Komunikasi Digital - Kuantisasi
Digitalisasi sinyal analog melibatkan pembulatan nilai yang kira-kira sama dengan nilai analog. Metode pengambilan sampel memilih beberapa titik pada sinyal analog dan kemudian titik-titik ini digabungkan untuk membulatkan nilai ke nilai yang hampir stabil. Proses seperti itu disebut sebagaiQuantization.
Mengukur Sinyal Analog
Konverter analog-ke-digital melakukan jenis fungsi ini untuk membuat rangkaian nilai digital dari sinyal analog yang diberikan. Gambar berikut mewakili sinyal analog. Sinyal ini untuk diubah menjadi digital, harus menjalani pengambilan sampel dan kuantisasi.
Kuantisasi sinyal analog dilakukan dengan mendiskritisasi sinyal dengan sejumlah level kuantisasi. Quantization mewakili nilai sampel amplitudo dengan serangkaian level terbatas, yang berarti mengubah sampel amplitudo kontinu menjadi sinyal waktu-diskrit.
Gambar berikut menunjukkan bagaimana sinyal analog dikuantisasi. Garis biru mewakili sinyal analog sedangkan garis coklat mewakili sinyal terkuantisasi.
Pengambilan sampel dan penghitungan menghasilkan hilangnya informasi. Kualitas keluaran Quantizer bergantung pada jumlah tingkat kuantisasi yang digunakan. Amplitudo diskrit dari keluaran yang dikuantisasi disebut sebagairepresentation levels atau reconstruction levels. Jarak antara dua tingkat representasi yang berdekatan disebut aquantum atau step-size.
Gambar berikut menunjukkan sinyal terkuantisasi yang dihasilkan yang merupakan bentuk digital untuk sinyal analog yang diberikan.
Ini juga disebut sebagai Stair-case bentuk gelombang, sesuai dengan bentuknya.
Jenis Kuantisasi
Ada dua jenis Kuantisasi - Kuantisasi Seragam dan Kuantisasi Tidak Seragam.
Jenis kuantisasi di mana tingkat-tingkat kuantisasi diberi jarak yang seragam disebut sebagai a Uniform Quantization. Jenis kuantisasi di mana tingkat kuantisasi tidak sama dan sebagian besar hubungan di antara mereka adalah logaritmik, disebut sebagai aNon-uniform Quantization.
Ada dua jenis kuantisasi seragam. Mereka adalah tipe Mid-Rise dan tipe Mid-Tread. Gambar berikut mewakili dua jenis kuantisasi seragam.
Gambar 1 menunjukkan tipe mid-rise dan gambar 2 menunjukkan tipe mid-tread dari kuantisasi seragam.
Itu Mid-Risejenis ini disebut karena asalnya terletak di tengah bagian yang meninggi dari grafik seperti kotak-tangga. Tingkat kuantisasi dalam tipe ini jumlahnya genap.
Itu Mid-treadTipe ini dinamakan demikian karena asalnya terletak di tengah tapak grafik seperti kotak-tangga. Tingkat kuantisasi pada tipe ini ganjil.
Baik jenis pembilang seragam mid-rise maupun mid-tread simetris dengan asalnya.
Kesalahan Kuantisasi
Untuk sistem apapun, selama berfungsi, selalu ada perbedaan nilai input dan outputnya. Pemrosesan sistem menghasilkan kesalahan, yang merupakan selisih dari nilai-nilai tersebut.
Perbedaan antara nilai masukan dan nilai terkuantisasi disebut a Quantization Error. SEBUAHQuantizeradalah fungsi logaritmik yang melakukan Kuantisasi (membulatkan nilai). Konverter analog-ke-digital (ADC) bekerja sebagai pembilang.
Gambar berikut mengilustrasikan contoh kesalahan kuantisasi, yang menunjukkan perbedaan antara sinyal asli dan sinyal terkuantisasi.
Kuantisasi Kebisingan
Ini adalah jenis kesalahan kuantisasi, yang biasanya terjadi pada sinyal audio analog, saat mengkuantisasi menjadi digital. Misalnya, dalam musik, sinyal terus berubah secara terus menerus, di mana tidak ditemukan keteraturan dalam kesalahan. Kesalahan seperti itu membuat noise pita lebar disebut sebagaiQuantization Noise.
Companding in PCM
Kata Compandingadalah kombinasi dari Compressing dan Expanding, yang berarti keduanya. Ini adalah teknik non-linier yang digunakan dalam PCM yang memampatkan data di pemancar dan memperluas data yang sama di penerima. Efek kebisingan dan crosstalk dikurangi dengan menggunakan teknik ini.
Ada dua jenis teknik Companding. Mereka adalah -
Teknik Companding A-law
Kuantisasi seragam dicapai pada A = 1, di mana kurva karakteristiknya linier dan tidak ada kompresi yang dilakukan.
A-law memiliki mid-rise di asalnya. Oleh karena itu, ini berisi nilai bukan nol.
Companding A-law digunakan untuk sistem telepon PCM.
Teknik Companding hukum µ
Kuantisasi seragam dicapai pada µ = 0, di mana kurva karakteristiknya linier dan tidak ada kompresi yang dilakukan.
Hukum µ memiliki tapak tengah pada asalnya. Karenanya, ini mengandung nilai nol.
Companding µ-law digunakan untuk sinyal suara dan musik.
µ-law digunakan di Amerika Utara dan Jepang.