Учебники

Цифровая связь – дельта-модуляция

Частота дискретизации сигнала должна быть выше, чем частота Найквиста, чтобы добиться лучшей дискретизации. Если этот интервал дискретизации в дифференциальной ИКМ значительно уменьшается, разность амплитуд между выборками очень мала, как если бы разность составляла 1-битовое квантование , тогда размер шага будет очень малым, то есть Δ (дельта).

Дельта-модуляция

Тип модуляции, где частота дискретизации намного выше и при которой размер шага после квантования имеет меньшее значение, такая модуляция называется дельта-модуляцией .

Особенности дельта-модуляции

Ниже приведены некоторые особенности дельта-модуляции.

  • Вход с избыточной дискретизацией используется для полного использования корреляции сигнала.

  • Дизайн квантования прост.

  • Входная последовательность намного выше, чем скорость Найквиста.

  • Качество умеренное.

  • Конструкция модулятора и демодулятора проста.

  • Лестничная аппроксимация выходного сигнала.

  • Размер шага очень мал, т. Е. Δ (дельта).

  • Скорость передачи данных может быть выбрана пользователем.

  • Это предполагает более простую реализацию.

Вход с избыточной дискретизацией используется для полного использования корреляции сигнала.

Дизайн квантования прост.

Входная последовательность намного выше, чем скорость Найквиста.

Качество умеренное.

Конструкция модулятора и демодулятора проста.

Лестничная аппроксимация выходного сигнала.

Размер шага очень мал, т. Е. Δ (дельта).

Скорость передачи данных может быть выбрана пользователем.

Это предполагает более простую реализацию.

Дельта-модуляция – это упрощенная форма метода DPCM, также рассматриваемая как 1-битная схема DPCM . При уменьшении интервала выборки корреляция сигнала будет выше.

Дельта модулятор

Дельта-модулятор состоит из 1-битного квантователя и цепи задержки, а также двух летних цепей. Ниже приведена блок-схема дельта-модулятора.

Дельта модулятор

Схема предиктора в DPCM заменяется простой схемой задержки в DM.

Из приведенной выше диаграммы мы имеем обозначения как –

  • x(nTs) = за выборочный ввод

  • ep(nTs) = летний результат и вход квантователя

  • eq(nTs) = выход квантователя = v(nTs)

  •  widehatx(nTs) = выход схемы задержки

  • u(nTs) = вход цепи задержки

x(nTs) = за выборочный ввод

ep(nTs) = летний результат и вход квантователя

eq(nTs) = выход квантователя = v(nTs)

 widehatx(nTs) = выход схемы задержки

u(nTs) = вход цепи задержки

Используя эти обозначения, теперь мы попытаемся выяснить процесс дельта-модуляции.

ep(nTs)=x(nTs) widehatx(nTs)

——— уравнение 1

=x(nTs)u([n1]Ts)

=x(nTs)[ widehatx[[n1]Ts]+v[[n1]Ts]]

——— уравнение 2

В дальнейшем,

$ v (nT_ {s}) = e_ {q} (nT_ {s}) = S.sig. [e_ {p} (nT_ {s})]]

——— уравнение 3

u(nTs)= widehatx(nTs)+eq(nTs)

Куда,

  •  widehatx(nTs) = предыдущее значение схемы задержки

  • eq(nTs) = выход квантователя = v(nTs)

 widehatx(nTs) = предыдущее значение схемы задержки

eq(nTs) = выход квантователя = v(nTs)

Следовательно,

u(nTs)=u([n1]Ts)+v(nTs)

——— уравнение 4

Что значит,

Настоящий вход блока задержки

= (Предыдущий выход блока задержки) + (текущий выход квантователя)

Предполагая нулевое условие накопления,

u(nTs)=S displaystyle sum limitnj=1sig[ep(jTs)]]

Накопленная версия вывода DM =  displaystyle sum limitnj=1v(jTs)

——— уравнение 5

Теперь обратите внимание, что

 widehatx(nTs)=u([n1]Ts)

= displaystyle sum limitn1j=1v(jTs)

——— уравнение 6

Выход блока задержки – это отставание выхода Аккумулятора на одну выборку.

Из уравнений 5 и 6 мы получаем возможную структуру для демодулятора.

Аппроксимированная форма волны в лестничной клетке будет выходом дельта-модулятора с размером шага в виде дельты ( Δ ). Качество выходного сигнала умеренное.

Дельта Демодулятор

Дельта-демодулятор состоит из фильтра нижних частот, летнего датчика и цепи задержки. Схема предиктора здесь исключена, и, следовательно, предполагаемый вход не поступает на демодулятор.

Ниже приведена схема для дельта-демодулятора.

Дельта Демодулятор

Из приведенной выше диаграммы мы имеем обозначения как –

  •  widehatv(nTs) – входная выборка

  •  widehatu(nTs) – летний результат

  •  barx(nTs) – задержанный вывод

 widehatv(nTs) – входная выборка

 widehatu(nTs) – летний результат

 barx(nTs) – задержанный вывод

Двоичная последовательность будет передана в качестве входа в демодулятор. Примерный выход лестничной клетки дан LPF.

Фильтр нижних частот используется по многим причинам, но основной причиной является устранение шума для внеполосных сигналов. Ошибка размера шага, которая может возникнуть в передатчике, называется зернистым шумом , который здесь исключается. Если шум отсутствует, то выход модулятора равен входу демодулятора.

Преимущества DM над DPCM

  • 1-битный квантователь

  • Очень легкая конструкция модулятора и демодулятора

1-битный квантователь

Очень легкая конструкция модулятора и демодулятора

Однако в DM существует некоторый шум.

  • Искажение наклона при перегрузке (когда Δ мало)

  • Зернистый шум (когда Δ велико)

Искажение наклона при перегрузке (когда Δ мало)

Зернистый шум (когда Δ велико)

Адаптивная дельта-модуляция (ADM)

В цифровой модуляции мы столкнулись с определенной проблемой определения размера шага, который влияет на качество выходной волны.

Больший размер шага необходим в крутом наклоне модулирующего сигнала, а меньший размер шага необходим там, где сообщение имеет небольшой наклон. Мельчайшие детали упускаются в процессе. Таким образом, было бы лучше, если бы мы могли регулировать размер шага в соответствии с нашим требованием, чтобы получить выборку желаемым способом. Это концепция адаптивной дельта-модуляции .

Ниже приведена блок-схема адаптивного дельта-модулятора.

Адаптивная дельта-модуляция

Усиление усилителя, управляемого напряжением, регулируется выходным сигналом сэмплера. Усиление усилителя определяет размер шага, и оба пропорциональны.

ADM квантует разницу между значением текущей выборки и прогнозируемой величиной следующей выборки. Он использует переменную высоту шага для прогнозирования следующих значений для точного воспроизведения быстро меняющихся значений.