Khi tín hiệu được truyền qua một khoảng cách xa, chúng sẽ bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn và nhiễu. Có một số phương pháp được phát minh để truyền tín hiệu hiệu quả trong khoảng cách xa mà không bị lỗi. Việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang dạng kỹ thuật số đã mang đến một cuộc cách mạng thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực truyền thông. Điều chế là thuật ngữ phổ biến được sử dụng trong các hệ thống truyền thông. Các hệ thống thông tin liên lạc sử dụng phương pháp điều chế và giải điều chế để truyền tín hiệu tần số thấp một cách hiệu quả. Khi điều chế được sử dụng cùng với các tín hiệu kỹ thuật số, nó đã giải quyết được nhiều nhược điểm của giao tiếp tương tự. Một số phương pháp xử lý tín hiệu số được sử dụng trong hệ thống truyền thông là Điều chế xung mã , Điều chế mã xung vi sai , Điều chế Delta, v.v.…
Điều chế Delta là gì?
Điều chế Delta có nguồn gốc từ phương pháp điều chế mã xung vi phân. Nó còn được gọi là dạng đơn giản của điều chế mã xung vi phân. Điều chế Delta là một sơ đồ cho phép sử dụng một chiến lược lượng tử hóa đơn giản để xây dựng các tín hiệu được mã hóa được lấy mẫu quá mức có chủ đích, nhằm tăng mối tương quan giữa các mẫu tín hiệu liền kề, như được thấy trong phương pháp điều chế mã xung vi sai.
Điều chế này còn được gọi là một phiên bản hai mức đắng của điều chế mã xung vi sai. Nó cung cấp sự xấp xỉ bậc thang của tín hiệu băng tần cơ sở được lấy mẫu quá mức. Ở đây, sự khác biệt giữa mẫu hiện tại và mẫu gần đúng trước đó được lượng tử hóa thành hai mức, tức là ± δ.
Nếu giá trị gần đúng trước đó thấp hơn giá trị mẫu hiện tại, thì sai số được lượng tử hóa bằng + δ. Nếu giá trị gần đúng cao hơn giá trị mẫu hiện tại thì sai số được lượng tử hóa bằng -δ.
Lý thuyết điều chế Delta
Điều chế Delta nổi tiếng vì sự đơn giản của nó. Nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật này có thể được hình thức hóa theo ba quan hệ thời gian rời rạc như sau:
- và (nTS) = m (nTS) - mgì(ví dụS- TS)
- Làgì(ví dụS) = δ sgn [e (nTS)]
- mgì(ví dụS) = mgì(ví dụS- TS) + egì(ví dụS)
trong đó m (t) là tín hiệu đầu vào và mgì(t) là ước lượng cầu thang của nó. Trong các phương trình trên, TSlà chu kỳ lấy mẫu, e (nTS) là một tín hiệu lỗi thể hiện sự khác biệt giữa giá trị mẫu hiện tại m (nTS) của tín hiệu đầu vào và giá trị gần đúng nhất với nó. egì(ví dụS) là phiên bản lượng tử hóa của e (nTS).
Có hai loại lỗi lượng tử ảnh hưởng đến hệ thống Điều chế này. Chúng là sự biến dạng quá tải độ dốc và tiếng ồn dạng hạt. Lỗi quá tải độ dốc xảy ra khi kích thước bước quá nhỏ so với đặc tính độ dốc cục bộ của dạng sóng đầu vào. Ngược lại với lỗi quá tải độ dốc, tiếng ồn dạng hạt xảy ra khi kích thước bước quá lớn.
Trong phương pháp Điều chế này, kích thước bước lớn hơn dẫn đến việc có dải động rộng và kích thước bước nhỏ được yêu cầu để biểu diễn chính xác các tín hiệu mức tương đối thấp.
Do đó, để thỏa hiệp giữa biến dạng quá tải độ dốc và lỗi nhiễu hạt, nên chọn kích thước bước tối ưu có thể giảm thiểu giá trị bình phương trung bình của lỗi lượng tử trong bộ điều chế Delta tuyến tính.
Sơ đồ khối
Điều chế Delta sử dụng kỹ thuật lấy mẫu quá mức để đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao. Trong hệ thống điều chế delta, mạch phát bao gồm Summer, Quantizer, Accumulator và Encoder được kết nối với nhau.
