Laporan PCM

1. TUJUAN

Menjelaskan prinsip dari transmisi PCM.

Menggambarkan bentuk rangkaian PCM.

Mengerti bagaimana metode konversi dari analog/digital dan

parallel/serial.

Menyebutkan beberapa penggunaan dari PCM.

2. DIAGRAM RANGKAIAN

Politnik Negeri Jakarta

3. ALAT DAN KOMPONEN

1 PAM modulator 50 3537-70

1 pulse amplitude demodulator 50 3537-7H

1 pulse code modulator 50 3537-7N

1 pulse code demodulator 50 3537-7P

1 DC power supply ± 15V 50 3538-8D

1 function generator 50 5127-2R

1 dual trasce oscilloscope

3 BNC to banan cable

4. PENDAHULUAN

4.1 Pulse Code Modulation

PCM adalah merupakan metode transmisi digital.

Sebuah pulse code modulator terdiri atas:

- Sebuah bandwidth limiter filter

- Rangkaian sample dan hold

- Quantizer

- Coder

- Paralel/serial converter


PULSE CODE MODULATOR

Bandwidth sinyal yang di transmisikan s(t) dibatasi

oleh LPF dan menurut sampling , selanjutnya diberikan

pada rangkaian sample dan hold. Sinyal sampling

selanjutnya dikuantisasi dan kemudian dikodekan ke dalam

bentuk binary. Data dalam bentuk parallel tersebut

dikonversikan ke serial hingga didapat bentuk sinyal PCM.

Sinyal inilah yang selanjutnya ditransmisikan.

4.2 Pulse Code Demodulator

Pulse code demodulator terdiri atas:

- Paralel/serial converter

- Digital/analog converter

- LPF

PULSE CODE DEMODULATOR


Informasi yang diterima dikonversikan ke bentuk parallel, oleh

digital/analog converter. Selanjutnya dikonversikan lagi untuk

memperoleh kembali sinyal analog dan jalan menekan atau

menghilangkan frekuensi click.

4.3 Spesifikasi PCM

Pada jaringan telepon digital menurut standar CCIT, PCM

30/32 mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

- Bandwidth 3,1 KHz

- Batas frekuensi atas 3,4 KHz

- Resolusi 8 bit

- Frekuensi clock 8 KHz

- Data rate per kanal 64 bit/sec

- 30 speech, 1 sync, 1 kanal dialing tone

Kuantisasi dan Coding

Pada proses kuantisasi merupakan proses pemberian nilai terhadap

trap sample.cara termudah untuk mengkuantisasi sebuah sinyal PAM yaitu

dengan membagi dinamik (Kira-kira 60 dB untuk sebuah kanal pembicaraan)

menjadi sejumlah interval kuantisasi yang sama.

Batas-batas dari interval kuantisasi ini disebut nilai-nilai seleksi,

dimana sebuah pulsa akan ditentukan, termasuk interval kuantisasi yang

sama mendapatkan nilai berapa.

Setiap pulsa yang terdapat didalam sebuah interval kuantisasi akan di

encode sebagai memiliki nilai yang sama dengan nilai pada tengah-tengah

interval.


5. LANGKAH PERCOBAAN

5.1 Hubungkan rangkaian seperti diagram rangkaian. Set function

generator pada sinusoida 1KHz, 1Vpp. Hubungkan ke input Pulse

Amplitude Modulator (1). Set frekuensi sampling pada maksimum.

Set function generator pada gelombang sinus 200Hz, 2Vpp.

Set generation clock (frekuensi sampling) dari PAM ke 2KHz.

5.2 Gambarkan sinyal pada output sample (2) jelaskan fungsi dari pulse

amplitude modulator.

5.3 Gambar sinyal output Pulse Code Demodulator(5) dan sinyal output

Pulse Amplitude Modulator (8). Bandingkan kedua sinyal dengan

input Pulse Code Modulator (3)!

Dan jelaskan setiap langkah pemrosesan sinyal.

5.4 Tunjukkan:

a. Sinyal CK (7)

b. Sinyal SYN (6)

5.5 Gambar hasilnya pada lembar kerja 3.

Jelaskan maksud dari sinyal-sinyal tersebut dan delay antara kedua

sinyal itu.

5.6 Pasang kembali function generator . tunjukkan sinyak CK dan sinyal

output dari Pulse Code Modulation. Switch off tiap-tiap bit dari A/D

converter. Dan berikan keterangan mengenai kualitas transmisinya.

