nicam

Untuk tulisan lebih lengkap (dengan gambar, tabel, grafik dll) silahkan buka pada link berikut Nicam

Pengenalan NICAM

---

            System encoding NICAM terurai dalam frame metoda pengembangan digital untuk men-transmisi-kan suara dan gambar televisi. Pada system system yg telah dikembangkan saat ini, yaitu pada D2-MAC, tipe encoding ini telah dipilih untuk transmisi suara. Saat ini dibeberapa negara di Eropa gambar analog konvensional di-transmisi-kan bersama dgn NICAM stereo sound, untuk meningkatkan mutu suara. Kelebihan yg didapat dari encoding NICAM adalah:

·                parameter transmisi yg sempurna (kualitas CD),

·                transmisi stereo atau dual sound,

·                kemungkinan transmisi data,

·                kekebalan yg tinggi terhadap gangguan.

itu semua berujung pada penekanan biaya implementasi pada dua sisi yaitu pengirim dan penerima.

1. Feature Utama NICAM-728

            NICAM  adalah singkatan untuk “Near Instantaneous Companded Audio Multiplex”. Akhiran ‘728’ adalah panjang bit dari data frame yg mana informasi disusun untuk transmisi.

            Sistem memberikan beberapa alternatif transmisi:

·                sebuah channel stereo berkualitas CD, atau

·                dua buah channel mono sound yg independen, atau

·                sebuah mono channel dan sebuah 352 kbit/s data channel, atau

·                sebuah 704 kbit/s data channel

parameter teknik utama dari sistem NICAM:

·                32 khz frekuensi sampling.

·                resolusi sampling 14 bit, yg mana dikurangi menjadi 10 bit yg akan di-transmisi-kan.

·                kecepatan transmisi data stream, setelah penyelesaian dgn parity bit dan data tambahan lain, sejumlah maximum 728 kbit/s.

·                Pre-emphasis berdasarkan rekomendasi CCITT J.17

Kompresi data dibuat selama amplitudo sinyal aktual. Jarak level sinyal input dibagi dalam 5 bagian. Bagian pertama adalah jarak amplitudo pada posisi diatas setengah amplitudo, kedua pada antara ¼ dan ½, dan seterusnya. Bagian kelima yaitu amplitudo dibawah 1/16 dari jarak level sinyal input. Setelah proses kompresi, dari 14 bit original hanya 10 bit yg akan di-transmisi-kan. Posisi dari 4 bit yg diabaikan tergantung pada amplitudo aktual sinyal dan informasi ini dibawa ke receiver dgn sebuah 3-bit faktor skala.

Frame frame 728-bit di-transmisi-kan pada kecepatan 1ms. Setiap frame terdiri atas bit bit sebagai berikut:

            8 buah bit        Frame alignment word

            5 buah bit        bit bit control, termasuk juga mode control

            11 buah bit      data tambahan

            704 buah bit    sound bit dan parity bit

Pengenalan tentang NICAM

NICAM-728 digital sound carrier system beroperasi dgn sinyal audio yg diubah secara digital yg menggunakan Quadrature Phase Shift Modulated ke dalam sound carrier yg kedua. Disaat sound carrier normal dari sinyal TV (sound 1)  membawa sinyal suara FM tradisional, carrier kedua dapat membawa serta:

            1. Sinyal stereo yg telah di multiplex.

            2. Dua sinyal suara mono yg independen. (dual sound)

            3. Sebuah sinyal mono dan sebuah 352 Kbit data channel transparen.

            4. Sebuah 704 Kbit data channel transparan.

Pada system-I sound carrier digital menggunakan intercarrier frekuensi dari 6,552Mhz. Pada B/G system 5,85Mhz digunakan sebagai IF untuk sound carrier secara digital sebagai kompromi antara bandwidth yg dibutuhkan dan eye height yg dpt diterima dari signal yg diterima. (lihat gambar 1)

gambar 1.

Signal audio kiri dan kanan di-sampling dgn  sampling frekuensi 32 Khz, memenuhi teori audio bandwidth dari 16Khz. Untuk penekanan dari produk inisialisasi, Low Pass Filter disisipkan di depan A/D converter. Resolusi dispesifikan oleh standard NICAM untuk 14 bit resolusi per sample.

Data stream dari A/D converter diteruskan ke Intermedia storage dimana data sound diatur kedalam “ Frame-Packages”. Menggunakan stereo sebagai sample, data stream dari A/D convereter dikemas dalam frame-frame yang terdiri dari 32 sample dari A channel (sinyal kiri) dan 32 sample dari B channel (sinyal kanan), masing-masing sample diwakilkan dengan resolusi 14 bits. Sample-sample tersebut diatur seperti sample pertama dalam frame tersebut yang datang dari channel A (A1), sample berikutnya berasal dari channel B (B1), dan seterusnya (A2), diikuti dengan B2  sampai mencapai B32, kemudian kita mulai kembali dengan frame yang baru.

Untuk sinyal mono adalah sebagai berikut: NICAM mentransmisikan dua mono channel (dual mode) atau satu mono channel plus data channel dari kapasitas 352 Kbit. Frame yang bernomor ganjil terdiri atas 64 sample dari audio channel M1 (A-input) dan frame genap terdiri atas 64 sample dari audio channel M2 (B input) atau sebuah data channel sebagai alternatifnya.

Compression

Setiap 14 bit sample sound kemudian dikurangi menjadi 10 bit + sebuah parity bit dengan menggunakan table yang ditunjukkan pada gambar 2. Untuk kompresi, complete package 32 sample dari A channel dan 32 sample dari B channel dianalisa. Dan sample yang menunjukkan level terbesar dalam A channel dan sample terbesar dalam B channel akan menentukan compression degree (tingkat kompresi). Informasi ke receiver tentang bagaimana kompresi itu dibawa dengan 3 bit scale factor word, gambar 3 menunjukkan defenisi itu.

