Gürültü Performansını Analiz Etmek Delta Modulation Sistem sistemleri
Delta modulation (DM), analog sinyalleri bir dijital bitimine dönüştüren dijital sinyal işlemede temel bir tekniktir.Bu ses iletiminin temel özellikleri, kendi sadakatini sınırlayan ve bir bütünleme sistemini uygulamak için yeterlidir. Bu gürültünün, yüksek hacimli gürültünün, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve erken dijital ses iletimini sağlamak gibi basit bir şekilde analiz eder.
Delta Modulation nedir?
Delta modulation, Nyquist oranından (oversampling) önemli ölçüde daha yüksek bir oranda örnekleme sinyalini kullanarak bir analog sinyale işaret eder ve sonra her örneği önceki yeniden yapılandırma değerine kıyasla karşılaştırır.The difference (delta) Bu miktarını iki seviyeden birine uygular: +345 veya -345, DM sadece bir sabit adım büyüklüğüdür, çünkü sinyalin bir ‘1' işaretinin sinyalini artırdığını gösterir.
Delta Modulation
Bir delta-moder sinyalinin kalitesi, sistemle ilgili üç bağlantı ile bozuluyor: herhangi bir dijital sistemde doğal olarak ölçümlenen gürültü, yavaş farklı sinyal segmentlerinde görünen ve giriş değişikliklerinin sistem için çok hızlı bir şekilde gerçekleştiğinde meydana gelen aşırılık basıncı.Her tür farklı nedenler ve dikkatli bir şekilde azaltılabilir algoritmaların veya uyarlanabilir algoritmaların azaltılması.
Sayılama Gürültü
Mikrota modulation sonuçları doğrudan 1-bit ölçümleyiciden kaynaklanır. Hata-code modlama (PCM), çok fazla sayıda ölçüm cihazını temsil etmek için çok basitleştirilmiş ölçümler, sadece bu ölçümleme hatasının işareti, hatanın boyutunun yavaş yavaş yavaş yavaş değiştiğinde, + {{/2 ve - 0.10/2 arasında, sinyalin yüksek oranda yayılmasında beyaz olan bir gürültü zemini üretmek.
Granular Gürültü
Granular gürültü - ayrıca idle-kanı gürültü olarak da adlandırılır - giriş sinyali sabit olduğunda veya yavaş yavaş değişir.Böyle bölgelerde, +345 ile -345 arasındaki ölçümler için yeniden inşa edilmiş sinyalin tutulması için ölçümler yapılır.Bu toggling, yüksek frekanslı gürültünün aşırı derecede yüksek frekanslı dönüştürücüyü kötü bir şekilde yerine getirmenin birincil nedenidir.
Slope Overload Distortion
Slope aşırı yükleme, giriş sinyalinin anlık eğimi bu limitten daha fazla geçtiğinde meydana gelir, modülatör girişin gerisinde yeniden inşa edilmesine neden olur.[Dönüşünme:0)[Dönder:Dönüşükler)[Dönüşükler: yüksek frekanslı hatalar ve SNR’de bir azalma, yüksek frekanslı bileşenler için yüksek frekanslı gürültüyü azaltır.
Gürültü Performansının Matematiksel Analizi
Bir delta modulation sisteminin genel gürültü performansı, amplif A ve frekansının (SNR) tarafından ölçülmelidir: 2}}Küresel gürültü gücü toplamına kadar, hız boyutunun yerine getirilmesi gerekir: + eğimli + eğimli aşırı yükleme.
[FONT=0) × f[[DÜT:2)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
Bu durum karşılanırsa, sadece nicellik ve granular gürültü önemlidir. Doğrulama hatasının düzgün bir dağılımı varsayılırsa, gürültü gücü spektral N) [FLT|D|D][/FONT=)[D=[D=FONT=)[D=[D=2|D=3][/FONT=)[B][/FONT=[B][/FONT=)
[FONT=0)SNR = (3 f[DÜT:2)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ: 3 )[Üye Değerler: 4)[Üye Olmayanlar[Üyeler)
Bu ifade, SNR'nin yüksek örnekleme frekansı (oversampling) ve daha küçük bir adım büyüklüğü ile geliştiğini ortaya koyuyor. Ancak, {{ yüksek hacimli veya yüksek frekanslı girişlere dayanan eğimin riskini artırır.Örneğin, verilen bir giriş için en iyi üç basamak boyutu aynı bir uzlaşmadır. Geniş bir sinyal için, tek {{ yeterli değildir; bu nedenle, adaptive deltaulation (ADM) kullanılır, bu nedenle, SNR'nin desene göre en az 0.10'i en aza indirir.
Signal-to-Noise Oran (SNR) Uygulamada
Gerçek dünya uygulamaları, teorik SNR'nin tekrarlayıcı olan girişle ilgili orijinal analog girişi karşılaştırarak ölçülmüş olan bir değişkene sahiptir.Bu en iyi örnekleme, örnekleme jitter ve filtre imperfections degradları için teorik SNR. yine de, temel ticaret-off kalır: verilen aşırılık oranı için, bu dengelerin sabitlenme ve eğimli aşırı yüklemeleri kullanarak daha iyi bir şekilde şekillendirilmesi gerekir.
Ticaret ve Optimizasyon
Bir delta modulation sistemi örnekleme frekansı, adım boyutunu ve muhtemelen uyarlanmış bir ayarlama programı içerir. Aşağıdaki faktörler tasarıma rehberlik eder:
- [FONT=0)Sampling oranı (f)[Dönetici:2)[Dönetici:0) Yüksek oversampling, SNR'yi ölçümleme gürültüyü azaltır ve SNR'yi arttırır, ancak biraz hız ve güç tüketimini artırır. Çoğu DM sistemleri f[D:2).
