Gdy sygnały są przesyłane na duże odległości, wpływają na nie szum i zakłócenia. Opracowano kilka metod efektywnej transmisji sygnałów na duże odległości bez żadnego błędu. Konwersja sygnałów analogowych na postać cyfrową przyniosła przełomową rewolucję w dziedzinie komunikacji. Modulacja to powszechnie stosowany termin w systemach komunikacyjnych. Systemy komunikacyjne wykorzystują metody modulacji i demodulacji do efektywnej transmisji sygnałów o niskiej częstotliwości. Zastosowanie modulacji wraz z sygnałami cyfrowymi rozwiązuje wiele wad komunikacji analogowej. Niektóre z metod cyfrowego przetwarzania sygnałów stosowanych w systemach komunikacyjnych to Modulacja kodu impulsowego , Różnicowa modulacja kodu impulsowego , Modulacja delta itp.
Co to jest modulacja delta?
Modulacja delta ma swoje korzenie w metodzie różnicowej modulacji impulsowej. Jest również znany jako uproszczona forma modulacji różnicowo-kodowej. Modulacja delta to schemat pozwalający na użycie prostej strategii kwantyzacji do konstruowania zakodowanych sygnałów, które są celowo nadmiernie próbkowane, w celu zwiększenia korelacji między sąsiednimi próbkami sygnału, jak widać w metodzie różnicowej modulacji kodowo-impulsowej.
Ta modulacja jest również nazywana jedną gorzką dwupoziomową wersją modulacji różnicowej modulacji impulsowej. Zapewnia przybliżenie klatki schodowej nadmiernie próbkowanego sygnału pasma podstawowego. Tutaj różnica między obecną próbką a poprzednią przybliżoną próbką jest kwantowana na dwóch poziomach, tj. ± δ.
Jeśli poprzednie przybliżenie jest poniżej aktualnej wartości próbki, błąd jest kwantowany przez + δ. Jeśli przybliżenie jest powyżej aktualnej wartości próbki, błąd jest kwantowany przez -δ.
Teoria modulacji delta
Modulacja delta jest dobrze znana ze swojej prostoty. Podstawową zasadę tej techniki można sformalizować w trzech dyskretnych relacjach czasu, jak poniżej:
- i (nTs) = m (nTs) - mco(na przykłads- Ts)
- jestco(na przykłads) = δ sgn [e (nTs)]
- mco(na przykłads) = mco(na przykłads- Ts) + eco(na przykłads)
gdzie m (t) jest sygnałem wejściowym imco(t) to przybliżenie klatki schodowej. W powyższych równaniach Tsjest okresem próbkowania, e (nTs) jest sygnałem błędu reprezentującym różnicę między aktualną wartością próbki m (nTs) sygnału wejściowego i jego ostatnie przybliżenie. mico(na przykłads) jest skwantyzowaną wersją e (nTs).
Istnieją dwa rodzaje błędów kwantyzacji, które mają wpływ na ten system modulacji. Są to zniekształcenie przeciążenia zbocza i ziarnisty szum. Błąd przeciążenia zbocza występuje, gdy rozmiar kroku jest zbyt mały w stosunku do lokalnej charakterystyki nachylenia przebiegu wejściowego. W przeciwieństwie do błędu przeciążenia nachylenia, ziarnisty szum występuje, gdy rozmiar kroku jest zbyt duży.
W tej metodzie modulacji większy rozmiar kroku prowadzi do dostosowania szerokiego zakresu dynamiki, a mały rozmiar kroku jest wymagany do dokładnej reprezentacji sygnałów o stosunkowo niskim poziomie.
Tak więc, aby uzyskać kompromis między zniekształceniem przeciążenia nachylenia a ziarnistymi błędami szumu, należy wybrać optymalny rozmiar kroku, który może zminimalizować wartość średniokwadratową błędu kwantyzacji w liniowym modulatorze Delta.
Schemat blokowy
Modulacja delta wykorzystuje technikę nadpróbkowania w celu uzyskania wysokiego stosunku sygnału do szumu. W systemie modulacji delta obwód nadajnika składa się z połączonych ze sobą Summer, Quantizer, Accumulator i Encoder.
