Delta modulation (DM), dijital sinyal işleme (DSP) temel bir tekniktir, bu basitlik, dijital gösterimine analog sinyalleri dönüştürmek için eşsiz bir yaklaşım sunar. Her örnek için mutlak amplitüdün aksine, delta modulation encodes the0.10FLT:0difference).Bu basitlik, özellikle de orijinal geri yükleme teknikleri, telekomünikasyon ve filtreleme gibi gerçek zamanlı uygulamaları tamamlamak için bir şekilde, dijital sinyal restorasyonu ve filtrelemek zorundadır.

Delta Modulation: Analog Variations to Digital Bits

Delta modulation basit bir premise üzerinde çalışır: Her örnekleme anında bir sinyalin kesin değerini artırmak yerine, sinyalin daha yüksek olup olmadığını veya önceki örneke göre azaltıldığını kaydeder.Bu ikili karar, gelen analog sinyali yerel olarak yeniden yapılandıran bir sürümle karşılaştırır.If the correct value of a signal at each Simulator, the hatchlator prints a “1” (veya olumlu bir puls); eğer daha düşükse, “0” (veya negatif bir pulsiyon) çıktı.

Alıcıdaki yeniden yapılanma, alınan bazı gecikmelere dayanan sabit bir adım boyutunu içeren bir bütünleme kullanır ve bu adımlı granular yavaş varyasyon dönemleri sırasında orijinal analog dalgaformunu izler. adım büyüklüğü kritik bir parametredir: çok küçük ve sistem hızlı değişikliklerle devam edemez (ADM).

Her örneği çok fazla sayıda değere doğru ölçen nabızlı modlama (PCM) ile kıyaslanma işlemi, bu işlem, her örneği örnek olarak çok daha yüksek bir örnekleme oranını gerektirir - neredeyse birçok kez Nyquist oranı.Bu ticaret-off, yüksek enerji tüketiminin erken ses kodlu veya düşük maliyetli dijital radyo bağlantıları gibi mutlak sadakatlere öncelik verildiği sistemlerde cazip hale getirir.

Daha derin bir teorik temel için, ).

Dijital Signal Restorasyonunda Delta Modulation: Gürültüyü Gürültüden Yeniden Keşfedin

Signal demasyonu, depolama veya oyun geri dönüşümde kaçınılmazdır. Gürültü, bozulma ve düşüşler analog dalgaformu bozuyor ve kritik bir DSP görevi yeniden inşa ediyor. Delta modulation iki önemli şekilde restorasyona katkıda bulunur: Birincisi, dijital filtrelerle işlenebilir bir miktar akışa dönüştürmek; ikincisi, sinyal varyasyonları ve gürültü arasındaki farkedici özellikleri.

Gürültü Diferansiyel Encoding

Çünkü delta modulation, mutlak değerlerden ziyade, doğal olarak bir PCM sisteminin temel alanını değiştirebilecek düşük frekanslı gürültüyü değiştirir. Örneğin, örneğin, yavaş yavaş yavaş örnekleme oranına göre değişir; DM bitstream hala takip edecektir, ancak sonraki dijital filtreleme ile bir araya geldiğinde, bu sürekli dengeyi ortadan kaldırır.

Slope Overload and Gürültü Trade-Offs in Restoration

Restorasyon senaryolarında, ilgi sinyali orijinal adım boyutunu biliyor ve eski manyetik kasetten, yüksek frekanslı içerikten yararlanılabilir; sabit bir adım boyutu, geçici olarak eğimi takip edebilir – geri alınan sinyali etkili bir şekilde eşitleştirebilir. Bu, orijinal adım boyutunu biliyor ve adapte olur. Örneğin, ses restorasyonu kendi başına entegre edilebilir.

