Comunicazione digitale - Modulazione delta
La frequenza di campionamento di un segnale dovrebbe essere superiore alla frequenza di Nyquist, per ottenere un campionamento migliore. Se questo intervallo di campionamento in Differential PCM viene ridotto considerevolmente, la differenza di ampiezza tra campioni è molto piccola, come se la differenza fosse1-bit quantization, quindi la dimensione del gradino sarà molto piccola, ovvero Δ (delta).
Modulazione delta
Il tipo di modulazione, dove la frequenza di campionamento è molto più alta e in cui la dimensione degli step dopo la quantizzazione è di valore inferiore Δ, una tale modulazione è definita come delta modulation.
Caratteristiche della modulazione delta
Di seguito sono riportate alcune delle caratteristiche della modulazione delta.
Viene preso un ingresso sovracampionato per sfruttare appieno la correlazione del segnale.
Il design della quantizzazione è semplice.
La sequenza di input è molto più alta del tasso di Nyquist.
La qualità è moderata.
Il design del modulatore e del demodulatore è semplice.
L'approssimazione a gradini della forma d'onda di uscita.
La dimensione del gradino è molto piccola, ovvero Δ (delta).
Il bit rate può essere deciso dall'utente.
Ciò implica un'implementazione più semplice.
Delta Modulation è una forma semplificata della tecnica DPCM, vista anche come 1-bit DPCM scheme. Poiché l'intervallo di campionamento viene ridotto, la correlazione del segnale sarà maggiore.
Modulatore delta
Il Delta Modulator comprende un quantizzatore a 1 bit e un circuito di ritardo insieme a due circuiti estivi. Di seguito è riportato lo schema a blocchi di un modulatore delta.
Il circuito predittore in DPCM è sostituito da un semplice circuito di ritardo in DM.
Dal diagramma sopra, abbiamo le notazioni come -
$ x (nT_ {s}) $ = input sovracampionato
$ e_ {p} (nT_ {s}) $ = output estivo e input del quantizzatore
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = output del quantizzatore = $ v (nT_s) $
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = output del circuito di ritardo
$ u (nT_ {s}) $ = ingresso del circuito di ritardo
Usando queste notazioni, proveremo ora a capire il processo di modulazione delta.
$ e_ {p} (nT_ {s}) = x (nT_ {s}) - \ widehat {x} (nT_ {s}) $
--------- equazione 1
$ = x (nT_ {s}) - u ([n - 1] T_ {s}) $
$ = x (nT_ {s}) - [\ widehat {x} [[n - 1] T_ {s}] + v [[n-1] T_ {s}]] $
--------- equazione 2
Ulteriore,
$ v (nT_ {s}) = e_ {q} (nT_ {s}) = S.sig. [e_ {p} (nT_ {s})] $
--------- equazione 3
$ u (nT_ {s}) = \ widehat {x} (nT_ {s}) + e_ {q} (nT_ {s}) $
Dove,
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = il valore precedente del circuito di ritardo
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = output del quantizzatore = $ v (nT_s) $
Quindi,
$ u (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) + v (nT_ {s}) $
--------- equazione 4
Che significa,
The present input of the delay unit
= (The previous output of the delay unit) + (the present quantizer output)
Assumendo la condizione di accumulo zero,
$ u (nT_ {s}) = S \ displaystyle \ sum \ limits_ {j = 1} ^ n sig [e_ {p} (jT_ {s})] $
Accumulated version of DM output = $ \ displaystyle \ sum \ limits_ {j = 1} ^ nv (jT_ {s}) $
--------- equazione 5
Ora, notalo
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) $
$ = \ displaystyle \ sum \ limits_ {j = 1} ^ {n - 1} v (jT_ {s}) $
--------- equazione 6
L'uscita dell'unità di ritardo è un'uscita dell'accumulatore in ritardo di un campione.
Dalle equazioni 5 e 6, otteniamo una possibile struttura per il demodulatore.
Una forma d'onda approssimata a gradini sarà l'uscita del modulatore delta con la dimensione del passo come delta (Δ). La qualità di uscita della forma d'onda è moderata.
Demodulatore Delta
Il demodulatore delta comprende un filtro passa basso, un circuito estivo e un circuito di ritardo. Il circuito predittore viene eliminato qui e quindi non viene fornito alcun input presunto al demodulatore.
Di seguito è riportato il diagramma per il demodulatore delta.
Dal diagramma sopra, abbiamo le notazioni come -
$ \ widehat {v} (nT_ {s}) $ è il campione di input
$ \ widehat {u} (nT_ {s}) $ è l'uscita estiva
$ \ bar {x} (nT_ {s}) $ è l'output ritardato
Una sequenza binaria sarà data come input al demodulatore. L'output approssimato della scala è dato all'LPF.
Il filtro passa basso viene utilizzato per molti motivi, ma il motivo principale è l'eliminazione del rumore per i segnali fuori banda. Viene chiamato l'errore di dimensione del passo che può verificarsi sul trasmettitoregranular noise, che viene eliminato qui. Se non è presente alcun rumore, l'uscita del modulatore è uguale all'ingresso del demodulatore.
Vantaggi di DM rispetto a DPCM
Quantizzatore a 1 bit
Progettazione molto semplice del modulatore e del demodulatore
Tuttavia, esiste del rumore in DM.
Slope Over load distorsione (quando Δ è piccolo)
Rumore granulare (quando Δ è grande)
Adaptive Delta Modulation (ADM)
Nella modulazione digitale, ci siamo imbattuti in un certo problema di determinare la dimensione del passo, che influenza la qualità dell'onda in uscita.
Un gradino più grande è necessario nella ripida pendenza del segnale modulante e un gradino più piccolo è necessario dove il messaggio ha una piccola pendenza. I minimi dettagli vengono persi nel processo. Quindi, sarebbe meglio se potessimo controllare la regolazione della dimensione del passo, in base alle nostre esigenze, per ottenere il campionamento nel modo desiderato. Questo è il concetto diAdaptive Delta Modulation.
Di seguito è riportato lo schema a blocchi del modulatore delta adattivo.
Il guadagno dell'amplificatore controllato in tensione viene regolato dal segnale di uscita dal campionatore. Il guadagno dell'amplificatore determina la dimensione del passo ed entrambi sono proporzionali.
ADM quantizza la differenza tra il valore del campione corrente e il valore previsto del campione successivo. Utilizza un'altezza del gradino variabile per prevedere i valori successivi, per la riproduzione fedele dei valori che variano velocemente.