Ak sa signály prenášajú na veľké vzdialenosti, môžu byť ovplyvnené šumom a interferenciou. Existuje niekoľko metód na efektívny prenos signálov na veľké vzdialenosti bez akýchkoľvek chýb. Konverzia analógových signálov do digitálnej podoby priniesla revolučnú zmenu v oblasti komunikácie. Modulácia je bežný termín používaný v komunikačných systémoch. Komunikačné systémy používajú modulačné a demodulačné metódy na efektívny prenos nízkofrekvenčných signálov. Keď sa používa modulácia spolu s digitálnymi signálmi, vyriešilo to mnoho nevýhod analógovej komunikácie. Niektoré z metód spracovania digitálneho signálu používaných v komunikačných systémoch sú Pulzná kódová modulácia , Diferenciálna pulzná kódová modulácia , Delta modulácia atď.

Čo je to Delta modulácia?

Delta modulácia má svoje korene v metóde diferenciálnej pulznej kódovej modulácie. Je tiež známy ako zjednodušená forma diferenciálnej pulznej kódovej modulácie. Delta modulácia je schéma, ktorá umožňuje použitie jednoduchej kvantizačnej stratégie na konštrukciu kódovaných signálov, ktoré sú zámerne nadmerne vzorkované, na zvýšenie korelácie medzi susednými vzorkami signálu, ako je to vidieť v metóde diferenciálnej pulznej kódovej modulácie.

Táto modulácia sa tiež nazýva jedna horká dvojúrovňová verzia diferenciálnej pulznej kódovej modulácie. Poskytuje schodiskovú aproximáciu nadmerne vzorkovaného signálu základného pásma. Tu sa rozdiel medzi súčasnou vzorkou a predchádzajúcou aproximovanou vzorkou kvantifikuje do dvoch úrovní, t. J. ± δ.

Ak je predchádzajúca aproximácia pod súčasnou hodnotou vzorky, potom sa chyba vyčísli o + δ. Ak je aproximácia nad súčasnou hodnotou vzorky, chyba sa vyčísli o -δ.

Teória modulácie delty

Delta modulácia je známa svojou jednoduchosťou. Základný princíp tejto techniky je možné formalizovať do troch diskrétnych vzťahov, ako je uvedené nižšie -

a (nT_s) = m (nT.)_s) - m_čo(napr_s- T_s)
je_čo(napr_s) = 8 sgn [e (nT_s)]
m_čo(napr_s) = m_čo(napr_s- T_s) + e_čo(napr_s)

kde m (t) je vstupný signál a m_čo(t) je približná hodnota jeho schodiska. Vo vyššie uvedených rovniciach T_sje doba vzorkovania, e (nT_s) je chybový signál predstavujúci rozdiel medzi súčasnou hodnotou vzorky m (nT_s) vstupného signálu a jeho posledná aproximácia. e_čo(napr_s) je kvantovaná verzia e (nT_s).

“bezplatný CAD softvér pre študentov ”

Existujú dva typy kvantovacích chýb, ktoré ovplyvňujú tento modulačný systém. Sú to skreslenie preťažením svahu a zrnitý hluk. Chyba preťaženia svahu nastane, keď je veľkosť kroku príliš malá vzhľadom na miestne charakteristiky sklonu vstupného tvaru vlny. Na rozdiel od chyby preťaženia svahu nastáva zrnitý šum, keď je veľkosť kroku príliš veľká.

V tejto modulačnej metóde vedie väčšia veľkosť kroku k prispôsobeniu sa širokému dynamickému rozsahu a malá veľkosť kroku je potrebná na presné znázornenie signálov relatívne nízkej úrovne.

Preto, aby sa dosiahol kompromis medzi skreslením preťaženia svahu a chybami zrnitého šumu, mala by sa zvoliť optimálna veľkosť kroku, ktorá môže minimalizovať strednú kvadratickú hodnotu chyby kvantovania v lineárnom modulátore Delta.

