Delta modulation, her örnekle ilgili gerçek zamanlı sinyalleri dijital bir temsile dönüştüren temel bir tekniktir - örnekler arasında, deltaulation ve depolama için gerekli olan verileri dramatik olarak azaltır, özellikle ses iletişim, telemetri ve erken dijital ses gibi geleneksel sistemler için cazip gösterir.

Delta Modulation nedir?

Delta modulation (DM) her bir örnekleme anında tam amplitüdün değerini ifade eden bir dalga kodlama tekniğidir, DM'ler sadece 1'in ve 0'ların ikili akışı olarak fark eder ve her bir miktar sinyalin daha düşük örnekleme için son derece verimli olup olmadığını gösterir.

Temel fikir 1940'lara ve 1950'lere geri döndü, araştırmacılar askeri iletişim sistemleri için PCM'ye daha basit alternatifler ararken, ilk pratik delta modülatörler ayrık bileşenler kullanılarak inşa edildi -kompatörler, bütünlemeler ve dönüşler - ve yakında güvenli ses bağlantıları ve erken uydu iletişimleri için kullanımlar bulundu. Zamanla, teknik, adaptif bir modülasyon (MAD) ve diferansiyel pul modlama (DPCM) ve diferansiyel modülasyon olarak daha sağlam şekillerde gelişti.

Pulse Code Modulation ile Karşılaştırma

Ancak standart bir PCM sistemi, her örnek, )N)[Dönetici:2)N[Dönetici:2) × f[DDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜye Olmayanlar İçindekiler, yüksek çözünürlükte, ancak yüksek çözünürlükte bir miktar daha fazla ısıtılabilir.

Delta Modulation Nasıl Çalışır

Bir delta modüllator üç ana bina bloklarından oluşur: bir komparator, bir niceleştirici ve bir bütünleştirici. Süreç adım adım adım adım adım atarak tanımlanabilir:

  1. [FONT:0)Sampling:[Dönetici: [Dönetici:0][Dönemli:2|t)[Dönemli: 3)[Dönemli: 3)[Düzücük-zamanlı)[Dönemli:[Dönemli)[Düzlütçe)[Düzücük|Dönemli)[Üye Olmayanlar (Dönemli)
  2. [FONT:0)Öyle:[[Dönem: 1) Bir bütünleme (Dönetici) önceki yeniden inşa edilmiş örnek (Üye) ► 1[0][[DÜye Olmayanlar) Bu değer, hesaplamaya geri dönülüyor.
  3. [FONT:0]Error Hesaplama: [Dönetici: [Dönetici] [Dönetici] = x[n] – ⁇ [n-1][[Dönetici” veya hata sinyalidir.
  4. [FONT=0)Quantization:[Dönetici:[Dönetici: 1 ))) veya ⁇ (eğer))))))))))))))))))))))))))))) Bir hesap, (vardır.
  5. [FONT:0)Bit Çıktı:[Dönetici:0)[0][0)[0|0|0|0|0|0|0|0|Dış:[Dönemli) = 0[Dönemli) = 0[Dönemli bir adım için.
  6. [FONT:0) Integration:[Dönetici:[Dönetici] [Dönetici: 2 ) [Dönemli değere doğru bir şekilde bir adım atmış.

Matematiksel olarak, alıcıdaki decoder, aynı adım boyutunu orijinal dalgaformunun bir kısmını geri almak için aynı adım boyutunu kullanarak birleştirir. Sistem aslında ilk sipariş geri bildirim döngüsü, gürültü çıkarma filtresi olmadan bir delta-sigma modülatörüne analog.

Bütünleştirici ve Sayısal Rolü

İntevazı kısa vadeli bir bellek olarak hareket eder, en son yeniden inşa edilmiş değeri depolamak için çalışır.Doğruluk, sistemin girişini nasıl iyi belirler. Sabit basamaklı bir ölçüm[Döneticiler)[PDöneticiler arası bir adım) ilerleyiciye izin verir.[Döneticiler arası gürültüyü takip eder, ancak sabit bir adım boyutu azalırken eğimi azaltır.