- [[Dönetici:0)Adım büyüklüğü (345): [Dönetici: 345; Küçük 345 gürültüyü azaltır, ancak eğim aşırı riski artırır; büyük 345 tam tersidir.En iyi {{, beklenen sinyal istatistiklerine bağlıdır - konuşma için, ortalama bir adım büyüklüğü daha iyi sonuçlar verebilir.
- [FONT=0)Öylernek:[Dönemli)) Yüksek frekanslı pre-emphasisleri modülasyondan önce girişe uygulayın, sonra rekonsasyondan sonra tamamlayıcı de-emphasis, yüksek frekanslı bileşenleri artırmakla sınırlı gürültüyü azaltır.
- [FONT:0) şekillendirme:[Dönlendirme:[Dönlendirme): Modelator'da düşük geçiş filtresini içeren bir geri bildirim döngüsü kullanılarak (sigma-delta modulation) daha yüksek frekanslara doğru ölçümler yapar.
Adaptive delta modulation (ADM) genel amaçlı uygulamalar için en etkili optimizasyon olarak kalır. Birçok ADM algoritmaları - sürekli değişken eğim delta modulation (CVSD) Bluetooth ses kodlarında kullanılır -dinamik olarak 345 son birkaç bitlere göre.Bu yaklaşım, çok sayıda giriş anında SNR'yi çok çeşitli sürümler ve frekanslar üzerinden verir ve iletişim için uygulanabilir hale getirir.
Adaptif Adım-Size Teknikleri
En yaygın adaptive algoritması sürekli faktörlü yöntemdir: son k bitleri 2.0'dan aynıysa (örneğin eğim aşırı yükleme), adım büyüklüğü bir faktör α > 1 ile çarpılır; eğer birazlar değişir (örneğin, ortaya çıkan performans artışı dramatik bir şekilde değişir) α ile bölünmüştür. α-bit / 10'dan fazla ekran genişliğine sahip bir şekilde sabitlenir ve bu basit mantık, sadece birkaç dijital kapı ve bir karşılanır.
Diğer Modulation Schemes ile Karşılaştırma
Delta modulation genellikle nab-kob modulation (PCM) ve diferansiyel pul-code modlama (DPCM) PCM, örnek olarak çok fazla sayıda ölçüm cihazı sunuyor, ancak örnek ve böylece daha yüksek bant genişliği için yüksek SNR sunuyor. DPCM tahminleri daha küçük bir ölçümleme oranına izin veriyor; bant verimliliği için çok karmaşıklık sağlar.
| Technique | Bits per Sample | Noise Characteristics | Typical SNR (for 64 kbit/s) |
|---|---|---|---|
| Delta modulation (basic) | 1 | Granular noise + slope overload | 30–35 dB (speech) |
| Adaptive DM (CVSD) | 1 | Low, uniform noise | 35–40 dB (speech) |
| PCM (8-bit) | 8 | Quantization noise only | 49 dB (uniform) |
| DPCM (4-bit) | 4 | Prediction error noise | ~45 dB (speech) |
PCM daha yüksek teorik SNR, delta modulation'ın basitliği ve sağlamlığı iletime hatalarına karşı cazip olsa da, burada tartışılan ilkelerin gerçek zamanlı olarak evrimi.
Uygulamalar ve Modern İlişki
Yüksek çözünürlüklü çok sayıda dönüştürücünin yaygınlaşmasına rağmen, delta modulation ve türevleri yaygın olarak kullanımda kalır. Low-complexity DM şu anda kullanılır:
- [FONT:0)Milite ve uzay telemetrisi: Güç ve ağırlık kısıtlamalarının kritik olduğu ve 1-bit arabirimleri basit izolasyonu basitleştirir.
- [FONT=0)Mavi çok iyi ses kodcular: CVSD kodc tarafından yetkilendirilmiş olan Bluetooth standardı (örneğin SCO bağlantıları) 64 kbit /s'de adaptif delta modulation kullanır.
- [FONT=0]Sigma-delta ADCs ve DACs:[DDD:0] Neredeyse tüm yüksek sadakatli ses ve hassas ölçüm sistemlerinin özü, gürültüyü azaltmak için temel DM'ye karşı avantaj sağlar.
- [[Düzücük- Güç sensörü düğümleri:[Dönetici uygulamaları için, DM yüksek hızlı bir çok-bit dönüştürücü gerektirmeden basit bir analog-dijital arayüz sunar.
Daha fazla okuma için, mevcut olan Leydikler üzerinde (Dönetici) veya [[Döneticileri ile ilgili klasik çalışmalar için doğrudan geçerlidir.[Döneticileri ve iletişim bağlantılarını kullanarak, [[Geçmişler için, aşağıdakiler gibi standart referanslar için, mevcut olanlar gibi, sigma-del dönüştürücüler).
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Bir delta modulation sisteminin gürültü performansı, ölçüm ve sensör arabirimleri gibi uygulamalarla yönetilebilir. Sabit bir adım boyutu, yüksek dinamik aralıklarla SNR'yi sınırlandırmak için bir işlemdir; basitleştirme teknikleri büyük ölçüde bu sınırlamayı aşabilir, bu sınırlamaları ayırt eden ve algılayıcı arabirimleri kullanarak, örnekleme frekansı seçerek, uyarlanabilir bir algoritmaları kullanarak ve opsiyonel olarak dahil etmek için dijital modlama işlemine devam eder.