Kode pulsa modulasi adalah sebuah metode yang digunakan untuk mengonversi file sinyal analog menjadi sinyal digital sehingga sinyal analog yang dimodifikasi dapat dikirim melalui jaringan komunikasi digital. PCM dalam bentuk biner, jadi hanya akan ada dua kemungkinan status tinggi dan rendah (0 dan 1). Kami juga bisa mendapatkan kembali sinyal analog kami dengan demodulasi. Proses Modulasi Kode Pulsa dilakukan dalam tiga langkah Sampling, Kuantisasi, dan Coding. Ada dua jenis modulasi kode pulsa tertentu seperti modulasi kode pulsa diferensial (DPCM) dan modulasi kode pulsa diferensial adaptif (ADPCM)

“cara membuat stasiun radio fm di rumah ”

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 diskrit-waktu-kontinu (pulsa PAM). Diagram blok dasar PCM diberikan di bawah ini untuk pemahaman yang lebih baik.

Apa itu Modulasi Kode Pulsa?

Untuk mendapatkan kode pulsa bentuk gelombang termodulasi dari bentuk gelombang analog di pemancar akhir (sumber) dari rangkaian komunikasi, amplitudo sampel sinyal analog pada interval waktu yang teratur. Kecepatan pengambilan sampel atau jumlah sampel per detik adalah beberapa kali frekuensi maksimum. Sinyal pesan diubah menjadi bentuk biner biasanya dalam jumlah level yang selalu pangkat 2. Proses ini disebut kuantisasi.

Elemen Dasar Sistem PCM

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

Teori Modulasi Kode Pulsa

Diagram blok di atas menjelaskan keseluruhan proses PCM. Sumber waktu kontinu sinyal pesan dilewatkan melalui filter lolos rendah dan kemudian pengambilan sampel, Kuantisasi, Pengkodean akan dilakukan. Kami akan melihat secara detail langkah demi langkah.

Contoh

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

Sinyal Analog dan Sampel

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

Pada dasarnya dua jenis teknik digunakan untuk proses pengambilan sampel. Yaitu 1. Sampling Alami dan 2. Sampling Flat-top.

Kuantisasi

Dalam kuantisasi, sampel analog dengan amplitudo yang diubah menjadi sampel digital dengan amplitudo yang mengambil salah satu dari kumpulan nilai kuantisasi yang ditentukan secara khusus. Kuantisasi dilakukan dengan membagi rentang nilai yang mungkin dari sampel analog menjadi beberapa level yang berbeda dan menetapkan nilai tengah dari setiap level ke sampel mana pun dalam interval kuantisasi. Kuantisasi mendekati nilai sampel analog dengan nilai kuantisasi terdekat. Jadi hampir semua sampel yang dikuantisasi akan sedikit berbeda dari sampel asli. Jumlah itu disebut kesalahan kuantisasi. Hasil dari kesalahan kuantisasi ini adalah kita akan mendengar suara desis saat memainkan sinyal acak. Mengubah sampel analog menjadi bilangan biner yaitu 0 dan 1.

Dalam kebanyakan kasus, kami akan menggunakan pembilang seragam. Kuantisasi seragam berlaku jika nilai sampel berada dalam kisaran terbatas (Fmin, Fmax). Rentang data total dibagi menjadi 2n level, biarkan interval 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 Kuantisasi Seragam

Seperti yang kita tahu,
L = 2n, lalu Ukuran langkah Q = (Fmax - Fmin) / L.

“moore vs mesin keadaan tepung ”

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

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

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

Tetapi ada beberapa masalah yang diangkat dalam kuantisasi seragam itu

Hanya optimal untuk sinyal yang didistribusikan secara seragam.
Sinyal audio yang sebenarnya lebih terkonsentrasi di dekat angka nol.
Telinga manusia lebih sensitif terhadap kesalahan kuantisasi pada nilai kecil.

Solusi untuk masalah ini menggunakan kuantisasi tidak seragam. Dalam proses ini, interval kuantisasi lebih kecil mendekati nol.

Pengodean

Encoder mengkodekan sampel terkuantisasi. Setiap sampel terkuantisasi dikodekan menjadi Kata sandi 8-bit dengan menggunakan A-law dalam proses encoding.

Bit 1 adalah bit paling signifikan (MSB), ini 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 tingkat 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).

Di DPCM, hanya perbedaan antara sampel dan nilai sebelumnya yang dienkode. Selisihnya akan jauh lebih kecil dari total nilai sample sehingga diperlukan 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 untuk polaritas dan 4 bit sisanya untuk 16 level kuantum.

ADPCM dicapai dengan mengadaptasi level kuantisasi ke karakteristik sinyal analog. Kita dapat memperkirakan nilai dengan nilai sampel sebelumnya. Estimasi kesalahan dilakukan sama seperti di DPCM. Pada metode ADPCM 32Kbps selisih nilai prediksi dengan sample, nilai dikodekan dengan 4 bit, sehingga didapatkan 15 level quantum. Dalam metode ini kecepatan data adalah setengah dari PCM konvensional.

Demodulasi Kode Pulsa

Demodulasi Kode Pulsa akan melakukan hal yang sama proses modulasi kebalikan. Demodulasi dimulai dengan proses decoding, selama transmisi sinyal PCM akan terpengaruh oleh gangguan noise. Jadi, sebelum sinyal PCM dikirim ke demodulator PCM, kita harus memulihkan sinyal ke level semula untuk itu kita menggunakan komparator. Sinyal PCM merupakan sinyal gelombang pulsa seri, namun untuk demodulasi diperlukan gelombang agar sejajar.

Dengan menggunakan converter serial to parallel maka sinyal gelombang pulsa seri akan diubah menjadi sinyal digital paralel. Setelah itu sinyal akan melewati decoder n-bits yang merupakan konverter Digital ke Analog. Decoder memulihkan nilai kuantisasi asli dari sinyal digital. Nilai kuantisasi ini juga mencakup banyak harmonik frekuensi tinggi dengan sinyal audio asli. Untuk menghindari sinyal yang tidak perlu, kami menggunakan filter low-pass di bagian akhir.

Keuntungan Modulasi Kode Pulsa

Sinyal analog dapat dikirim melalui digital berkecepatan tinggi sistem komunikasi .
Kemungkinan terjadinya kesalahan akan dikurangi dengan penggunaan metode pengkodean yang tepat.
PCM digunakan pada sistem Telkom, perekaman audio digital, efek khusus video digital, video digital, pesan suara.
PCM juga digunakan di unit kontrol Radio sebagai pemancar dan juga penerima untuk mobil, kapal, pesawat yang dikendalikan dari jarak jauh.
Sinyal PCM lebih tahan terhadap interferensi daripada sinyal normal.

Ini semua tentang Modulasi dan Demodulasi Kode Pulsa . Kami percaya bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami konsep ini. Selanjutnya, pertanyaan tentang artikel ini atau bantuan apa pun dalam penerapannya proyek listrik dan elektronik , Anda dapat mendekati kami dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untuk Anda, Apa saja aplikasi Modulasi Kode Pulsa?

Kredit Foto: