LAPORAN SISTEM TRANSMISI KOMUNIKASI PCM Encoding Dan Decoding [PDF]

Citation preview

LAPORAN SISTEM TRANSMISI KOMUNIKASI PCM Encoding dan Decoding I.



II.



III.



Tujuan Percobaan 1. Membangkitkan sinyal PCM encoder. 2. Proses decoder PCM data. 3. Proses encoding dan decoding suara. Alat – alat yang digunakan 1. Emona Telecoms-Trainer 101 2. Osiloskop Dua channel 20MHz 3. Dua kabel untuk Emona Telecoms-Trainers 101 ke osiloskop 4. Assorted Emona Telecoms-Trainer 101 patch leads 5. 1 set Headphone stereo Teori Dasar Modulasi Kode Pulsa/Pulse Code Modulation (PCM), merupakan salah satu teknik memproses suatu sinyal analog menjadi sinyal digital yang ekivalen. Proses-proses utama pada sistem PCM, diantaranya Proses Sampling (Pencuplikan), Quantizing (Kuantisasi), Coding (Pengkodean), Decoding (Pengkodean Kembali). Dapat dilihat pada Gambar A dibawah ini.



a. Percobaan 12 - PCM encoding Seperti yang Anda ketahui, sistem transmisi digital yang terus menggantikan sistem analog dalam aplikasi komunikasi komersial. Hal ini terutama berlaku di bidang telekomunikasi. Itulah yang terjadi, pemahaman tentang sistem transmisi digital sangatlah penting bagi orang-orang teknis dalam komunikasi dan industri telekomunikasi. Percobaan selanjutnya



dalam



bab



ini



menggunakan



Emona



Telecoms-Trainer



101



untuk



memperkenalkan pada anda beberapa sistem yang dimulai dengan modulasi kode pulsa (PCM).



1



PCM adalah sistem untuk mengkonversi sinyal pesan analog ke aliran serial 0s dan 1s. Proses konversi ini disebut encoding. Sederhananya encoding melibatkan : 



Sampling tegangan sinyal analog secara berkala menggunakan skema sampel-dan-







kontinu (ditunjukkan dalam Eksperimen 13). Membandingkan setiap sampel untuk satu set tegangan referensi yang disebut tingkat



   



kuantisasi. Memutuskan tingkat kuantisasi yang sampel tegangan terdekat. Menghasilkan bilangan biner untuk tingkat kuantisasi. Keluaran bilangan biner satu bit pada satu waktu (yaitu, dalam bentuk serial). Mengambil sampel berikutnya dan mengulangi proses. Sebuah hal yang sangat penting untuk kinerja sistem PCM adalah frekuensi clock



encoder. Clock menunjukan PCM encoder kapan melakukan sampel dan, menunjukan percobaan sebelumnya, ini harus minimal dua kali frekuensi pesan untuk menghindari aliasing (atau, jika pesan berisi lebih dari satu gelombang sinus, setidaknya dua kali frekuensi tertinggi). Hal lain kinerja PCM penting berhubungan dengan perbedaan antara tegangan sampel dan tingkat kuantisasi yang dibandingkan juga. Untuk menjelaskan , tegangan sampel yang paling tidak akan sama dengan salah satu level kuantisasi . Seperti disebutkan di atas, Encoder PCM memberikan sampel pada tingkat kuantisasi yang paling dekat dengannya. Namun, dalam proses nilai sampel asli akan hilang dan perbedaan ini biasa dikenal sebagai kesalahan kuantisasi, kesalahan itu terjadi ketika data PCM dikodekan oleh penerima, ini disebabkan karena tidak ada jalur bagi penerima untuk mengetahui apakah tegangan sampel itu asli. Ukuran kesalahan dipengaruhi oleh jumlah tingkat kuantisasi . Semakin banyak tingkat kuantisasinya (untuk memberikan jarak dari tegangan sampel) maka akan semakin rapat proses samplingnya. Ini berarti bahwa perbedaan antara tingkat kuantisasi dan sampel lebih rapat sehingga kesalahan yang terjadi lebih rendah. Beberapa informasi tentang modul PCM Encoder pada Emona Telecoms-Trainer 101 Modul PCM Encoder menggunakan encoding dan decoding PCM Chip (disebut codec) untuk mengkonversi tegangan analog antara -2V dan +2 V ke bilangan biner 8-bit. Dengan delapan bit, mungkin untuk memproduksi 256 nomor yang berbeda antara 00000000 dan 11111111 inklusif. Ini pada gilirannya berarti ada 256 tingkat kuantisasi (satu untuk setiap nomor). Setiap bilangan biner ditransmisikan dalam bentuk serial pada sebuah frame. Bit nomor yang paling signifikan (disebut bit-7) dikirim pertama, bit-6 dikirim berikutnya dan 2



