Delta modulacija z blokovnim diagramom

Ko se signali prenašajo na velike razdalje, nanje vplivajo hrup in motnje. Izumljenih je več metod za učinkovit prenos signalov na velike razdalje brez napak. Pretvorba analognih signalov v digitalno je na področju komunikacije prinesla revolucijo, ki spreminja igro. Modulacija je pogost izraz, ki se uporablja v komunikacijskih sistemih. Komunikacijski sistemi uporabljajo modulacijske in demodulacijske metode za učinkovit prenos nizkofrekvenčnih signalov. Ko se modulacija uporablja skupaj z digitalnimi signali, je odpravila številne pomanjkljivosti analogne komunikacije. Nekatere metode digitalne obdelave signalov, ki se uporabljajo v komunikacijskih sistemih, so Modulacija impulzne kode , Diferencialna impulzna modulacija , Delta modulacija itd ...

Kaj je Delta modulacija?

Delta modulacija ima korenine v metodi diferencialne impulzne kode. Znana je tudi kot poenostavljena oblika diferencialne impulzne modulacije. Delta modulacija je shema, ki omogoča uporabo preproste strategije kvantiziranja za izdelavo kodiranih signalov, ki so namensko preveč vzorčeni, za povečanje korelacije med sosednjimi vzorci signala, kot je razvidno iz metode modulacije diferencialne impulzne kode.

Ta modulacija se imenuje tudi ena grenka dvostopenjska različica modulacije diferencialne impulzne kode. Zagotavlja stopniščni približek preveč vzorčenega signala osnovnega pasu. Tu je razlika med sedanjim vzorcem in predhodnim približnim vzorcem kvantizirana v dve ravni, tj. ± δ.

Če je prejšnji približek pod sedanjo vrednostjo vzorca, je napaka kvantizirana z + δ. Če je približek nad sedanjo vrednostjo vzorca, je napaka kvantizirana z -δ.

Teorija Delta modulacije

Delta modulacija je znana po svoji preprostosti. Osnovno načelo te tehnike je mogoče formalizirati v treh diskretnih časovnih razmerjih, kot je prikazano spodaj

1. in (nT_s) = m (nT_s) - m_kaj(npr_s- T_s)
2. je_kaj(npr_s) = δ sgn [e (nT_s)]]
3. m_kaj(npr_s) = m_kaj(npr_s- T_s) + e_kaj(npr_s)

kjer je m (t) vhodni signal in m_kaj(t) je približek stopnišča. V zgornjih enačbah je T_sje obdobje vzorčenja, e (nT_s) je signal napake, ki predstavlja razliko med trenutno vrednostjo vzorca m (nT_s) vhodnega signala in njegov zadnji približek. e_kaj(npr_s) je kvantizirana različica e (nT_s).

Na ta modulacijski sistem vplivata dve vrsti napak kvantiziranja. So izkrivljanje preobremenitve pobočja in zrnat hrup. Napaka pri preobremenitvi naklona se pojavi, ko je velikost koraka premajhna glede na značilnosti lokalnega naklona vhodne valovne oblike. V nasprotju z napako pri preobremenitvi naklona se zrnat hrup pojavi, če je velikost koraka prevelika.

Pri tej modulacijski metodi večja velikost koraka vodi do prilagoditve širokega dinamičnega razpona in majhna velikost koraka je potrebna za natančno predstavitev sorazmerno nizkih signalov.

Tako je za kompromis med izkrivljanjem preobremenitve naklona in napakami granuliranega hrupa treba izbrati optimalno velikost koraka, ki lahko zmanjša povprečno kvadratno vrednost napake kvantiziranja v linearnem modulatorju Delta.

Blok diagram

Delta modulacija uporablja tehniko prekomernega vzorčenja, da doseže visoko razmerje signal / šum. V modulacijskem sistemu delta je oddajniško vezje sestavljeno iz Summer, Quantizerja, Akumulatorja in Dajalnika, ki so med seboj povezani.

Delta-modulacija-in-demodulacija

Tu integratorsko vezje vsebuje zakasnitev Ts. Izhod integratorja je približek stopnišča, ki ga zakasni Ts. Ta približek stopnišča se primerja s trenutnim vzorčenim vhodnim signalom poleti in razlika daje signal napake.

Ta signal napake se odda vezju kvantizatorja, ki je sestavljeno iz trdega omejevalnika z razmerjem med vhodom in izhodom. Tu je napaka kvantizirana v dve vrednosti, to je ± δ. Nato se izhod kvantizatorja kodira tako, da proizvaja želeni val z modulacijo Delta.

V sprejemnem vezju se demodulacija izvede z integratorjem in nizkoprepustnim filtrom. Modulirani val se najprej dekodira z uporabo dekoderja, nato pa se aproksimacija stopnišča rekonstruira tako, da se pozitivni in negativni impulz, ustvarjen na dekoderju, prenese na integrator.

Zunajpasovni kvantizacijski šum v visokofrekvenčni stopničasti valovni obliki se odstrani s prenašanjem signala skozi nizkoprepustni filter katerega pasovna širina je enaka prvotni pasovni širini signala.

Prednosti Delta modulacije

Nekatere prednosti Delta modulacije v primerjavi z drugimi tehnikami digitalne modulacije so navedene spodaj -

• Ugotovljeno je bilo, da je pri nižjih bitnih hitrostih Delta Modulacija boljša od standardne PCM. V modulacijskem sistemu Delta, ki deluje na glasovne signale v optimalnih pogojih, se SNR poveča za 9dB s podvojitvijo bitne hitrosti.
• Povečanje SNR z bitno hitrostjo je veliko bolj dramatično za modulacijo impulzne kode kot za modulacijo Delta. Zato je ta modulacija priporočljiva le v nekaterih posebnih okoliščinah, na primer kadar je treba hitrost bitov zmanjšati pod 40 kilobajtov na sekundo in je omejena kakovost govora sprejemljiva.
• Ta modulacijska metoda se uporablja, če je izjemna enostavnost vezja izjemno pomembna in je sprejemljiva uporaba visoke bitne hitrosti.
• Delta modulacija deluje z nižjo pasovno širino kanala. Zaradi tega je sistem stroškovno učinkovit in enostaven za uporabo. Mehanizem povratnih informacij, ki je prisoten v tem modulacijskem sistemu, zagotavlja hitro in zanesljivo dostavo podatkovnih bitov.

Aplikacije

Nekatere aplikacije te modulacije so navedene spodaj -

• Sistemi za prenos glasu, kot sta telefonska in radijska komunikacija, imajo zelo radi to modulacijsko tehniko.
• Delta modulacija je najbolj uporabna v sistemih, kjer je pravočasna dostava podatkov na sprejemniku pomembnejša od kakovosti podatkov.
• Ta modulacija se uporablja za valovno obliko EKG za zmanjšanje baze podatkov in obdelavo signalov v realnem času.
• Za kodiranje analogno-PCM se uporablja ta modulacijska metoda.
• Delta modulacija se uporablja v televizijskih sistemih.

Pri tej modulaciji obstaja omejitev amplitude vhodnega signala. V modulaciji Delta se preko kanala pošlje le napaka ali razlika med sedanjim vzorcem in prejšnjim vzorcem. V primeru, da ni razlike med vzorci, modulirani signal ostane v enakem 0 ali 1 stanju prejšnjega vzorca. Nekatere izpeljane oblike delta modulacije so kontinuirano spremenljiva naklon Delta modulacije, Delta-sigma modulacija in Diferencialna modulacija. Kateri je superset Delta modulacije?