ブロック図を使用したデルタ変調

信号が長距離を伝送されると、ノイズや干渉の影響を受けます。エラーなしで長距離にわたって信号を効果的に送信するために発明されたいくつかの方法があります。アナログ信号からデジタル形式への変換は、通信の分野で画期的な革命をもたらしました。変調は、通信システムで使用される一般的な用語です。通信システムは、低周波信号を効果的に伝送するために変調方式と復調方式を使用しています。変調をデジタル信号と一緒に使用すると、アナログ通信の多くの欠点が解決されました。通信システムで使用されるデジタル信号処理方法のいくつかは次のとおりです。 パルス符号変調 、 差分パルス符号変調 、デルタ変調など…

デルタ変調とは何ですか？

デルタ変調は、差分パルス符号変調方式にルーツがあります。これは、差分パルス符号変調の簡略化された形式としても知られています。デルタ変調は、差分パルス符号変調法に見られるように、信号の隣接するサンプル間の相関を高めるために、意図的にオーバーサンプリングされたエンコードされた信号を構築するための単純な量子化戦略の使用を可能にするスキームです。

この変調は、差分パルス符号変調の1つの苦い2レベルバージョンとも呼ばれます。オーバーサンプリングされたベースバンド信号の階段近似を提供します。ここで、現在のサンプルと以前の近似サンプルの差は、2つのレベル、つまり±δに量子化されます。

前の近似が現在のサンプル値を下回っている場合、誤差は+δによって量子化されます。近似が現在のサンプル値を上回っている場合、誤差は-δによって量子化されます。

デルタ変調理論

デルタ変調は、その単純さでよく知られています。この手法の基本原理は、次の3つの離散時間関係で形式化できます。

1. および（nT_s）= m（nT_s）– m_何（例えば_s– t_s）
2. です_何（例えば_s）=δsgn[e（nT_s）]
3. m_何（例えば_s）= m_何（例えば_s– t_s）+ e_何（例えば_s）

ここで、m（t）は入力信号、mは_何（t）はその階段近似です。上記の式では、T_sはサンプリング期間、e（nT_s）は、現在のサンプル値m（nT）間の差を表すエラー信号です。_s）入力信号とその最新の近似値。 e_何（例えば_s）はe（nTの量子化バージョンです_s）。

この変調システムに影響を与える量子化エラーには2つのタイプがあります。それらは、スロープ過負荷歪みと粒状ノイズです。スロープ過負荷エラーは、入力波形の局所的なスロープ特性に比べてステップサイズが小さすぎる場合に発生します。スロープ過負荷エラーとは対照的に、ステップサイズが大きすぎると粒状ノイズが発生します。

この変調方式では、ステップサイズを大きくするとダイナミックレンジが広くなり、比較的低レベルの信号を正確に表現するにはステップサイズを小さくする必要があります。

したがって、スロープ過負荷歪みと粒状ノイズエラーの間で妥協するには、線形デルタ変調器の量子化エラーの平均二乗値を最小化できる最適なステップサイズを選択する必要があります。

ブロック図

デルタ変調は、オーバーサンプリング技術を使用して、高い信号対雑音比を実現します。デルタ変調システムでは、送信回路は、相互接続されたサマー、量子化器、アキュムレータ、およびエンコーダで構成されています。

デルタ変調および復調

ここで、積分回路にはTsの遅延が含まれています。積分器の出力は、Tsだけ遅れた階段近似です。この階段近似は、夏に現在サンプリングされている入力信号と比較され、その差がエラー信号になります。

このエラー信号は、入出力関係のあるハードリミッターで構成される量子化回路に与えられます。ここで、誤差は2つの値、つまり±δに量子化されます。次に、量子化器の出力がコード化されて、目的のデルタ変調波が生成されます。

受信回路では、復調は積分器とローパスフィルターを使用して行われます。変調波は最初にデコーダーを使用してデコードされ、次にデコーダーで生成された正と負のパルスを積分器に渡すことによって階段近似が再構築されます。

高周波階段波形の帯域外量子化ノイズは、信号を ローパスフィルタ その帯域幅は元の信号帯域幅と同じです。

デルタ変調の利点

他のデジタル変調技術と比較したデルタ変調の利点のいくつかを以下に示します-

• より低いビットレートでは、デルタ変調が標準のPCMよりも優れていることがわかりました。最適な条件下で音声信号を操作するデルタ変調システムでは、ビットレートを2倍にすることでSNRが9dB増加します。
• ビットレートによるSNRの増加は、デルタ変調よりもパルスコード変調の方がはるかに劇的です。したがって、この変調は、ビットレートを毎秒40キロバイト未満に下げる必要があり、限られた音声品質が許容される場合など、特定の特別な状況でのみ推奨されます。
• この変調方式は、回路の極端な単純さが最優先事項であり、それに伴う高ビットレートの使用が許容される場合に使用されます。
• デルタ変調は、より低いチャネル帯域幅で機能します。これにより、システムは費用効果が高く、実装が簡単になります。この変調システムに存在するフィードバックメカニズムにより、データビットの迅速で堅牢な配信が保証されます。

アプリケーション

この変調のアプリケーションのいくつかを以下に示します–

• 電話や無線通信などの音声伝送システムは、この変調技術を非常に好みます。
• デルタ変調は、受信機でのタイムリーなデータ配信がデータ品質よりも重要であるシステムで最も役立ちます。
• この変調は、データベースの削減とリアルタイムの信号処理のためにECG波形に適用されます。
• アナログからPCMへのエンコーディングでは、この変調方式が使用されます。
• デルタ変調はテレビシステムに適用されます。

この変調では、入力信号の振幅に制限があります。デルタ変調では、現在のサンプルと前のサンプルのエラーまたは差のみがチャネルを介して送信されます。サンプル間に差がない場合、変調信号は前のサンプルと同じ0または1の状態のままになります。デルタ変調の派生形式のいくつかは、連続可変スロープデルタ変調です。 デルタシグマ変調 、および差動変調。デルタ変調のスーパーセットはどれですか？