Truyền thông kỹ thuật số - Điều chế Delta
Tốc độ lấy mẫu của một tín hiệu phải cao hơn tốc độ Nyquist, để lấy mẫu tốt hơn. Nếu khoảng thời gian lấy mẫu này trong PCM sai khác được giảm đáng kể, thì chênh lệch biên độ giữa mẫu và mẫu là rất nhỏ, như thể sự khác biệt là1-bit quantization, thì kích thước bước sẽ rất nhỏ, tức là Δ (đồng bằng).
Điều chế Delta
Loại điều chế, trong đó tốc độ lấy mẫu cao hơn nhiều và trong đó kích thước bước sau khi lượng tử hóa có giá trị nhỏ hơn Δ, một điều chế như vậy được gọi là delta modulation.
Các tính năng của điều chế Delta
Sau đây là một số tính năng của điều chế delta.
Một đầu vào được lấy mẫu quá mức được thực hiện để sử dụng đầy đủ mối tương quan của tín hiệu.
Thiết kế lượng tử hóa rất đơn giản.
Trình tự đầu vào cao hơn nhiều so với tỷ lệ Nyquist.
Chất lượng vừa phải.
Thiết kế của bộ điều chế và bộ giải điều chế rất đơn giản.
Sự xấp xỉ trường hợp cầu thang của dạng sóng đầu ra.
Kích thước bước rất nhỏ, tức là Δ (đồng bằng).
Tốc độ bit có thể được quyết định bởi người dùng.
Điều này liên quan đến việc thực hiện đơn giản hơn.
Điều chế Delta là một dạng đơn giản của kỹ thuật DPCM, cũng được xem như 1-bit DPCM scheme. Khi khoảng thời gian lấy mẫu được giảm xuống, tương quan tín hiệu sẽ cao hơn.
Bộ điều chế Delta
Bộ điều chế Delta bao gồm bộ định lượng 1 bit và mạch trễ cùng với hai mạch mùa hè. Sau đây là sơ đồ khối của một bộ điều chế delta.
Mạch dự báo trong DPCM được thay thế bằng một mạch trễ đơn giản trong DM.
Từ sơ đồ trên, chúng ta có ký hiệu là:
$ x (nT_ {s}) $ = quá đầu vào được lấy mẫu
$ e_ {p} (nT_ {s}) $ = đầu ra mùa hè và đầu vào bộ định lượng
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = đầu ra của bộ lượng tử = $ v (nT_s) $
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = đầu ra của mạch trễ
$ u (nT_ {s}) $ = đầu vào của mạch trễ
Sử dụng các ký hiệu này, bây giờ chúng ta sẽ cố gắng tìm ra quá trình điều chế delta.
$ e_ {p} (nT_ {s}) = x (nT_ {s}) - \ widehat {x} (nT_ {s}) $
--------- phương trình 1
$ = x (nT_ {s}) - u ([n - 1] T_ {s}) $
$ = x (nT_ {s}) - [\ widehat {x} [[n - 1] T_ {s}] + v [[n-1] T_ {s}]] $
--------- phương trình 2
Thêm nữa,
$ v (nT_ {s}) = e_ {q} (nT_ {s}) = S.sig. [e_ {p} (nT_ {s})] $
--------- phương trình 3
$ u (nT_ {s}) = \ widehat {x} (nT_ {s}) + e_ {q} (nT_ {s}) $
Ở đâu,
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = giá trị trước đó của mạch trễ
$ e_ {q} (nT_ {s}) $ = đầu ra của bộ lượng tử = $ v (nT_s) $
Vì thế,
$ u (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) + v (nT_ {s}) $
--------- phương trình 4
Nghĩa là,
The present input of the delay unit
= (The previous output of the delay unit) + (the present quantizer output)
Giả sử điều kiện tích lũy bằng không,
$ u (nT_ {s}) = S \ displaystyle \ sum \ limit_ {j = 1} ^ n sig [e_ {p} (jT_ {s})] $
Accumulated version of DM output = $ \ displaystyle \ sum \ limit_ {j = 1} ^ nv (jT_ {s}) $
--------- phương trình 5
Bây giờ, hãy lưu ý rằng
$ \ widehat {x} (nT_ {s}) = u ([n-1] T_ {s}) $
$ = \ displaystyle \ sum \ limit_ {j = 1} ^ {n - 1} v (jT_ {s}) $
--------- phương trình 6
Đầu ra đơn vị độ trễ là đầu ra Bộ tích lũy bị trễ một mẫu.