Delta Modulation'ın Avantajları

  • [FONT:0)Extremely basit donanım:[Dönetici:[Dönetici:0) Yalnızca bir hesaplayıcı, bir tek bir ölçümleyici ve bir bütünleme (daha basit bir RC devre) gerekli. Bu, DM'nin düşük maliyetli, düşük maliyetli sistemlerde ve uzak sensörlerde düşük güç uygulamaları için idealdir.
  • [Düzücük:0) Düşük oran:[Dönetici:[Dönetici:0) Düşük oran:[Dönetici:0)[Dört:0)[Dörtücükler her bir örnek bir parçaya kodlanır, gerekli iletim bant genişliği aynı örnekleme oranı için PCM’ninkinden çok daha düşük olabilir.
  • [FONT:0)Robustness to iletim hatalarına izin vermek için: Her bir parça bir göreceli değişikliği temsil ettiğinden, tek bir miktar hata mutlak büyüklüğü bozmuyor; hata, tek bir adım büyüklüğü ile sınırlı ve yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
  • [FONT:0] Yavaşça farklı sinyalleri için iyi performans: Ses gibi sinyaller (orta frekans baskın bileşenleri ile) 32 kHz olarak kabul edilebilir sadakatle kodlanabilir.
  • [FONT:0)Inherent di kodlaması:[Dönetici:[Dönetici:0) Çıktı zaten belirli iletim hatları veya kayıt medyası ile bağlantılı olarak avantajlı olabilir.

Delta Modulation of

Onun zarafetine rağmen, temel delta modulation, performansını sınırlayan iki büyük parçadan muzdariptir: eğim aşırılık ve granular gürültü.

Slope Overload Distortion

Slope aşırı yükleme, giriş sinyalinin modülatörden daha hızlı değiştiğinde gerçekleşir. Durum şu şekilde verilir:

[[Dönem:0)(t)/dt[Dönemli: ﴾4﴿

Signal'in anlık eğimi, modülatörün takip edebileceği maksimum eğimi aşıyorsa (örneğin, arka plandaki yeniden yapılandırılmış dalgalar), düzleştirilmiş veya çarpık bir çıkış oranı üretmek, özellikle yüksek frekanslı bileşenler veya geçiciler için sorunludur.In yüksek frekanslılar için, tasarımcılar ya da düzeltme oranını artırmak zorundadır (örneğin, bant genişliğini artırmak) veya adım boyutunu artırmak (örneğin, sabit bir ses çıkarır).

Granular Gürültü

Granular gürültü - ayrıca idle kanal gürültü olarak da adlandırılır - giriş sinyali sabit olduğunda veya çok yavaş değişir. Değişen bir girişin yokluğunda, modülatör +345 ve ⁇ adımları arasında, eğimli bir düşüş elde etmek - ancak herhangi bir örnekleme oranı için daha olası bir maliyetle.

Bu doğal çelişkiler, girdi sinyalinin aktivitesine dayanan adım boyutunu dinamik olarak ayarlarken, böylece aşırı gürültü ve granular arasındaki ticareti optimize eder.

Diğer Sınırlar

  • [FONT=0) Yüksek örnekleme oranı gereksinimleri:[Döneticileri ile bile, DM genellikle aşırılık (Sampling oranlarının üzerinde iyi olan) SNR'ye ulaşmak için, özellikle geniş bant sinyalleri için.
  • [FONT:0) Yok edici değil:[Dönetici:[Dönetici], düz DM, gürültüyü yüksek frekanslara doğru doğru doğrultamaz, bu yüzden gürültü temel bantta düzgün bir şekilde dağıtılır.
  • [FONT:0]Yerel dinamik aralığı: [Dönemli adım boyutu, doğrusal olarak takip edilebilecek maksimum sinyal amplitüdünde zor bir sınır oluşturur.

Performans Analizi ve SNR

Lale mod-ülasyonun sinyal oranı belirli varsayımlar altında elde edilebilir.Bir sinüssel amplifikasyonun girişi:0)) ve frekansıFLT:2).

[FONT:0]2: {0|2|0|2|[Dönemli) [Dönemli) {0|0|2|0|0|2|0|0|2|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|)

[FONT:0] [DÜDÜDÜDÜ:2] ) = 1 / T)[Dönetici:0))[DÜye Olmayanlar SNR’ye ulaşmak için, adım büyüklüğü {{ genellikle beklenen maksimum eğim için aşırı yüklemeyi önlemek için yeterince büyük seçilir.

[FONT:0]SNR))[FLT: 9)[FLT: 4][[D)[D[D)[D)[D)[D)[D)[D))[D))[D))[D))[D))[D))[D))[D))))[D))[D)))[D))

Bu ifade, örnekleme oranının her türlü katının, SNR'nin yaklaşık 9 dB'nin (veya PCM'nin 6 dB'den fazla) daha hızlı artış gösterdiğini gösteriyor.[D)[DDDDDDDDDDDDD)[DDDDDD)[D)[DDDD)[D)[D)[D)[D))[D))[D)[D))[D=D)))[D=D)))))))))))))))

Uygulamada, sabit bir adım büyüklüğü ile 64 kHz örnekleme oranı, düşük kaliteli konuşma için kabul edilebilir, ancak PCM'nin 8-bit ölçüm için ne sağladığının altında.) Bu nedenle, temel DM nadiren niş uygulamalar dışında kullanılır; ancak, adaptive torunları önemli kalır.

