LAPORAN PRAKTIKUM
SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL
MODUL 1 : PCM ENCODING
NAMA MAHASISWA : MAHFUDSYAM
NIM : 42221052
KELAS/KELOMPOK : 2C D4 TRJT ( KELOMPOK C) TANGGAL PRAKTIKUM : 30 MEI 2023
NAMA PEMBIMBING : SUFIANTI MUNIRMAN, S.T., M.T.
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
2023
I. TUJUAN PERCOBAAN
PCM adalah sistem untuk mengubah sinyal pesan analog menjadi aliran serial 0s dan 1s.
Proses konversi disebutpengkodean. Paling sederhana, pengkodean melibatkan:
• Pengambilan sampel tegangan sinyal analog pada interval reguler menggunakan skema sample-and-hold (ditunjukkan dalam Percobaan 4-04).
• Membandingkan setiap sampel dengan satu set tegangan referensi yang disebut tingkat kuantisasi.
• Memutuskan tingkat kuantisasi mana yang paling dekat dengan tegangan sampel.
• Menghasilkan bilangan biner untuk tingkat kuantisasi tersebut.
• Mengeluarkan bilangan biner satu bit pada satu waktu (yaitu, dalam bentuk serial).
• Mengambil sampel berikutnya dan mengulangi prosesnya.
II. DASAR TEORI Diskusi pendahuluan
Seperti yang Anda ketahui, sistem transmisi digital terus menggantikan sistem analog dalam aplikasi komunikasi komersial. Ini terutama berlaku di bidang telekomunikasi.
Karena itu, pemahaman tentang sistem transmisi digital sangat penting bagi orang-orang teknis di industri komunikasi dan telekomunikasi. Eksperimen ini akan memungkinkan Anda menjelajahimodulasi kode pulsa(PCM).
Masalah yang sangat penting untuk kinerja sistem PCM adalah frekuensi clock encoder.
Jam memberi tahu encoder PCM kapan harus mengambil sampel dan, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan sebelumnya, ini harus setidaknya dua kali frekuensi pesan untuk menghindari aliasing (atau, jika pesan berisi lebih dari satu gelombang sinus, setidaknya dua kali frekuensi tertingginya).
Masalah kinerja PCM penting lainnya berkaitan dengan perbedaan antara tegangan sampel dan tingkat kuantisasi yang dibandingkan. Untuk menjelaskan, sebagian besar tegangan sampel tidak akan sama dengan tingkat kuantisasi mana pun. Seperti disebutkan di atas, PCM Encoder menetapkan ke sampel tingkat kuantisasi yang paling dekat dengannya. Namun, dalam prosesnya, nilai sampel asli hilang dan perbedaannya dikenal sebagai kesalahan kuantisasi. Yang penting, kesalahan direproduksi ketika data PCM diterjemahkan oleh penerima karena tidak ada cara bagi penerima untuk mengetahui berapa tegangan sampel aslinya. Ukuran kesalahan dipengaruhi oleh jumlah tingkat
kuantisasi. Semakin banyak tingkat kuantisasi yang ada (untuk rentang tegangan sampel tertentu) semakin dekat mereka bersama-sama dan semakin kecil perbedaan antara mereka dan sampel.
Sedikit informasi tentang modul Encoder PCM pada Emona Telecoms-Trainer 101 Modul Encoder PCM menggunakan chip pengkodean PCM (disebut codec) untuk mengubah tegangan analog antara -2V dan +2V menjadi bilangan biner 8-bit. Dengan delapan bit, dimungkinkan untuk menghasilkan 256 angka berbeda antara 000000000 dan 11111111 inklusif. Ini pada gilirannya berarti bahwa ada 256 tingkat kuantisasi (satu untuk setiap angka).
Setiap bilangan biner ditransmisikan dalam bentuk serial dalam bingkai. Bit nomor yang paling signifikan (disebut bit-7) dikirim pertama, bit-6 dikirim berikutnya dan seterusnya ke bit yang paling tidak signifikan (bit-0). Modul PCM Encoder juga menghasilkan sinyal Frame Syschronisation (FS) terpisah yang berjalan tinggi pada saat yang sama ketika bit-0 dikeluarkan. SinyalFS telah disertakan untuk membantu decoding PCM (diskusikan dalam diskusi awal bagian decoding) tetapi juga dapat digunakan untuk membantu "memicu" ruang lingkup ketika melihat sinyal yang dihasilkan modul PCM Encoder.