seterusnya ke bit paling terakhir (bit-0). PCM Modul Encoder juga mengeluarkan sinyal Sinkronisasi frame terpisah (FS) yang berlangsung tinggi pada saat yang sama bahwa bit-0 dikeluarkan. Sinyal FS telah dimasukkan untuk membantu dengan PCM decoding (dibahas dalam pembahasan awal Percobaan 13) tetapi juga dapat digunakan untuk membantu mengatur scope ketika terlihat sinyal PCM Encoder. Gambar 1 dibawah menunjukkan contoh tiga frame dari PCM Encoder modul output data (setiap bit yang ditampilkan baik sebagai 0 dan 1 karena bisa terjadi salah satunya) bersamaan dengan memasukan clock



Gambar 1 b. Percobaan 13 - PCM decoding Percobaan sebelumnya memperkenalkan Anda ke dasar-dasar modulasi kode pulsa (PCM) yang akan Anda ingat adalah sistem untuk mengkonversi sinyal pesan ke serial streaming terus menerus bilangan biner (en coding). Memulihkan pesan dari aliran serial bilangan biner disebut decoding. Sederhananya, decoding melibatkan :    



Mengidentifikasi setiap frame baru dalam aliran data. Ekstrak bilangan biner dari setiap frame. Membangkitkan tegangan yang sebanding dengan jumlah biner. Menahan tegangan pada output sampai frame berikutnya telah diterjemahkan (membentuk pulsa modulasi amplitudo (PAM) dalam bentuk sinyal pesan yang







asli). Merekonstruksi pesan dengan mengirimkan sinyal PAM melalui low-pass filter.



Frekuensi clock PCM decoder sangat penting untuk memperbaiki dari sistem decoding sederhana. Jika itu tidak sama dengan frekuensi encoder clock, beberapa bit yang di transmisikan akan dibaca dua kali sedangkan pada bagian yang lainnya hilang. Hasil ini dalam beberapa bagian yang telah ditransmisikan akan salah menafsirkan atau salah diinterpretasikan, yang pada gilirannya menyebabkan output PCM decoder mengeluarkan



3



tegangan yang salah. Kesalahan (error) akan terdengar jika terjadi cukup sering. Beberapa decoder mampu mengelola masalah ini dengan "Self-Clock". Hal itu merupakan salah satu persoalan yang sangat penting pada PCM decoding. Decoder harus mampu mendeteksi bagian awal setiap frame. Jika hal ini tidak dilakukan dengan benar, setiap bagian akan salah ditafsirkan. Sinkronisasi frame dapat dikelola dalam satu dari dua cara. PCM encoder dapat menghasilkan sinyal sinkronisasi frame khusus yang dapat digunakan oleh decoder meskipun ini memiliki kelemahan yaitu membutuhkan sinyal tambahan yang akan dikirim. Jika tidak, kode sinkronisasi frame dapat tertanam pada aliran serial data yang digunakan oleh decoder untuk bekerja keluar ketika frame dimulai. Beberapa informasi tentang modul TIMS PCM Decoder Seperti modul PCM Encoder pada Emona Telecoms-Trainer 101, modul PCM Decoder bekerja dengan bilangan biner 8-bit. Untuk 00000000 PCM Decoder modul output -2V dan 11111111 itu output +2 V. Angka pada output menunjukan tegangan yang proporsional antara +2 V. Sebagai contoh, nomor 10000000 adalah berada diantara 00000000 dan 11111111 dan sebagainya untuk masukan ini modul output 0V (yang berada diantara +2 V dan-2V). Modul PCM decoder itu tidak memiliki clock sendiri sehingga perlu sinyal digital pada input CLK agar beroperasi. Yang terpenting, untuk modul PCM decoding agar benar decode PCM data yang dihasilkan oleh modul PCM encoder, ia harus memiliki sinyal clock yang sama. Dengan kata lain, clock pada decoder harus mengambil dari encoder. Sama halnya, modul PCM Decoder tidak dapat mendeteksi sendiri setiap awal frame baru sehingga harus memiliki frame sinyal sinkronisasi pada masukan (input) FS untuk melakukan hal ini.



IV.



