Ha a jeleket nagy távolságokon továbbítják, zaj és interferencia érinti őket. Számos módszert találtak a jelek hatékony, nagy távolságú, hiba nélküli továbbítására. Az analóg jelek digitális formává alakítása játékváltoztató forradalmat hozott a kommunikáció területén. A moduláció a kommunikációs rendszerekben használt általános kifejezés. A kommunikációs rendszerek modulációs és demodulációs módszereket alkalmaznak az alacsony frekvenciájú jelek hatékony továbbításához. Ha a modulációt digitális jelekkel együtt alkalmazzák, az analóg kommunikáció számos hátrányát megoldotta. A kommunikációs rendszerekben alkalmazott digitális jelfeldolgozási módszerek egy része igen Impulzus kódmoduláció , Differenciális impulzus kód moduláció , Delta moduláció stb.
Mi a Delta moduláció?
A delta moduláció gyökerei a differenciális impulzus kód modulációs módszerben vannak. A differenciál impulzus kód moduláció egyszerűsített formájaként is ismert. A delta moduláció egy olyan séma, amely lehetővé teszi egy egyszerű kvantálási stratégia alkalmazását a szándékosan túlmintavételezett kódolt jelek elkészítéséhez, a jel szomszédos mintái közötti korreláció növelése érdekében, amint azt a differenciális impulzus kód modulációs módszerben láthatjuk.
Ezt a modulációt a differenciálimpulzus-kód moduláció egy keserű kétszintű változatának is nevezik. Ez biztosítja a túlmintavételezett alapsáv jelének lépcsőházi közelítését. Itt a jelen minta és az előző hozzávetőleges minta közötti különbséget két szintre kvantáljuk, azaz ± 5.
Ha az előző közelítés a jelenlegi mintaérték alatt van, akkor a hibát + δ-vel kvantáljuk. Ha a közelítés meghaladja a jelenlegi mintaértéket, akkor a hibát -δ-vel kvantáljuk.
Delta modulációs elmélet
A Delta moduláció egyszerűségéről jól ismert. Ennek a technikának az alapelve három diszkrét idő-összefüggésben formalizálható, az alábbiak szerint:
- és (nTs= m (nTs) - mmit(példáuls- Ts)
- vanmit(példáuls) = 8 sgn [e (nTs)]
- mmit(példáuls) = mmit(példáuls- Ts) + emit(példáuls)
ahol m (t) a bemeneti jel és mmit(t) a lépcsőház közelítése. A fenti egyenletekben Tsa mintavételi periódus, e (nTs) egy hibajel, amely az aktuális m érték (nTs) és a hozzá legutóbbi közelítés. emit(példáuls) az e (nTs).
Kétféle kvantálási hiba van, amely befolyásolja ezt a modulációs rendszert. Ezek a lejtő túlterhelés torzulása és szemcsés zaj. A meredekség túlterhelési hibája akkor fordul elő, amikor a lépés mérete túl kicsi a bemenő hullámforma helyi meredekségének jellemzőihez képest. A lejtőtúlterhelési hibával ellentétben szemcsés zaj lép fel, ha a lépésméret túl nagy.
Ebben a modulációs módszerben egy nagyobb lépésméret széles dinamikus tartomány beilleszkedéséhez vezet, és kis lépésméretre van szükség a viszonylag alacsony szintű jelek pontos ábrázolásához.
Tehát a meredekség túlterhelési torzításának és a szemcsés zajhibák közötti kompromisszumhoz optimális lépésméretet kell választani, amely minimalizálhatja a kvantálási hiba átlagos négyzetértékét egy lineáris Delta modulátorban.
Blokk diagramm
A Delta moduláció a túlmintavételi technikát használja a magas jel / zaj arány eléréséhez. A delta modulációs rendszerben az adó áramkör egy nyári, kvantáló, akkumulátor és egy egymással összekapcsolt kódolóból áll.
Delta-moduláció és demoduláció
Itt az integrátor áramkör tartalmaz egy Ts késleltetést. Az integrátor kimenete egy lépcsőházi közelítés, amelyet Ts késleltet. Ezt a lépcsőházi közelítést összehasonlítjuk a nyári mintavételezett bemeneti jellel, és a különbség adja a hibajelet.
Ezt a hibajelet a kvantáló áramkör kapja, amely egy kemény korlátozóból áll, bemenet-kimenet viszonnyal. Itt a hibát két értékre kvantáljuk, azaz ± δ-re. Ezután a kvantáló kimenetét kódoljuk a kívánt Delta modulált hullám előállításához.
A vevő áramkörben a demodulációt egy integrátor és egy aluláteresztő szűrő segítségével végezzük. A modulált hullámot először dekódolóval dekódoljuk, majd a lépcsőházi közelítést rekonstruáljuk úgy, hogy a dekóderen keletkező pozitív és negatív impulzusokat átadjuk az integrátornak.
A sávon kívüli kvantáló zaj a nagyfrekvenciás lépcső hullámalakjában a jel áthaladásával távolítható el aluláteresztő szűrő amelynek sávszélessége megegyezik az eredeti jel sávszélességével.
A Delta moduláció előnyei
Az alábbiakban ismertetjük a Delta moduláció néhány előnyét más digitális modulációs technikákkal összehasonlítva.
- Megállapították, hogy alacsonyabb bitsebesség mellett a Delta moduláció jobb, mint a szokásos PCM. A Delta modulációs rendszerben, amely optimális körülmények között hangjelekkel működik, az SNR-t 9dB-vel növeli a bitsebesség megduplázása.
- Az SNR növekedése bitsebességgel sokkal drámaibb a Pulse kód modulációnál, mint a Delta modulációnál. Ezért ez a moduláció csak bizonyos speciális körülmények között ajánlott, például amikor a bitrátát másodpercenként 40 kilobájt alá kell csökkenteni, és a korlátozott hangminőség elfogadható.
- Ezt a modulációs módszert akkor alkalmazzák, ha az áramkör rendkívüli egyszerűsége túlzottan fontos, és a nagy bitsebesség kísérő használata elfogadható.
- A delta moduláció alacsonyabb csatorna sávszélességgel működik. Ezáltal a rendszer költséghatékony és egyszerűen megvalósítható. Az ebben a modulációs rendszerben található visszacsatolási mechanizmus biztosítja az adatbitek gyors és robusztus továbbítását.
Alkalmazások
A moduláció néhány alkalmazását az alábbiakban adjuk meg:
- A hangátviteli rendszerek, például a telefonos és a rádiós kommunikáció, nagyon kedvelik ezt a modulációs technikát.
- A Delta moduláció azokban a rendszerekben a leghasznosabb, ahol az időben történő adatátadás a vevőnél fontosabb, mint az adatminőség.
- Ezt a modulációt alkalmazzák az EKG hullámformájára az adatbázis csökkentése és a valós idejű jelfeldolgozás céljából.
- Az analóg-PCM kódoláshoz ezt a modulációs módszert alkalmazzák.
- A Delta modulációt a televíziós rendszerekben alkalmazzák.
Ebben a modulációban a bemeneti jel amplitúdója korlátozott. A Delta modulációban csak a hiba vagy a különbség a jelen minta és az előző minta között kerül elküldésre a csatornán. Abban az esetben, ha nincs különbség a minták között, a modulált jel ugyanazon a 0 vagy 1 állapotban marad, mint az előző minta. A delta moduláció néhány levezetett formája a folyamatosan változó meredekségű delta moduláció, Delta-sigma moduláció és Differenciálmoduláció. Melyik a Delta moduláció szettje?
