צורת דלתא (DM) היא טכניקה בסיסית בעיבוד אותות דיגיטליים (DSP) המציע גישה ייחודית להמיר אותות אנלוגיים לייצוג דיגיטלי.בניגוד לשיטות קונבנציונליות המדידות את האמפולציה המוחלטת של כל מדגם, דלה מודולומציה מקודמת את הסימנים ל- DFLT:0differenceFLT:1 בין דגימות עוקבות, זה הופך אותו לערכי במיוחד ביישומים אמיתיים כגון אודיו, אותות חישוביים, וסינון ראשוניים, כגון דחיסה של חומר ניקוי, או דחיסה, או דחיסה של חומר ניקוי, או דחיסה דיגיטלית, כגון דחיסה, כלומר, כלומר, דחיסה, כלומר, דחיסה של חומרת משקל, כגון דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, או דחיסה, דחיסה, כלומר, דחיסה של חומר ניקוי אותות, כלומר, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה של חומרת חומר ניקוי מחדש של חומר ניקוי של חומרת חומרת חומרת חומרת זיכרון מדויק, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, דחיסה, כלומר

הבנת שינוי דלתא: מאנליזות ל-Digital Bits

צורת דלתא פועלת על בסיס פשוט: במקום לנסח את הערך המדויק של אות בכל רגע דגימה, היא מתעדת אם האות עלה או הצטמצם יחסית לדגם הקודם.ההחלטה בינארית זו מתבצעת על ידי מתווך המשווה את האות האנלוגי הנכנס עם אות משוחזר מקומי.אם הקלט גבוה יותר מהסימן המשוחזר, המנולטורים "1" (או דופק חיובי, לעתים קרובות), אם הוא נמוך יותר מפלט).

שחזור המקלט משתמש ב- integrator אשר מוסיף או משנה בגודל קבוע של צעד מבוסס על החלק המתקבל.עם הזמן, זה נספח צעד חכם עוקב אחר גלפור אנלוגי המקורי.גודל הצעד הוא פרמטר קריטי: קטן מדי, והמערכת לא יכולה לעמוד עם שינויים מהירים (slope overload); גדול מדי, ואת תצוגות משוחזרות רעשים מוגזמת במהלך תקופות איטיות של שימוש לעתים קרובות).

בהשוואה למודולציה הדופק-קוד (PCM), אשר מעדכנת כל דגימה לערך רב-ביט, דלה מודולציה צורכת פחות רוחב פס לדגימה (מעט אחד) אבל דורשת שיעור דגימה גבוה בהרבה - לעתים קרובות הרבה פעמים שיעור Nyquist. זה סחר-off עושה DM אטרקטיבי במערכות שבהן פשטות וצריכת חשמל נמוכה הם לפני סימטריות מוחלטת, כגון קוד מוקדם או קישורים דיגיטליים זולים.

על בסיס תיאורטי עמוק יותר, ראה את המאמר:0Wikipedia על דלתא ModulationFLT:1.

דלתא משתנה ב- Digital Signal שיקום: שחזור קלרנס מ Noise

השפלה אותות היא בלתי נמנעת בהעברה, אחסון, או השמעה. Noise, עיוות ו טיפות משחיתות את גלפור אנלוגי, ביצוע שיקום משימה DSP קריטית. Delta Modulation תורמת לשיקום בשתי דרכים עיקריות: ראשית, על ידי המרת אות אנלוגי רועש לתוך bitstream שניתן לעבד עם מסננים דיגיטליים; שנית, על ידי מינוף התכונות הטבועות של DM למבדיל בין אותות ורעשים.

חידוש באמצעות קידודים שונים

מכיוון שמודולציה דלתא מקודמת שינויים ולא ערכים מוחלטים, זה טבעי מעצימה רעש נמוך ⁇ שעלול לשנות את הבסיס של מערכת PCM. a low- ⁇ , למשל, שינויים לאט יחסית לשיעור הדגימה; DM bitstream עדיין ישתתף אותו, אבל התוספת של התוספת היא פועלת כמסנן גס.