Delta-Modulation-and-Demodulation
Ở đây, mạch tích phân chứa trễ Ts. Đầu ra của bộ tích phân là một xấp xỉ bậc thang bị trễ bởi Ts. Sự xấp xỉ cầu thang này được so sánh với tín hiệu đầu vào được lấy mẫu hiện tại vào mùa hè và sự khác biệt cho ra tín hiệu lỗi.
Tín hiệu lỗi này được cấp cho mạch lượng tử bao gồm một bộ giới hạn cứng có mối quan hệ đầu vào - đầu ra. Ở đây, lỗi được lượng tử hóa thành hai giá trị, tức là ± δ. Sau đó, đầu ra của bộ định lượng được mã hóa để tạo ra sóng điều chế Delta mong muốn.
Tại mạch thu, giải điều chế được thực hiện bằng bộ tích phân và bộ lọc thông thấp. Đầu tiên, sóng điều chế được giải mã bằng cách sử dụng bộ giải mã và sau đó xấp xỉ cầu thang được tái tạo bằng cách chuyển các xung âm và dương được tạo ra từ bộ giải mã đến bộ tích phân.
Tiếng ồn lượng tử ngoài dải tần ở dạng sóng cầu thang tần số cao được loại bỏ bằng cách truyền tín hiệu qua bộ lọc thông thấp có băng thông bằng băng thông tín hiệu gốc.
Ưu điểm của điều chế Delta
Dưới đây là một số ưu điểm của Điều chế Delta so với các kỹ thuật điều chế số khác-
- Người ta thấy rằng ở tốc độ bit thấp hơn, Điều chế Delta tốt hơn PCM tiêu chuẩn. Trong hệ thống điều chế Delta, hoạt động trên tín hiệu thoại trong điều kiện tối ưu, SNR được tăng thêm 9dB bằng cách tăng gấp đôi tốc độ bit.
- Sự gia tăng của SNR với tốc độ bit gây ấn tượng mạnh hơn nhiều đối với điều chế mã Xung so với điều chế Delta. Do đó, điều chế này chỉ được khuyến nghị trong một số trường hợp đặc biệt như khi cần giảm tốc độ bit xuống dưới 40 kilobyte / giây và chất lượng thoại hạn chế có thể chấp nhận được.
- Phương pháp điều chế này được sử dụng nếu tính đơn giản của mạch cực kỳ quan trọng và việc sử dụng tốc độ bit cao đi kèm được chấp nhận.
- Điều chế Delta hoạt động với băng thông kênh thấp hơn. Điều này làm cho hệ thống tiết kiệm chi phí và đơn giản để thực hiện. Cơ chế phản hồi có trong hệ thống Điều chế này đảm bảo việc phân phối các bit dữ liệu nhanh chóng và mạnh mẽ.
Các ứng dụng
Một số ứng dụng của điều chế này được đưa ra dưới đây:
- Các hệ thống truyền thoại như điện thoại và liên lạc vô tuyến rất ưa thích kỹ thuật Điều chế này.
- Điều chế Delta hữu ích nhất trong các hệ thống mà việc cung cấp dữ liệu kịp thời tại máy thu quan trọng hơn chất lượng dữ liệu.
- Điều chế này được áp dụng cho dạng sóng ECG để giảm cơ sở dữ liệu và xử lý tín hiệu thời gian thực.
- Đối với mã hóa tương tự sang PCM, phương pháp Điều chế này được sử dụng.
- Điều chế Delta được áp dụng trong hệ thống truyền hình.
Trong Điều chế này, có một hạn chế về biên độ của tín hiệu đầu vào. Trong Điều chế Delta, chỉ lỗi hoặc sự khác biệt giữa mẫu hiện tại và mẫu trước đó được gửi qua kênh. Trong trường hợp không có sự khác biệt giữa các mẫu, tín hiệu điều chế vẫn ở cùng trạng thái 0 hoặc 1 của mẫu trước đó. Một số dạng điều chế delta có nguồn gốc là điều chế Delta có độ dốc liên tục, Điều chế Delta-sigma , và Điều chế vi sai. Bộ siêu điều chế Delta là tập nào?
