 PSK ............................ .................................. 22

2.4.5. Modusi 16 PSK ............................ ................................ 23

2.5. LOW PASS CONSINE FILTER ............................................. 24

2.6. LASER ............................... ................................................. 24

2.6.1 Dioda Laser ................................................................... 24

2.6.2 CW Laser ...................................................................... 26

2.6.3 Linewidth ....................................................................... 26

2.7. DVB-C (Digital Video Broadcasting Cable)..............................27

2.8 LiNb-MZM MODULATOR............................... ....................... 28

2.9. PENERIMA OPTIK ............................... .............................. 29

2.10. EXTERNAL MODULATION ............................... ............... 29

13101074 x

2.10.1 Electro-absorption Modulator ..................................... 30

2.10.2 Electro-optic Modulator .............................................. 31

2.11. OPTICAL DIRECT DETECTION ............................... ......... 33

2.12. SINGLE MODE FIBER ........................................................ 34

2.13. OPTISYSTEM 14.1 ............................................................... 35

2.14. KONSTELASI SINYAL ...................................................... 35

2.15. AMPLITUDO ...................................................................... 35

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. FLOWCHART PROSES PENGERJAAN ............................... 37

3.2. PERANCANGAN SISTEM ................................................... 38

3.3. PARAMETER SIMULASI .................................................... 41

3.4.SKENARIO PENELITIAN..................................................... 42

3.4.1 Pengaruh variasi modulasi terhadap daya 0 dBm ........... 43

3.4.2 Skenario Pengambilan Data ........................................... 44

3.5. SKEMA JARINGAN ............................................................. 45

3.5.1. RF-OFDM Transmitter ............................ ..................... 46

3.5.2. RF-to Optical Up-Converter ............................ ............. 46

3.5.3. Optical Link .................................................................. 46

3.5.4. Optical to RF-Down Converter ............................ ......... 47

3.5.5. RF-OFDM Receiver ...................................................... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL

TERHADAP 4-QAM ................................................................... 49


TERHADAP 16-QAM.................................................................. 50


TERHADAP QPSK ...................................................................... 53


TERHADAP 8-PSK ..................................................................... 53


TERHADAP 16-PSK ................................................................... 54

4.6. PERFORMANSI KONSTELASI SINYAL M-QAM DAN M-

PSK DENGAN PANJANG FIBER 10 KM, 30 KM DAN 50 KM . 55

4.7. PERFORMANSI LINK BUDGET M-QAM DAN M-PSK

MENGGUNAKAN POWER 0 dBm ............................................. 58

4.7.1. Modulasi M-QAM dan M-PSK ..................................... 58

4.7.2. Pengaruh Modulasi terhadap Power Link Budget dengan

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km. ...................................... 65

BAB V PENUTUP

5.1. KESIMPULAN ...................................................................... 71

5.2. SARAN ................................................................................ 71

DAFTAR PUSTAKA ............................................................... ................ 73

13101074 xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Pentransmisisan Radio over Fiber ............................. 7

Gambar 2.2 Hardware pada CO dan BS dalam Sistem HFR untuk

Downstream Transmisi Sinyal Baseband-over-Fiber ................................. 8


Downstream Transmisi Sinyal IF-over-Fiber ............................................. 8


Downstream Transmisi Sinyal RF-over-Fiber ........................................... 9

Gambar 2.5 Topologi Jaringan RoF ......................................................... 12

Gambar 2.6 Sistem RoF Secara Umum .................................................... 13

Gambar 2.7 Konsep Teknik Multicarrier ................................................. 14

Gambar 2.8 Blok Diagram OFDM ........................................................... 15

Gambar 2.9 Spektrum Multicarrier (a) Tidak overlap (b) Overlap

orthogonal ................................................................................................. 17

Gambar 2.10 Ilustrasi penambahan guard interval dengan cyclic prefix ... 18

Gambar 2.11 Konstelasi Sinyal 4-QAM ................................................... 21

Gambar 2.12 Blok Diagram Pemancar 16-QAM ...................................... 21

Gambar 2.13 Konstelasi 16-QAM ............................................................ 22

13101074 xii

Gambar 2.14 Konstelasi Sinyal 8-PSK ..................................................... 23

Gambar 2.15 Struktur Dasar Laser ..............................................................25

Gambar 2.16 MZ Modulator Transmittance Function .................................28

Gambar 2.17 Penyerapan Fungsi Transfer Tegangan untuk Electro-

absorption Modulator ...................................................................................31

Gambar 2.18 Prinsip Modulasi dari Modulator Mach-Zehnder ....................32

Gambar 2.19 receivers untuk direct detection .............................................35

Gambar 2.20 Single Mode Fiber .................................................................35

Gambar 2.21 Amplitude ..............................................................................35