Slope Overload and Noise Trade-Offs in Recovery

בתרחישים של שיקום, אות העניין עשוי לעבור דחיסה מפוספסת או אי-לינאריות אחרות.המדרון של דלתא מודציה - שבו גודל הצעד הקבוע אינו יכול לעקוב אחר קצה עולה במהירות - יכול להיות מנוצל כדי לנצל אם האלגוריתם שיקום יודע את גודל הצעד המקורי והתאמה אותו. לדוגמה, שיקום אודיו מקלטת מגנטית ישנה, תוכן גבוה עשוי להיות מוגדל; מתאם DMcodere יכול להשתלב ביעילות.

עמידות לשגיאות ושיקום

לעתים קרובות להתעלם מהתועלת של ההרחבה דלה לשיקום היא החוסן הטבוע שלה לשגיאות חד-ביטיות. במערכת PCM, טעות אחת במילה רב-ביט יכולה לגרום לשגיאה גדולה של בידוד.ב-DM, כל אחת מהן משפיעה רק על ההבדל בגודל של צעד אחד, כך שגיאות מבודדות לייצר רק מברשת קטנה.

מחקר על מנת להתאים את המודולציה של שחזור אותות ממשיך; סקר שנערך לאחרונה של טכניקות הסתגלות ניתן למצוא ב-FLT:0 זה IEEE על Modulation אדפטטיבי עבור שחזור אודיו שחזורFLT:1.

טכניקות סינון ניתן להשגה על ידי Delta Modulation

ברגע אות אנלוגי מיוצג כ- DM bitstream, מסננים דיגיטליים מסורתיים ניתן ליישם.עם זאת, האופי של DM קורא למבנים מסנן מיוחדים שיכולים לפעול על bitstream מבלי להמיר תחילה לייצוג PCM רב-bit. סעיף זה מכסה את הגישות סינון הנפוצות ביותר בשימוש בשילוב עם דלה מודציה.

נמוך-Passing filter של Bitstream

מסנן הפשוט ביותר הוא מסנן נמוך-פס המשמש את האות האנלוגי המשוחזר לאחר ה- integrator.זה מסיר רעש קוונטי גבוה (רעש גדול) שהוצג על ידי התוספתן של צעד חכם.ב בפועל, מסנן פשוט RC נמוך-pass או מסנן דיגיטלי נע-average-average מספיק עבור יישומים רבים יותר דיוק, תגובה סופית (FIR) יכול להיות מתוכנן לנפח רוחב פס קצר לרעש.

פילטר ל- Noise

מסננים מותאמים, כגון האלגוריתם הפחות מתכוון (LMS) ניתן לשלב עם DM כדי לבטל את ההתערבות.לדוגמה, אם הרעש הוא תואמים עם אות התייחסות ידוע, מסנן הסתגלות יכול לחזות ולהכפיף אותו מן האות DM-reconstructed.זה שימושי במיוחד בטלפוניה שבו מחווטים מקווי חשמל הוא קו משותף.

Recursive (IIR) מסננים לשיקום יעיל

תגובה אימפולסית אינסופית (IIR) מסננים דורשים פחות הטבות מאשר מסננים FIR, מה שהופך אותם אטרקטיביים לעיבוד בזמן אמת.עם זאת, הם יכולים להיות לא יציבים אם גודל השלבים של DM אינו נחשב כראוי עבור.טכניקה נפוצה היא לשלב את אינגרה של DM decoder לתוך מבנה המסנן, יצירת מערכת מורכבת המבצעת סינון וסינון באותו שלב ידוע בתור "מגיבים" סטנדרטיים" בשימוש עם מסנן אלחוטית.

מדריך מעשי ליישום מסננים דיגיטליים עבור מערכות DM זמין מ- FLT:0 (Analog DevicessveFLT:1).

