Prima Yogaswara - Laporan Siskom - Modul 3 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM



SISTEM KOMUNIKASI MODUL III : PULSE CODE MODULATION (PCM)



DISUSUN OLEH : Prima Yogaswara (18101026) Partner: 1. Raffika Hanum



(18101027)



2. Rizky Hidayatullah



(18101030)



3. Sapitri



(18101031)



Tanggal Praktikum : 15 Juni 2021 Asisten Praktikum



:



1. Yahya Ega Masyarik



(19201005)



2. Yulina Nur Khamidah (19201009) Dosen Praktikum : Fauza Khair, S.T., M.Eng



LABORATORIUM SWITCHING DAN TRANSMISI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM JL. D.I. PANJAITAN 128 PURWOKERTO 2021



Praktikum Sistem Komunikasi



MODUL II PULSE CODE MODULATION (PCM)



I.



TUJUAN PRAKTIKUM 1. Memahami konsep dasar pulse code modulation. 2. Mempelajari dan menjelaskan prinsip kerja dari PCM menggunakan Simulink Matlab. 3. Melihat output dari proses sampling, kuantisasi, dan encoding.



II. ALAT DAN BAHAN 1. 1 set PC atau Laptop 2. Software Matlab R2015b a. Sine Wave



1 buah



b. Pulse Generator



1 buah



c. Sample and Hold



1 buah



d. Quantizer



1 buah



e. Mux



1 buah



f. Scope III. DASAR TEORI



5 buah



Modulasi Kode Pulsa/Pulse Code Modulation (PCM) merupakan salah satu teknik modulasi yang merubah sinyal analog menjadi format sinyal digital yang ekivalen dengan sinyal aslinya. Proses-proses utama yang dilakukan pada sistem PCM, diantaranya adalah proses Filterisasi, Sampling (Pencuplikan), Quantizing (Kuantisasi), dan encoding (proses pengkodean) sehingga membentuk suatu sistem PCM [1]. PCM memiliki kelebihan antara lain dapat mengubah sinyal analog menjadi besaran digital dengan noise immunity yang tinggi dan error detection yang mudah. Dengan menggunakan PCM pendeteksian musik dapat lebih mudah diatur karena sinyal analog diubah menjadi besaran digital, selain itu imunitas terhadap error atau noise menggunakan PCM lebih baik karena melewati tahap filterisasi, penyamplingan, kuantisasi dan pengkodean. Keunggulan lain yang paling menonjol adalah PCM dapat menekan noise dan interferensi [2]. Modulasi merupakan proses penumpangan sinyal informasi terhadap sinyal carrier (pembawa) dimana parameter sinyal pembawa atau sinyal carrier IT Telkom Purwokerto



2



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



diubah ubah terhadap yang lain (yaitu sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi). Sinyal informasi dapat berbentuk sinyal audio, sinyal video, atau sinyal yang lain. Dalam melakukan modulasi diperlukan sebuah perangkat yang dinamakan modulator. Modulator yaitu proses “menumpangkan” data pada



frekuensi



gelombang



pembawa



(Carrier



Signal)



ke



sinyal



informasi/pesan agar bisa dikirim ke penerima melalui media tertentu (kabel atau udara), biasanya berupa gelombang sinus. Modulasi dari gelombang sinus akan mengubah sebuah gelombang pesan baseband menjadi gelombang passband. Selain modulator terdapat sebuah perangkat lain yang digunakan sebagai penerjemah/pembaca hasil dari modulasi yang dilakukan oleh modulator yaitu demodulator [3]. Demodulator mempunyai fungsi kebalikan dari modulator (demodulasi), ya itu proses mendapatkan kembali data atau proses membaca data dari sinyal yang diterima dari pengirim. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi. Kedua fungsi modulator dan demodulator tersebut terdapat langsung pada sebuah perangkat yang disebut dengan modem (modulator demodulator). Tujuan dari modulasi adalah untuk memindahkan posisi spektrum dari sinyal data, dari pita spektrum yang rendah (base band) ke pita spektrum yang jauh lebih tinggi (band pass). Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel (dengan antena), yang mana dengan membesarnya frekuensi data yang dikirim, maka dimensi antenna yang digunakan akan mengecil [4]. PCM adalah metode yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital sehingga sinyal analog yang dimodifikasi dapat dikirim melalui jaringan komunikasi digital. Sinyal digital PCM banyak digunakan dalam hal pengiriman informasi dikarenakan lebih akurat daripada sinyal analog juga tahan terhadap interferensi. Selain itu, kemungkinan terjadinya kesalahan akan berkurang dengan penggunaan metoda pengkodean yang tepat. PCM digunakan di sebagian besar aplikasi telekomunikasi, perekaman audio digital, video digital, voice mail, dan sistem komunikasi digital lainnya.PCM juga banyak digunakan pada Radio Control Units tempat pemancar dan penerima radio



pada



mobil,



pesawat,



dan



kapal.



