การมอดูเลตเดลต้าด้วยแผนภาพบล็อก

เมื่อสัญญาณถูกส่งไปในระยะทางไกลสัญญาณเหล่านั้นจะได้รับผลกระทบจากเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวน มีหลายวิธีที่คิดค้นขึ้นเพื่อการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพในระยะทางไกลโดยไม่มีข้อผิดพลาดใด ๆ การแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิทัลได้นำมาซึ่งการปฏิวัติที่เปลี่ยนแปลงเกมในด้านการสื่อสาร Modulation เป็นคำทั่วไปที่ใช้ในระบบการสื่อสาร ระบบการสื่อสารใช้วิธีการมอดูเลตและ Demodulation เพื่อการส่งสัญญาณความถี่ต่ำที่มีประสิทธิภาพ เมื่อใช้การมอดูเลตร่วมกับสัญญาณดิจิทัลจะช่วยแก้ข้อบกพร่องหลายประการของการสื่อสารแบบอะนาล็อก วิธีการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลบางอย่างที่ใช้ในระบบสื่อสาร ได้แก่ การมอดูเลตรหัสพัลส์ , การมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน , การมอดูเลตเดลต้า ฯลฯ …

Delta Modulation คืออะไร?

การมอดูเลตเดลต้ามีรากฐานมาจากวิธีการมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน เรียกอีกอย่างว่ารูปแบบง่ายของการมอดูเลตรหัส Differential pulse การมอดูเลตแบบเดลต้าเป็นรูปแบบที่อนุญาตให้ใช้กลยุทธ์การหาปริมาณอย่างง่ายสำหรับการสร้างสัญญาณที่เข้ารหัสซึ่งมีการสุ่มตัวอย่างมากเกินไปโดยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มความสัมพันธ์ระหว่างตัวอย่างสัญญาณที่อยู่ติดกันดังที่เห็นในวิธีการมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน

การมอดูเลตนี้เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าการมอดูเลตโค้ด Differential pulse รุ่นขมสองระดับ มีการประมาณค่าขั้นบันไดของสัญญาณเบสแบนด์ที่สุ่มตัวอย่างมากเกินไป ในที่นี้ความแตกต่างระหว่างตัวอย่างปัจจุบันและตัวอย่างก่อนหน้านี้จะถูกวัดปริมาณออกเป็นสองระดับคือ±δ

หากการประมาณก่อนหน้านี้ต่ำกว่าค่าตัวอย่างปัจจุบันข้อผิดพลาดจะถูกคำนวณโดย + δ หากค่าประมาณสูงกว่าค่าตัวอย่างปัจจุบันข้อผิดพลาดจะถูกคำนวณโดย-δ

ทฤษฎีการมอดูเลตเดลต้า

การมอดูเลตเดลต้าเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความเรียบง่าย หลักการพื้นฐานของเทคนิคนี้สามารถทำให้เป็นทางการได้ในสามความสัมพันธ์แบบไม่ต่อเนื่องเวลาดังต่อไปนี้ -

1. และ (nT_เอส) = ม. (nT_เอส) - ม_อะไร(เช่น_เอส- ท_เอส)
2. คือ_อะไร(เช่น_เอส) = δ sgn [e (nT_เอส)]
3. ม_อะไร(เช่น_เอส) = ม_อะไร(เช่น_เอส- ท_เอส) + e_อะไร(เช่น_เอส)

โดยที่ m (t) คือสัญญาณอินพุตและ m_อะไร(t) คือค่าประมาณขั้นบันได ในสมการด้านบน T_เอสคือช่วงเวลาสุ่มตัวอย่าง e (nT_เอส) เป็นสัญญาณข้อผิดพลาดที่แสดงความแตกต่างระหว่างค่าตัวอย่างปัจจุบัน m (nT_เอส) ของสัญญาณอินพุตและการประมาณล่าสุด จ_อะไร(เช่น_เอส) เป็นเวอร์ชันเชิงปริมาณของ e (nT_เอส).

มีข้อผิดพลาดเชิงปริมาณสองประเภทที่ส่งผลต่อระบบการมอดูเลตนี้ พวกเขาคือความผิดเพี้ยนของความลาดชันเกินพิกัดและเสียงรบกวนแบบละเอียด ข้อผิดพลาดการโอเวอร์โหลดความลาดชันเกิดขึ้นเมื่อขนาดของขั้นตอนเล็กเกินไปเมื่อเทียบกับลักษณะความชันเฉพาะของรูปคลื่นอินพุต ในทางตรงกันข้ามกับข้อผิดพลาดของการโอเวอร์โหลดทางลาดชันเสียงรบกวนเกิดขึ้นเมื่อขนาดของขั้นตอนใหญ่เกินไป

ในวิธีการมอดูเลตนี้ขนาดของขั้นตอนที่ใหญ่ขึ้นจะนำไปสู่ที่พักของช่วงไดนามิกที่กว้างและขนาดของขั้นตอนที่เล็กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแสดงสัญญาณระดับค่อนข้างต่ำอย่างแม่นยำ

ดังนั้นในการประนีประนอมระหว่างความผิดเพี้ยนของความชันเกินพิกัดและข้อผิดพลาดของสัญญาณรบกวนแบบละเอียดควรเลือกขนาดขั้นตอนที่เหมาะสมที่สามารถลดค่ากำลังสองของข้อผิดพลาดเชิงปริมาณในตัวปรับเดลต้าเชิงเส้น