יתרונות ואתגרים בפרקטיקה

יתרונות מפתח

  • (FLT:0)Low Complexity:FLT:1 החומרה או יישום התוכנה של מודולר דלה והדגמה הוא מינימלי, הדורש רק מצורף, אינגרה, וכמה שערי לוגיקה.זה הופך אותו אידיאלי עבור מערכות משובצות ומכשירי IoT שבהם כוח עיבוד מוגבל.
  • (FLT:0)Bandwidth Efficiency:cioFLT:1 למרות הדורש קצב הדגימה גבוה, פלט סיביות יחיד יכול להיות מועבר על פני ערוצים פשוטים מאוד, כולל אלה עם רק נתיב דיגיטלי אחדביט.במקרים רבים, אין צורך שחזור שעון נפרד כי bitstream הוא עצמו-שעה כאשר הוא תוכנן עם פורמטים חוזרים לאפס.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ 1 כפי שצוין, מערכות DM מחלחלות לאט תחת רעש, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים שבהם איכות האות אינה יכולה להיות מובטחת.
  • (FLT:0)Ease of אינטגרציה עם אנליסטים:03FLT:1 , כי DM עוסק בהבדלים, זה יכול להיות משותף ישירות למונולוגים אנלוגיים או אינטגרטורים, לפשט ממשקי חיישן ולעבורות בקרה.

הגבלות חמורות ואסטרטגיות מייגציה

  • (FLT:0)Quantization Noise (Granular Noise): 1 במהלך תקופות של קליט קבוע או לאט משתנה, התוספתן של oscillates סביב הערך האמיתי, ומייצרת גסות גלויה או גלויה. Mitigation כולל באמצעות גודל קטן יותר (אשר מגביר את הסיכון) או הפעלת גודל של שליטה הדרגתית (AD).
  • (FLT:0)Slope Overload Distortion:03: כאשר אות קלט משתנה מהר יותר מצעד אחד לתקופת הדגימה, המנטרול אינו יכול לעקוב אחריו, המוביל לעיוות. Solutions: להגדיל את קצב הדגימה, להגדיל את גודל הצעד, או להשתמש באלגוריתם של קידוד מראש מראש משקף תוכן גבוה לפני המודולציה.
  • (FLT:0) לימיט טווח דינמי: 1FLT:1 ללא גודל משתנה, הטווח הדינמי של מערכת DM בסיסית הוא בערך 20-30 dB, לא מספיק עבור אודיו נאמנות גבוהה. מודרני דלה-sigma מודולטורים ו ADM להרחיב את זה באופן משמעותי על ידי שימוש משוב ו multibit קוונטיזציה.

האבולוציה של DM ל- delta-sigma Modulation (ראה:0) ,DSMFLT:1) התייחסה לרבים מהמגבלות הללו; ניתן למצוא השוואה ב-FLT:2 זה מדע ראשי סקירה כללית FLT 3:2.

יישומים אמיתיים בעולם בשיקום וסינון

שיקום אודיו

אודיו אנרכטיבי, דלה מודציה מועסקת לשחזר הקלטות ממדיה פגועה כגון שעווה גלילי או קלטת מגנטית מוקדמת. המאפיינים הרעשים של מקורות אלה כוללים לעתים קרובות קליקים, פופים, ו רום נמוך ⁇ . A DM עם גודל שלב הסתגלות יכול להמיר את האות אנלוגי לתוך קצת זרם שבו מסננים פשוטים יכולים להסיר רעש אימפולסיבי ללא השפעה איטית על רכיבי רוחב פס נמוך, לאחר סינון נמוך.

