Comunicación digital: modulación delta
La frecuencia de muestreo de una señal debe ser superior a la frecuencia de Nyquist para lograr un mejor muestreo. Si este intervalo de muestreo en PCM diferencial se reduce considerablemente, la diferencia de amplitud de muestra a muestra es muy pequeña, como si la diferencia fuera1-bit quantization, entonces el tamaño del paso será muy pequeño, es decir, Δ (delta).
Modulación delta
El tipo de modulación, donde la frecuencia de muestreo es mucho mayor y en el que el tamaño de paso después de la cuantificación es de un valor menor. Δ, tal modulación se denomina delta modulation.
Características de la modulación delta
A continuación se muestran algunas de las características de la modulación delta.
Se toma una entrada sobremuestreada para hacer un uso completo de la correlación de señal.
El diseño de cuantificación es simple.
La secuencia de entrada es mucho más alta que la tasa de Nyquist.
La calidad es moderada.
El diseño del modulador y demodulador es simple.
La aproximación escalonada de la forma de onda de salida.
El tamaño del paso es muy pequeño, es decir, Δ (delta).
El usuario puede decidir la tasa de bits.
Esto implica una implementación más sencilla.
La modulación delta es una forma simplificada de técnica DPCM, también vista como 1-bit DPCM scheme. A medida que se reduce el intervalo de muestreo, la correlación de la señal será mayor.
Modulador Delta
El Delta Modulator consta de un cuantificador de 1 bit y un circuito de retardo junto con dos circuitos de verano. A continuación se muestra el diagrama de bloques de un modulador delta.
El circuito predictor en DPCM se reemplaza por un circuito de retardo simple en DM.
Del diagrama anterior, tenemos las notaciones como:
$ x (nT_ {s}) $ = sobre la entrada muestreada
$ e_ {p} (nT_ {s}) $ = salida de verano y entrada del cuantificador
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = salida del cuantificador = $ v (nT_s) $
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = salida del circuito de retardo
$ u (nT_ {s}) $ = entrada del circuito de retardo
Usando estas notaciones, ahora intentaremos descubrir el proceso de modulación delta.
$ e_ {p} (nT_ {s}) = x (nT_ {s}) - \ widehat {x} (nT_ {s}) $
--------- ecuación 1
$ = x (nT_ {s}) - u ([n - 1] T_ {s}) $
$ = x (nT_ {s}) - [\ widehat {x} [[n - 1] T_ {s}] + v [[n-1] T_ {s}]] $
--------- ecuación 2
Más lejos,
$ v (nT_ {s}) = e_ {q} (nT_ {s}) = S.sig. [e_ {p} (nT_ {s})] $
--------- ecuación 3
$ u (nT_ {s}) = \ widehat {x} (nT_ {s}) + e_ {q} (nT_ {s}) $
Dónde,
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = el valor anterior del circuito de retardo
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = salida del cuantificador = $ v (nT_s) $
Por lo tanto,
$ u (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) + v (nT_ {s}) $
--------- ecuación 4
Lo que significa,
The present input of the delay unit
= (The previous output of the delay unit) + (the present quantizer output)
Suponiendo una condición cero de acumulación,
$ u (nT_ {s}) = S \ estilo de visualización \ sum \ límites_ {j = 1} ^ n sig [e_ {p} (jT_ {s})] $
Accumulated version of DM output = $ \ estilo de visualización \ suma \ límites_ {j = 1} ^ nv (jT_ {s}) $
--------- ecuación 5
Ahora, tenga en cuenta que
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) $
$ = \ estilo de visualización \ suma \ límites_ {j = 1} ^ {n - 1} v (jT_ {s}) $
--------- ecuación 6
La salida de la unidad de retardo es una salida del acumulador que se retrasa en una muestra.
De las ecuaciones 5 y 6, obtenemos una posible estructura para el demodulador.
Una forma de onda aproximada de Stair-case será la salida del modulador delta con el tamaño del paso como delta (Δ). La calidad de salida de la forma de onda es moderada.
Demodulador Delta
El demodulador delta consta de un filtro de paso bajo, un verano y un circuito de retardo. El circuito predictor se elimina aquí y, por tanto, no se da ninguna entrada supuesta al demodulador.
A continuación se muestra el diagrama para el demodulador delta.
Del diagrama anterior, tenemos las notaciones como:
$ \ widehat {v} (nT_ {s}) $ es la muestra de entrada
$ \ widehat {u} (nT_ {s}) $ es la salida de verano
$ \ bar {x} (nT_ {s}) $ es la salida retrasada
Se proporcionará una secuencia binaria como entrada al demodulador. La salida aproximada de escalera se da al LPF.
El filtro de paso bajo se utiliza por muchas razones, pero la principal es la eliminación de ruido de las señales fuera de banda. El error de tamaño de paso que puede ocurrir en el transmisor se llamagranular noise, que se elimina aquí. Si no hay ruido, entonces la salida del modulador es igual a la entrada del demodulador.
Ventajas de DM sobre DPCM
Cuantificador de 1 bit
Diseño muy sencillo del modulador y el demodulador
Sin embargo, existe algo de ruido en DM.
Pendiente de distorsión de carga (cuando Δ es pequeño)
Ruido granular (cuando Δ es largo)
Modulación delta adaptativa (ADM)
En la modulación digital, nos hemos encontrado con cierto problema para determinar el tamaño del paso, que influye en la calidad de la onda de salida.
Se necesita un tamaño de paso más grande en la pendiente pronunciada de la señal moduladora y se necesita un tamaño de paso más pequeño cuando el mensaje tiene una pendiente pequeña. Los detalles minuciosos se pierden en el proceso. Por lo tanto, sería mejor si pudiéramos controlar el ajuste del tamaño de paso, de acuerdo con nuestro requisito, para obtener el muestreo de la manera deseada. Este es el concepto deAdaptive Delta Modulation.
A continuación se muestra el diagrama de bloques del modulador delta adaptativo.
La ganancia del amplificador controlado por voltaje se ajusta mediante la señal de salida del muestreador. La ganancia del amplificador determina el tamaño del paso y ambos son proporcionales.
ADM cuantifica la diferencia entre el valor de la muestra actual y el valor predicho de la siguiente muestra. Utiliza una altura de paso variable para predecir los siguientes valores, para la reproducción fiel de los valores que varían rápidamente.