แผนภาพบล็อก

การมอดูเลตเดลต้าใช้เทคนิคการสุ่มตัวอย่างเกินเพื่อให้ได้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนสูง ในระบบมอดูเลตเดลต้าวงจรตัวส่งประกอบด้วย Summer, Quantizer, Accumulator และ Encoder ที่เชื่อมต่อกัน

Delta-Modulation-and-Demodulation

ที่นี่วงจรอินทิเกรเตอร์มีความล่าช้าของ Ts ผลลัพธ์ของอินทิเกรเตอร์คือการประมาณขั้นบันไดล่าช้าโดย Ts การประมาณขั้นบันไดนี้เปรียบเทียบกับสัญญาณอินพุตตัวอย่างในช่วงฤดูร้อนและความแตกต่างจะให้สัญญาณผิดพลาด

สัญญาณข้อผิดพลาดนี้มอบให้กับวงจร quantizer ซึ่งประกอบด้วยฮาร์ดลิมิตเตอร์ที่มีความสัมพันธ์อินพุต - เอาท์พุต ที่นี่ข้อผิดพลาดจะถูกวัดเป็นสองค่าคือ±δ จากนั้นเอาต์พุตของ quantizer จะถูกเข้ารหัสเพื่อสร้างคลื่นมอดูเลตเดลต้าที่ต้องการ

ที่วงจรตัวรับการแยกสัญญาณจะกระทำโดยใช้ตัวรวมและตัวกรองความถี่ต่ำ คลื่นมอดูเลตจะถูกถอดรหัสครั้งแรกโดยใช้ตัวถอดรหัสจากนั้นการประมาณขั้นบันไดจะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยส่งพัลส์บวกและลบที่เกิดจากตัวถอดรหัสไปยังอินทิเกรเตอร์

สัญญาณรบกวนเชิงปริมาณที่อยู่นอกวงดนตรีในรูปคลื่นขั้นบันไดความถี่สูงจะถูกลบออกโดยการส่งสัญญาณผ่าน a กรองผ่านต่ำ ซึ่งมีแบนด์วิดท์เท่ากับแบนด์วิดท์สัญญาณดั้งเดิม

ข้อดีของ Delta Modulation

ข้อดีบางประการของ Delta Modulation เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการมอดูเลตแบบดิจิทัลอื่น ๆ มีดังต่อไปนี้ -

• พบว่าที่อัตราบิตต่ำ Delta Modulation ดีกว่า PCM มาตรฐาน ในระบบการมอดูเลตแบบเดลต้าซึ่งทำงานกับสัญญาณเสียงภายใต้สภาวะที่เหมาะสม SNR จะเพิ่มขึ้น 9dB โดยการเพิ่มอัตราบิตเป็นสองเท่า
• การเพิ่ม SNR ด้วยอัตราบิตนั้นน่าทึ่งมากสำหรับการมอดูเลตรหัสพัลส์มากกว่าการมอดูเลตเดลต้า ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้การมอดูเลตนี้เฉพาะในสถานการณ์พิเศษบางอย่างเช่นเมื่อจำเป็นต้องลดอัตราบิตต่ำกว่า 40 กิโลไบต์ต่อวินาทีและคุณภาพเสียงที่ จำกัด จะสามารถยอมรับได้
• วิธีการมอดูเลตนี้ใช้หากความเรียบง่ายของวงจรมากเกินไปมีความสำคัญมากเกินไปและสามารถใช้อัตราบิตสูงร่วมกันได้
• การมอดูเลตเดลต้าทำงานร่วมกับแบนด์วิดท์ช่องสัญญาณที่ต่ำกว่า ทำให้ระบบประหยัดค่าใช้จ่ายและใช้งานง่าย กลไกป้อนกลับที่มีอยู่ในระบบการมอดูเลตนี้ช่วยให้การส่งบิตข้อมูลเป็นไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

การใช้งาน

แอปพลิเคชั่นบางส่วนของการมอดูเลตนี้ได้รับด้านล่าง -

• ระบบส่งเสียงเช่นการสื่อสารทางโทรศัพท์และวิทยุชอบเทคนิคการมอดูเลตนี้มาก
• Delta Modulation มีประโยชน์มากที่สุดในระบบที่การส่งข้อมูลตรงเวลาที่ผู้รับมีความสำคัญมากกว่าคุณภาพของข้อมูล
• การมอดูเลตนี้ใช้กับรูปคลื่น ECG สำหรับการลดฐานข้อมูลและการประมวลผลสัญญาณแบบเรียลไทม์
• สำหรับการเข้ารหัสแบบอะนาล็อกเป็น PCM จะใช้วิธีการมอดูเลตนี้
• Delta Modulation ถูกนำไปใช้ในระบบโทรทัศน์

ในการมอดูเลตนี้มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับแอมพลิจูดของสัญญาณอินพุต ใน Delta Modulation จะมีการส่งข้อผิดพลาดหรือความแตกต่างระหว่างตัวอย่างปัจจุบันและตัวอย่างก่อนหน้าผ่านช่องสัญญาณเท่านั้น ในกรณีที่ไม่มีความแตกต่างระหว่างตัวอย่างสัญญาณมอดูเลตจะยังคงอยู่ที่สถานะ 0 หรือ 1 เดียวกันของตัวอย่างก่อนหน้า รูปแบบการมอดูเลตเดลต้าที่ได้รับบางรูปแบบคือการมอดูเลตเดลต้าลาดชันตัวแปรต่อเนื่อง การมอดูเลต Delta-sigma และการมอดูเลตที่แตกต่างกัน superset ของ Delta Modulation คืออะไร?