Langkah Percobaan 1. Percobaan 12 - PCM encoding Dalam percobaan ini, Anda akan menggunakan modul PCM Encoder pada Emona Telecoms-Trainer 101 untuk mengkonversi PCM sebagai berikut: tegangan DC tetap,



4



variabel tegangan DC dan sinyal yang berubah secara kontinu. Dalam proses ini, Anda akan menguji pengoperasian PCM encoding dan menyelidiki sedikit kesalahan kuantisasi. Bagian A - Pengantar PCM encoding menggunakan tegangan DC statis 1. Mengumpulkan satu set peralatan yang tercantum di atas. 2. Mengatur scopes sesuai petunjuk dalam Percobaan 1. Pastikan bahwa: a. Kontrol Sumber Pemicu diatur ke posisi CH1 (atau INT). b. Kontrol Mode ditetapkan ke posisi CH1. 3. Letakan modul Encoder PCM dan atur saklar mode atau Mode switch pada posisi PCM. 4. Hubungkan sesuai yang ditunjukan pada gambar 2. Catatan: Masukan kabel hitam dari osiloskop pada soket ground (GND).



Gambar 2 Blok diagram pada Gambar 2 dapat diwakili atau dijelaskan oleh diagram blok pada Gambar 3 di bawah ini. PCM Modul Encoder di clock oleh modul Master Signal dengan keluaran DIGITAL 8KHz. Analog input yang terhubung ke 0V DC.



Gambar 3 5. Sesuaikan Time Division pada osiloskop, untuk melihat keluaran (output) tiga pulsa PCM Encoder modul FS. 6. Atur kontrol scope's Slope pada posisi "-"



5



Mengatur Slope pada posisi "-" akan membuat osiloskop memulai memanjang ke atas di seluruh layar ketika sinyal FS beranjak dari tinggi ke rendah daripada rendah ke tinggi. Anda dapat benar-benar melihat perbedaan antara dua pengaturan jika Anda memutar kontrol Slope lingkup bolak-balik. Jika Anda melakukan ini, pastikan bahwa kontrol Slope selesai pada posisi "-". 7. Sesuaikan



kontrol



scope



Posisi



Horizontal



sehingga bentuk gelombang akan memulai pada awal jejak sejajar dengan garis paling kiri vertikal pada layar. 8. Atur kontrol scope’s Time Base pada posisi 0.1ms/div. 9. Sesuaikan scope kontrol Variable Sweep sampai sinyal FS tampak seperti sinyal pada Gambar 4. Menyesuaikan scope kontrol dengan cara ini akan membuat lebih mudah bagi anda untuk menggambarkan bentuk gelombang jika anda meminta secara singkat. Namun, Anda harus menyadari bahwa layar divisi horisontal tidak lagi sama dengan Timebase kontrol pengaturan. Dengan kata lain, scope Timebase harus dikalibrasi lagi. Ini adalah masalah ketika mengukur periode sinyal dan sehingga Anda harus mengembalikan kontrol ke posisi terkunci pada akhir percobaan. 10. Atur kontrol Scope Mode ke posisi DUAL untuk melihat modul PCM Encoder dengan masukan CLK dan keluaran FS-nya. 11. Gambarkan dua bentuk gelombang untuk skala di tempat yang disediakan pada halaman 12-8 memberikan ruangan yang cukup untuk sinyal digital ketiga. Catatan: Untuk menggambarkan sinyal clock yaitu di ketiga atas kertas grafik dan sinyal FS di sepertiga tengah. 12. Hubungkan Scope’s input Channel 2



ke output Encoder modul PCM seperti yang



ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini. Catatan: Garis putus-putus menunjukkan kabel sudah ada di tempat.



6



Gambar 5 Set-up ini dapat diwakili atau dijelaskan oleh blok diagram pada Gambar 6 di bawah ini. Channel 2 sekarang akan menampilkan 10 bit data output Encoder modul PCM. 8 bit pertama termasuk frame kesatu dan dua bit terakhir termasuk pada frame berikutnya.



Gambar 6 13. Gambarlah bentuk gelombang ini untuk skala dalam ruang yang tersisa pada kertas grafik. Catatan: Jika Anda mengalami kesulitan memicu CRO aturlah Pemicu Sumber kontrol Coupling pada posisi HF REJ. Bagian B - PCM encoding dari variabel tegangan DC Sejauh ini, Anda telah menggunakan modul Encoder PCM untuk mengkonversi tegangan DC tetap (0V) ke PCM. Bagian selanjutnya dari percobaan, memungkinkan anda melihat apa yang terjadi ketika anda memvariasikan tegangan DC. 14. Atur scope’s kontrol Mode ke posisi CH1. 15. Atur scope’s kontrol Trigger Source ke posisi EXT. 16. Atur scope’s kontrol Trigger Source Coupling ke posisi HJ REJ. 17. Modifikasi set-up seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7 di bawah ini. Catatan: Perhatikan bahwa input ketiga pada scope’s yang digunakan. Masukan ini biasanya berlabel EXT atau EKSTERNAL namun posisinya bervariasi dari satu scope’s



7



ke scope’s yang lain. Jika Anda tidak dapat menemukan itu, memintalah bantuan pada instruktur.