Scale Factor R0-R2(1 Factor untuk A sample dan 1 untuk B sample) dikodekan ke dalam 728 bit word dengan modifikasi dari parity bit.

Decoder dalam receiver bekerja  yang meregistrasi error-error parity dengan parity genap, lalu sebuah scale factor digunakan untuk menghitung kembali parity, dan kemudian yang lainnya demikian seterusnya. Ketika kondisi minimum ditemukan , kemungkinan besar kita menemukan kombinasi yang benar atas error-error parity tersebut dan scale factor. Hal ini biasa disebut dengan Major Decision Logic.

Setiap  frame 728 bit terdiri dari:

1. Sebuah Frame alignment Word (FAW) 8-bit.

2. Sebuah Blok dengan 5 control bit (C0-C4).

3. Sebuah blok dengan 11 data bit tambahan (A0-A10).

4. 2 x 32 blok dari 11 bit (setelah kompresi) sound + parity words (total 704 bit).

Hasil tersebut merupakan barisan sample yang masing-masingnya terdiri dari 10 bit sound data dan satu bit parity, terlihat gambar 2.

C1	C2	C3	Mode :
0	0	0	Stereo Mode
0	1	0	two independent mono signals (dual mode)
1	0	0	one mono signal and one 352 Kbit/s data channel
1	1	0	one 704 Kbit/s transparent data channel

Control Bits:

C0:       Bit ini di-set ‘1’ untuk 8 buah frame pertama dan ‘0’ untuk 8 frame selanjutnya, hingga berurutan 16 buah frame. C0 menolong receiver mendeteksi kesalahan lock.

C1-3:   Bit bit ini membawa informasi tetang mode audio.

C4:       Bit ini di-set ‘1’ jika frequency modulated sound 1 membawa sinyal yang sama dengan digital sound carrier.

Interleaving:

Untuk menekan resiko kerusakan sampling dalam noise channel transmisi, sample audio tersebut diatur ulang (re-arranged ) untuk transmisi. Prinsip yg digunakan disebut Inter-leaving dan methode meminimalkan efek multiple bit error dengan memanfaatkan koreksi ‘error’ yg digunakan NICAM. Error correction ini beroperasi dgn menyisipkan nilai rata rata untuk semua sample yg salah dari sample sebelumnya dan setelah sample yg salah. Dengan menggunakan mode stereo sbg contoh,  input ke bit-interleaving circuit terlihat sebagai berikut:

Input: A1,B1,A2,B2,A3,B3,...,A32,B32.

sample disimpan sementar didlm matrix sgb colom colom. A1,B1,A2,B2 menunjukkan colom pertama.

A3,B4,A4,B5, selanjutnya, demikian seterusnya. Lihat gambar 4

Untuk transmisi, sample sample sample yg tersimpan ditransmisikan dalam deretan deretan. transmisi pertama setelah FAW,C-bits, dan  Additional-bits adalah bit pertama dari A1, bit pertama dari A3, bit pertama dari A5, dan seterusnya.. Multiple bit-error, umpamanya, mengenai deret pertama, akan merusak banyak sample tapi tidak sample yg didekatnya.

Dengan contoh: A1,A3,A5,A7,... semua rusak, tapi A2,A4,A6,...tidak akan ikut rusak.

Akhirnya, sebelum data transmisi diacak (scramble) dengan spesifik bit-sequence dapat dgn mudah dihilangkan selama penerimaan, tapi meskipun demikian memastikan ada energy pattern yg bubar untuk semua level audio. Dengan prinsip ini, carrier sound 2 selalu dimodulasi dan cross modulation pattern dlm video dibuat terlihat semakin sedikit.

Sinyal data NICAM serial dilanjutkan ke modulator QPSK dimana kemudian dimodulasikan ke second sound carrier. Tipe modulasi yg digunakan disebut differential encoded.

Quadrature Phase Shift Keying

Data serial dilanjutan ke serial to 2-bit parallel converter, sejak 2 buah bit dikirim. Prinsip dari modulasi QPSK yaitu carrier dapat mendiami (dwell) dlm 4 bagian kondisi 90° yg berbeda. sebuah pasangan-bit (Bit-pair ) akan menghasilkan pergeseran phase (phase shift) tergantung pada nilai dari bit-pair. (lihat gambar di bawah)

Receiver akan men-demodulasi-kan sinyal QPSK dgn deteksi singkronisasi (synchonous detection). sinyal Inphase demodulated dan sinyal Quadrature digunakan untuk deteksi pasangan pasangan bit (bit pair). Kualitas dari deteksi berhubungan dengan deteksi dari seluruh sisa bagian yg lain. Sisa bagian ini dpt dengan mudah dianalisa dgn alat oscilloscope yg tersambung ke output I dan Q dari demodulator DQPSK . bagian tersebut dinamakan Eye height.

QPSK modulation

Modulator QPSK me-modulasi sinyal NICAM-728 pada carrier dgn menggunakan QPSK. Metoda ini mengirim 2 buah bit pd saat yg bersamaan dgn sebuah pergeseran phase pada carrier dgn kelipatan 90 derajat relatif terhadap kondisi terakhir. Sebagai contoh ‘00’ ditransmisikan berupa ‘tidak ada’ pergeseran phase dan ‘01’ dikirim dgn pergeseran 90°.

(Philips TV test equipment catalog – introduction  to NICAM)