Gambar hasilnya pada lembar kerja 4 dan jelaskan prinsip dari

transmisi.

5.7 Bandingkan siyal-sinyal input (1) dan output (8). Switch off bit-bit

berturut-turut dari switch paling atas (Significant bit yang paling

rendah) ke bawah.

5.8 Amati pengaruhnya dalam transmisi dan terangkan bagaimana

kualitas sinyal yang dihasilkan.


6. DATA PERCOBAAN

Hasil percobaan 5.2

Amplitudo = 4,4 x 0,5 =

2,2V

T = 1 x 1mS = 1mS

F = 1/T = 1/1 = 1KHz

Sinyal pada output sample (2)

Jawab: Pulse Amplitude Modulator berfungsi menyatukan sinyal input &

sinyal sampling (memasukkan sinyal informasi ke sinyal Carrier) agar

sinyal informasi tidak hilang saat perjalanan (transmisi).

Hasil percobaan 5.3

(5) A = 4,4 x 1 = 4,4 V

T = 1 x 1 = 1mS

F = 1/T = 1/1 = 1KHz

(8) A = 5 x 1 = 5V

T = 1 x 1 = 1mS

F = 1/T = 1/1 = 1KHz


Sinyal output Pulse Code Demodulator (5) dan sinyal output Pulse

Amplitude Demodulator (8)

(3) A = 2 x 2 = 4V

T = 2 x 0,5 = 1mS

F = 1/T = 1/1 = 1KHz

Sinyal input Pulse Code Modulator (3)

Jawab : Sinyal informasi masuk PAM (Modulator) untuk di sampling dan

dimodulasi. Lalu melewati PCM (Modulator) untuk diberikan kode-kode

dalam bentuk biner, data inilah yang ditransmisikan. Dalam PCM

(Demodulator) frekuensi click (CK) dihilangkan sehinggan akan

terbentuk sinyal PAM saja. Kemudian akan diperoleh sinyal analog

seperti awal yang berisi informasi kode-kode biner setelah melewati PAM

(Demodulator).

Hasil Percobaan 5.4

(CK) Vmaks = 1,6 x 2 = 3,2V

T = 1 uS

Frekuensi = 1MHz

Sinyal CK


(SYN) A = 4V

T = 100µs

Frekuensi = 10KHz

Sinyal SYN

Hasil Percobaan 5.5

Jawab : delay yang dimaksud adalah waktu antar bit akan sangat jauh. Skala

time/div nya dirubah, maka hanya akan terliha titik-titik kecil.

Dimana satu titik itu berisi 8 buah kode bit informasi seperti gambar yang

diberikan oleh PCM seperti gambar dibawah.


Hasil Percobaan 5.6

Jawab : setelah bit-bit dari A/D di switch, didapatkan perbedaan sinyal yang

terjadi pada kaki (5) output PCM. Bahwa ketika kita memberikan kode 1011

1111 maka sinyal yang terbentuk dari seperti gambar dibawah.

Dan ketika kita memberikan kode 0011 1111 maka sinyal yang terbentuk

seperti gambar dibawah.

Kualitas sinyal yang diberikan masih terdapat noise. Sehingga tidak

menampilkan kualitas sinyal yang baik.


Hasil Percobaan 5.7

Perbandingan sinyal input (1) dengan output (8) yang telah dikodekan.

5 ANALISA DATA

Percobaan PCM kali ini menggunakan frekuensi yang bekerja pada

1KHz, dimana modulasi PAM akan masuk proses coding di PCM. Kode bit 1111

1111 akan membentuk sinyal digital namun bersifat analog dan masih ditempel

sifat dari PAM itu sendiri. Terlihat seperti ini.

Jika kode di switch off satu per satu hingga mendekati 0000 0000 maka

sinyalnya pun akan semakin mendekati sinyal analog layaknya sinyal input.

Kita kita memisahkan PAM dengan menggunakan PAM demodulator

maka akan didapat sinyal analog dengan kode-kode unik jika kita lihat pada

bentuk sinyalnya.


Sinyal setelah melewati PAM demodulator

6 KESIMPULAN

Proses PCM dilakukan dengan melakukan kuantisasi dan coding pada

sinyal informasi.

Pada PCM digunakan sinyal SYN dan CK untuk menghindari kesalahan

Bit LSB tidak akan terlalu berpengaruh terhadap perubahan sinyal

disbanding bit MSB.

7 REFRENSI

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.


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.