Gambar 7 Pengaturan ini dapat diwakili atau dijelaskan oleh diagram blok pada Gambar 8 di halaman berikutnya. Variabel Modul DCV digunakan untuk mengubah tegangan DC pada input modul PCM Encoder. Input scope’s pemicu eksternal yaitu yang digunakan sehingga anda dapat melihat tegangan DC di input Channel 1 sebagai tampilan yang stabil.



Gambar 8 18. Mengatur Scope’s Channel 1 Redaman Vertikal ke posisi 1V/div. 19. Mengatur Scope’s Channel 1 Input kontrol Coupling ke posisi GND. 20. Gunakan kontrol Scope’s Channel 1 Posisi Vertikal untuk meluruskan Channel 1 dengan mengikuti jejak salah satu garis horizontal pada layar Scop’s. Catatan: Baris pada layar Scop’s ini yaitu nol volt, kini sebagai referensi anda yang dapat anda gunakan untuk melihat apakah variabel DCV modul output positif atau negatif. 21. Mengatur Scope’s Channel 1 dan Channel 2 kontrol Input Coupling ke posisi DC. 22. Mengatur Scope’s kontrol Mode ke posisi DUAL. 23. Sesuaikan Variabel DC Unit kontrol pada modul variabel DCV dengan modul PCM Encoder output kode yang Anda gambarkan sebelumnya. 8



24. Gunakan Scope’s untuk mengukur tegangan output DCV modul variabel. Catatan: Ini harus sangat mendekati 0V. 25. Putar kontrol Variabel DC pada modul Variabel DCV searah jarum jam sambil melihat layar Scope’s. 26. Lanjutkan untuk memutar kontrol Variabel DC pada modul Variabel DCV searah jarum jam dan berhenti saat output Encoder modul PCM adalah 11111111. 27. Gunakan Scope’s untuk mengukur tegangan output pada modul variable DCV. Lalu catat hasil pengukuran dalam tabel 1 pada halaman berikutnya. 28. Kembalikan outpu dari modul PCM encoder untuk 0 Volt. 29. Putar kontrol Variabel DC pada modul Variabel DCV kearah berlawanan jarum jam sambil melihat layar Scope’s. 30. Lanjutkan untuk memutar kontrol Variabel DC pada modul Variabel DCV kearah berlawanan jarum jam dan berhenti saat output Encoder modul PCM 00000000. 31. Ukur dan catat tegangan output modul variabel DCV. Table 1 PCM Encoder's output code PCM Encoder's input voltage 11111111 00000000



Bagian C – Kuantisasi Ini bagian selanjutnya dari percobaan yang memungkinkan anda dapat meneliti kuantisasi. 32. Putar kembali kontrol Variabel DC pada modul Variabel DCV disekitar pertengahan atau dibagian tengah. 33. Lihat jika Anda dapat melakukan variasi kontrol Variabel DC ke kiri dan kanan tanpa menyebabkan kode keluaran (output) berubah. Contoh tegangan dapat diubah tanpa menyebabkan kode keluaran (output) berubah karena itu dapat dibandingkan dengan mengatur tingkat kuantisasi, tetapi jumlahnya terbatas. Ini berarti bahwa, dalam prakteknya, ada berbagai sampel tegangan untuk setiap tingkat kuantisasi. Bagian D - PCM Encoding dengan Perubahan Tegangan secara Kontinu Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi ketika PCM encoder digunakan untuk mengkonversi sinyal yang terus berubah seperti gelombang sinus. 34. Kembalikan scope’s kontrol Trigger Sourch ke posisi CH1 (atau INT). 9



35. Kembalikan scope’s kontrol Trigger Sourch Coupling ke posisi AC. 36. Mengatur scope’s Channel 1 dan Channel 2 pada kontrol Vertikal Attenuation ke posisi 2v/div. 37. Tempatkan modul VCO dan atur kontrol jarak pada posisi HI. 38. Putar kontrol Frequency Adjust pada modul VCO sepenuhnya kearah berlawanan jarum jam. Catatan: modul VCO akan digunakan untuk memberikan modul PCM Encoder dengan 50 KHz. 39. Lepaskan semua susunan pada percobaan sebelumnya. 40. Hubungkan dengan susunan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9 di bawah.