Hata Resilience ve Yeniden Yapın

Bir çoğu zaman restorasyonda delta modulation'ın faydalarını göz ardı ediyor, bu yüzden izole hataların sadece küçük bir aksaklık sistemi için mükemmel bir seçim haline getiriyor, çoklu DM akışlarında tek bir hata, çok fazla yanlış anlama hatalarına neden olabilir.In DM, her bir adım büyüklüğü ile farkı etkiler, bu yüzden izole hatalar sadece küçük bir aksaklık hataların patlama veya öngörülemeyen sistemler için mükemmel bir seçim yapar.

sinyal restorasyonu için uyarlanabilir delta modulationa yapılan araştırmalar devam eder; a Adaptasyon tekniklerinin son araştırması, [[0) Bu IEEE kağıdı, ses restorasyonu için Adaptasyonel delta modulation).

Filtreleme Teknikleri Delta Modulations tarafından kullanılabilir

Bir analog sinyal DM bitstream olarak temsil edilirken, geleneksel dijital filtreler uygulanabilir. ancak, ilk olarak çok fazla sayıda PCM gösterimine dönüşebilecek özel filtre yapıları için DM çağrılarının tek bit doğası.Bu bölüm delta modulation ile birlikte kullanılan en yaygın filtreleme yaklaşımlarını kapsar.

Bitstream filtreleyicisi

En basit filtre, birçok uygulama için yeniden inşa edilen analog sinyale uygulanan düşük frekanslı bir filtredir.Bu, yüksek frekanslı ölçüm gürültüsü (granular gürültü) ile ortaya çıkan adımlı akış oranı.In practice, a simple düşük frekanslı filtre veya dijital hareketli bir filtre birçok uygulama için yeterlidir.

Gürültü için Adaptif Filtreleme İptal

En az meydans (LMS) algoritması gibi, DM'nin bilinen bir sinyal ile ilişkilendirildiği durumlarda, uyarının belirli bir sinyale uygun olması ve çıkarılması gerekir.Bu özellikle de güç hatlarının ortak bir kirletici olduğu hesaplarda kullanılabilir.

Verimli Restorasyon için yeniden kullanılabilir (IIR) Filtreler

Sonsuz dürtü cevabı (IIR) filtreler FIR filtrelerden daha az musluk gerektirir, onları gerçek zamanlı işleme için çekici hale getirirler. Ancak, DM'nin adım büyüklüğü doğru bir şekilde hesaplanamazsa, modern atelif bir iletişim için kullanılan bir optik sistem oluşturur.

DM sistemleri için dijital filtreleri uygulamak için pratik bir ders mevcut: 0:0)Analog Cihazları).

Uygulamada Avantajları ve Zorluklar

Anahtar Faydaları

  • [FONT:0) Düşük Kompleksi:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0) Bir delta modülünün donanım veya yazılım uygulamaları ve demodulator minimumdur, sadece bir kompiyer, bütünleme ve birkaç mantık kapısı. Bu, işleme gücü sınırlı olduğu gömülü sistemler ve IoT cihazlar için ideal kılar.
  • [FONT:0]Band geniş verimlilik:[Dönetici:[Dönetici:0)Yüksek örnekleme oranı gerektirene rağmen, tek bit çıkış sadece bir dijital yol dahil olmak üzere çok basit kanallardan aktarılabilir. Birçok durumda, ayrı bir saat kurtarma gerekli değildir, çünkü bit akışı geri dönüş-zero formatlarıyla tasarlandığında kendini ifade eder.
  • [FONT:0)Graceful Degradasyon:[Dönemli:[Dönemli)[Dönemli) olarak, DM sistemleri gürültü altında yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş, sinyal kalitesinin garanti edilemeyen uygulamalar için uygun hale getirir.
  • [FONT:0)Ease of Integration with Analog Circuits:) Çünkü DM farklılıkları olan anlaşmalara göre, doğrudan farklılaştırıcılara veya bütünleştiricilere, sensör arayüzlerine ve kontrol döngülerine basitleştirilebilir.