PCM terdapat 2 jenis:

1. PCM 30 mempunyai primary rate sebesar 2.048 kbps yang terdiri dari 8000 frame tiap detik. Tiapframe mengandung 32 time slot, 30 time slot digunakan untuk pembicaraan, 1 time slot untuk sinkronisasi, dan 1 time slot untuk signaling. Setiap time slot mengandung 8 bit sampel. Kanal voice ini kemudian dimultiplex secara sinkron ke dalam sebuah 2-Mbps data stream, yang biasa disebut E1. Speech code PCM ditransmisikan 8 bit per time slot sebanyak 8000 kali dalam satu detik.sehingga data ratenya menjadi 64 kbps.

2. PCM 24 mempunyai primary rate sebesar 1.544 kbps yang terdiri dari 8000 frame tiap detik. Tiap frame mengandung 24 time slot. Dalam setiap


frame ditambahkan satu bit frame, satu frame alignment atau sinkronisasi bit (S-bit). Kanal yang digunakan disebut T1. Pada T1 tidak ada time slot yang berfungsi sebagai signaling. Satu bit pada tiap time slot setiap frame ke-6 diganti menjadi signaling information. Sebagai konsekuensi, hanya 7 dari 8 bit yang digunakan, sehingga besar data ratenya menjadi 56 kbps.

Sumber : evilteeth1829.wordpress.com


Pulse-Code Modulation

PULSE-CODE MODULATION (pcm) refers to a system in which the standard

values of a QUANTIZED WAVE (explained in the following paragraphs) are indicated

by a series of coded pulses. When these pulses are decoded, they indicate the standard

values of the original quantized wave. These codes may be binary, in which the symbol

for each quantized element will consist of pulses and spaces: ternary, where the code for

each element consists of any one of three distinct kinds of values (such as positive pulses,

negative pulses, and spaces); or n-ary, in which the code for each element consists of nay

number (n) of distinct values. This discussion will be based on the binary pcm system.

All of the pulse-modulation systems discussed previously provide methods of

converting analog wave shapes to digital wave shapes (pulses occurring at discrete

intervals, some characteristic of which is varied as a continuous function of the analog

wave). The entire range of amplitude (frequency or phase) values of the analog wave can

be arbitrarily divided into a series of standard values. Each pulse of a pulse train [figure

2-48, view (B)] takes the standard value nearest its actual value when modulated. The

modulating wave can be faithfully reproduced, as shown in views (C) and (D). The

amplitude range has been divided into 5 standard values in view (C). Each pulse is given

whatever standard value is nearest its actual instantaneous value. In view (D), the same

amplitude range has been divided into 10 standard levels. The curve of view (D) is a

much closer approximation of the modulating wave, view (A), than is the 5-level

quantized curve in view (C).

From this you should see that the greater the number of standard levels used, the

more closely the quantized wave approximates the original. This is also made evident by

the fact that an infinite number of standard levels exactly duplicates the conditions of

nonquantization (the original analog waveform).

Figure 2-48A. - Quantization levels. MODULATION


Figure 2-48B. - Quantization levels. TIMING

Figure 2-48C. - Quantization levels. QUANTIZED 5-LEVEL

Figure 2-48D. - Quantization levels. QUANTIZED 10-LEVEL

Although the quantization curves of figure 2-48 are based on 5- and 10-level

quantization, in actual practice the levels are usually established at some exponential


value of 2, such as 4(22), 8(23), 16(24), 32(25) . . . N(2n). The reason for selecting levels at

exponential values of 2 will become evident in the discussion of pcm. Quantized fm is

similar in every way to quantized AM. That is, the range of frequency deviation is

divided into a finite number of standard values of deviation. Each sampling pulse results

in a deviation equal to the standard value nearest the actual deviation at the sampling

instant. Similarly, for phase modulation, quantization establishes a set of standard values.

Quantization is used mostly in amplitude- and frequency-modulated pulse systems.

Figure 2-49 shows the relationship between decimal numbers, binary numbers,

and a pulse-code waveform that represents the numbers. The table is for a 16-level code;

that is, 16 standard values of a quantized wave could be represented by these pulse

groups. Only the presence or absence of the pulses are important. The next step up would

be a 32-level code, with each decimal number represented by a series of five binary

digits, rather than the four digits of figure 2-49. Six-digit groups would provide a 64-level

code, seven digits a 128-level code, and so forth. Figure 2-50 shows the application of

pulse-coded groups to the standard values of a quantized wave.

Figure 2-49. - Binary numbers and pulse-code equivalents.


Figure 2-50. - Pulse-code modulation of a quantized wave (128 bits).