Gambar 9 41. Atur scope’s kontrol Timebase ke posisi 50 μs/¿ . 42. perhatikan modul PCM encoder PCM DATA output pada layar Scope’s. 2. Percobaan 13- PCM Decoding Bagian A - Menyiapkan encoder PCM Untuk percobaan dengan PCM decoding Anda perlu PCM data. Bagian pertama dari percobaan membuat Anda untuk membuat sebuah encoder PCM. 1. Mengumpulkan satu set peralatan yang tercantum di atas. 2. Mengatur scopes sesuai petunjuk dalam Percobaan 1. Pastikan bahwa: a. Kontrol Sumber Pemicu diatur ke posisi CH1 (atau INT). b. Kontrol Mode ditetapkan ke posisi CH1. 3. Tempatkan modul Encoder PCM dan atur saklar mode atau Mode switch pada posisi PCM. 4. Hubungkan sesuai yang ditunjukan pada Gambar 2. Catatan: Masukan kabel hitam dari osiloskop pada soket ground (GND). 10



Gambar 1 Susunan diatas dapat diwakili atau dijelaskan oleh blok diagram pada Gambar 2 di bawah ini. PCM Modul Encoder clock oleh 100KHz keluaran DIGITAL Master Sinyal modul. Analog input adalah Variable DC output modul VDC.



Gambar 2 5. Atur kontrol scope's Slope pada posisi "-" 6. Sesuaikan scope’s Timebase untuk melihat keluaran (output) tiga pulsa PCM Encoder modul FS. Catatan: 10μs/div Pengaturan yang terbaik untuk digunakan. 7. Atur kontrol variable DC pada modul variable VDC pada bagian tengah-tengah. 8. Atur kontrol Scope’s Mode ke posisi DUAL untuk melihat PCM Encoder modul PCM DATA keluaran serta keluaran FS nya. 9. Variasikan kontrol modul variable DCV ke kiri dan ke kanan. Jika susunan yang kita rangkai sudah bekerja dengan benar, langkah terakhir ini harus menyebabkan nomor pada PCM Encoder modul PCM DATA output turun dan naik. Jika itu bekerja dengan baik, maka melanjutkan ke langkah berikutnya. Jika tidak, periksa susunan kabel atau meminta bantuan instruktur. 10. Lepaskan steker ke variabel DCV output modul VDC. 11



11. Temukan modul VCO dan ubah Frekuensinya, dengan memutar sepenuhnya kearah berlawanan searah jarum jam. 12. Atur Range kontrol modul VCO pada posisi LO. 13. Memodifikasi susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 pada halaman berikutnya. Catatan: Garis putus-putus menunjukkan kabel sudah ada di tempat.



Gambar 3 Susunan ini dapat diwakili atau dijelaskan oleh blok diagram pada Gambar 4 di bawah ini. Perhatikan bahwa PCM Encoder modul masukan sekarang modul keluaran SINE VCO.



Gambar 4 Sebagai input Encoder modul PCM adalah gelombang sinus. Tegangan input modul terus berubah. Ini berarti bahwa Anda harus melihat PCM DATA keluaran berubah terus menerus juga. Bagian B - Decoding data PCM 14. Mengembalikan kontrol kemiringan Scope’s pada posisi +. 12



15. Atur Scope’s kontrol Mode ke posisi CH1. 16. Memodifikasi susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini.



Gambar 5 Seluruh susunan dapat diwakili atau dijelaskan oleh blok diagram pada Gambar 6 dibawah. Perhatikan bahwa clock pada decoder dan informasi blok sinkronisasi mengambil dari encoder.



Gambar 6 17. Sesuaikan kontrol Scope’s Timebase untuk melihat dua atau lebih siklus sinyal. 18. Atur kontrol scope’s Mode ke posisi DUAL untuk melihat modul PCM Decoder output berupa pesan sinyal. Sinyal output PCM Decoder modul terlihat sangat mirip dengan pesan. Namun, mereka tidak sama. Ingat bahwa "sampel" pesan berisi banyak sinewaves di samping pesan. Hal ini dapat lebih dihargai jika Anda membandingkan pesan dan PCM decoder modul output dengan mendengarkan mereka. 19. Tambahkan modul Buffer ke susunan rancangan seperti yang ditunjukkan pada gambar 7 merubah kebawah scope’s koneksi.



13



Gambar 7 20. Putar penyangga modul kontrol Gain sepenuhnya kearah berlawanan jarum jam. 21. Sebelum memasang headphone, hubungkan rangkaian sebelumnya ke dalam modul Buffer pada bagian soket headphone. 22. Pasang headphone. 23. Putar Buffer module Gain control searah jarum jam sampai anda dapat mendengar dengan baik hasil keluaran modul PCM Decoder. 24. Lepaskan kabel pada modul Buffer yang terpasang dengan output modul PCM Decoder. 25. Modifikasi kembali susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8 di bawah ini, biarkan kabel yang terhubung sesuai dengan yang sebelumnya.



