Modulación delta con su diagrama de bloques

Cuando las señales se transmiten a largas distancias, se ven afectadas por el ruido y la interferencia. Hay varios métodos inventados para la transmisión eficiente 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 comúnmente utilizado en los sistemas de comunicación. Los sistemas de comunicación utilizan métodos de modulación y demodulación para la transmisión eficiente de señales de baja frecuencia. Cuando la modulación se usa con señales digitales, supera muchos de los inconvenientes de la comunicación analógica. Algunos de los métodos de procesamiento de señales digitales utilizados en los sistemas de comunicación son la modulación de código de pulso, la modulación de código de pulso diferencial, la 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 una 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 sobremuestrean deliberadamente, para aumentar la correlación entre muestras adyacentes de la señal, como se ve en el método de modulación diferencial por pulsos codificados.

Esta modulación también se denomina una versión amarga de dos niveles de modulación de código de pulso diferencial. Proporciona una aproximación en escalera 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 es menor que el valor actual de la muestra, entonces el error se cuantifica por +δ. Si la aproximación es mayor que el valor actual de la muestra, entonces el error se cuantifica por -δ.

Teoría de la modulación delta

La modulación delta es bien conocida por su simplicidad. El principio básico de esta técnica se puede formalizar en tres relaciones de tiempo discreto como se muestra a continuación:

1. e(nt_s) = m(nT_s)-m_q (NUEVO TESTAMENTO_s –T_s )
2. mi_q(NUEVO TESTAMENTO_s) = δ signo[e(nT_s)]
3. metro_q(NUEVO TESTAMENTO_s) = metro_q(NUEVO TESTAMENTO_s –T_s) + mi_q(NUEVO TESTAMENTO_s)

donde m

Dos tipos de errores de cuantificación afectan a este sistema de modulación. Estos son Distorsión de sobrecarga de pendiente y Ruido granulado. Se produce un error de sobrecarga de pendiente cuando el tamaño del paso es demasiado pequeño en relación con las características de pendiente locales de la forma de onda de entrada. A diferencia del error de sobrecarga de pendiente, el ruido granular ocurre cuando el tamaño del paso es demasiado grande.

En este método de modulación, un tamaño de paso mayor conduce a la adaptación de un amplio rango dinámico y se necesita un tamaño de paso pequeño para la representación precisa de señales de nivel relativamente bajo.

Por lo tanto, para encontrar un equilibrio entre la distorsión de 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

La modulación delta utiliza la técnica de sobremuestreo para lograr una alta relación señal-ruido. En el sistema de modulación delta, el circuito transmisor está compuesto por un sumador, un cuantificador, un acumulador y un codificador interconectados entre sí.

Aquí, el circuito integrador contiene un retardo de Ts. La salida del integrador es una aproximación en escalera retardada de Ts. Esta aproximación de pasos 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 transmite al circuito cuantificador que consta de un limitador duro con una relación de 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 Delta deseada.

A nivel del circuito receptor, la demodulación se realiza mediante un integrador y un filtro de paso bajo. La onda modulada se decodifica primero usando un decodificador, luego se reconstruye la aproximación en escalera 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 sobre otras técnicas de modulación digital se dan a continuación.

• Se ha encontrado que a tasas de bits más bajas, la modulación delta es mejor que la PCM estándar. En un sistema de modulación Delta, que opera 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 solo se recomienda en circunstancias especiales, por ejemplo, cuando es necesario reducir la tasa de bits por debajo de 40 kilobytes por segundo y la calidad de voz limitada es tolerable.
• Este método de modulación se usa si la extrema simplicidad del circuito es de suma importancia y el uso simultáneo de una tasa de bits alta 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 esquema 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 el teléfono y las comunicaciones por radio, prefieren esta técnica de modulación.
• La modulación delta es especialmente útil en sistemas donde la entrega rápida de datos en el receptor es más importante que la calidad de los datos.
• Esta modulación se aplica a la forma de onda del ECG para la reducción de la base de datos y el procesamiento de la señal en tiempo real.
• Para la codificación PCM analógica, se utiliza este método de modulación.
• La modulación delta se aplica en los sistemas de televisión.

En esta modulación, existe una restricción en la amplitud de la señal de entrada. En la modulación Delta, solo se envía al canal el error o la diferencia entre la muestra actual y la muestra anterior. En caso de que no haya diferencia entre las 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 continuamente variable, Modulación delta sigmay modulación diferencial. ¿Qué es el superconjunto de la Modulación Delta?