PCM [PDF]

Citation preview

SISTEM TELEKOMUNIKASI Pengembangan Pulse Code Modulation (PCM)



DisusunOleh: Kurnia Agnawatri 21060111120003



TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO 2013



i



KATA PENGANTAR



Pujisyukur



kehadirat



Allah



SWT,



yang



telah



melimpahkan



segalarahmat dan nikmat-Nya kepada saya ,sehingga saya bisa menyelesaikan makalah yang berjudul “Pengembangan Pulse Code Modulation (PCM)” Makalah ini disusun dengan tujuan untuk memenuhi tugas Sistem Telekomunikasi. Sebelumnya kami juga mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan rizkinya 2. Ibu Ajub Juliani, S.T, M.T selaku dosen mata kuliah Sistem Telekomunikasi 3. Teman-teman yang ikut serta membantu dalam penyelesaian makalah ini. Karena tanpa mereka, saya tidak dapat menyelesaikan makalah ini. Saya



menyadari



bahwa



makalah



ini



masih



banyak



terdapat



kekurangan.Untuk itu, segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan saya terima dan sangat di butuhkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat digunakan dan bermanfaat bagi para pembaca.



penulis



2



DAFTAR ISI



SAMPUL ............................................................................................ 1 KATA PENGANTAR ....................................................................... 2 DAFTAR ISI ...................................................................................... 3 BAB : PENDAHULUAN ................................................................... 4 1. Latar Belakang ......................................................................... 4 2. Rumusan Masalah .................................................................... 4 3. Tujuan Penulisan ...................................................................... 4 4. Batasan Masalah ...................................................................... 4 BAB II : PEMBAHASAN.................................................................. 5 a. DPCM (Differential Pulse Code Modulation) ......................... 6 b. DM (Delta Modulation) ........................................................... 8 c. ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) ....... 11 d. APC (Adaptive Predictive Coding) .......................................... 12 BAB III: PENUTUPAN ..................................................................... 13 a. Kesimpulan .............................................................................. 13 b. Referensi .................................................................................. 13



3



BAB I PENDAHULUAN



1. LATAR BELAKANG Dalam era globalisasi ini, komunikasi jarak jauh atau biasa disebut dengan telekomunikasi sangat dibutuhkan untuk membantu pekerjaan atau kepentingan manusia. Sementara dalam berkomunikasi jarak jauh harus menggunakan suatu sistem yang baik agar informasi atau data yang ingin disampaikan dapat diterima dengan baik. Didalam mentransmisikan informasi dibutuhkan teknik modulasi. Ada berbagai macam teknik modulasi dalam sistem telekomunikasi. Yang akan saya bahas kali ini adalah Pulse Code Modulation (PCM).



2. RUMUSAN MASALAH a.



Apa itu Pulse Code Modulation dan jenis-jenisnya?



b.



Apa itu Differential Pulse Code Modulation?



c.



Apa itu Addaptive Pulse Code Modulation?



d.



Apa itu Delta Modulation?



e.



Apa itu Adaptive Predictive Coding?



3. TUJUAN PENULISAN 1. Memberi pengetahuan tentang Pulse Code Modulation dan jenis-jenisnya 2. Memenuhitugas Sistem Telekomunikasi



4. BATASAN MASALAH Dalam makalah ini hanya akan dibahas mengenai Pulse Code Modulation sebagai aplikasi dari Sistem Telekomunikasi.



4



BAB II PEMBAHASAN



PCM ialah metode untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Sinyal ini dirubah melewati beberapa langkah sebelum menjadi suatu sinyal digital o dan 1. Pertama-tama, suatu sinyal analog harus di-sampling. Sampling ialah mengambil besaran sinyal secara periodik sehingga membentuk suatu sinyal digital dan mirip dengan sinyal aslinya.



Gambar 2.1 Sampling PCM



Setelah disampling, sinyal akan diquantizasi, yaitu proses pembulatan nilai-nilai tegangan setelah disampling. Maksudnya ialah, saat kita melakukan sampling, maka kita membuat suatu pen-skala-an sehingga kita mengetahui ada berapa level quantisasi dalam suatu sinyal itu. Dalam hal quantisasi, skala pada quantisasi sinyal akan berbeda dari yang ujung(peak) daripada di lembah. Hal ini disebabkan, dalam percapakan, pembicaraan sering dilakukan pada amplitudo rendah dan bukan amplitudo tinggi, kita pasti jarang bercakap-cakap dengan nada suara tinggi. Maka dari itu, skala pada lembah biasanya lebih banyak daripada skala di puncak. Hal ini digunakan pada proses selanjutnya yaitu companding (compressing & expanding). Proses ini membuat pen-skala-an menjadi tidak rata. Akan tetapi hal ini tidak menjadi masalah karena yang penting data tidak berubah dari 0 dan 1.



