Pokud jsou signály přenášeny na velké vzdálenosti, jsou ovlivňovány hlukem a interferencí. Existuje několik metod pro efektivní přenos signálů na velké vzdálenosti bez jakékoli chyby. Konverze analogových signálů do digitální podoby přinesla revoluci v oblasti komunikace, která mění hru. Modulace je běžný termín používaný v komunikačních systémech. Komunikační systémy používají modulační a demodulační metody pro efektivní přenos nízkofrekvenčních signálů. Když se používá modulace spolu s digitálními signály, vyřešilo to mnoho nevýhod analogové komunikace. Některé z metod zpracování digitálního signálu používaných v komunikačních systémech jsou Pulzní kódová modulace , Diferenciální pulzní kódová modulace , Delta modulace atd.
Co je Delta Modulation?
Delta modulace má své kořeny v metodě modulace diferenciálního pulzního kódu. To je také známé jako zjednodušená forma diferenciální pulzní kódové modulace. Delta modulace je schéma umožňující použití jednoduché kvantovací strategie pro konstrukci kódovaných signálů, které jsou záměrně nadměrně vzorkovány, aby se zvýšila korelace mezi sousedními vzorky signálu, jak je vidět v metodě modulace diferenciálního pulzního kódu.
Tato modulace se také nazývá jedna hořká dvouúrovňová verze diferenční pulzní kódové modulace. Poskytuje schodišťovou aproximaci převzorkovaného signálu základního pásma. Zde je rozdíl mezi současným vzorkem a předchozím aproximovaným vzorkem kvantifikován do dvou úrovní, tj. ± δ.
Pokud je předchozí aproximace pod současnou hodnotou vzorku, pak je chyba kvantována o + δ. Pokud je aproximace nad současnou hodnotou vzorku, pak je chyba kvantována pomocí -δ.
Teorie modulace Delta
Delta modulace je známá svou jednoduchostí. Základní princip této techniky lze formalizovat ve třech diskrétních vztazích, jak je uvedeno níže -
- a (nTs) = m (nT.)s) - mco(napřs- Ts)
- jeco(napřs) = δ sgn [e (nTs)]
- mco(napřs) = mco(napřs- Ts) + eco(napřs)
kde m (t) je vstupní signál a mco(t) je jeho aproximace schodiště. Ve výše uvedených rovnicích Tsje doba vzorkování, e (nTs) je chybový signál představující rozdíl mezi aktuální hodnotou vzorku m (nTs) vstupního signálu a jeho poslední aproximace. Eco(napřs) je kvantovaná verze e (nTs).
Tento modulační systém ovlivňují dva typy kvantizačních chyb. Jsou to zkreslení přetížení svahu a zrnitý hluk. Chyba přetížení svahu nastane, když je velikost kroku příliš malá vzhledem k charakteristikám místního sklonu vstupní křivky. Na rozdíl od chyby přetížení svahu dochází k zrnitému šumu, když je velikost kroku příliš velká.
V této modulační metodě vede větší velikost kroku k přizpůsobení širokému dynamickému rozsahu a pro přesnou reprezentaci signálů relativně nízké úrovně je zapotřebí malá velikost kroku.
Pro kompromis mezi zkreslením přetížení svahu a chybami granulárního šumu by tedy měla být vybrána optimální velikost kroku, která může minimalizovat střední hodnotu čtverce kvantovací chyby v lineárním Delta modulátoru.
Blokové schéma
Delta modulace využívá k dosažení vysokého poměru signálu k šumu techniku over-sampling. V delta modulačním systému se obvod vysílače skládá z Summer, Quantizer, Accumulator a Encoder vzájemně propojených.
Delta-modulace a demodulace
Zde integrační obvod obsahuje zpoždění Ts. Výstupem integrátoru je aproximace schodiště zpožděná o Ts. Tato aproximace schodiště je porovnána se současným vzorkovaným vstupním signálem v létě a rozdíl dává signál chyby.
Tento chybový signál je předán obvodu kvantizátoru, který se skládá z tvrdého omezovače se vztahem vstup-výstup. Zde je chyba kvantována do dvou hodnot, tj. ± δ. Potom je výstup kvantizátoru kódován tak, aby produkoval požadovanou vlnu modulovanou Delta.
V obvodu přijímače se demodulace provádí pomocí integrátoru a nízkoprůchodového filtru. Modulovaná vlna je nejprve dekódována pomocí dekodéru a poté je rekonstruována aproximace schodiště předáním pozitivních a negativních pulzů produkovaných v dekodéru integrátoru.
Mimopásmový kvantizující šum ve vysokofrekvenčním tvaru schodiště je odstraněn průchodem signálu přes a dolní propust jehož šířka pásma se rovná původní šířce pásma signálu.
Výhody modulace Delta
Některé z výhod modulace Delta ve srovnání s jinými technikami digitální modulace jsou uvedeny níže -
- Bylo zjištěno, že při nižších bitových rychlostech je Delta Modulation lepší než standardní PCM. V systému modulace Delta, pracujícím na hlasových signálech za optimálních podmínek, je SNR zvýšen o 9 dB zdvojnásobením bitové rychlosti.
- Zvýšení SNR s bitovou rychlostí je mnohem dramatičtější pro modulaci pulzního kódu než pro modulaci Delta. Proto se tato modulace doporučuje pouze za určitých zvláštních okolností, například když je nutné snížit bitovou rychlost pod 40 kilobajtů za sekundu a je přijatelná omezená kvalita hlasu.
- Tato modulační metoda se používá, pokud má extrémní jednoduchost obvodu velký význam a je přijatelné doprovodné použití vysoké bitové rychlosti.
- Modulace Delta pracuje s nižší šířkou pásma kanálu. Díky tomu je systém nákladově efektivní a snadno implementovatelný. Zpětnovazební mechanismus přítomný v tomto modulačním systému zajišťuje rychlé a robustní dodání datových bitů.
Aplikace
Některé aplikace této modulace jsou uvedeny níže -
- Systémy přenosu hlasu, jako je telefonní a rádiová komunikace, velmi preferují tuto modulační techniku.
- Modulace Delta je nejužitečnější v systémech, kde je včasné dodání dat přijímačem důležitější než kvalita dat.
- Tato modulace se aplikuje na průběh EKG pro redukci databáze a zpracování signálu v reálném čase.
- Pro kódování analog-to-PCM se používá tato modulační metoda.
- Delta Modulace se používá v televizních systémech.
V této modulaci existuje omezení amplitudy vstupního signálu. V modulaci Delta je po kanálu odeslána pouze chyba nebo rozdíl mezi současným vzorkem a předchozím vzorkem. V případě, že mezi vzorky není žádný rozdíl, zůstává modulovaný signál ve stejném stavu 0 nebo 1 jako předchozí vzorek. Některé z odvozených forem delta modulace jsou plynulá modulace delta delta sklonu, Modulace Delta-sigma a Diferenciální modulace. Jaká je nadmnožina Delta Modulation?
