Delta-Modulation mit Blockdiagramm

Delta-Modulation mit Blockdiagramm

Wenn Signale über große Entfernungen übertragen werden, werden sie durch Rauschen und Interferenzen beeinträchtigt. Es gibt verschiedene Methoden zur effektiven Übertragung von Signalen über große Entfernungen ohne Fehler. Die Umwandlung von analogen Signalen in digitale Form hat eine bahnbrechende Revolution im Bereich der Kommunikation gebracht. Modulation ist der in Kommunikationssystemen gebräuchliche Begriff. Kommunikationssysteme verwenden Modulations- und Demodulationsverfahren zur effektiven Übertragung von Niederfrequenzsignalen. Wenn Modulation zusammen mit digitalen Signalen verwendet wird, werden viele Nachteile der analogen Kommunikation gelöst. Einige der in Kommunikationssystemen verwendeten digitalen Signalverarbeitungsverfahren sind Pulscodemodulation , Differenzielle Pulscodemodulation , Delta-Modulation usw.

Was ist Delta-Modulation?

Die Delta-Modulation hat ihre Wurzeln in der Methode der differentiellen Pulscodemodulation. Es ist auch als vereinfachte Form der Differentialpulscodemodulation bekannt. Die Delta-Modulation ist ein Schema, um die Verwendung einer einfachen Quantisierungsstrategie zum Konstruieren der codierten Signale zu ermöglichen, die absichtlich überabgetastet werden, um die Korrelation zwischen benachbarten Abtastwerten des Signals zu erhöhen, wie dies bei der Differenzpulscodemodulationsmethode zu sehen ist.




Diese Modulation wird auch als eine bittere zweistufige Version der Differentialpulscodemodulation bezeichnet. Es bietet eine Treppenannäherung an überabgetastete Basisbandsignale. Hier wird die Differenz zwischen der vorliegenden Probe und der vorherigen angenäherten Probe in zwei Niveaus quantisiert, d. H. ± δ.



Wenn die vorherige Näherung unter dem aktuellen Abtastwert liegt, wird der Fehler durch + δ quantisiert. Wenn die Näherung über dem gegenwärtigen Abtastwert liegt, wird der Fehler durch -δ quantisiert.

Delta-Modulationstheorie

Die Delta-Modulation ist bekannt für ihre Einfachheit. Das Grundprinzip dieser Technik kann in drei zeitdiskreten Beziehungen wie folgt formalisiert werden:



  1. und (nTs) = m (nTs) - mWas(z.Bs- T.s)
  2. istWas(z.Bs) = δ sgn [e (nTs)]
  3. mWas(z.Bs) = mWas(z.Bs- T.s) + eWas(z.Bs)

wobei m (t) das Eingangssignal ist und mWas(t) ist seine Treppenannäherung. In den obigen Gleichungen ist T.sist die Abtastperiode e (nTs) ist ein Fehlersignal, das die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Abtastwert m (nT) darstellts) des Eingangssignals und die letzte Annäherung daran. eWas(z.Bs) ist die quantisierte Version von e (nTs).


Es gibt zwei Arten von Quantisierungsfehlern, die dieses Modulationssystem betreffen. Sie sind die Verzerrung der Hangüberlastung und das körnige Rauschen. Ein Steigungsüberlastungsfehler tritt auf, wenn die Schrittgröße im Verhältnis zu den lokalen Steigungseigenschaften der Eingangswellenform zu klein ist. Im Gegensatz zum Hangüberlastungsfehler tritt ein granulares Rauschen auf, wenn die Schrittgröße zu groß ist.

Bei diesem Modulationsverfahren führt eine größere Schrittgröße zur Anpassung eines breiten Dynamikbereichs, und eine kleine Schrittgröße ist für die genaue Darstellung von Signalen mit relativ niedrigem Pegel erforderlich.



Um einen Kompromiss zwischen Steigungsüberlastungsverzerrung und granularen Rauschfehlern zu erzielen, sollte daher eine optimale Schrittgröße ausgewählt werden, die den quadratischen Mittelwert des Quantisierungsfehlers in einem linearen Delta-Modulator minimieren kann.

Blockdiagramm

Die Delta-Modulation verwendet die Überabtastungstechnik, um ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen. In einem Delta-Modulationssystem besteht die Senderschaltung aus einem Sommer, einem Quantisierer, einem Akkumulator und einem Encoder, die miteinander verbunden sind.