Delta-Modulation-and-Demodulation
Tutaj obwód integratora zawiera opóźnienie Ts. Wyjście integratora jest przybliżeniem klatki schodowej opóźnionym przez Ts. To przybliżenie klatki schodowej jest porównywane z obecnym próbkowanym sygnałem wejściowym latem, a różnica daje sygnał błędu.
Ten sygnał błędu jest podawany do obwodu kwantyzatora, który składa się z twardego ogranicznika z zależnością wejście-wyjście. Tutaj błąd jest kwantowany na dwie wartości, tj. ± δ. Następnie sygnał wyjściowy kwantyzatora jest kodowany w celu wytworzenia żądanej fali modulowanej Delta.
W obwodzie odbiornika demodulacja odbywa się za pomocą integratora i filtra dolnoprzepustowego. Zmodulowana fala jest najpierw dekodowana za pomocą dekodera, a następnie aproksymacja klatki schodowej jest rekonstruowana przez przekazanie dodatnich i ujemnych impulsów wytwarzanych przez dekoder do integratora.
Pozapasmowy szum kwantyzacji w przebiegu klatki schodowej o wysokiej częstotliwości jest usuwany przez przepuszczenie sygnału przez a Filtr dolnoprzepustowy którego szerokość pasma jest równa pierwotnej przepustowości sygnału.
Zalety modulacji delta
Niektóre zalety modulacji delta w porównaniu z innymi technikami modulacji cyfrowej podano poniżej:
- Stwierdzono, że przy niższych przepływnościach modulacja delta jest lepsza niż standardowa PCM. W systemie modulacji Delta, działającym na sygnałach głosowych w optymalnych warunkach, współczynnik SNR wzrasta o 9 dB poprzez podwojenie przepływności.
- Wzrost SNR wraz z przepływnością jest znacznie bardziej dramatyczny w przypadku modulacji kodu impulsowego niż w przypadku modulacji delta. Dlatego modulacja ta jest zalecana tylko w pewnych szczególnych okolicznościach, np. Gdy konieczne jest zmniejszenie przepływności poniżej 40 kilobajtów na sekundę, a ograniczona jakość głosu jest dopuszczalna.
- Ta metoda modulacji jest stosowana, jeśli ekstremalna prostota obwodu ma nadrzędne znaczenie, a towarzyszące jej użycie wysokiej przepływności jest dopuszczalne.
- Modulacja delta działa z mniejszą przepustowością kanału. To sprawia, że system jest opłacalny i łatwy do wdrożenia. Mechanizm sprzężenia zwrotnego obecny w tym systemie modulacji zapewnia szybkie i niezawodne dostarczanie bitów danych.
Aplikacje
Poniżej podano niektóre zastosowania tej modulacji -
- Systemy transmisji głosu, takie jak telefon i komunikacja radiowa, bardzo preferują tę technikę modulacji.
- Modulacja delta jest najbardziej przydatna w systemach, w których terminowe dostarczanie danych do odbiornika jest ważniejsze niż jakość danych.
- Ta modulacja jest stosowana do przebiegu EKG w celu redukcji bazy danych i przetwarzania sygnału w czasie rzeczywistym.
- W przypadku kodowania analogowego na PCM używana jest ta metoda modulacji.
- Modulacja Delta jest stosowana w systemach telewizyjnych.
W tej modulacji występuje ograniczenie amplitudy sygnału wejściowego. W modulacji delta tylko błąd lub różnica między obecną próbką a poprzednią próbką jest przesyłana przez kanał. W przypadku, gdy nie ma różnicy między próbkami, modulowany sygnał pozostaje w tym samym stanie 0 lub 1 poprzedniej próbki. Niektóre z wyprowadzonych form modulacji delta to modulacja Delta o zmiennym nachyleniu ciągłym, Modulacja delta-sigma i modulacja różnicowa. Jaki jest nadzbiór modulacji delta?
