SISTEM TELEKOMUNIKASIPengembangan Pulse Code Modulation (PCM)

DisusunOleh:Kurnia Agnawatri21060111120003

TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO2013

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 rizkinya2. Ibu Ajub Juliani, S.T, M.T selaku dosen mata kuliah Sistem Telekomunikasi3. 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

DAFTAR ISI

SAMPUL 1KATA PENGANTAR 2DAFTAR ISI 3BAB : PENDAHULUAN41. Latar Belakang42. Rumusan Masalah43. Tujuan Penulisan44. Batasan Masalah4BAB II : PEMBAHASAN5a. DPCM (Differential Pulse Code Modulation)6b. DM (Delta Modulation)8c. ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)11d. APC (Adaptive Predictive Coding)12BAB III: PENUTUPAN13a. Kesimpulan13b. Referensi13

BAB IPENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANGDalam 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 MASALAHa. 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 PENULISAN1. Memberi pengetahuan tentang Pulse Code Modulation dan jenis-jenisnya2. Memenuhitugas Sistem Telekomunikasi

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

BAB IIPEMBAHASAN

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.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 bit untukmengkode "selisih sample". Diluarperbedaansinyal yang disampel, secaraumumbeberapahaldari DPCM samadengan PCM, misalnyalaju sampling, jugabandlimiting filter dan smoothing filter.Secarakonseptual, untukmenghasilkansebuah "selisihsampel" untuk DPCM kitaharusmenyimpan sample input sebelumnyalangsung di sirkuit sample-and-hold, kemudiandigunakansubstractoruntukmendapatkanselisih-nya (selisihsampel = sample sekarang - sample sebelumnya). Kemudianselisihsampel-nyadikwantisasidandikodesebelumdikirimkan, blok diagram fungsionaldariDPCM dapatdilihatpadagambar2.2dibawahini.

Gambar2.2Blok diagram fungsionaldari DPCM.Dalamstrukturiniolehfeedback loop yang mengintegrasikan "selisih sample" yang sudahdikode, jadi "nilai input sebelumnya" adalahmerupakannilaiestimasi. Keuntungandariimplementasi feedback sepertiiniadalahbahwakwantisasi error tidakakanberakumulasi, jikasinyal feedback agakbergeser / drift makapengkodeansinyalberikutnyaakanmengkompensasisecaraotomatis.Sebagaimanadalam PCM proses ADC dapatbersifat uniform ataucompanding, beberapamenggunakanteknikadaptif.Encoder dan decoder dari DPCM dapatdiimplementasikandalambermacam-macamcara, tergantungpadafungsipengolahansinyalnya, adasuatusistimdimana proses differensial (penurunan) danintegrasidiimplementasikandengansirkuit analog sedangkan yang lain menggunakansirkuit digital, gambar2.3dibawahinimemperlihat 3 implementasiberbeda.

Gambar2.3Implementasi DPCM (a) Integrasi analog. (b) Integrasi Digital. (c) Diffrenesial digital. Padagambar2.3.a adalahsebuahsistim yang menggunakan differential dan integral analog.sedangkangambar 2.3.b memperlihatkansistim yang menggunakanfungsiintegrasi digital, kodedari'selisihsinyal' initidaklangsungdirubahke analog, tetapidijumlahdandisimpandalam register data untukmenghasilkanrepresentasi digital dari " input sample sebelumnya". DAC sekalapenuhdigunakanuntukmenghasilkansinyal feedback analog untukdifferensial.Padagambar2.3 c memperlihatkansebuahsistim yang seluruhsinyaldiprosesolehsirkuit 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). Dalammetodaini input dikodesebagaideretnaikdandanturunsepertitangga, gambar2.4lihatgambardibawahini.

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 adalahkesederhanaan-nya, gambar2.5memperlihatkanimplementasidasardari DM encoder dan decoder.Fungsi ADC 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.

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

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 ADPCMADPCM menggunakanpredictor (untukmenghasilkannilai sample sebelumnya) order tinggidankwantisasi adaptive. Algorithma ADPCM dirancanguntuksanggupmembedakanantarasinyalsuaradansinyal data dandapatmenggunakankwantisasiadaptif yang cepatmaupun yang lambat.Gambar2.7dibawahinimemperlihatkankualitassuara yang dihasilkanoleh PCM 64-kbps dan ADPCM 32-kbps denganskala 1-5 sebagaifungsidarijumlah encoding.kwalitassuaraternyatatidakterkenadegradasiataukwalitasnyatidakbegitujauhberbedaantara PCM dengan ADPCM.

Gambar2.7.Kwalitas encoding antara PCM dan ADPCM

D. APC (Adaptive Predictive Coding)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.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.

BAB IIIPENUTUPAN

A. Kesimpulana. PCM ialah metode untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Sinyal ini dirubah melewati beberapa langkah sebelum menjadi suatu sinyal digital o dan 1b. Diluarperbedaansinyal yang disampel, secaraumumbeberapahaldari DPCM samadengan PCM, misalnyalaju sampling, jugabandlimiting filter dan smoothing filterc. Delta Modulation (DM) adalahteknikmodulasi lain yang mengekploitasiredundansiantar sample dalamgelombangsuarad. DPCM dirancanguntuksanggupmembedakanantarasinyalsuaradansinyal data dandapatmenggunakankwantisasiadaptif yang cepatmaupun yang lambate. 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-code-modulation-pcm/d. http://agungdarajat.blogspot.com/2012/10/pulse-code-modulasi.htmle. http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_predictive_coding

i13