Delta Modulation

Temel DM programının birkaç modifikasyonu, sınırlamalarının üstesinden gelmek için geliştirildi, özellikle de uyarlanmış delta modulation ve dibiygamlama kodu modulation.

Adaptif Delta Modulation (ADM)

Adaptif bir delta modulation, adım büyüklüğü 345, aynı zamanda (prodüktör akışına göre) ve biraz alternatif (örneğin, Song-Parks veya sürekli değişken eğim delta modüllator, CVSD) ile kıyaslandığı zaman, aynı zamanda tekrar değişkenlik gösterir (örneğin, birkaç alternatif) ve daha güvenli bir şekilde sabit veya yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Diferansiyel Pulse Code Modulation (DPCM)

DPCM, tahmin hatasını tek bir bit yerine birden fazla miktara ölçerek, DPCM, verilen bir örnekleme oranı için daha yüksek SNR'yi elde edebilir, ancak bir Adaptif sürümde, ADPCM, ITU-T G.721'de standartlaştırılır ve telephony'da yaygın olarak kullanılmaktadır. DPCM, DM'nin “yüksek çözünürlüklü” olarak düşünülmüş bir şekilde, daha iyi bir şekilde işlem oranına sahip olabilir.

DeltaSigma Modulation

Deltasigma modulation ( ⁇ ) geri bildirim döngüsündeki bütünleme ve ölçümleyicinin siparişini tersine çevirirken, DM, ölçümden sonra yeniden inşa edilen sinyali birleştirir ve DM, ölçüm yapmadan önce hatayı birleştirir.Bu ince değişiklik, yüksek frekanslara (noise şekillendirmeye) doğru ölçümlemenin yapılmasını sağlar.

Delta Modulation of Delta Modulation

Temel DM nadiren modern yüksek sadakat sistemlerinde kullanılırsa, ilkeleri ve adaptif formlar birçok pratik uygulamada görünür.

  • [FONT:0)Voice iletişim: [Döneticiler Bluetooth kulaklıklarında gömülüdür, DECT aküsüz telefonlar ve askeri “STU-III” güvenli ses terminalleri. Düşük miktar oranı (tipik olarak 16-32 kbps) dar bant kanalları için DM çekici hale getirir.
  • [FONT=0]Telemetri ve uzaktan algılama: [Dönetici: 0 [Dönetici: 0) Uydu ve UAV telemetri sistemleri genellikle DM veya ADM'yi uzun mesafe iletimi için gerekli olan düşük güç tüketimi nedeniyle kullanır.
  • [FONT:0] Dijital ses kaydı: [Dönetici: [Dönetici:0] Erken dijital kayıtçılar (örneğin Sony PCM-F1, 352 kbps'de bir delta modulation türü kullandı ve PCM'nin baskın hale gelmesinden önce DM-sistemleri işe aldı.
  • [FONT:0) Kontrol sistemleri:[Döneticiler ve motor kodlayıcılar, bir delta-modated pul tren üreten, sabit pozisyon yerine, dijital farklılaştırmayı basit bir şekilde kodlayan bir kodlayıcı kullanır.
  • [FONT:0)Neural kayıt:[Dönetici: 1) Biyomedikal Uygulamaları[Döneticileri için uygun biyomedikal sensörler bazen minimum devre alanı ile yüksek veri sıkıştırmasını kullanarak, [[Ücretsiz:2) FenDirect: Delta Modulation in Biomedical Applications).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Delta modulation, dijital sinyal işlemedeki basitlik ve performans arasında klasik bir ticaret düzenlemektedir. tek-bit kodlama planı, SNR'yi önemli ölçüde geliştiren uygulamalar için radikal bantlama ve en az donanım karmaşıklığı sunar. ancak, eğimli aşırı yükleme ve granular gürültü problemlerinin sadakatini sınırlandırır, adaptif ve çok seviyeli bir kodlamanın gelişimini gerektirir.

Bugün, DM'nin doğrudan incilantı -delta-sigma modulation – yüksek çözünürlüklü dönüşümin arka kemiği olarak ses, enstrümantasyon ve iletişim aracı olarak görev yapan mühendisler için temel bir temel sağlar.