Gambar 8 26. Bandingkan suara yang dihasilkan dari kedua sinyal tersebut. Anda harus menyadari bahwa suara tersebut mirip tetapi jelas berbeda. Bagian C – Suara Encoding dan Decoding Sejauh ini, percobaan ini telah dikodekan dan diterjemahkan gelombang sinus untuk pesan. Bagian selanjutnya dari percobaan memungkinkan anda melakukan hal yang sama dengan menggunakan Speech.



14



27. Lepaskan semua susunan kabel yang terhubung ke modul Buffer sementara sisanya dibiarkan sesuai dengan tempat sebelumnya. 28. Lepaskan kabel yang menghubungkan ke Sine output pada modul VCO. 29. Memodifikasi kembali susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9 di bawah ini.



Gambar 9 30. Bicara, bernyanyi atau bersenandung sambil memperhatikan layar osiloskop. Bagian D - Memulihkan pesan Seperti disebutkan sebelumnya, pesan dapat direkonstruksi dari Decoder modul sinyal output PCM menggunakan low-pass filter. Pada bagian ini, kita akan melakukan percobaannya. 31. Temukan modul Tuneable Low-pass Filter dan atur pada bagian kontrol Gain dibagian tengah. 32. Putar modul Tuneable Low-pass Filter pada bagian frekuensi Cut-off dengan mengatur sepenuhnya kearah berlawanan jarum jam. 33. Lepaskan kabel yang terhubung ke modul output Speech. 34. kembali susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10 di bawah ini.



Gambar 10 15



Seluruh susunan diatas dapat diwakili atau dijelaskan oleh blok diagram pada Gambar 11 pada halaman berikutnya. The Tuneable Modul Low-pass Filter digunakan untuk merekonstruksi pesan asli dari PCM Decoder modul PAM output.



Gambar 11 35. putar secara perlahan Cut-off Frequency control pada bagian modul Tunable Low-pass Filter searah jarum jam dan berhenti pada saat pesan sinyal memulihkan kedalam bentuk semula (mengabaikan pergeseran fasa). Terdapat dua signal yang jelas sama jadi mari kita lihat apa yang dapat kita pelajari. 36. Tambahkan modul Buffer ke susunan seperti yang ditunjukan oleh gambar 12 dengan membiarkan kabel sebelumnya terpasang.



Gambar 12 37. Putar Buffer modul kontrol Gain dengan lembut sepenuhnya berlawanan arah jarum jam. 38. Pasang headphone. 39. Putar modul Amplifier gain kontrol searah jarum jam sampai Anda dapat mendengar dengan nyaman hasil keluaran modul Low-pass Filter.



16



40. Lepaskan kabel modul Amplifier yang menghubungkan output modul PCM Decoder dan hubungkan kabel tersebut ke output modul VCO (seperti yang Anda lakukan pengkabelan pada Gambar 8). 41. Bandingkan suara dari kedua sinyal. Anda akan menemukan suara tersebut sangat mirip. V. Hasil Percobaan dan Analisa 1. PCM encoding menggunakan tegangan DC



Dapat dilihat hasil percobaan PCM encoding menggunakan tegangan DC, pada channel 1 merupakan sinyal frekuensi sinkronisasi dan channel 2 adalah clock untuk PCM sehingga bentuk sinyalnya seperti pulsa-pulsa. Clock pada PCM juga yang menjadi sinyal carriernya, karena berperan sebagai sinyal carrier maka frekuensinya pun lebih besar dibanding frekuensi sinkronisasinya. (Fs = 1,042 KHz sedangkan Fcarrier = 8,333 KHz).



2. Output PCM Encoding pada channel 2 di Osiloskop



Dapat dilihat pada hasil percobaan PCM encoding, pada channel 2 di osiloskop merupakan hasil modulasi PCM, dengan nilai frekuensi sinkronisasi dan nilai frekuensi hasil modulasi PCM memiliki nilai frekuensi yang sama yaitu sekitar 1,042 KHz. 3. PCM encoding variable tegangan DC



17



Dari hasil percobaan PCM Encoding dengan menggunakan variabel tegangan DC, pada channel 1 di osiloskop merupakan VCC di blok variable DC, sehingga sinyal keluarannya berbentuk sinyal DC yaitu flat (lurus) dengan nilai tegangan sebesar 400 mV. Kemudian pada channel 2 adalah hasil modulasi PCM dengan nilai frekuensinya sebesar 2,778 KHz. Hal ini dikarenakan frekuensi sinkronisasi diberikan sumber control dari trigger pada osiloskop dengan mengatur sumber coupling ke posisi HF REJ (High Frequency) sehingga frekuensi pada output PCM naik 2X yaitu sekitar 2,778 KHz.



