14039-12-251675982299

Modul XI

Transmisi Digital(part II)

1.3.2. Idle channel Noise

Noise sangat mungkin menjadi lebih besar dari pada sinyal ketika nilai sample

jatuh di daerah interval kwantisasi pertama, lihat gambar 1.9, Efek seperti ini dapat

terjadi pada saat pembicaraan sedang istirahat dan biasa disebut Idle Channel Noise,

Efek ini muncul karena metoda kwantisasi Mid-Riser.

Gambar 1.9. Noise Idle channel yang dihasilkan oleh kwantisasi Mid-Riser

Metoda untuk meminimalisir idle channel noise dalam PCM adalah dengan

membuat interval kwantisasi yang rata di posisi pusat, lihat gambar 1.10, metoda ini

dikenal dengan kwantisasi Mid-tread, dalam metoda ini semua nilai sampel yang dalam

interval kwantisasi tengah diterjemahkan secara konstan sebagai output nol.

Gambar 1.10. Eliminasi thd Noise Idle channel dgn metoda kwantisasi Mid-Tread

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Nacep Suryana, M.Sc.

SISTEM KOMUNIKASI 7

Karakteristik kwantisasi yang dibutuhkan untuk menghasilkan gelombang output

seperti yang diperlihatkan pada gambar 1.9 dan 1.10 adalah dapat dilihat pada gambar

1.11 dan 1.12. karakteristik pertama (Mid-riser, gambar 1.11) tidak dapat menghasilkan

output nol, sedangkan karakteristik kedua (Mid-tread, gambar 1.12) menerjemahkan

sinyal yang rendah menjadi output nol. walaupun demikian metode kwantisasi Mid-

Tread juga tidak sepenuhnya dapat membebaskan dari Noise idle channel, misalkan

sinyal amplitude-nya hampir sama dengan ukuran interval kwantisasinya atau terjadi

bias DC didalam encoder.

1.3.3. Uniformly Encoded PCM

Sebuah encoder yang menggunakan interval kwantisasi dengan panjang yang

sama akan menghasilkan kode digital yang linier terhadap nilai sample analog. Sistim

Uniform PCM ini menggunakan Analog-to-Digital Converter (ADC) yang konvensional,

jumlah bit yang dibutuhkan untuk masing-masing sample ditentukan oleh power noise

maximum yang masih dapat diterima.

Untuk menghasilkan kualitas yang memadai pada sinyal-sinyal kecil, maka sistim

telepon harus mampu mengirim sinyal dengan jangkauan amplitude sinyal yang

besar, biasa disebut Dynamic Range (DR). Biasanya DR dinyatakan sebagai rasio dari

maximum sinyal amplitude terhadap minimum sinyal amplitude:

DR = 10 Log10 (Pmax / Pmin)

= 20 Log10 (Vmax / Vmin) (1.5)


SISTEM KOMUNIKASI 8

Gambar 1.11. Karakteristik kwantisasi Mid-Riser Gambar 1.12. Karakteristik kwantisasi

Mid-Tread

Minimum DR biasanya sekitar 30 dB, artinya adalah nilai sinyal yang besarnya 31 kali

harus dapat dikode tanpa melewati jangkauan interval kwantisasi.

Unjuk kerja dari uniform PCM dengan jumlah bit n ditentukan dengan:

q = (2 Amax) / 2n (1.6)

dimana Amax adalah maximum amplitude. jika q ini dimasukkan dalam persamaan 1.4

akan menghasilkan persamaan berikut ini:

SQR = 1.76 + 6.02n + 20 log10 (A / Amax) (1.7)

dua term pertama dari pers 1.7 untuk mempersiapkan SQR ketika mengkode jangkauan

maximum gelombang sinus, sedangkan term terakhir mengindikasikan kehilangan

dalam SQR ketika mengkode sinyal level rendah. Hubungan ini dipresentasikan pada

gambar 1.13 berikut ini, dimana SQR dari sistim uniform PCM sebagai fungsi dari jumlah

bit per sample dan besarnya dari gelombang sinus input.

