RIZKY NUR AMALIA

PULSE CODE MODULATION (MODULASI KODE PULSA)

RIZKY NUR AMALIA

rizkynuramalia@gmail.com

JTD/1B/22/1941160037

Modulasi Kode Pulsa

Modulasi kode pulsa adalah metode yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, sehingga sinyal analog yang dimodifikasi dapat ditransmisikan melalui jaringan komunikasi digital. PCM dalam bentuk biner, sehingga hanya akan ada dua status yang mungkin tinggi dan rendah (0 dan 1). Kita juga bisa mendapatkan kembali sinyal analog kita dengan demodulasi. Proses Modulasi Kode Pulsa dilakukan dalam tiga langkah Sampling, Kuantisasi, dan Pengkodean. Ada dua jenis modulasi kode pulsa spesifik seperti modulasi kode pulsa diferensial (DPCM) dan modulasi kode pulsa diferensial adaptif (ADPCM)

Diagram blok PCM

Berikut adalah diagram blok langkah-langkah yang termasuk dalam PCM.

Dalam pengambilan sampel menggunakan PAM sampler yaitu Pulse Amplitude Modulation Sampler yang mengubah sinyal amplitudo kontinu menjadi sinyal Discrete-time-continuous (pulsa PAM).

Apa itu Modulasi Kode Pulsa?

Untuk mendapatkan kode pulsa yang dimodulasi bentuk gelombang dari bentuk gelombang analog di ujung pemancar (sumber) dari sirkuit komunikasi, amplitudo sampel sinyal analog secara berkala. Laju pengambilan sampel atau jumlah sampel per detik adalah beberapa kali frekuensi maksimum. Sinyal pesan yang dikonversi menjadi bentuk biner biasanya dalam jumlah level yang selalu berkekuatan 2. Proses ini disebut kuantisasi.

Elemen Dasar Sistem PCM

Pada ujung penerima, demodulator kode pulsa mendekodekan sinyal biner kembali menjadi pulsa dengan level kuantum yang sama dengan yang ada di modulator. Dengan proses lebih lanjut kita dapat mengembalikan bentuk gelombang analog asli.

Teori Modulasi Kode Pulsa

Diagram blok di atas menjelaskan seluruh proses PCM. Sumber sinyal pesan waktu kontinu dilewatkan melalui filter low pass dan kemudian pengambilan sampel, Kuantisasi, Pengkodean akan dilakukan.

Sampling

Pengambilan sampel adalah proses pengukuran amplitudo sinyal waktu kontinu pada instans diskrit, mengubah sinyal kontinu menjadi sinyal diskrit. Misalnya, konversi gelombang suara ke urutan sampel. Sampel adalah nilai atau set nilai pada suatu titik waktu atau dapat ditempatkan. Sampler mengekstrak sampel dari sinyal kontinu, itu adalah sampler subsistem yang ideal menghasilkan sampel yang setara dengan nilai sesaat dari sinyal kontinu pada berbagai titik yang ditentukan. Proses Pengambilan Sampel menghasilkan sinyal Pulse Amplitude Modulated (PAM) flat-top.

Sinyal Analog dan Sampel

Frekuensi sampling, Fs adalah jumlah sampel rata-rata per detik yang juga dikenal sebagai Sampling rate. Menurut laju sampling Teorema Nyquist harus minimal 2 kali frekuensi cutoff atas. Frekuensi pengambilan sampel, Fs> = 2 * fmax untuk menghindari Efek Aliasing. Jika frekuensi pengambilan sampel lebih tinggi daripada laju Nyquist, maka menjadi Oversampling, secara teoritis sinyal terbatas bandwidth dapat direkonstruksi jika diambil sampel di atas laju Nyquist. Jika frekuensi sampling kurang dari tingkat Nyquist, itu akan menjadi undersampling.

Pada dasarnya dua jenis teknik digunakan untuk proses pengambilan sampel. 1. Sampling Alami dan 2. Sampling rata.