4. PCM encoding menggunakan tegangan AC



Dari hasil percobaan PCM encoding menggunakan tegangan AC pada channel 1 merupakan frekuensi sinkronisasi sebesar 6,757 KHz sedangkan pada channel 2 yang merupakan output PCM data menghasilkan frekuensi 2,778 KHz. Yang berbeda adalah inputan yang diberikan merupakan pada frekuensi sinkronisasi didapat dari Master Signal sebesar 2 KHz Sine, sehingga untuk nilai frekuensi sinkronisasi cukup besar dibandingkan 18



yang menggunakan tegangan DC yaitu sebesar Fs(DC) = 1,042 KHz dan Fs(AC) = 6,757 KHz. 5. PCM Encoder



Untuk memulai PCM decoding dilakukan terlebih dahulu PCM encoding, Dilihat pada gambar hasil percobaan PCM Encoder yang channel 1 merupakan frekuensi sinkronisasi sebesar 1,042 KHz dan pada channel 2 adalah output dari PCM encoder memiliki nilai frekuensi yang sama yaitu sebesar 1,042 KHz.



6. PCM Encoder pada channel 1 merupakan output dari Fs (Frekuensi Sinkronisasi)



Pada hasil percobaan PCM encoder dengan memberikan input dari VCO yang diatur pada LO Sine, pada channel 1 merupakan sinyal frekuensi sinkronisasi dengan nilai frekuensi sebesar 12,50 KHz dan pada channel 2 adalah PCM data. Lalu pada PCM encoder input yang diberikan dari VCO dan diatur pada LO Sine. Maka pada channel 2 menghasilkan frekuensi sebesar 20,08 KHz. 19



7. PCM Decoding



Dari hasil percobaan diatas channel 1 merupakan input dari VCO yang diatur pada LO Sine dengan frekuensi sebesar 12,53 KHz dan channel 2 merupakan hasil dari PCM decoding dengan frekuensi sebesar 32,89 KHz. Proses encoder merupakan proses perubahan dari deret pulsa menjadi code sedangkan decoding sebaliknya yaitu proses perubahan dari kode menjadi deret pulsa. Untuk proses decoding, sinyal clock dan frekuensi sinkronisasinya mengambil dari proses encoder, jadi menggunakan sinyal clock dan frekuensi sinkronisasi yang sama dari proses encoder.



8. Output PCM Decoding



Hasil percobaan output PCM decoding menunjukan pada channel 1 adalah sinyal informasi yang dibangkitkan berupa sinus (analog) dengan frekuensi sebesar 1,179KHz dan pada channel 2 merupakan output PCM decoding dengan frekuensi sebesar 1,249 KHz berupa sinyal sinus, namun sinus yang masih terdapat noise dikarenakan masih adanya sinyal dengan frekuensi yang tinggi, karena sinyal dengan frekuensi tinggi rentan akan noise.



20



9. PCM Decoding mengggunakan LPF



Hasil percobaan PCM decoding dengan menggunakan Tuneable LPF pada channel 1 merupaka sinyal informasi dengan frekuensi sebesar 1,190 KHz yang berupa sinyal sinus (analog), sedangkan pada channel 2 merupakan output PCM decoding yang telah melewati filter LPF dengan frekuensi sebesar 1,199 KHz berupa sinyal sinus (analog) yang sama persis dengan sinyal informasinya. Hal ini dikarenakan adanya LPF yang berperan untuk memperbaiki sinyal output, atau dapat dikatakan LPF merupakan filter yang membuang sinyal berfrekuensi tinggi sehingga output pada PCM decoding akan sama dengan sinyal informasinya.



10. Output PCM Decoding dengan mendengarkan outputnya menggunakan Headphone



Pada hasil percobaan ini sama halnya dengan percobaan no.9 namun dengan menambahkan Noise Generator agar dapat mendengarkan sinyal suara yang dihasilkan oleh input PCM encoding dan output PCM decoding. Dengan mengatur gain pada Buffer dan suara yang dikeluarkan pada output Noise Generator dengan menggunakan Headphone akan terdengar perbedaannya. Misal jika kita mendengarkan pada sinyal input encoder dan 21



mengatur gainnya juga pada output decoding dan juga mengatur gainnya akan terdengar sama, namun pasti terdapat perbedaanya. Sinyal suara yang me”ngiang” yang dikeluarkan pada input encoding lebih kecil dari pada sinyal suara yang dikeluarkan pada output decoding.



VI. Tugas Akhir o Gambarkan blok diagram PCM (Encoder dan Decoder) juga jelaskan prosesnya! Jawab : Modulasi Kode Pulsa/Pulse Code Modulation (PCM) merupakan salah satu teknik memproses suatu sinyal analog menjadi sinyal digital yang ekivalen. Proses-proses utama pada sistem PCM, diantaranya adalah Proses Sampling (Pencuplikan), Quantizing (Kuantisasi), Coding (Pengkodean), Decoding (Pengkodean Kembali).