עיבוד אותות ביו-רפואי

אלקטרוקרדיגרמה (ECG) ואלקטרונספאולוגרם (EEG) אותות רוחב פס נמוך יחסית וריאציות איטיות, מה שהופך אותם מועמדים אידיאליים עבור DM. במכשירים ניידים או מושתלים, צריכת חשמל היא קריטית; מודול דלתא יכול לדיגיטליז את האות עם מתאם יחיד ודלפק, ולאחר מכן להעביר את bitstreamly ב המקלט, פילטרים דיגיטליים כגון 0.5- 40) שיכולה להפעיל את האות על גבי מכשיר הפשטות (FIR) באמצעות מכשיר הפשטות (FG).

תקשורת שוויונית

בקו המנויים הדיגיטלי המוקדם (DSL) מערכות, דלה מודציה שימשה כקודמת קוד-מורכבות נמוכה עבור נתוני קודקוד קודקוד קול פס.השווה המשמשים במערכות כאלה לעתים קרובות משולבים DM decoders כחלק ממבנה הפילטר, המאפשר ביטול אדפטי ותיקון ערוץ שווה.היום, העקרונות הם תורשתיים על ידי ממירים של Sigma-delta במקבלים אלחוטיים, שבו מעל לדגימות ומאפשרים ותכונות גבוהות של רעש.

אפשרויות ל- Delta Modulation בעידן הלמידה

בעוד שמודולציה דלתא קלאסית משמשת לעתים רחוקות כקוד עיקרי עבור אודיו נאמנות גבוהה או וידאו, הפשטות שלה ממשיכה למצוא נישות חדשות. Machine Learning infering ב- Edge תהליכים לעתים קרובות חיישן נתונים שניתן לייצג ביעילות כאותותות שונות.מערכות מחשוב נוירומורפילרפיות, אשר מחקות רשתות עצביות מתקדמות, פועלות באופן טבעי על רכבות ספייק שדומים לסיגט-מתים.

יתר על כן, ההתחדשות של עניין בתחום מחשוב אנלוגי ועיבוד חתומה השיק מחדש את DM עבור יישומים כגון מערכות בקרה בכלי רכב אוטונומיים, שבו שקיפות נמוכה וחומרה מינימלית הם רב-חשיבות.כפי שאלגוריתמים סינון דיגיטלי הופכים יעילים יותר, השילוב של דל-מודולציה עם עיבוד מותאם לאחר-תרגול סביר להישאר כלי צדדי בכלי עיבוד אותות.

מסקנה

צורת דלתא מספקת שיטה פשוטה אך עוצמתית להמיר אותות אנלוגיים לצורה דיגיטלית, עם הטבות טבועה לשיקום אותות וסינון.פשטות, יעילות רוחב פס, וגמישות שגיאות להפוך אותה לבחירה מצוינת עבור יישומים רבים בזמן אמת ונמוך כוח, בעוד אתגרים כגון מיצוי יתר של מדרון ורעש גרניט דורשים עיצוב זהיר - לעתים קרובות על ידי גרסאות הסתגלות - הטכניקה ממשיכה להתפתח לדיגיטליים מודרניים, כאשר הם מאפשרים אותות חזותיים של מערכות הפעלה מחדש של אבטחה יעילה של אבטחה, החלת, ואפקטים של מערכות תקשורת יעילה יותר, החלת, ואפקטיביות, ואפקטיביות, החל ממערכות אבטחה, החלת, החל ממערכות אבטחה, החל ממערכות אבטחה יעילה יותר, החל ממערכות אבטחה, החל ממערכות אבטחה, החלת, החלת, ואפקטיביות, ואפקטיביות של מערכות אבטחה יעילה של מערכות תקשורת מתוחכמות יעילה יותר, ואפקטיביות של שיטות אבטחה, החל ממערכות תקשורת מתוחכמות יעילה של מערכות תקשורת מתוחכמות יעילה של מערכות תקשורת מתוחכמות יעילה של אבטחה, ואפקטיביות, ואפקטיביות, החל מנקה של מערכות אבטחה, החלת, החל ממערכות תקשורת מתוחכמות יעילה של שיטות למידה, החלת, החל ממערכות תקשורת מתוחכמות יעילה יותר, ורעש