Kuantisasi

Dalam kuantisasi, sampel analog dengan amplitudo yang dikonversi menjadi sampel digital dengan amplitudo yang mengambil salah satu set nilai kuantisasi tertentu yang ditentukan. Kuantisasi dilakukan dengan membagi rentang nilai yang mungkin dari sampel analog ke dalam beberapa level yang berbeda, dan menetapkan nilai pusat dari setiap level ke sampel dalam interval kuantisasi. Kuantisasi mendekati nilai sampel analog dengan nilai kuantisasi terdekat. Jadi hampir semua sampel terkuantisasi akan berbeda dari sampel asli dengan jumlah kecil. Jumlah itu disebut sebagai kesalahan kuantisasi. Hasil dari kesalahan kuantisasi ini adalah kita akan mendengar suara mendesis ketika memutar sinyal acak. Mengubah sampel analog menjadi angka biner yaitu 0 dan 1.

Dalam sebagian besar kasus, biasanya menggunakan kuantizer yang seragam. Kuantisasi seragam berlaku ketika nilai sampel berada dalam kisaran terbatas (Fmin, Fmax). Rentang total data dibagi menjadi 2n level, biarkan intervalnya L. Mereka akan memiliki panjang yang sama Q. Q dikenal sebagai Interval kuantisasi atau ukuran langkah kuantisasi. Dalam kuantisasi seragam tidak akan ada kesalahan kuantisasi.

Sinyal Kuantitatif Seragam

Seperti yang kita tahu,

L = 2n, lalu Ukuran langkah Q = (Fmax - Fmin) / L

Interval i dipetakan ke nilai tengah. Akan menyimpan atau mengirim hanya nilai indeks dari nilai terkuantisasi.

Nilai indeks dari nilai kuantitatif Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Nilai kuantitatif Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Tetapi ada beberapa masalah yang muncul dalam kuantisasi seragam yaitu hanya optimal untuk sinyal yang terdistribusi secara merata. Sinyal audio asli lebih terkonsentrasi di dekat nol.Telinga manusia lebih sensitif terhadap kesalahan kuantisasi dengan nilai kecil.Solusi untuk masalah ini adalah menggunakan kuantisasi Non-seragam. Dalam interval kuantisasi Proses ini lebih kecil mendekati nol.

Coding

Encoder mengkodekan sampel terkuantisasi. Setiap sampel terkuantisasi dikodekan menjadi kata kode 8-bit dengan menggunakan A-law dalam proses pengkodean.

Bit 1 adalah bit yang paling signifikan (MSB), itu mewakili polaritas sampel. "1" mewakili polaritas positif dan "0" mewakili polaritas negatif.

Bit 2,3 dan 4 akan menentukan lokasi nilai sampel. Ketiga bit ini bersama-sama membentuk kurva linier untuk sampel negatif atau positif level rendah.

Bit 5,6,7 dan 8 adalah bit paling signifikan (LSB) yang mewakili salah satu segmen nilai yang dikuantisasi. Setiap segmen dibagi menjadi 16 level kuantum.

PCM adalah dua jenis Modulasi Kode Pulsa Diferensial (DPCM) dan Modulasi Kode Pulsa Diferensial Adaptif (ADPCM).

Dalam DPCM hanya perbedaan antara sampel dan nilai sebelumnya yang dikodekan. Perbedaannya akan jauh lebih kecil dari total nilai sampel sehingga kami membutuhkan beberapa bit untuk mendapatkan akurasi yang sama seperti pada PCM biasa. Sehingga bit rate yang dibutuhkan juga akan berkurang. Misalnya, dalam kode 5 bit 1 bit adalah untuk polaritas dan 4 bit sisanya untuk 16 level kuantum.

ADPCM dicapai dengan mengadaptasi level kuantisasi dengan karakteristik sinyal analog. Dapat memperkirakan nilai dengan nilai sampel sebelumnya. Estimasi kesalahan dilakukan sama seperti di DPCM. Dalam 32Kbps, metode ADPCM perbedaan antara nilai prediksi dan nilai sampel dikodekan dengan 4 bit, sehingga kami akan mendapatkan 15 level kuantum. Dalam metode ini, data rate adalah setengah dari PCM konvensional.

Sumber : https://www.elprocus.com/pulse-code-modulation-and-demodulation/