KOMUNIKASI DATA TEMA : PHYSICAL LAYER SUBTEMA : TRANSMISI DIGITAL BAHASAN : ANALOG TO DIGITAL CONVERSION Oleh : Danny Kurnianto,S.T.,M.Eng. Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto

1. PULSE CODE MODULATION Teknik yang paling umum digunakan untuk mengubah data analog menjadi digital (digitalisasi) adalah pulse code modulation (PCM). Pada PCM terdapat 3 proses, yaitu sampling, kuantisasi dan pengkodean seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Sampling Sinyal analog pertama kali akan di sampling setiap Ts detik, dimana Ts adalah interval sampling atau periode sampling. Kebalikan dari periode sampling adalah sampling rate (kecepatan sampling) atau frekuensi sampling (fs). Dimana fs = 1/Ts. Ada 3 macam metode sampling, yaitu ideal, natural dan flat-top.

Sampling Rate Sesuai dengan teorema Nyquit bahwa sampling rate harus minimal 2x frekeunsi tertinggi sinyal asli. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa, pertama: sinyal yang disampling adalah sinyal band-limited. Dengan kata lain, sinyal dengan bandwidth tak terbatas tidak dapat di sampling. Kedua: sampling rate harus minimal 2x frekuensi tertinggi dari sinyal asli, bukan bandwidth. Jika sinyal analog berupa sinyal bandpass, nilai bandwidth kurang dari nilai frekuensi maksimum dari sinyal. Jika sinyal analog adalah lowpass, bandwidth dan frekuensi maksimum memilik nilai yang sama. Gambar dibawah ini ditunjukkan nilai sampling rate untuk 2 macam sinyal tersebut.

Misalkan : Sebuah perusahaan telepon melakukan digitalisasi suara dengan memperkirakan frekuensi tertinggi dari sinyal suara tersebut adalah 4000 Hz. Maka sampling ratenya adalah 8000 sampel per detik. Sebuah sinyal lowpass memiliki bandwidth 200 kHz. Karena bandwidth sebuah sinyal lowpass antara 0 dan f, maka frekuensi maksimum pada sinyal adl f. Oleh karena itu, sampling ratenya adalah 400000 sampel per detik.

Langkah-langkah proses kuantisasi adl sebagai berikut : B. Kuantisasi Hasil dari proses sampling adalah deretan pulsa dengan nilai amplitudo antara amplitudo maksimum dan minimum dari sinyal asli. Nilai-nilai amplitudo ini tidak dapat digunakan dalam proses pengkodean, sehingga perlu dilakukan proses kuantisasi terlebih dahulu. Langkah-langkah proses kuantisasi adl sebagai berikut : Di asumsikan bahwa sinyal analog asli memiliki nilai amplitudo sesaat antara Vmin dan Vmaks. Membagi jangkauan antara Vmin dan Vmaks ke dalam L zona, yang setiap zona memiliki tinggi Δ. Pada setiap titik tengah zona, diberi nilai kuantisasi dari 0 sampai L-1. Lalu memperkirakan nilai amplitudo sampel ke dalam nilai kuantisasi (0 sampai L-1).

Contoh : Sebuah sinyal yang telah disampling dengan nilai amplitudo sampel antara -20 sampai 20. Diinginkan 8 level kuantisasi sehingga setiap zona adalah Dari proses kuantisasi dan pengkodean, maka SNR dapat dicari dg rumus : Pada kuantisasi di samping, memiliki SNR sebesar : Bit rate dapat ditentukan dengan rumus : Contoh : sebuah sinyal suara memiliki frekuensi antara 0 – 4000 Hz, maka sampling rate adl 8000 Hz , jika bit per sampelnya adalah 8 bit , maka: Bandwidth minimum :

Recovery Sinyal Asli Pertama, deretan sinyal digital dikonversi ke pulsa dengan cara menahan amplitudo sampai pulsa berikutnya. Setelah terbentuk pulsa tangga secara sempurna, maka kemudian pulsa tersebut diperhalus di bagian LPF untuk menghasilkan sinyal analog

2. DELTA MODULATION (DM) PCM adalah teknik yang sangat komplek, teknik lain yang dikembangkan untuk mengurangi kompleksitas adalah Delta Modulation. Pada PCM dicari nilai amplitudo sinyal untuk setiap sampel, sedangkan pada DM mencari perubahan dari sampel sebelumnya. Bit dikirim satu-satu.

Modulator Modulator dipakai pada bagian pengirim untuk menghasilkan aliran bit-bit dari sinyal analog. Mencatat perubahan kecil yang dapat bernilai positif atau negative yang disebut dengan delta δ. Jika delta positif, maka akan dicatat sebagai bit 1 , dan jika delta negative maka akan dicatat sebagai bit 0. Oleh karena itu perlu suatu nilai untuk dibandingkan, yaitu berupa sinyal kedua yang bentuknya mirip seperti tangga.

B. Demodulator Demodulator mengambil data digital, menggunakan staircase maker dan delay unit untuk membuat sinyal analog. Lalu, sinyal analog yang dihasilkan tsb dilewatkan pada filter lowpass untuk penghalusan.