PCM



digunakan



untuk



merepresentasikan sampel sinyal analog dalam bentuk digital, merupakan IT Telkom Purwokerto



3



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



teknik modulasi yang mengubah sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital. Sinyal keluaran dari PCM adalah bentuk format biner yang memiliki dua kemungkinan nilai logika 0 dan logika 1, maka dari itu memungkinkan untuk mendigitalkan semua bentuk data analog seperti telemetry, musik, video, dan lainnya. Proses utama dari PCM secara keseluruhan dimulai dari pencuplikan (sampling), pengkuantisasian (quantizing), dan pengkodean (encoding). Proses pencuplikan, secara teoritis merupakan langkah pertama dalam proses implementasi PCM. Teorema sampling menyatakan bahwa jika sinyal s (t) diambil sampelnya secara berkala dan pada laju (rate) yang lebih tinggi dari dua kali frekuensi tertinggi dari sinyal, maka sampel berisi semua informasi sinyal asli. Gambar 3.1 menjelaskan fungsi proses pencuplikan secara singkat. Sinyal hasil pencuplikan adalah sinyal-sinyal pulsa yang amplitudonya sebanding dengan amplituda sinyal analog. Sinyal ini adalah sinyal PAM (pulse amplitude modulation).



Gambar 3.1 Proses pencuplikan sinyal analog [4] Proses kuantisasi, merupakan proses menentukan segmen-segmen dari amplituda sampling dalam level kuantisasi, amplituda dari sampel masingmasing dinyatakan dengan harga integer dari level kuantisasi yang terdekat. Gambar 3.2 berikut merupakan representasi sederhana proses kuantisasi.



Gambar 3.2 Proses Kuantisasi [4] IT Telkom Purwokerto



4



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Tahap terakhir adalah pengkodean (coding) yang mentransformasikan sinyal waktu diskrit dan amplitudo diskrit hasil pencuplikan dan kuantisasi menjadi bit-bit sinyal PCM biner. Kode biner yang muncul bergantung pada level yang ditempati oleh sinyal sampel hasil kuantisasi. Satu level kuantisasi menyatakan satu kata kode (code word), misalnya kode kuantisasi dari 3 adalah 011; 5 dikodekan sebagai 101 dan sebagainya, tergantung jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan satu kata kode [5].



IT Telkom Purwokerto



5



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



IV. HASIL DATA A. Output Sinyal 1. Output Sinyal Informasi



Gambar 4.1 Output sinyal informasi kondisi 1



Gambar 4.2 Output sinyal informasi kondisi 2



Gambar 4.3 Output sinyal informasi kondisi 3



IT Telkom Purwokerto



6



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Gambar 4.4 Output sinyal informasi kondisi 4



2. Output dari Pulse Generator



Gambar 4.5 Output pulse generator kondisi 1



Gambar 4.6 Output pulse generator kondisi 2



IT Telkom Purwokerto



7



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Gambar 4.7 Output pulse generator kondisi 3



Gambar 4.8 Output pulse generator kondisi 4



3. Output Sampling



Gambar 4.9 Output sampling kondisi 1



IT Telkom Purwokerto



8



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Gambar 4.10 Output sampling kondisi 2



Gambar 4.11 Output sampling kondisi 3



Gambar 4.12 Output sampling kondisi 4



IT Telkom Purwokerto



9



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



4. Output Sinyal Kuantisasi



Gambar 4.13 Output sinyal kuantisasi kondisi 1



Gambar 4.14 Output sinyal kuantisasi kondisi 2



Gambar 4.15 Output sinyal kuantisasi kondisi 3



IT Telkom Purwokerto



10



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Gambar 4.16 Output sinyal kuantisasi kondisi 4



5. Output Multiplexing



Gambar 4.17 Output multiplexing kondisi 1



Gambar 4.18 Output multiplexing kondisi 2



IT Telkom Purwokerto



11



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



Gambar 4.19 Output multiplexing kondisi 3



Gambar 4.20 Output multiplexing kondisi 4



IT Telkom Purwokerto



12



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



B. Kode Biner Tabel 4.1 Kode biner output multiplexing kondisi 1 Titik



Level



Sign (-) = 1/(+)