5



Proses selanjutnya ialah pengkodean, yaitu membuat hasil setelah disampling menjadi memiliki nilai 0 dan 1. Setelah dilakukan proses ini, maka sinyal siap ditransmisikan. Tetapi bukan ditransmisikan secara serta merta, dalam pengiriman data, harus dilakukan modulasi agar bisa dikirimkan. Modulasi PCM dikembangkan menjadi 3 jenis, yaitu : A DPCM (Differential Pulse Code Modulation) B DM (Delta Modulation) C ADPCM (Adaptibe Delta Pulse Code Modulation) D APC (adptive Predictive Coding)



A. DPCM (Differential Pulse Code Modulation) Dalam Differential PCM yang dikodeadalahperbedaandari 2 sampel yang berurutan,



bukan



sample



itusendiri,



dan



Differential



PCM



dirancanguntukdapatmemanfaatkankeuntungandari redundancy antar sample dalamgelombangsuara.karenajangkauan



"selisihsampel/sinyal"



pastilebihkecildari



maximal



sinyalitusendirimakatentunyadiperlukanlebihsedikit "selisih



sample".



bit



Diluarperbedaansinyal



secaraumumbeberapahaldari



DPCM



samadengan



untukmengkode



yang



disampel,



PCM,



misalnyalaju



sampling, jugabandlimiting filter dan smoothing filter. Secarakonseptual,



untukmenghasilkansebuah



"selisihsampel"



untuk



DPCM kitaharusmenyimpan sample input sebelumnyalangsung di sirkuit sample-and-hold, nya



kemudiandigunakansubstractoruntukmendapatkanselisih-



(selisihsampel



=



sample



sekarang



-



sample



sebelumnya).



Kemudianselisihsampel-nyadikwantisasidandikodesebelumdikirimkan, diagram fungsionaldariDPCM dapatdilihatpadagambar2.2dibawahini.



Gambar2.2Blok diagram fungsionaldari DPCM.



6



blok



Dalamstrukturiniolehfeedback sample"



yang



loop



sudahdikode,



yang



jadi



adalahmerupakannilaiestimasi.



mengintegrasikan



"nilai



input



"selisih



sebelumnya"



Keuntungandariimplementasi



feedback



sepertiiniadalahbahwakwantisasi error tidakakanberakumulasi, jikasinyal feedback



agakbergeser



/



drift



makapengkodeansinyalberikutnyaakanmengkompensasisecaraotomatis. Sebagaimanadalam



PCM



proses



ADC



dapatbersifat



uniform



ataucompanding, beberapamenggunakanteknikadaptif. Encoder



dan



decoder



dari



DPCM



adasuatusistimdimana



proses



dapatdiimplementasikandalambermacam-macamcara, tergantungpadafungsipengolahansinyalnya,



differensial (penurunan) danintegrasidiimplementasikandengansirkuit analog sedangkan



yang



lain



menggunakansirkuit



gambar2.3dibawahinimemperlihat 3 implementasiberbeda.



7



digital,



Gambar2.3Implementasi DPCM (a) Integrasi analog. (b) Integrasi Digital. (c) Diffrenesial digital.



Padagambar2.3.a adalahsebuahsistim yang menggunakan differential dan integral



analog.sedangkangambar



menggunakanfungsiintegrasi



2.3.b



memperlihatkansistim



digital,



yang



kodedari'selisihsinyal'



initidaklangsungdirubahke analog, tetapidijumlahdandisimpandalam register data untukmenghasilkanrepresentasi digital dari " input sample sebelumnya". DAC



sekalapenuhdigunakanuntukmenghasilkansinyal



feedback



analog



untukdifferensial. Padagambar2.3



c



memperlihatkansebuahsistim



seluruhsinyaldiprosesolehsirkuit



yang



digital,



ADC



menghasilkansecarapenuhkodedari sample yang dibandingkandengan sample sebelumnyadalamkode digital.Karenakomponenpemrosessinyalsecara digital sangattersediadipasarandanmurahmakasistimpadagambar2.3 c adalah paling efektifuntukmengimplementasikanalgorithma DPCM. B. DM (Delta Modulation) Delta



Modulation



(DM)



adalahteknikmodulasi



lain



yang



mengekploitasiredundansiantar sample dalamgelombangsuara. Sebenarnya DM



dapatdianggapsebagaibentukkhususdari



DPCM



yang



manahanyamenggunakan 1 bit per sample untukmengkodeselisihsinyal. Bit tunggal



yang adahanyadigunakanutnukmenunjukkanpolaritasdari 'selisih



sample' dimanakode 1 berartiselisihsampelpositif (naik) dank ode 0 berartiselisih



sample



negative



(turun).



dikodesebagaideretnaikdandanturunsepertitangga, gambar2.4lihatgambardibawahini.



8



Dalammetodaini



input



Gambar2.4.pengkodeanbentukgelombangdenganmetoda DM



Karena sample dikodehanyadengan 1 bit, ituberartijumlahinformasi yang kecil,



makaModulasi



Delta



memerlukanlaju



sampling



yang



lebihtinggidaripada PCM ataulebihtinggidaristandaraturanNyquist, berartilaju oversampling dibutuhkanuntukmendapatkanhasil yang lebihbaik. Hal



yang



menarikdari



DM



gambar2.5memperlihatkanimplementasidasardari decoder.Fungsi



ADC



adalahkesederhanaan-nya, DM



encoder



dan



direalisasikanolehsebuahkomparatorsederhana,



dimanategangan sample positifmenghasilkankode 1 dantegangan sample negative menghasilkankode 0.sedangkan DAC-nyaadalahpada feedback dan di decoder dandihasilkanoleh generator pulsa. dalambentuk yang paling sederhana



integrator



dapatterdiridarihanyasebuahkapasitor



yang



berfungsiuntukmengumpulkanmuatandari generator pulsa.



