Comunicação Digital - Modulação Delta

A taxa de amostragem de um sinal deve ser maior do que a taxa de Nyquist, para obter uma melhor amostragem. Se este intervalo de amostragem no PCM diferencial for reduzido consideravelmente, a diferença de amplitude amostra para amostra é muito pequena, como se a diferença fosse1-bit quantization, então o tamanho do passo será muito pequeno, ou seja, Δ (delta).

Modulação Delta

O tipo de modulação, onde a taxa de amostragem é muito maior e em que o tamanho do passo após a quantização é de um valor menor Δ, tal modulação é denominada como delta modulation.

Características da modulação delta

A seguir estão alguns dos recursos da modulação delta.

  • Uma entrada sobre-amostrada é usada para fazer uso total da correlação do sinal.

  • O projeto de quantização é simples.

  • A sequência de entrada é muito maior do que a taxa de Nyquist.

  • A qualidade é moderada.

  • O design do modulador e do demodulador é simples.

  • A aproximação em escada da forma de onda de saída.

  • O tamanho do passo é muito pequeno, ou seja, Δ (delta).

  • A taxa de bits pode ser decidida pelo usuário.

  • Isso envolve uma implementação mais simples.

A modulação delta é uma forma simplificada da técnica DPCM, também vista como 1-bit DPCM scheme. Conforme o intervalo de amostragem é reduzido, a correlação do sinal será maior.

Modulador Delta

O modulador Delta é composto por um quantizador de 1 bit e um circuito de atraso junto com dois circuitos de verão. A seguir está o diagrama de blocos de um modulador delta.

O circuito preditor no DPCM é substituído por um circuito de atraso simples no DM.

No diagrama acima, temos as notações como -

  • $ x (nT_ {s}) $ = sobre a entrada amostrada

  • $ e_ {p} (nT_ {s}) $ = saída de verão e entrada do quantizador

  • $ e_ {q} (nT_ {s}) $ = saída do quantizador = $ v (nT_s) $

  • $ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = saída do circuito de atraso

  • $ u (nT_ {s}) $ = entrada do circuito de atraso

Usando essas notações, agora devemos tentar descobrir o processo de modulação delta.

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

--------- equação 1

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

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

--------- equação 2

Mais distante,

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

--------- equação 3

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

Onde,

  • $ \ widehat {x} (nT_ {s}) $ = o valor anterior do circuito de atraso

  • $ e_ {q} (nT_ {s}) $ = saída do quantizador = $ v (nT_s) $

Conseqüentemente,

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

--------- equação 4

Que significa,

The present input of the delay unit

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

Assumindo a condição zero de acumulação,

$ 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}) $

--------- equação 5

Agora, observe que

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

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

--------- equação 6

A saída da unidade de atraso é uma saída do acumulador atrasada em uma amostra.

A partir das equações 5 e 6, obtemos uma estrutura possível para o demodulador.

Uma forma de onda aproximada em caso de escada será a saída do modulador delta com o tamanho do passo como delta (Δ) A qualidade de saída da forma de onda é moderada.

Demodulador Delta

O demodulador delta é composto por um filtro passa-baixas, um circuito de verão e um retardo. O circuito preditor é eliminado aqui e, portanto, nenhuma entrada presumida é fornecida ao demodulador.

A seguir está o diagrama para o demodulador delta.

No diagrama acima, temos as notações como -

  • $ \ widehat {v} (nT_ {s}) $ é a amostra de entrada

  • $ \ widehat {u} (nT_ {s}) $ é a produção de verão

  • $ \ bar {x} (nT_ {s}) $ é a saída atrasada

Uma seqüência binária será fornecida como uma entrada para o demodulador. A saída aproximada em escada é fornecida ao LPF.

O filtro passa-baixo é usado por muitos motivos, mas o motivo mais proeminente é a eliminação de ruído para sinais fora da banda. O erro de tamanho do passo que pode ocorrer no transmissor é chamadogranular noise, que é eliminado aqui. Se não houver ruído presente, a saída do modulador será igual à entrada do demodulador.

Vantagens do DM sobre DPCM

  • Quantizador de 1 bit

  • Projeto muito fácil do modulador e do demodulador

No entanto, existe algum ruído no DM.

  • Inclinação sobre distorção de carga (quando Δ é pequeno)

  • Ruído granular (quando Δ é grande)

Modulação Delta Adaptativa (ADM)

Na modulação digital, encontramos certo problema de determinação do tamanho do passo, que influencia a qualidade da onda de saída.

Um tamanho de passo maior é necessário na inclinação acentuada do sinal de modulação e um tamanho de passo menor é necessário onde a mensagem tem uma inclinação pequena. Os mínimos detalhes são perdidos no processo. Portanto, seria melhor se pudéssemos controlar o ajuste do tamanho do passo, de acordo com nossa necessidade, a fim de obter a amostra da maneira desejada. Este é o conceito deAdaptive Delta Modulation.

A seguir está o diagrama de blocos do modulador delta adaptativo.

O ganho do amplificador controlado por voltagem é ajustado pelo sinal de saída do amostrador. O ganho do amplificador determina o tamanho do passo e ambos são proporcionais.

O ADM quantiza a diferença entre o valor da amostra atual e o valor previsto da próxima amostra. Ele usa uma altura de degrau variável para prever os próximos valores, para a reprodução fiel dos valores de variação rápida.