Delta-Modulation-und-Demodulation

Delta-Modulation-und-Demodulation

Hier enthält die Integratorschaltung eine Verzögerung von Ts. Die Ausgabe des Integrators ist eine um Ts verzögerte Treppenannäherung. Diese Treppenannäherung wird im Sommer mit dem aktuell abgetasteten Eingangssignal verglichen, und die Differenz ergibt das Fehlersignal.

Dieses Fehlersignal wird an die Quantisiererschaltung gegeben, die aus einem harten Begrenzer mit einer Eingabe-Ausgabe-Beziehung besteht. Hier wird der Fehler in zwei Werte quantisiert, d. H. ± δ. Dann wird der Ausgang des Quantisierers codiert, um die gewünschte Delta-modulierte Welle zu erzeugen.

In der Empfängerschaltung erfolgt die Demodulation unter Verwendung eines Integrators und eines Tiefpassfilters. Die modulierte Welle wird zuerst unter Verwendung eines Decoders decodiert, und dann wird die Treppenannäherung rekonstruiert, indem die am Decoder erzeugten positiven und negativen Impulse an den Integrator weitergeleitet werden.

Das Außerband-Quantisierungsrauschen in der Hochfrequenz-Treppenwellenform wird entfernt, indem das Signal durch a geleitet wird Tiefpassfilter deren Bandbreite gleich der ursprünglichen Signalbandbreite ist.

Vorteile der Delta-Modulation

Einige der Vorteile der Delta-Modulation im Vergleich zu anderen digitalen Modulationstechniken sind nachstehend aufgeführt.

  • Es wurde festgestellt, dass die Delta-Modulation bei niedrigeren Bitraten besser ist als das Standard-PCM. In einem Delta-Modulationssystem, das unter optimalen Bedingungen mit Sprachsignalen arbeitet, wird das SNR durch Verdoppelung der Bitrate um 9 dB erhöht.
  • Der Anstieg des SNR mit der Bitrate ist für die Pulscodemodulation viel dramatischer als für die Delta-Modulation. Daher wird diese Modulation nur unter bestimmten besonderen Umständen empfohlen, z. B. wenn die Bitrate unter 40 Kilobyte pro Sekunde reduziert werden muss und eine eingeschränkte Sprachqualität tolerierbar ist.
  • Dieses Modulationsverfahren wird verwendet, wenn eine extreme Einfachheit der Schaltung von überragender Bedeutung ist und die damit einhergehende Verwendung einer hohen Bitrate akzeptabel ist.
  • Die Delta-Modulation arbeitet mit einer geringeren Kanalbandbreite. Dies macht das System kostengünstig und einfach zu implementieren. Der in diesem Modulationssystem vorhandene Rückkopplungsmechanismus gewährleistet die schnelle und robuste Lieferung von Datenbits.

Anwendungen

Einige der Anwendungen dieser Modulation sind unten angegeben -

  • Sprachübertragungssysteme wie Telefon- und Funkkommunikation bevorzugen diese Modulationstechnik sehr.
  • Die Delta-Modulation ist am nützlichsten in Systemen, in denen die rechtzeitige Datenlieferung beim Empfänger wichtiger ist als die Datenqualität.
  • Diese Modulation wird auf die EKG-Wellenform zur Datenbankreduzierung und Echtzeitsignalverarbeitung angewendet.
  • Für die Analog-PCM-Codierung wird diese Modulationsmethode verwendet.
  • Delta-Modulation wird in Fernsehsystemen angewendet.

Bei dieser Modulation gibt es eine Einschränkung der Amplitude des Eingangssignals. Bei der Delta-Modulation wird nur der Fehler oder die Differenz zwischen dem aktuellen und dem vorherigen Sample über den Kanal gesendet. In einem Fall, in dem es keinen Unterschied zwischen den Abtastwerten gibt, bleibt das modulierte Signal im gleichen 0- oder 1-Zustand des vorherigen Abtastwerts. Einige der abgeleiteten Formen der Delta-Modulation sind die Delta-Modulation mit kontinuierlicher variabler Steigung. Delta-Sigma-Modulation und Differentialmodulation. Welches ist die Obermenge der Delta-Modulation?