In figure 2-50 the solid curve represents the unquantized values of a modulating

sinusoid. The dashed curve is reconstructed from the quantized values taken at the

sampling interval and shows a very close agreement with the original curve. Figure 2-51


is identical to figure 2-50 except that the sampling interval is four times as great and the

reconstructed curve is not faithful to the original. As previously stated, the sampling rate

of a pulsed system must be at least twice the highest modulating frequency to get a usable

reconstructed modulation curve. At the sampling rate of figure 2-50 and with a 4-element

binary code, 128 bits (presence or absence of pulses) must be transmitted for each cycle

of the modulating frequency. At the sampling rate of figure 2-51, only 32 bits are

required; at the minimum sampling rate, only 8 bits are required.

Figure 2-51. - Pulse-code modulation of a quantized wave (32 bits).

As a matter of convenience, especially to simplify the demodulation of pcm, the

pulse trains actually transmitted are reversed from those shown in figures 2-49, 2-50, and

2-51; that is, the pulse with the lowest binary value (least significant digit) is transmitted

first and the succeeding pulses have increasing binary values up to the code limit (most

significant digit). Pulse coding can be performed in a number of ways using conventional

circuitry or by means of special cathode ray coding tubes. One form of coding circuit is

shown in figure 2-52. In this case, the pulse samples are applied to a holding circuit (a

capacitor which stores pulse amplitude information) and the modulator converts pam to

pdm. The pdm pulses are then used to gate the output of a precision pulse generator that

controls the number of pulses applied to a binary counter. The duration of the gate pulse

is not necessarily an integral number of the repetition pulses from the precisely timed


clock-pulse generator. Therefore, the clock pulses gated into the binary counter by the

pdm pulse may be a number of pulses plus the leading edge of an additional pulse. This

"partial" pulse may have sufficient duration to trigger the counter, or it may not. The

counter thus responds only to integral numbers, effectively quantizing the signal while, at

the same time, encoding it. Each bistable stage of the counter stores ZERO or a ONE for

each binary digit it represents (binary 1110 or decimal 14 is shown in figure 2-52). An

electronic commutator samples the 20, 21, 22, and 23 digit positions in sequence and

transmits a mark or space bit (pulse or no pulse) in accordance with the state of each

counter stage. The holding circuit is always discharged and reset to zero before initiation

of the sequence for the next pulse sample.

Figure 2-52. - Block diagram of quantizer and pcm coder.

The pcm demodulator will reproduce the correct standard amplitude represented

by the pulse-code group. However, it will reproduce the correct standard only if it is able

to recognize correctly the presence or absence of pulses in each position. For this reason,

noise introduces no error at all if the signal-to-noise ration is such that the largest peaks

of noise are not mistaken for pulses. When the noise is random (circuit and tube noise),

the probability of the appearance of a noise peak comparable in amplitude to the pulses


can be determined. This probability can be determined mathematically for any ration of

signal-to-average-noise power. When this is done for 105 pulses per second, the

approximate error rate for three values of signal power to average noise power is:

17 dB - 10 errors per second

20 dB - 1 error every 20 minutes

22 dB - 1 error every 2,000 hours

Above a threshold of signal-to-noise ration of approximately 20 dB, virtually no

errors occur. In all other systems of modulation, even with signal-to-noise ratios as high

as 60 dB, the noise will have some effect. Moreover, the pcm signal can be retransmitted,

as in a multiple relay link system, as many times as desired, without the introduction of

additional noise effects; that is, noise is not cumulative at relay stations as it is with other

modulation systems.

The system does, of course, have some distortion introduced by quantizing the

signal. Both the standard values selected and the sampling interval tend to make the

reconstructed wave depart from the original. This distortion, called QUANTIZING

NOISE, is initially introduced at the quantizing and coding modulator and remains fixed

throughout the transmission and retransmission processes. Its magnitude can be reduced

by making the standard quantizing levels closer together. The relationship of the

quantizing noise to the number of digits in the binary code is given by the following

standard relationship:

Where:

n is the number of digits in the binary code

Thus, with the 4-digit code of figure 2-50 and 2-51, the quantizing noise will be

about 35 dB weaker than the peak signal which the channel will accommodate.


The advantages of pcm are two-fold. First, noise interference is almost

completely eliminated when the pulse signals exceed noise levels by a value of 20 dB or

more. Second, the signal may be received and retransmitted as many times as may be

desired without introducing distortion into the signal.

Sumber : www.tpub.com


Laporan PCM

Documents

Transcript of Laporan PCM