Gambar A Pada Gambar A ditunjukkan diagram blok proses pengiriman pada PCM diantaranya: Filter (LPF), Sampler, Quantizer dan Coder. Pada tahap pertama, sinyal input (analog) dengan frekuensi fm masih bercampur dengan noise atau sinyal lain yang berfrekuensi lebih tinggi. Untuk menghilangkan sinyal-sinyal yang tidak di inginkan atau biasa disebut noise, maka digunakan LPF (low pass filter) seperti yang ditunjukkan Gambar B.



. Gambar B 22



Setelah sinyal di filter, selanjutnya adalah pengambilan sample seperti yang ditunjukkan pada Gambar A dan C. Frekuensi sampling (fs) harus lebih besar atau sama dengan dua kali frekuensi sinyal informasi (fs ≥ 2fm). sesuai dengan Theorema Nyquist. Sinyal output sampler disebut sinyal PAM (Pulse Amplitudo Modulation).



Gambar C Sinyal PAM yang ditunjukan pada Gambar C tersebut yang merupakan potongan dari sinyal aslinya kemudian diberi nilai (level) sesuai dengan amplitudo dari masing-masing sample sinyal. Jumlah pembagian level sinyal yang digunakan disesuaikan dengan jumlah bit yang di inginkan untuk mengkodekan satu sample sinyal PAM berdasarkan persamaan berikut :



N=2n



N adalah jumlah level sample yang di ambil dan n adalah jumlah bit yang digunakan untuk mengkodekan satu sinyal PAM. Misalkan sinyal-sinyal PAM tersebut akan dikodekan menjadi 4 bit maka jumlah level yang akan diperoleh adalah ,



4



N=2 =16 .



Gambar D 23



Selanjutya, setiap sample yang telah terkuantisasi masuk ke dalam blok CODER. Pada tahapan ini , sample sinyal yang masih berbentuk analog dirubah menjadi biner dengan urutan serial. CODER sendiri terdiri dari dua blok utama yaitu, A/D Converter yang berfungsi untuk merubah sinyal analog menjadi biner, akan tetapi keluarannya masih dalam bentuk parallel seperti yang di tunjukkan Gambar D, karenanya dibutuhkan blok kedua berupa P/S Converter agar deretan biner menjadi serial.



Gambar E Pada penerima, yang ditunjukan pada Gambar E, adalah sinyal yang masuk telah mengalami peredaman dan kembali bercampur dengan berbagai sinyal lain yang tidak di inginkan (noise) selama proses pengiriman, hal ini merusak sinyal informasi sehingga akan lebih sulit untuk di proses. Karenanya, sinyal harus diperbaiki terlebih dahulu dengan menggunakan “Regenerative Repeater” seperti yang ditunjukkan pada Gambar E dan F.



Gambar F Selanjutnya dengan menggunakan prinsip yang sama, deretan sinyal biner yang telah diperbaiki tersebut dirubah kembali menjadi bentuk analog melalui proses DECODER. 24



Sinyal yang masih merupakan deretan seri dirubah menjadi parallel dan dikonversikan ke analog, sehingga output DECODER merupakan sinyal PAM seperti yang terlihat pada Gambar E dan G. Sinyal PAM ini kemudian difilter dengan menggunakn LPF untuk mengembalikannya menjadi sinyal informasi yang di inginkan.



Gambar G VII. Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. PCM merupakan salah satu teknik memproses suatu sinyal analog menjadi sinyal digital yang ekivalen. Proses-proses utama pada sistem PCM, diantaranya adalah Proses Sampling (Pencuplikan), Quantizing (Kuantisasi), Coding (Pengkodean), Decoding (Pengkodean Kembali). 2. PCM coding merupakan proses perubahan dari sinyal input berupa sinyal pulsa menjadi kode, sedangkan PCM decoding sebaliknya yaitu, proses perubahan kode menjadi deretan sinyal pulsa. 3. Proses encoding dan decoding menggunakan sinyal clock dan frekuensi sinkronisasi yang sama. 4. Untuk mencapai sinyal output yang sama dengan sinyal informasinya, pada proses decoding harus melalui LPF terlebih dahulu. Karena LPF berperan untuk memperbaiki sinyal output yang masih terdapat noisenya atau LPF adalah filter yang membuang sinyal berfrekuensi tinggi dimana sinyal tersebut rentan akan noise. Sehingga jika menggunakan LPF sinyal output akan sama dengan sinyal informasi. VIII. Daftar Pustaka 1) Modul Praktikum sistem Transmisi Komunikasi, Laboraturium Telekomunikasi, ITENAS. 2) Diktat Kuliah Sistem Komunikasi Digital, Bpk. Slameta. Polban. 2012



25



26