Modulação Delta (DM)

Introdução

Na modulação delta (DM – do inglês, delta modulation), um sinal de mensagem de entrada é superamostrado (isto é, em uma taxa muito superior à taxa de Nyquist) para aumentar, propositadamente, a correlação entre amostras adjacentes do sinal. O aumento da correlação é feito de forma a permitir a utilização de uma estratégia de quantização simples para a construção do sinal codificado. Nesta forma básica, a DM fornece uma aproximação em degrau para a versão superamostrada do sinal de mensagem. Ao contrário do PCM, a diferença entre o sinal de entrada e sua aproximação é quantizada em apenas dois níveis. A principal vantagem da modulação delta é sua simplicidade, entretanto, esta vantagem é paga com o aumento da taxa de transmissão de dados.. Ela pode ser implementada aplicando a versão amostrada do sinal de mensagem de entrada a um transmissor constituído por um comparador, um quantizador e um acumulador.

Modelo em Simulink

Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:

open_system('dm')

ou

dm

Toolbox e blocos necessários

Para realização da simulação, é necessário o DSP System Toolbox™ html, pdf fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:

Simulink

• Sine Wave;
• Scope;
• Goto;
• From;
• Zero-Order Hold;
• Pulse Generator;
• Sum, Add Subtract;
• Quantizer;
• Gain;
• Unit Delay.

DSP System Toolbox

• Analog Filter Design;
• Sample and Hold;
• From Multimedia File;
• To Multimedia File.

Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]

Descrição do Modelo

O modelo simula o processo de modulação delta (DM) de um sinal senoidal e um sinal de áudio. no transmissor, após o processo de sobreamostragem, o comparador calcula a diferença entre duas entradas. Em seguida o quantizador constituído por um limitador. Portanto, se a aproximação está abaixo do sinal de entrada em qualquer instante amostrado, ela é aumentada no valor do passo de quantização. Por outro lado, se a aproximação está abaixo do sinal, ela é diminuída pelo mesmo valor do passo. Por fim o acumulador opera com a saída do quantizador para produzir uma aproximação do sinal de mensagem. Na recepção, a aproximação em degrau é reconstruída passando a seqüência de pulsos positivos ou negativos, produzidas através de um acumulador, de forma similar à utilizada no transmissor. O sinal é reconstruído passando por um filtro passa-baixa com largura de faixa igual à largura de faixa da mensagem original.

Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo

Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:

Simulink

• amp -> Amplitude do sinal de informação;
• fm -> Frequência do sinal de informação (Hz);
• fs -> Frequência de amostragem (Hz);

Outras configurações

• Configuração dos parâmetros dos filtros pelo próprio bloco do mesmo;

Possibilidades de Testes

Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo.

• Visualizar o processo de conversão de um sinal analógico em digital;
• Alteração da taxa de amostragem para eventuais testes;
• Analisar a aproximação em escada realizada pela modulação delta;
• Analisar a distorção por sobrecarga de inclinação e ruído granular;
• Alteração de outros parâmetros para fins de comparação de resultados.