Gambar 1 di bawah ini menunjukkan contoh tiga frame data output modul PCM Encoder (setiap bit ditampilkan sebagai 0 dan 1 karena bisa jadi) bersama dengan input clock dan output FS-nya.
Figure 1 Eksperimen
Dalam percobaan ini, Anda akan menggunakan modul Encoder PCM pada Emona Telecoms-Trainer 101 untuk mengonversi yang berikut ini ke PCM: tegangan DC tetap, tegangan DC variabel, dan sinyal yang terus berubah. Dalam prosesnya, Anda akan
memverifikasi pengoperasian pengkodean PCM dan menyelidiki sedikit kesalahan kuantisasi.
III. PERALATAN
Emona Telecoms-Trainer 101 (plus power pack)
Cual channel 20MHz osiloskop
Tiga Emona Telecoms-Trainer 101 osiloskop lead
Berbagai macam Emona Telecoms-Trainer 101 lead patch IV. LANGKAH PERCOBAAN
A. Pengantar pengkodean PCM menggunakan tegangan DC statis 1. Kumpulkan satu set peralatan yang tercantum di atas.
2. Siapkan cakupan sebagai berikut:
kontrolSumber Pemicudiatur ke posisi CH1 (atauINT).
kontrolModediatur ke posisiCH1.
3. Temukan modul PCM Encoder dan atur sakelarModeke posisiPCM.
4. Hubungkan pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini.
Catatan: Masukkan colokan hitam osiloskop mengarah ke soket ground (GND).
Gambar 2
Pengaturan pada Gambar 2 dapat diwakili oleh diagram blok pada Gambar 3 di bawah ini. Modul PCM Encoder dicatat oleh output DIGITAL 8kHz modul Master Signals . Input analognya terhubung ke 0V DC.
Gambar 3
5. Sesuaikan kontrolTimebasecakupan untuk melihat tiga pulsa output FS modul PCM Encoder .
6. Atur kontrol Kemiringanlingkup ke posisi "-".
Mengatur kontrol Slope ke posisi "-" membuat scope mulai menyapu layar ketika sinyalFSbergerak dari tinggi ke rendah , bukan rendah ke tinggi. Anda benar-benar dapat melihat perbedaan antara kedua pengaturan jika Anda membalik kontrol Slope lingkup bolak-balik. Jika Anda melakukan ini, pastikan bahwa kontrol Slopeselesai pada posisi "-
".
7. Sesuaikan kontrolPosisi Horizontallingkup sehingga awal jejak sejajar dengan garis vertikal paling kiri di layar.
8. Atur kontrolTimebaselingkup ke posisi0,1ms/div
9. Sesuaikan kontrol Variable Sweep lingkup hingga sinyal FS terlihat seperti sinyal pada Gambar 4.
Catatan: Kontrol ini disebut hal yang berbeda pada cakupan yang berbeda. Jika Anda tidak dapat mengaktifkannya atau jika Anda tidak yakin memiliki kontrol yang tepat, mintalah bantuan instruktur.
Gambar 4
Menyesuaikan kontrol scope ini dengan cara ini akan memudahkan Anda menggambar bentuk gelombang yang akan segera diminta. Namun, Anda harus menyadari bahwa pembagian horizontal layar tidak lagi sama dengan pengaturan kontrol Timebase. Dengan kata lain,Timebaseruang lingkup tidak lagi dikalibrasi. Ini adalah masalah saat mengukur periode sinyal sehingga Anda harus mengembalikan kontrol ke posisi terkunci di akhir percobaan.
10. Atur kontrol Modelingkup ke posisi DUAL untuk melihat input CLK modul PCM Encoder serta output FS-nya.
11. Gambarlah dua bentuk gelombang untuk skala di ruang yang disediakan pada halaman 12-8 menyisakan cukup ruang untuk sinyal digital ketiga.
Tip: Gambar sinyal jam di sepertiga atas kertas grafik dan sinyal FS di sepertiga tengah.
12. Hubungkan input Channel 2 scope ke output modul PCM Encoder seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini.