Gambar 1.13. SQR dari uniform PCM

untuk level SQR yang sama, missal 30 dB, maka jumlah bit yang dibutuhkan untuk

mengkode meningkat sejalan dengan DR (dynamic range).


SISTEM KOMUNIKASI 9

1.3.4 . Companding PCM

Dalam sistim PCM uniform, setiap ukuran interval kwantisasi ditentukan

olehtuntutan SQR dari level sinyal terendah yang harus dikode, sinyal yang lebih besar

juga dikode dengan interval kwantisasi yang sama. Seperti diperlihatkan dalam gambar

1.13 SQR bertambah dengan besarnya amplitude A. Kelemahan dari PCM uniform

adalah dia memberikan kualitas pengkodean yang tidak perlu untuk sinyal yang besar,

karena sinyal besar jarang sekali muncul, sedangkan sistim sudah dirancang untuk

dapat mengkode sinyal terbesar sekalipun dengan SQR yang ditentukan. sehingga

uniform PCM sangat tidak efisien.

Teknik yang lebih efisien adalah dengan cara interval kwantisasi dibuat tidak

uniform, yang berarti ada hubungan tak linier yang harus dibuat antara kode bit dengan

sample yang diwakili. Teknik pertama yang digunakan untuk itu adalah dengan teknik

Companding (Compress dan Expanding) PCM seperti dilukiskan pada gambar 1.14

dibawah ini. Prosesnya adalah pertama kali sinyal analog input dikompress untuk

kemudian dikwantisasi dengan interval yang uniform.

karakteristik kompressi dapat dilihat dalam gambar 1.15 berikut ini, dimana sinyal input

yang besar dikompres ke dalam interval kwantisasi yang panjangnya konstan.


SISTEM KOMUNIKASI 10

Gambar 1.14. Kompanded PCM dg kompresi analog dan ekspansi

Pada bagian output (decoder), sinyal diexpansi lagi menggunakan inverse dari

karakteristik kompresi untuk mengembalikan sinyal kedalam bentuk yang aslinya, Maka

dari itu nama PCM ini adalah Companding. Dalam teknik ini sinyal/sample yang kecil

maka interval kwantisasi-nya kecil sedangkan sinyal yang besar maka interval

kwantisasinya besar juga. gambar 1.16 memperlihatkan tentang fungsional blok diagram

dari sistim T-carrier di USA yang menggunakan D1 channel bank dengan metoda

companding PCM.

1.4. Speech Redundancies

Hasil analisa terhadap bentuk gelombang suara, mengindikasikan bahwa terjadi

kemiripan yang luar biasa pada sample-sampel yang berdekatan, bahkan dengan

frekwensi sampling 8-kHz derajat kemiripan sinyal tersebut lebih dari 85 %, fenomena

inilah yang disebut dengan speech redundancies. Maka kalau redunsi ini dapat

dihilangkan maka kita akan dapat menghemat bandwidths dalam proses pengirimannya,

jadi diperlukan teknik digitalisasi baru agar lebih efisien.



Gambar 1.15. Karakteristik kompresi

Beberapa level redundansi berikut ini dapat dieksploitasi untuk menurunkan laju

pengkodean, dibawah ini adalah macam-macam jenis speech redundancies:

- Redundancies dalam domein waktu diantaranya adalah:

1. Distribusi amplitude yang tidak uniform

2. Korelasi antar sample

3. Korelasi antar cycle

4. Korelasi antar Picth interval

5. Faktor ketidak aktivan

1.4.1. Distribusi amplitude yang tidak uniform

Dalam gelombang suara, sinyal amplitude rendah lebih sering muncul ketimbang

amplitude tinggi, karena memang faktanya orang lebih sering berbicara secara pelan

dari pada teriak-teriak. Kemudian juga jeda-jeda dalam pembicaraan akan menghasilkan

sinyal dengan amplitude rendah. teknik yang sudah dibicarakan terdahulu (PCM) masih

dapat ditingkatkan hasilnya jika dapat mengantisipasi problem ini, untuk itu pada bab

berikut akan dibicarakan tentang teknik baru untuk mengurangi laju pengkodean dalam

memproses amplitudo sehingga diperoleh hasil yang lebih efisien.



