Cuando las señales se transmiten a largas distancias, se ven afectadas por el ruido y las interferencias. Hay varios métodos inventados para la transmisión eficaz de señales a largas distancias sin ningún error. La conversión de señales analógicas a formato digital ha supuesto una revolución revolucionaria en el campo de la comunicación. La modulación es el término común utilizado en los sistemas de comunicación. Los sistemas de comunicación utilizan métodos de modulación y demodulación para la transmisión eficaz de señales de baja frecuencia. Cuando se usa la modulación junto con señales digitales, se resuelven muchos inconvenientes de la comunicación analógica. Algunos de los métodos de procesamiento de señales digitales utilizados en los sistemas de comunicación son Modulación de código de impulsos , Modulación de código de pulso diferencial , Modulación delta, etc ...
¿Qué es la modulación delta?
La modulación delta tiene sus raíces en el método de modulación de código de pulso diferencial. También se conoce como la forma simplificada de modulación de código de pulso diferencial. La modulación delta es un esquema que permite el uso de una estrategia de cuantificación simple para construir las señales codificadas que se muestrean en exceso a propósito, para aumentar la correlación entre muestras adyacentes de la señal, como se ve en el método de modulación de código de pulso diferencial.
Esta modulación también se denomina una versión amarga de dos niveles de modulación de código de pulso diferencial. Proporciona una aproximación escalonada de la señal de banda base sobremuestreada. Aquí, la diferencia entre la muestra actual y la muestra aproximada anterior se cuantifica en dos niveles, es decir, ± δ.
Si la aproximación anterior está por debajo del valor actual de la muestra, entonces el error se cuantifica mediante + δ. Si la aproximación está por encima del valor actual de la muestra, el error se cuantifica mediante -δ.
Teoría de la modulación delta
La modulación delta es conocida por su simplicidad. El principio básico de esta técnica se puede formalizar en tres relaciones de tiempo discreto como se muestra a continuación:
- y (nTs) = m (nTs) - mq(p.ejs- Ts)
- esq(p.ejs) = δ sgn [e (nTs)]
- metroq(p.ejs) = mq(p.ejs- Ts) + eq(p.ejs)
donde m (t) es la señal de entrada y mq(t) es su aproximación de escalera. En las ecuaciones anteriores, Tses el período de muestreo, e (nTs) es una señal de error que representa la diferencia entre el valor de muestra actual m (nTs) de la señal de entrada y la última aproximación a la misma. miq(p.ejs) es la versión cuantificada de e (nTs).
Hay dos tipos de errores de cuantificación que afectan a este sistema de modulación. Son la distorsión por sobrecarga de pendientes y el ruido granular. El error de sobrecarga de pendiente ocurre cuando el tamaño del paso es demasiado pequeño en relación con las características de pendiente local de la forma de onda de entrada. A diferencia del error de sobrecarga de pendiente, el ruido granular se produce cuando el tamaño del paso es demasiado grande.
En este método de modulación, un tamaño de paso más grande conduce a la acomodación de un rango dinámico amplio y se requiere un tamaño de paso pequeño para la representación precisa de señales de nivel relativamente bajo.
Por lo tanto, para lograr un compromiso entre la distorsión por sobrecarga de pendiente y los errores de ruido granular, se debe seleccionar un tamaño de paso óptimo que pueda minimizar el valor cuadrático medio del error de cuantificación en un modulador Delta lineal.
Diagrama de bloques
La modulación delta utiliza la técnica de sobremuestreo para lograr una alta relación señal / ruido. En el sistema de modulación delta, el circuito del transmisor está compuesto por un Summer, Quantizer, Acumulator y un Encoder interconectados entre sí.
Modulación y demodulación delta
Aquí, el circuito integrador contiene un retraso de Ts. La salida del integrador es una aproximación escalonada retardada por Ts. Esta aproximación de escalera se compara con la señal de entrada muestreada actual en el verano y la diferencia da la señal de error.
Esta señal de error se envía al circuito cuantificador, que consta de un limitador rígido con una relación entrada-salida. Aquí, el error se cuantifica en dos valores, es decir, ± δ. Luego, la salida del cuantificador se codifica para producir la onda modulada en Delta deseada.
En el circuito del receptor, la demodulación se realiza mediante un integrador y un filtro de paso bajo. La onda modulada se decodifica primero usando un decodificador y luego se reconstruye la aproximación escalonada pasando los pulsos positivos y negativos producidos en el decodificador al integrador.
El ruido de cuantificación fuera de banda en la forma de onda de escalera de alta frecuencia se elimina pasando la señal a través de un filtro de paso bajo cuyo ancho de banda es igual al ancho de banda de la señal original.
Ventajas de la modulación delta
Algunas de las ventajas de la modulación delta en comparación con otras técnicas de modulación digital se dan a continuación:
- Se encontró que a velocidades de bits más bajas, la Modulación Delta es mejor que el PCM estándar. En un sistema de modulación Delta, que funciona con señales de voz en condiciones óptimas, la SNR aumenta en 9 dB al duplicar la tasa de bits.
- El aumento de SNR con la tasa de bits es mucho más dramático para la modulación de código de pulso que para la modulación Delta. Por lo tanto, esta modulación se recomienda solo en determinadas circunstancias especiales, como cuando es necesario reducir la velocidad de bits por debajo de 40 kilobytes por segundo y es tolerable una calidad de voz limitada.
- Este método de modulación se utiliza si la simplicidad extrema del circuito es de primordial importancia y el uso de una alta tasa de bits es aceptable.
- La modulación delta funciona con un ancho de banda de canal más bajo. Esto hace que el sistema sea rentable y fácil de implementar. El mecanismo de retroalimentación presente en este sistema de modulación asegura la entrega rápida y robusta de bits de datos.
Aplicaciones
Algunas de las aplicaciones de esta modulación se dan a continuación:
- Los sistemas de transmisión de voz, como las comunicaciones telefónicas y de radio, prefieren esta técnica de modulación.
- La modulación delta es más útil en sistemas donde la entrega oportuna de datos en el receptor es más importante que la calidad de los datos.
- Esta modulación se aplica a la forma de onda de ECG para la reducción de la base de datos y el procesamiento de señales en tiempo real.
- Para la codificación analógica a PCM, se utiliza este método de modulación.
- La modulación delta se aplica en sistemas de televisión.
En esta modulación, hay una restricción en la amplitud de la señal de entrada. En Delta Modulation, solo el error o la diferencia entre la muestra actual y la muestra anterior se envía a través del canal. En el caso de que no haya diferencia entre muestras, la señal modulada permanece en el mismo estado 0 o 1 de la muestra anterior. Algunas de las formas derivadas de la modulación delta son la modulación delta de pendiente variable continua, Modulación delta-sigma y modulación diferencial. ¿Cuál es el superconjunto de Delta Modulation?