Ingat: Garis putus-putus menunjukkan prospek yang sudah ada.
Figure 5
Pengaturan ini dapat diwakili oleh diagram blok pada Gambar 6 di bawah ini. Saluran 2 sekarang harus menampilkan 10 bit output data modul PCM Encoder. 8 bit pertama milik satu frame dan dua bit terakhir milik frame berikutnya.
Figure 6 B. Pengkodean PCM dari tegangan DC variable
Sejauh ini, Anda telah menggunakan modul PCM Encoder untuk mengubah tegangan DC tetap (0V) ke PCM. Bagian selanjutnya dari percobaan memungkinkan Anda melihat apa yang terjadi ketika Anda memvariasikan tegangan DC.
14. Atur kontrolMode lingkup ke posisiCH1.
15. Atur kontrolSumber Pemicucakupan ke posisiEXT.
16. Atur kontrolKopling Sumber Pemiculingkup ke posisiHF REJ.
17. Ubah pengaturan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7 di bawah ini.
Catatan: Perhatikan bahwa input ketiga pada cakupan sedang digunakan. Input ini biasanya diberi labelEXTatauEXTERNALtetapi posisinya bervariasi dari satu lingkup ke lingkup lainnya. Jika Anda tidak dapat menemukannya, mintalah bantuan instruktur.
Gambar 7
Pengaturan ini dapat diwakili oleh diagram blok pada Gambar 8 di halaman berikutnya.
Modul DCV Variabel digunakan untuk memungkinkan Anda mengubah tegangan DC
pada input modul Encoder PCM. Input pemicu eksternal cakupan digunakan sehingga Anda dapat melihat tegangan DC pada input Saluran 1sebagai tampilan yang stabil.
18. Atur kontrol Redaman VertikalSaluran 1 lingkup ke posisi1V/div.
19. Atur kontrol Kopling InputSaluran 1 lingkup ke posisiGND.
Gambar 8
20. Gunakan kontrol Posisi Vertikal Saluran 1 lingkup untuk menyelaraskan jejak Saluran 1 dengan salah satu garis horizontal pada layar cakupan.
Catatan: Baris pada layar cakupan ini sekarang menjadi referensi nol volt Anda yang dapat Anda gunakan untuk melihat apakah output modul DCV Variabel positif atau negatif.
21. Atur kontrol Kopling InputSaluran 1 dan Saluran 2 lingkup ke posisi DC.
22. Atur kontrolModelingkup ke posisiDUAL.
23. Sesuaikan kontrol DC Variabel modul DCV hingga modul Encoder PCM mengeluarkan kode yang Anda gambar sebelumnya.
24. Gunakan scope untuk mengukur tegangan output modul DCV Variabel.
Note: It should be very close to 0V.
25. Putar kontrol DC variabelmodul DCV searah jarum jam sambil menonton tampilan cakupan.
26. Terus putar kontrol DC Variabel modul DCV searah jarum jam dan hentikan saat output modul PCM Encoder 11111111.
27. Gunakan scope untuk mengukur tegangan output modul DCV Variabel. Catat pengukuran Anda pada Tabel 1 di halaman berikutnya.
28. Kembalikan output modul PCM Encoder ke kode untuk 0V.
29. Putar kontrol DC Variabel modul DCV berlawanan arah jarum jam dengan memperhatikan tampilan cakupan.
30. Terus putar kontrol DC Variabel modul DCV berlawanan arah jarum jam dan hentikan saat output modul PCM Encoder adalah 000000000.
31. Ukur dan catat tegangan output modul DCV Variabel.
Table 1
Kode keluaran PCM Encoder Tegangan input PCM Encoder 11111111
00000000
C. Kuantisasi
Bagian eksperimen berikutnya ini memungkinkan Anda menyelidiki kuantisasi.
32. Kembalikan kontrol DC Variabel modul DCV Variabel ke sekitar tengah perjalanannya.
33. Lihat apakah Anda dapat memvariasikan kontrol DC Variabel kiri dan kanan tanpa menyebabkan kode output berubah.
D. Pengkodean PCM dari tegangan yang terus berubah
Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi ketika encoder PCM digunakan untuk mengubah sinyal yang terus berubah seperti gelombang sinus.