Gambar 1.16. fungsional blok diagram dari D1 channel Bank

1.4.2. Korelasi antar sampel

Korelasi yang tinggi antar sampel (0.85) mengindikasikan bahwa usaha untuk

mereduksi laju transmisi harus mengeksploitasi korelasi antar sample yang berdekatan.

Faktanya pada laju sampling 8 kHz korelasi yang signifikan ada pada 2 sampai 3

sampel terpisah, semakin tinggi laju sampling semakin banyak/tinggi korelasinya.

Cara paling sederhana mengekploitasi redundansi dalam sinyal suara adalah

dengan cara hanya mengkode perbedaan/selisih antara sampel yang berdekatan.

Pengukuran selisih antar sampel kemudian diakumulasikan dalam sebuah dekoder

untuk mengembalikan sinyal asal, teknik ini akan dibicarakan pada paragraph

berikutnya.

1.4.3. Korelasi antar cycle

Meskipun sinyal suara membutuhkan seluruh bandwidth antara 300 sampai 3400

Hz yang ada pada saluran telepon, akan tetapi pada waktu-waktu tertentu suara hanya

terdiri dari beberapa frekwensi saja. Ketika sinyal suara hanya terdiri dari beberapa

frekwensi saja maka akan muncul korelasi yang kuat pada sampel-sample yang

berbentuk osilasi beberapa cycle. Siklus alami sinyal suara dalam domein waktu

digambarkan pada gambar 1.17. Enkoder yang mengekploitasi redundansi antar cycle

jauh lebih rumit dari pada hanya sekedar menghilangkan redundansi antara sampel

berdekatan.

Gambar 1.17. Bentuk gelombang bunyi bersuara dalam domein waktu

1.4.4. Korelasi antar Pitch interval

Bunyi suara manusia dihasilkan dari salah satu dari dua metoda dasar: yang

pertama bunyi muncul sbg hasil dari getaran dalam vocal cords, masing-masing vibrasi

ini memungkinkan udara mengalir dari paru-paru kedalam jalur vokal. Interval antara

udara yang mengeksitasi vocal tract sering disebut sebagai interval Pitch. Secara

umum bunyi suara muncul saat menghasilkan vokal dan beberapa konsonan, contoh

gelombang suara untuk bunyi suara diperlihatkan pada gambar 1.17 diatas.



Kedua, berkaitan dengan bunyi yang tak bersuara, bunyi seperti ini akibat dari

lairan udara yang kontinyu dari paru2 terus ke vocal tract dan mengalami hambatan

sehingga menciptakan turbulensi. Bunyi seperti ini biasanya ada pada beberapa

konsonan seperti f, j, s, x, gelombang bunyi seperti ini diperlihatkan pada gambar 1.18

dibawah ini.

Gambar 1.18. Bentuk gelombang bunyi tak-bersuara dalam domein waktu

1.4.5. Faktor ketidak aktifan

Analisa terhadap pembicaraan telepon mengindikasikan bahwa pembicaraan

yang aktif hanya 40%, itu berarti 60% tidak aktif, masa tidak aktif ini biasanya karena

seseorang mendengarkan pembicaraan lawan bicaranya, maka koneksi full duplex

konvensional biasanya sangat rendah utilisasinya. Teknik TASI (Time Assignment

Speech Interpolation) digunakan untuk meningkatkan utilisasi channel pada saluran

analog, sedangkan pada circuit digital biasanya digunakan DSI (Digital Speech

Interpolation).



14039-12-251675982299

Documents