Gambar2.5.Enkoderdan decoder dariModulasi Delta



Keuntungan DM terhadap PCM yaitu implementasinya yang sederhana Kekurangannya PCM mempunyai karakteristik S/N yang lebih baik pada data rate yang sama.



9



Contoh dari Modulasi Delta



Sumber: William stallings : data communication and networking



Contoh dari Modulasi Delta Reproduksi suara yang baik melalui PCM dapat dicapai dengan 128 level quatization atau peng-kode-an 7 bit (27 = 128). Suatu sinyal suara menempati bandwidth 4 KHz. Berdasarkan teori sampling maka kecepatan sampling = 8000 sampel per detik. Hal ini menghasilkan data rate 8000 x 7 = 56 Kbps untuk peng-kode-an data digital dengan PCM. Alasan perkembangan teknik digital dalam transmisi data analog: • Karena penggunaan repeater daripada amplifier, maka tidak ada noise tambahan • Dengan TDM (dipakai untuk sinyal digital), tidak ada intermodulation noise • Konversi ke sinyal digital, memberikan efisiensi yang lebih pada teknik switching digital. Penggunaan teknik PCM lebih disukai daripada teknik DM pada digitalisasi sinyal analog yang mewakili data digital



10



C. ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) Implementasi



DPCM



secaralangsungdapatmenghasilkanpenghematan



1



sampai 2 bit per sample dibandingkandengan PCM standar. Penghematan yang lebihbesarlagidapatdihasilkandenganmenambahkan 'sirkuit adaptive' pada



DPCM



sehinggamenjadi



ADPCM,



secarakonseptual



ADPCM



digambarkanpadagambar2.6dibawahini



Gambar2.6.diagramblokdarisistim ADPCM



ADPCM



menggunakanpredictor



(untukmenghasilkannilai



sample



sebelumnya) order tinggidankwantisasi adaptive. Algorithma ADPCM dirancanguntuksanggupmembedakanantarasinyalsuaradansinyal



data



dandapatmenggunakankwantisasiadaptif



yang



yang



cepatmaupun



lambat.Gambar2.7dibawahinimemperlihatkankualitassuara



yang



dihasilkanoleh PCM 64-kbps dan ADPCM 32-kbps denganskala 1-5 sebagaifungsidarijumlah encoding.kwalitassuaraternyatatidakterkenadegradasiataukwalitasnyatidakbeg itujauhberbedaantara PCM dengan ADPCM.



11



Gambar2.7.Kwalitas encoding antara PCM dan ADPCM



D. APC (Adaptive Predictive Coding) Adaptive predictive coding (APC) adalah narrowband konversi analog-kedigital yang menggunakan sistem sampling satu tingkat atau bertingkat di mana nilai dari sinyal pada setiap instan sampling diprediksi menurut fungsi linier dari nilai-nilai sebelumnya yang terkuantisasi sinyal. APC berhubungan dengan linear predictive coding (LPC) dalam keduanya menggunakan prediktor adaptif. Namun, APC menggunakan koefisien prediksi sedikit, sehingga membutuhkan sampling rate lebih tinggi daripada LPC.



12



BAB III PENUTUPAN



A. Kesimpulan a. PCM ialah metode untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Sinyal ini dirubah melewati beberapa langkah sebelum menjadi suatu sinyal digital o dan 1 b. Diluarperbedaansinyal yang disampel, secaraumumbeberapahaldari DPCM



samadengan



PCM,



misalnyalaju



sampling,



jugabandlimiting filter dan smoothing filter c. Delta



Modulation



(DM)



adalahteknikmodulasi



lain



yang



mengekploitasiredundansiantar sample dalamgelombangsuara d. DPCM dirancanguntuksanggupmembedakanantarasinyalsuaradansinyal data dandapatmenggunakankwantisasiadaptif yang cepatmaupun yang lambat e. Adaptive predictive coding (APC) adalah narrowband konversi analog-ke-digital yang menggunakan sistem sampling satu tingkat atau bertingkat di mana nilai dari sinyal pada setiap instan sampling diprediksi



menurut



fungsi



linier



dari



nilai-nilai



sebelumnya yang terkuantisasi sinyal.



B. Referensi



a. PDF kuliah modulasi pulsa-5, Universitas Mercu Buana. b. http://fahmizaleeits.wordpress.com/2011/02/25/modulasi-sinyal/ c. http://evilteeth1829.wordpress.com/2010/05/07/pulse-codemodulation-pcm/ d. http://agungdarajat.blogspot.com/2012/10/pulse-code-modulasi.html e. http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_predictive_coding



13