34. Kembalikan kontrolSumber Pemicucakupan ke posisiCH1(atauINT).
35. Kembalikan kontrolTrigger Source Couplinglingkup ke posisiAC.
36. Atur kontrol Redaman VertikalSaluran 1 dan Saluran 2 lingkup ke posisi2V/div.
37. Temukan modul VCO dan atur kontrolRangeke posisiHI.
38. Putar kontrol Penyesuaian Frekuensimodul VCO sepenuhnya berlawanan arah jarum jam.
Catatan: Modul VCO akan digunakan untuk menyediakan modul PCM Encoder dengan clock 50kHz (perkiraan).
39. Bongkar pengaturan saat ini.
40. Hubungkan pengaturan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9 di bawah ini.
Gambar 9
41. Atur kontrolTimebaselingkup ke posisi50 s/div.
42. Tonton output PCM DATAmodul PCM Encoder di display.gn cakupan 43. Kembalikan kontrolSapuan Variabelcakupan ke posisi detent (terkunci) V. DATA HASIL PERCOBAAN
Kanal 1 menandakan sinyal FS, kanal 2 clock PCM dan kanal 3 PCM data. Dengan ini merupakan data DC tetap.
Tegangan DC variable -2.5 Volt.
Tegangan DC variable -2.0 Volt.
Tegangan DC variable -1.5 Volt.
Tegangan DC variable -1.0 Volt.
Tegangan DC variable 0 Volt.
Tegangan DC variable 1 Volt.
Tegangan DC variable 1.5 Volt.
Tegangan DC variable 2 Volt.
Tegangan DC variable 2.5 Volt.
VI. ANALISIS
Berdasarkan data percobaan diatas Ketika data tegangan dc variabel -2.5 sampai 2.5 volt, didapatkan :
Rentang tegangan yang lebih luas: Dengan menggunakan tegangan DC variabel dari -2.5 hingga 2.5 volt, Anda dapat merepresentasikan sinyal analog
dengan rentang tegangan yang lebih besar. Hal ini memungkinkan representasi yang lebih fleksibel dari sinyal dengan variasi tegangan yang lebih besar daripada menggunakan rentang tegangan yang lebih sempit.
Presisi level kuantisasi: Jumlah level kuantisasi yang digunakan akan mempengaruhi presisi atau akurasi representasi digital dari sinyal analog.
Dalam kasus ini, dengan rentang tegangan yang lebih luas (-2.5 hingga 2.5 volt), Anda dapat menggunakan lebih banyak level kuantisasi, yang dapat meningkatkan presisi representasi digital sinyal analog.
Penggunaan bit: Rentang tegangan yang lebih besar memerlukan lebih banyak bit untuk merepresentasikan semua level kuantisasi yang mungkin. Dalam hal ini, untuk memenuhi rentang tegangan -2.5 hingga 2.5 volt, Anda mungkin perlu menggunakan lebih banyak bit dibandingkan dengan rentang -2 hingga 2 volt.
Pengaruh noise: Perubahan kecil pada tegangan DC variabel dapat mempengaruhi hasil pengodean dan dekodean. Dalam implementasi PCM dengan tegangan DC variabel yang lebih luas, penting untuk memperhatikan tingkat noise yang mungkin mempengaruhi tegangan DC agar hasil PCM tetap akurat.
VII. KESIMPULAN
Metode encoding dengan DC variabel melibatkan penggunaan tegangan DC yang berubah-ubah sesuai dengan variasi tegangan sinyal analog. Tegangan DC ini digunakan sebagai referensi untuk mewakili nilai offset dari sinyal analog. Dalam implementasi ini, tegangan DC dapat bervariasi dalam rentang tertentu, seperti dari - 2.5 hingga 2.5volt. Kelebihan metode ini adalah fleksibilitas dalam merepresentasikan sinyal dengan variasi tegangan DC yang lebih besar. Dengan menggunakan tegangan DC variabel, rentang dinamis sinyal analog dapat diwakili secara lebih akurat dalam sinyal digital.
PCM (Pulse Code Modulation) encoding adalah proses konversi sinyal analog menjadi bentuk digital dengan merepresentasikan nilai-nilai sinyal sebagai kode pulsa digital. Proses ini melibatkan beberapa langkah kunci, seperti sampling, kuantisasi, dan encoding.
