数字通信 - Delta 调制

信号的采样率应高于奈奎斯特速率，以实现更好的采样。如果差分PCM中的采样间隔大大减小，则样本之间的幅度差异非常小，就好像差异是1位量化一样，那么步长将非常小，即Δ（delta）。

增量调制

采样率更高并且量化后的步长具有较小值Δ的调制类型，这种调制被称为增量调制。

Delta调制的特点

以下是增量调制的一些特征。

  • 采用过采样输入以充分利用信号相关性。

  • 量化设计很简单。

  • 输入序列远高于奈奎斯特速率。

  • 质量中等。

  • 调制器和解调器的设计很简单。

  • 输出波形的阶梯近似。

  • 步长很小，即Δ（delta）。

  • 比特率可由用户决定。

  • 这涉及更简单的实现。

Delta 调制是 DPCM 技术的简化形式，也被视为1 位 DPCM 方案。随着采样间隔的减小，信号相关性会更高。

增量调制器

Delta 调制器由 1 位量化器和延迟电路以及两个加法器电路组成。以下是增量调制器的框图。

增量调制器

DPCM 中的预测器电路被 DM 中的简单延迟电路取代。

从上图中，我们得到的符号为 -

  • $x(nT_{s})$ = 过采样输入

  • $e_{p}(nT_{s})$ = 夏季输出和量化器输入

  • $e_{q}(nT_{s})$ = 量化器输出 = $v(nT_s)$

  • $\widehat{x}(nT_{s})$ = 延迟电路的输出

  • $u(nT_{s})$ = 延迟电路的输入

使用这些符号，现在我们将尝试找出增量调制的过程。

$e_{p}(nT_{s}) = x(nT_{s}) - \widehat{x}(nT_{s})$

---------方程 1

$= x(nT_{s}) - u([n - 1]T_{s})$

$= x(nT_{s}) - [\widehat{x} [[n - 1]T_{s}] + v[[n-1]T_{s}]]$

---------方程式2

更远，

$v(nT_{s}) = e_{q}(nT_{s}) = S.sig。[e_{p}(nT_{s})]$

---------方程3

$u(nT_{s}) = \widehat{x}(nT_{s})+e_{q}(nT_{s})$

在哪里，

  • $\widehat{x}(nT_{s})$ = 延迟电路的先前值

  • $e_{q}(nT_{s})$ = 量化器输出 = $v(nT_s)$

因此，

$u(nT_{s}) = u([n-1]T_{s}) + v(nT_{s})$

---------方程 4

意思是，

延迟单元的当前输入

=（延迟单元的先前输出）+（当前量化器输出）

假设累积条件为零，

$u(nT_{s}) = S \displaystyle\sum\limits_{j=1}^n sig[e_{p}(jT_{s})]$

DM 输出的累积版本= $\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^nv(jT_{s})$

---------方程 5

现在，请注意

$\widehat{x}(nT_{s}) = u([n-1]T_{s})$

$= \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^{n - 1} v(jT_{s})$

---------方程 6

延迟单元输出是滞后一个样本的累加器输出。

从方程 5 和 6，我们得到了解调器的可能结构。

阶梯式近似波形将是增量调制器的输出，其步长为增量 ( Δ )。波形的输出质量中等。

德尔塔解调器

Delta解调器由低通滤波器、加法器和延迟电路组成。这里消除了预测器电路，因此没有向解调器提供假定的输入。

以下是 Delta 解调器的示意图。

德尔塔解调器

从上图中，我们得到的符号为 -

  • $\widehat{v}(nT_{s})$ 是输入样本

  • $\widehat{u}(nT_{s})$ 是夏季输出

  • $\bar{x}(nT_{s})$ 是延迟输出

二进制序列将作为解调器的输入给出。阶梯近似输出被提供给 LPF。

使用低通滤波器的原因有很多，但最重要的原因是消除带外信号的噪声。发射机处可能出现的步长误差称为粒状噪声，此处将其消除。如果不存在噪声，则调制器输出等于解调器输入。

DM 相对于 DPCM 的优点

  • 1 位量化器

  • 调制器和解调器的设计非常简单

然而，DM 中存在一些噪音。

  • 斜率 过载失真（Δ小时）

  • 颗粒噪声（当Δ较大时）

自适应增量调制 (ADM)

在数字调制中，我们遇到了确定步长的问题，这会影响输出波的质量。

当调制信号的斜率较陡时需要较大的步长，而当消息的斜率较小时则需要较小的步长。在这个过程中，微小的细节会被忽略。因此，如果我们能够根据我们的要求来控制步长的调整，以便以期望的方式获得采样，那就更好了。这就是自适应增量调制的概念。

以下是自适应增量调制器的框图。

自适应增量调制

压控放大器的增益由采样器的输出信号调节。放大器增益决定步长，两者成正比。

ADM 量化当前样本的值与下一个样本的预测值之间的差异。它使用可变步长来预测下一个值，以忠实地再现快速变化的值。