Gambar 3.1 Langkah Pelaksanaan Penelitian ..............................................37

Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Model Sistem ................................38

Gambar 3.3 Model Sistem Point to Point ....................................................39

Gambar 3.4 Blok Diagram Model EM-DD Sistem OFDM-Radio over

Fiber ............................................................................................................40

Gambar 3.5 Model Jaringan OFDM-Radio over Fiber pada

OptiSystem 14.1............................................................................................45

Gambar 3.6 Tampilan Simulasi RF-OFDM Transmitter

.....................................................................................................................46

Gambar 3.7 Tampilan Simulasi RF to Optical Up-Converter (RTO) ...........46

Gambar 3.8 Tampilan Simulasi Optical Link ...............................................47

Gambar 3.9 Tampilan Simulasi Optical to RF Down-Converter (OTR) ......48

Gambar 3.10 Tampilan Simulasi RF-OFDM Receiver ................................48

Gambar 4.1 Input konstelasi sinyal 4-QAM ................................................49

Gambar 4.2 Input konstelasi sinyal 16-QAM ..............................................51

Gambar 4.3 Input konstelasi sinyal QPSK ...................................................52

Gambar 4.4 Input konstelasi sinyal 8-PSK ..................................................53

Gambar 4.5 Input konstelasi sinyal 16-PSK ................................................55

Gambar 4.6 Spectrum Analyzer pada Output OFDM ..................................59

Gambar 4.7 Spectrum Analyzer pada Output Optical Fiber ........................59

Gambar 4.8 Spectrum Analyzer pada Output Optical Filter ........................59

Gambar 4.9 Spectrum Analyzer pada Output Loop Control ........................61

Gambar 4.10 Spectrum Analyzer pada Output Photodetector PIN ..............64

Gambar 4.11 Spectrum Analyzer pada Output Demodulator .......................64

Gambar 4.12 Grafik Nilai Daya Output pada Bagian Optical Link dengan

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ......................................................65

Gambar 4.13 Grafik Nilai Power Output Optical Filter dengan Panjang

Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ...................................................................66

Gambar 4.14 Grafik Nilai Power Output Loop Control dengan Panjang

13101074 xiii

Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ...................................................................67

Gambar 4.15 Grafik Nilai Photodetector PIN dengan Panjang Fiber

10 km, 30 km, dan 50 km .............................................................................68

Gambar 4.16Grafik Nilai Demodulator dengan Panjang Fiber

10 km, 30 km, dan 50 km .............................................................................69

13101074 xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Keaslian Penelitian ......................................................................5

Tabel 2.2Perbedaan Efisiensi Bandwith Untuk Modulasi QPSK, 8PSk,

16QAM .......................................................................................................23

Tabel 2.3 Features yang tersedia pada DVB-C ...........................................27

Tabel 3.1 Parameter OFDM ........................................................................41

Tabel 3.2 Parameter CW Laser ....................................................................41

Tabel 3.3 Parameter LiNb MZ Modulator ....................................................42

Tabel 3.4 Parameter optical fiber ................................................................42

Tabel 3.5 Parameter optical amplifier .........................................................42

Tabel 3.6 Parameter photodetector PIN .......................................................42

Tabel 3.7 Parameter daya input dan modulasi .............................................43

Tabel 3.8 Parameter panjang serat optik ......................................................43

Tabel 3.9 Parameter Skenario Pengambilan data .........................................44

Tabel 4.1 Output sinyal konstelasi 4-QAM ..................................................50

Tabel 4.2 Output sinyal konstelasi 16-QAM ................................................51

Tabel 4.3 Output sinyal konstelasi QPSK .....................................................52

Tabel 4.4 Output sinyal konstelasi 8 PSK.....................................................54

Tabel 4.5 Output sinyal konstelasi 16 PSK ...................................................55

Tabel 4.6 Perbandingan keseluruhan konstelasi sinyal pada modulasi

M-QAM dan M-PSK pada daya 0 dBm dengan panjang fiber

10 km, 30 km, dan 50 km. ............................................................................57

Tabel 4.7 Nilai Daya Output pada bagian Optical Length Fiber untuk

Variasi modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada


Tabel 4.8 Nilai Daya Output pada bagian Optical Fiter untuk Variasi

modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada Panjang

Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km. ...................................................................66

Tabel 4.9 Nilai Daya Output pada bagian Loop Control untuk Variasi


Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ....................................................................67

Tabel 4.10 Nilai Daya Output pada bagian Photodetector PIN untuk

Variasi modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada


Tabel 4.11 Nilai Daya Output pada bagian Demodulator untuk Variasi


Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ....................................................................69

13101074 xv

laporan skripsi analisis unjuk kerja modulasi digital …

Documents