Từ phương trình 5 & 6, chúng ta có được một cấu trúc khả thi cho bộ giải điều chế.
Dạng sóng xấp xỉ trường hợp cầu thang sẽ là đầu ra của bộ điều chế delta với kích thước bước là delta (Δ). Chất lượng đầu ra của dạng sóng ở mức trung bình.
Delta Demodulator
Bộ giải điều chế delta bao gồm một bộ lọc thông thấp, một mùa hè và một mạch trễ. Mạch dự đoán bị loại bỏ ở đây và do đó không có đầu vào giả định nào được cấp cho bộ giải điều chế.
Sau đây là sơ đồ cho bộ giải điều chế delta.
Từ sơ đồ trên, chúng ta có ký hiệu là:
$ \ widehat {v} (nT_ {s}) $ là mẫu đầu vào
$ \ widehat {u} (nT_ {s}) $ là sản lượng mùa hè
$ \ bar {x} (nT_ {s}) $ là đầu ra bị trễ
Một chuỗi nhị phân sẽ được đưa ra làm đầu vào cho bộ giải điều chế. Đầu ra ước lượng trường hợp cầu thang được cấp cho LPF.
Bộ lọc thông thấp được sử dụng vì nhiều lý do, nhưng lý do nổi bật là loại bỏ nhiễu đối với các tín hiệu ngoài dải. Lỗi kích thước bước có thể xảy ra ở máy phát được gọi làgranular noise, được loại bỏ ở đây. Nếu không có nhiễu, thì đầu ra của bộ điều chế bằng với đầu vào của bộ giải điều chế.
Ưu điểm của DM so với DPCM
Bộ định lượng 1 bit
Thiết kế rất dễ dàng của bộ điều chế và bộ giải điều chế
Tuy nhiên, có một số tiếng ồn trong DM.
Độ dốc Biến dạng quá tải (khi Δ nhỏ)
Tiếng ồn dạng hạt (khi Δ lớn)
Điều chế Delta thích ứng (ADM)
Trong điều chế kỹ thuật số, chúng ta đã gặp một số vấn đề nhất định trong việc xác định kích thước bước ảnh hưởng đến chất lượng của sóng đầu ra.
Kích thước bước lớn hơn là cần thiết trong độ dốc lớn của tín hiệu điều chế và kích thước bước nhỏ hơn là cần thiết khi thông báo có độ dốc nhỏ. Các chi tiết phút bị bỏ sót trong quá trình này. Vì vậy, sẽ tốt hơn nếu chúng ta có thể kiểm soát việc điều chỉnh kích thước bước, theo yêu cầu của chúng ta để lấy mẫu theo cách mong muốn. Đây là khái niệm củaAdaptive Delta Modulation.
Sau đây là sơ đồ khối của bộ điều chế delta thích ứng.
Độ lợi của bộ khuếch đại điều khiển điện áp được điều chỉnh bởi tín hiệu đầu ra từ bộ lấy mẫu. Độ lợi bộ khuếch đại xác định kích thước bước và cả hai đều tỷ lệ với nhau.
ADM định lượng sự khác biệt giữa giá trị của mẫu hiện tại và giá trị dự đoán của mẫu tiếp theo. Nó sử dụng chiều cao bước thay đổi để dự đoán các giá trị tiếp theo, nhằm tái tạo trung thực các giá trị thay đổi nhanh chóng.