Bloková schéma

Delta modulácia využíva techniku nadmerného vzorkovania na dosiahnutie vysokého pomeru signálu k šumu. V delta modulačnom systéme sa obvod vysielača skladá z letného, kvantizačného, akumulátorového a kodéra navzájom prepojeného.

Delta-modulácia a demodulácia

Tu integrátorový obvod obsahuje oneskorenie Ts. Výstupom integrátora je aproximácia schodiska oneskorená Ts. Táto aproximácia schodiska sa porovnáva so súčasným vzorkovaným vstupným signálom v lete a rozdiel dáva signál chyby.

Tento chybový signál sa dáva do obvodu kvantizátora, ktorý sa skladá z tvrdého obmedzovača so vzťahom vstup-výstup. Tu je chyba kvantifikovaná do dvoch hodnôt, tj. ± δ. Potom je výstup kvantizátora zakódovaný tak, aby produkoval požadovanú vlnu modulovanú Delta.

V obvode prijímača sa demodulácia vykonáva pomocou integrátora a dolnopriepustného filtra. Modulovaná vlna je najskôr dekódovaná pomocou dekodéra a potom je aproximácia schodiska rekonštruovaná prechodom pozitívnych a negatívnych impulzov produkovaných v dekodéri do integrátora.

Mimopásmový kvantizujúci šum vo vysokofrekvenčnej schodiskovej vlne sa odstráni prechodom signálu cez a dolnopriepustný filter ktorých šírka pásma sa rovná pôvodnej šírke pásma signálu.

Výhody modulácie Delta

Niektoré z výhod modulácie Delta v porovnaní s inými technikami digitálnej modulácie sú uvedené nižšie -

Zistilo sa, že pri nižších bitových rýchlostiach je Delta Modulation lepšia ako štandardné PCM. V modulačnom systéme Delta pracujúcom na hlasových signáloch za optimálnych podmienok sa SNR zdvojnásobením bitovej rýchlosti zvýši o 9 dB.
Nárast SNR s bitovou rýchlosťou je oveľa dramatickejší pre pulznú kódovú moduláciu ako pre Delta moduláciu. Preto sa táto modulácia odporúča iba za určitých zvláštnych okolností, napríklad keď je potrebné znížiť bitovú rýchlosť pod 40 kilobajtov za sekundu a je prípustná obmedzená kvalita hlasu.
Táto metóda modulácie sa používa, ak má extrémna jednoduchosť obvodu mimoriadny význam a je prijateľné sprievodné použitie vysokej bitovej rýchlosti.
Delta modulácia pracuje s nižšou šírkou pásma kanálu. Vďaka tomu je systém nákladovo efektívny a ľahko implementovateľný. Mechanizmus spätnej väzby prítomný v tomto modulačnom systéme zaisťuje rýchle a robustné doručenie dátových bitov.

Aplikácie

Niektoré z aplikácií tejto modulácie sú uvedené nižšie -

Systémy prenosu hlasu, ako napríklad telefónna a rádiová komunikácia, vysoko uprednostňujú túto modulačnú techniku.
Delta modulácia je najužitočnejšia v systémoch, kde je včasné dodanie dát prijímačom dôležitejšie ako kvalita dát.
Táto modulácia sa aplikuje na priebeh EKG pre redukciu databázy a spracovanie signálu v reálnom čase.
Na kódovanie analógovo-PCM sa používa táto metóda modulácie.
Delta Modulation sa používa v televíznych systémoch.

V tejto modulácii existuje obmedzenie amplitúdy vstupného signálu. V modulácii Delta sa cez kanál vysiela iba chyba alebo rozdiel medzi súčasnou vzorkou a predchádzajúcou vzorkou. V prípade, že medzi vzorkami nie je rozdiel, zostáva modulovaný signál v rovnakom stave 0 alebo 1 ako predchádzajúca vzorka. Niektoré z odvodených foriem delta modulácie sú kontinuálne variabilná deltová delená modulácia, Delta-sigma modulácia a Diferenciálna modulácia. Ktorá je nadmnožina Delta modulácie?