Dijital İletişim - Delta Modülasyonu

Daha iyi örnekleme elde etmek için bir sinyalin örnekleme oranı Nyquist oranından daha yüksek olmalıdır. Diferansiyel PCM'deki bu örnekleme aralığı önemli ölçüde azaltılırsa, örneklemden örneğe genlik farkı çok küçüktür, sanki fark1-bit quantization, adım boyutu çok küçük olacaktır, yani Δ (delta).

Delta Modülasyonu

Örnekleme oranının çok daha yüksek olduğu ve nicelemeden sonraki adım boyutunun daha küçük bir değere sahip olduğu modülasyon türü Δböyle bir modülasyon şöyle adlandırılır delta modulation.

Delta Modülasyonunun Özellikleri

Aşağıda delta modülasyonunun bazı özellikleri verilmiştir.

  • Sinyal korelasyonundan tam olarak yararlanmak için aşırı örneklenmiş bir giriş alınır.

  • Niceleme tasarımı basittir.

  • Giriş dizisi Nyquist oranından çok daha yüksektir.

  • Kalite orta düzeydedir.

  • Modülatörün ve demodülatörün tasarımı basittir.

  • Çıkış dalga formunun merdiven durumu yaklaşımı.

  • Adım boyutu çok küçük, yani Δ (delta).

  • Bit hızına kullanıcı tarafından karar verilebilir.

  • Bu, daha basit uygulamayı içerir.

Delta Modülasyonu, DPCM tekniğinin basitleştirilmiş bir biçimidir ve aynı zamanda 1-bit DPCM scheme. Örnekleme aralığı kısaldıkça, sinyal korelasyonu daha yüksek olacaktır.

Delta Modülatör

Delta Modülatör, 1 bitlik bir niceleyici ve bir gecikme devresinin yanı sıra iki yaz devresinden oluşur. Aşağıda bir delta modülatörünün blok diyagramı verilmiştir.

DPCM'deki tahmin devresi, DM'deki basit bir gecikme devresi ile değiştirilir.

Yukarıdaki diyagramdan şu şekilde gösterimlerimiz var:

  • $ x (nT_ {s}) $ = örneklenmiş girdinin üzerinde

  • $ e_ {p} (nT_ {s}) $ = yaz çıktısı ve niceleyici girdisi

  • $ e_ {q} (nT_ {s}) $ = niceleyici çıktısı = $ v (nT_s) $

  • $ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = gecikme devresinin çıkışı

  • $ u (nT_ {s}) $ = gecikme devresi girişi

Bu gösterimleri kullanarak, şimdi delta modülasyon sürecini anlamaya çalışacağız.

$ e_ {p} (nT_ {s}) = x (nT_ {s}) - \ widehat {x} (nT_ {s}) $

--------- denklem 1

$ = x (nT_ {s}) - u ([n - 1] T_ {s}) $

$ = x (nT_ {s}) - [\ widehat {x} [[n - 1] T_ {s}] + v [[n-1] T_ {s}]] $

--------- denklem 2

Daha ileri,

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

--------- denklem 3

$ u (nT_ {s}) = \ widehat {x} (nT_ {s}) + e_ {q} (nT_ {s}) $

Nerede,

  • $ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = gecikme devresinin önceki değeri

  • $ e_ {q} (nT_ {s}) $ = niceleyici çıktısı = $ v (nT_s) $

Bu nedenle

$ u (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) + v (nT_ {s}) $

--------- denklem 4

Bunun anlamı,

The present input of the delay unit

= (The previous output of the delay unit) + (the present quantizer output)

Birikimin sıfır koşulunu varsayarak,

$ 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}) $

--------- denklem 5

Şimdi, şunu unutmayın

$ \ widehat {x} (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) $

$ = \ displaystyle \ sum \ limits_ {j = 1} ^ {n - 1} v (jT_ {s}) $

--------- denklem 6

Gecikme birimi çıkışı, bir örnek gecikmeli bir Akümülatör çıktısıdır.

5 ve 6 denklemlerinden, demodülatör için olası bir yapı elde ederiz.

Merdiven durumuna yakın bir dalga formu, delta modülatörünün adım boyutu delta (Δ). Dalga biçiminin çıktı kalitesi orta düzeydedir.

Delta Demodülatör

Delta demodülatör, bir alçak geçiren filtre, bir yaz ve bir gecikme devresinden oluşur. Öngörü devresi burada elimine edilir ve dolayısıyla demodülatöre varsayılan girdi verilmez.

Delta demodülatörünün diyagramı aşağıdadır.

Yukarıdaki diyagramdan şu şekilde gösterimlerimiz var:

  • $ \ widehat {v} (nT_ {s}) $ girdi örneğidir

  • $ \ widehat {u} (nT_ {s}) $ yaz çıktısıdır

  • $ \ bar {x} (nT_ {s}) $, gecikmeli çıktıdır

Demodülatöre girdi olarak bir ikili dizi verilecektir. Merdiven boşluğuna yaklaştırılmış çıktı LPF'ye verilir.

Alçak geçiren filtre birçok nedenden dolayı kullanılır, ancak bunun en önemli nedeni bant dışı sinyaller için gürültünün ortadan kaldırılmasıdır. Vericide meydana gelebilecek adım boyutu hatası denirgranular noise, burada elimine edilir. Gürültü yoksa, modülatör çıkışı demodülatör girişine eşittir.

DM'nin DPCM'ye Göre Avantajları

  • 1 bitlik niceleyici

  • Modülatör ve demodülatörün çok kolay tasarımı

Bununla birlikte, DM'de bir miktar gürültü var.

  • Eğim Aşırı yük bozulması (ne zaman Δ küçük)

  • Granüler gürültü (ne zaman Δ büyük)

Uyarlanabilir Delta Modülasyonu (ADM)

Dijital modülasyonda, çıkış dalgasının kalitesini etkileyen belirli adım boyutunu belirleme problemiyle karşılaştık.

Modülasyon sinyalinin dik eğiminde daha büyük bir adım boyutu gereklidir ve mesajın küçük bir eğime sahip olduğu durumlarda daha küçük bir adım boyutu gereklidir. Süreçte dakika detayları gözden kaçar. Bu nedenle, örneklemeyi istenen şekilde elde etmek için ihtiyacımıza göre adım boyutunun ayarlanmasını kontrol edebilirsek daha iyi olur. Bu kavramıAdaptive Delta Modulation.

Uyarlanabilir delta modülatörünün blok şeması aşağıdadır.

Voltaj kontrollü amplifikatörün kazancı, örnekleyiciden gelen çıkış sinyali ile ayarlanır. Amplifikatör kazancı, adım boyutunu belirler ve her ikisi de orantılıdır.

ADM, mevcut numunenin değeri ile bir sonraki numunenin tahmin edilen değeri arasındaki farkı nicelleştirir. Hızlı değişen değerlerin aslına uygun şekilde yeniden üretimi için sonraki değerleri tahmin etmek için değişken bir adım yüksekliği kullanır.