Когда сигналы передаются на большие расстояния, они подвержены влиянию шума и помех. Существует несколько способов эффективной передачи сигналов на большие расстояния без ошибок. Преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму произвело революцию в области связи. Модуляция - это общий термин, используемый в системах связи. В системах связи используются методы модуляции и демодуляции для эффективной передачи низкочастотных сигналов. Когда модуляция используется вместе с цифровыми сигналами, это решает многие недостатки аналоговой связи. Некоторые из методов цифровой обработки сигналов, используемых в системах связи: Импульсно-кодовая модуляция , Дифференциальная импульсная кодовая модуляция , Дельта-модуляция и т. Д.

Что такое дельта-модуляция?

Дельта-модуляция уходит корнями в метод дифференциальной импульсной кодовой модуляции. Это также известно как упрощенная форма дифференциальной импульсной кодовой модуляции. Дельта-модуляция - это схема, позволяющая использовать простую стратегию квантования для построения кодированных сигналов, которые специально подвергаются избыточной дискретизации, чтобы увеличить корреляцию между соседними отсчетами сигнала, как показано в методе дифференциальной импульсной кодовой модуляции.

Эта модуляция также называется одной горькой двухуровневой версией дифференциальной импульсной кодовой модуляции. Он обеспечивает ступенчатую аппроксимацию передискретизированного сигнала основной полосы частот. Здесь разница между текущей выборкой и предыдущей приближенной выборкой квантуется на два уровня, то есть ± δ.

Если предыдущее приближение ниже текущего значения выборки, то ошибка квантуется на + δ. Если приближение выше текущего значения выборки, тогда ошибка квантуется -δ.

Теория дельта-модуляции

Дельта-модуляция известна своей простотой. Основной принцип этой техники может быть формализован в трех дискретных временных отношениях, как показано ниже:

и (нТл_s) = m (нТл_s) - м_Какие(например_s- Т_s)
является_Какие(например_s) = δ sign [e (nT_s)]
м_Какие(например_s) = m_Какие(например_s- Т_s) + е_Какие(например_s)

где m (t) - входной сигнал, а m_Какие(t) - его лестничное приближение. В приведенных выше уравнениях T_s- период выборки, e (нТл_s) - сигнал ошибки, представляющий разницу между текущим значением выборки m (nT_s) входного сигнала и последнего приближения к нему. е_Какие(например_s) - квантованная версия e (nT_s).

“режим истощения канала p MOSFET ”

Есть два типа ошибок квантования, которые влияют на эту систему модуляции. Это искажение перегрузки по наклону и гранулированный шум. Ошибка перегрузки наклона возникает, когда размер шага слишком мал по сравнению с местными характеристиками наклона входного сигнала. В отличие от ошибки перегрузки наклона, гранулярный шум возникает, когда размер шага слишком велик.

В этом методе модуляции больший размер шага приводит к размещению широкого динамического диапазона, а небольшой размер шага требуется для точного представления сигналов относительно низкого уровня.

Таким образом, чтобы найти компромисс между искажением из-за перегрузки наклона и ошибками гранулярного шума, следует выбрать оптимальный размер шага, который может минимизировать среднеквадратичное значение ошибки квантования в линейном дельта-модуляторах.

Блок-схема

Дельта-модуляция использует технику передискретизации для достижения высокого отношения сигнал / шум. В системе дельта-модуляции схема передатчика состоит из сумматора, квантователя, аккумулятора и энкодера, соединенных между собой.

Дельта-модуляция и демодуляция

Здесь схема интегратора содержит задержку Ts. Выходной сигнал интегратора представляет собой лестничное приближение с задержкой на Ts. Это лестничное приближение сравнивается с текущим дискретным входным сигналом летом, и разница дает сигнал ошибки.

Этот сигнал ошибки подается на схему квантователя, которая состоит из жесткого ограничителя с соотношением ввода-вывода. Здесь ошибка квантуется двумя значениями, т.е. ± δ. Затем выходной сигнал квантователя кодируется для получения желаемой волны с дельта-модуляцией.

В схеме приемника демодуляция выполняется с помощью интегратора и фильтра нижних частот. Модулированная волна сначала декодируется с использованием декодера, а затем лестничное приближение восстанавливается путем передачи положительных и отрицательных импульсов, генерируемых декодером, интегратору.

Внеполосный шум квантования в форме высокочастотной лестничной волны удаляется путем прохождения сигнала через фильтр нижних частот чья полоса пропускания равна полосе пропускания исходного сигнала.

Преимущества дельта-модуляции

Некоторые из преимуществ дельта-модуляции по сравнению с другими методами цифровой модуляции приведены ниже.

Было обнаружено, что при более низких скоростях передачи данных дельта-модуляция лучше, чем стандартный PCM. В системе дельта-модуляции, работающей с речевыми сигналами в оптимальных условиях, отношение сигнал / шум увеличивается на 9 дБ за счет удвоения скорости передачи данных.
Увеличение отношения сигнал / шум с изменением скорости передачи данных намного более драматично для модуляции импульсного кода, чем для модуляции дельта. Поэтому эта модуляция рекомендуется только в определенных особых обстоятельствах, например, когда необходимо снизить скорость передачи данных ниже 40 килобайт в секунду и ограниченное качество голоса является допустимым.
Этот метод модуляции используется, если исключительная простота схемы имеет первостепенное значение и допустимо сопутствующее использование высокой скорости передачи данных.
Дельта-модуляция работает с меньшей полосой пропускания канала. Это делает систему рентабельной и простой в реализации. Механизм обратной связи, присутствующий в этой системе модуляции, обеспечивает быструю и надежную доставку битов данных.

Приложения

Некоторые из применений этой модуляции приведены ниже -

Системы передачи голоса, такие как телефон и радиосвязь, очень предпочитают этот метод модуляции.
Дельта-модуляция наиболее полезна в системах, где своевременная доставка данных в приемник более важна, чем качество данных.
Эта модуляция применяется к форме волны ЭКГ для сокращения базы данных и обработки сигналов в реальном времени.
Этот метод модуляции используется для кодирования аналогового сигнала в PCM.
Дельта-модуляция применяется в телевизионных системах.

В этой модуляции есть ограничение на амплитуду входного сигнала. В дельта-модуляции по каналу передается только ошибка или разница между текущей и предыдущей выборкой. В случае отсутствия разницы между выборками, модулированный сигнал остается в том же состоянии 0 или 1, что и предыдущая выборка. Некоторые из производных форм дельта-модуляции - это дельта-модуляция с плавно регулируемым наклоном, Дельта-сигма модуляция , и Дифференциальная модуляция. Что является расширенным набором дельта-модуляции?