Inherent Limits and Mitigation Strategies

  • [FONT:0)Quantization Gürültü (Granular Gürültü): [Dönder veya yavaş yavaş giriş döneminde, doğru değer etrafında adımlı baylar, daha küçük bir adım boyutunu (daha yüksek bir eğimli) kullanarak işlem yapılır veya bir adım boyutunu kullanır.
  • [FONT:0]Slope Overload Distortion:[Dönetici: 0 ) Giriş sinyali örnekleme süresinde bir adımdan daha hızlı değiştiğinde, modülatörün onu takip edemez, bozulmaya yol açabilir. Solutions: Örnek oranı artırmak, adım boyutunu artırmak veya modlamadan önce yüksek frekanslı bir algoritma kullanın.
  • [FONT:0]Limited Dynamic Range:[Dönemli bir adım büyüklüğü olmadan, temel bir DM sistemi dinamik aralığı yaklaşık 20-30 dB, yüksek sadakatli ses için yetersiz. Modern delta-sigma modüllators ve ADM bunu geri bildirim ve çokbit ölçümleme kullanarak önemli ölçüde genişletmektedir.

DM'nin delta-sigma modulation ([DSM) evrimi bu sınırlamaların çoğunu ele aldı; karşılaştırmalar [[DSM #).

Restorasyon ve Filtrelemedeki Gerçek Dünya Uygulamaları

Ses Restorasyon

Inarchival audio, delta modulation, basit medya filtrelerinin yavaş farklı bileşenleri etkilemeden sabitlenmiş bir şekilde sinyali geri yüklemesi için kullanılır.Bu kaynakların gürültü özellikleri genellikle tıklamalar, pops ve düşük frekanslı rumble. A DM codec with adaptive step büyüklüğü, basit bir medya filtrelerinin sabitlenmeden sabit bir şekilde geri yükleme işlemine yol açabilir.

Biyomedikal İşaret İşleme

Elektrocardiogram (ECG) ve elektroenseseogram (EEG) sinyalleri nispeten düşük bant genişliği ve yavaş varyasyonları vardır, onları DM için ideal adaylar yapar.In portatif veya implant edilebilir cihazlar için, güç tüketimi kritiktir; yeniden inşa edilmiş sinyal ile sinyalin basitleştirilmesi, o zaman cihazın kendisi için gerçek zamanlı filtrelemeye izin verir.

Telekomünikasyon Eşitliği

Erken dijital abone hattı (DSL) sistemlerde, delta modulation, ses bant verileri için düşük çözünürlükli bir kodc olarak kullanılmıştır. Bu tür sistemlerde kullanılan eşitleştiriciler, yüksek çözünürlük analog bileşenlerinin bir parçası olarak DM decoders'u sık sık sık dahil eder.Bugün, ilkelerin sigma-delta dönüştürücüler tarafından miras alındı.

Future: Delta Modulation in the Age of Machine Learning

Klasik delta modulation nadiren yüksek sadakatli ses veya video için birincil kodc olarak kullanılırken, basitliği yeni nişler bulmaya devam ediyor. kenardaki öğrenme, çoklu-bit dönüşüm ve filtreleme olarak doğrudan temsil edilebilir olan algılayıcı verileri, bu konudaki çok-bitki trenlere benzeyen artışlar için doğal olarak çalışır.[0/123-düşük-endasyonlar ile birleştirin.

Ayrıca, analog hesaplama ve karışık işlemedeki ilginin yeniden dirilişi, düşük gecikmeli ve minimum donanımın önemli olduğu durumlarda, uyarlanabilir bir işlemle ilgili olarak, sinyal işleme mühendisinin aracı olarak kullanılan bir araç olarak yeniden canlandırılmaktadır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Delta modulation, analog sinyalleri dijital forma dönüştürmek için basit bir henüz güçlü bir yöntem sunar, sinyal restorasyonu ve filtreleme için doğal avantajlar sağlar. basitleştirici, bant genişliği ve granular gürültü gibi zorluklar dikkatli bir şekilde gerektirir - tekniğin düzeltilmesine devam eder.Modern dijital filtreler, DM ile bir araya geldiğinde, yüksek çözünürlükte birçok gerçek zamanlı ve düşük güç uygulama sistemleri ile devam eden sorunlarla birlikte, yüksek çözünürlükte ve düşük maliyetli bir şekilde iletişim kurmada daha fazla zorluk çeker.