Amplitudo



=0



Biner



1



+5



0



0101



2



+1



0



0001



3



-5



1



1101



4



-6



1



1110



5



-2



1



1010



6



4



0



0100



Tabel 4.2 Kode biner output multiplexing kondisi 2 Titik



Level Amplitudo



Sign (-) = 1



Biner



(+) = 0



1



+6



0



0110



2



-6



1



1110



3



+2.2



0



0010.00110011001100110011



4



+2.8



0



0010.11001100110011001101



5



+1.2



0



0001.00110011001100110011



6



-0.2



1



1000.00110011001100110011



7



-1.8



1



1001.11001100110011001101



8



-2.7



1



1010.10110011001100110011



9



-2.9



1



1010.1110011001100110011



10



+0.3



0



0000.01001100110011001101



13



18101026 – Prima Yogaswara



IT Telkom Purwokerto



Praktikum Sistem Komunikasi



Tabel 4.3 Kode biner output multiplexing kondisi 3 Titik



Level Amplitudo



Sign (-) = 1



Biner



(+) = 0



1



+0.12



0



0000.00011110101110000101



2



+0.18



0



0000.00101110000101001



3



+3.24



0



0011.00101110000101001



4



+3.29



0



0011.01001010001111010111



5



+4.09



0



0100.000101110000101001



6



+4.13



0



0100.00100001010001111011



7



-0.11



1



1000.00011100001010001111



8



-0.17



1



1000.0010101110000101001



9



+6



0



0110



10



-6



1



1110



Tabel 4.4 Kode biner output multiplexing kondisi 4 Titik



Level



Sign (-) =



Amplitudo



1/(+) = 0



1



+6



0



0110



2



-2



1



1010



3



-4



1



1100



IT Telkom Purwokerto



14



Biner



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



V. ANALISA HASIL PERCOBAAN Pada praktikum modul ketiga, praktikan melakukan percobaan Pulse Code Modulation (PCM). Konsep dasar PCM adalah komunikasi digital, yang dapat dibandingkan dengan komunikasi analog, yang jauh lebih baik karena memiliki kinerja terbaik. PCM merupakan suatu metode pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital, dimana sinyal analog digunakan sebagai sumber informasi dan harus melalui beberapa proses. Proses pertama ada sampling, kemudian proses kedua kuantisasi, dan proses terakhir encoding. Dalam perangkat lunak Matlab, simulink digunakan untuk membuat model percobaan dan melihat sinyal output yang dihasilkan. Menggunakan Simulink, praktikan dapat melihat dengan jelas bagaimana melihat data dan gambar model melalui grafik. Komponen-komponen yang digunakan pada library simulink adalah: Gelombang sinus, generator pulsa, sample and hold, quantizer, multiplexer dan osiloskop. Sine Wave digunakan sebagai sinyal modulasi dan sinyal pembawa. Blok sinus Gelombang ini memberikan kurva sinus. Blok dapat berjalan dalam mode berkelanjutan atau diskrit. Dalam gelombang sinus standar, amplitudo sinyal adalah 1, frekuensi standarnya adalah 1 radian/detik, fase default nya adalah 0 radian, waktu pengambilan sampel standarnya adalah 0. Menampilkan hasil gambar sinyal sebagai fungsi waktu simulasi. Lingkup dalam grafik ini digunakan sebagai output sinyal informasi, output generator pulsa, output pengambilan sampel, output sinyal kuantisasi, output multipleks. Sebuah rangkaian PCM yang terdapat pada modul dengan komponen berupa sine wave sebanyak 1 buah, pulse generator sebanyak 1 buah, sample and hold sebanyak 1 buah, quantizer sebanyak 1 buah, mux sebanyak 1 buah dan scopesebanyak 5 buah. Sine wave berfungsi sebagai sumber dari sinyal informasi atau bisa juga disebut dengan sinyal pemodulasi. Generator pulsa memiliki fungsi pembangkit pulsa gelombang persegi, parameter amplitudo, lebar pulsa, periode dan fase. Selain itu, tentukan bentuk gelombang keluaran. Kemudian sample and hold, komponen memiliki fungsi rangkaian mengubah sampel menjadi sinyal PAM multi-level. Lalu ada quantizer, yaitu komponen yang memberikan level tegangan dan membulatkan amplitudo sampel ke nilai terdekat. Mengukur. Selain itu, perbedaan disini adalah tidak adanya proses IT Telkom Purwokerto



15



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



encoding, dan encoding dilakukan secara manual, yang dapat dilihat pada data hasil. Multiplexing, yang menggunakan komponen yang disebut mux, dimana multiplexing digunakan untuk mengubah beberapa input menjadi satu output dan menyimpan transmisi sinyal. Perbedaan output sampling dan kuantisasi ada pada tingkatan sinyalnya. Pada output sampling sinyalnya berupa Pulse Amplitudo Modulation (PAM). Nilai yang dihasilkan di setiap tingkatan pada output sampling belum jelas, karena yang dihasilkan merupakan nilai amplitudo. Ketentuan amplitudo sinyal informasi menggunakan NIM masing-masing mahasiswa dan dengan syarat kondisi pulse generator yang sudah di tentukan , seperti kondisi 1 memiliki amplitudo 1, periodanya 1, dan pulse width sebesar 50, serta, apabila mengubah nilai perioda pada pulse generator maka, nilai interval kuantisasi pada komponen quantizer juga ikut diubah dan sama nilainya seperti besar nilai perioda yang di terapkan di pulse generator. Untuk percobaaan kondisi 2 sampai 4 hanya memiliki perbedaan pada periodenya saja, untuk amplitudo dan pulse width masih sama seperti percobaan kondisi 1 yaitu amplitudonya bernilai 1 sedangkan untuk pulse width bernilai 50. Dapat dilihat bentuk sinyal yang dihasilkan dari masing masing komponen pada komponen scope yang sudah di run terlebih dahulu. Perubahan periode pada kondisi 2 sampai 4 ini menyebabkan pengaruh pada sinyal yang mana sinyal diskrit dari hasil PCM sendiri apabila semakin kecil periodenya maka akan semakin banyak amplitudo yang terbentuk, dalam arti semakin banyaknya amplitudo yang terbentuk maka akan semakin mirip sinyal yang dihasilkan dengan sinyal informasi yang akan dikirim pada penerima. Berdasarkan hasil PCM dengan nilai periode pulse generator dan quantizer yang berbeda pada setiap kondisi. Bahwa di perjelas dengan kondisi 1 dan kondisi 4 menggunakan perioda 1 dan 2, maka output sinyal kuantisasi yang diperoleh itu tidak mirip atau jauh berbeda dengan sinyal informasinya. Hal ini karena perioda yang digunakan pada percobaan kondisi 1 dan kondisi 4 masih terlalu besar sehingga sinyalnya tidak mendekati dengan sinyal informasinya. Dan hasil percobaan kondisi 2 dan kondisi 3 menggunakan perioda 0.1 dan 0.01, yang menandakan bahwa output sinyal kuantisasi yang diperoleh itu mirip dengan sinyal informasinya. Hal ini membuktikan bahwa perioda yang IT Telkom Purwokerto



16



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



digunakan pada kondisi 2 dan kondisi 3 itu bernilai kecil atau dibawah nilai 1. Dapat di analisa juga dari percobaan yang telah dilakukan bahwa perioda yang ditetapkan nilainya pada komponen quantizer itu sangat mempengaruhi hasil sinyal output nya terutama pada output sinyal kuantisasi dan output sinyal mux , hal ini dikarenakan pada proses simulasi letak output sinyal kuantisasi dan output sinyal mux berada setelah komponen quantizer.



IT Telkom Purwokerto



17



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Semakin besar nilai periode pada pulse generator maka sinyal yang terbentuk akan semakin tidak meyerupai sinyal informasinya. 2. Semakin kecil nilai periode yang ditetapkan akan membentuk sinyal kuantisasi yang semakin mirip dengan sinyal informasi. 3. Output sinyal yang akan diterima penerima semuanya berbentuk gelombang sinus karena menggunakan komponen sine wave. 4. Semakin kecil nilai periode maka akan semakin banyak amplitudo yang terbentuk. B. SARAN 1. Praktikan sebaiknya sudah mengetahui cara kerja dari software Matlab. 2. Komponen diusahakan sesuai dengan ketentuan modul praktikum dikarenakan apabila berbeda komponen maka hasil yang keluar juga akan berbeda. 3. Praktikan sebaiknya mengetahui bahwa dalam modul PCM ini menggunakan 4 proses untuk mendapatkan hasil sinyalnya.



IT Telkom Purwokerto



18



18101026 – Prima Yogaswara



Praktikum Sistem Komunikasi



DAFTAR PUSTAKA



[1] W. Hioki, Telecommunications Third Edition, New Jersey: Prentice Hall, 2998. [2] S.



K,



"Pulse



Code



Modulation



(PCM),"



[Online].



Available:



https://www.slideshare.net [Accessed 20 June 2021]. [3] N. Yasmine, "Perancangan Modul Pembelajaran Praktek AM Modulator dan AM



Demodulator



Telekomunikasi,"



Untuk



Praktikum



2019.



Di



Laboratorium



[Online].



Teknik Available:



http://eprints.polsri.ac.id..[Accessed 20 June 2021]. [4] I. Jaya, "Modulasi Frekuensi (FM) Dan Modulasi Amplitudo (AM)," [Online]. Available: https://osf.io. [Accessed 20 June 2021]. [5] s. E, "Pembangkitan Sinyal Pulse Code Modulation Berbasis OMAP- L318," JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), vol. V, no. 2, pp. 215-220, 2020.



IT Telkom Purwokerto



19



18101026 – Prima Yogaswara