Delta-Modulation (DM oder Δ-modulation) ist ein Analogon-zu-digital und zum Analogon digitale für die Übertragung der Stimmeninformation verwendete Signalumwandlungstechnik, wo Qualität nicht von der primären Wichtigkeit ist. DM ist die einfachste Form der Differenzialpulscode-Modulation (DPCM), wo der Unterschied zwischen aufeinander folgenden Proben in N-Bit-Datenströme verschlüsselt wird. In der Delta-Modulation werden die übersandten Daten auf einen 1-Bit-Datenstrom reduziert.

Seine Haupteigenschaften sind:

• dem analogen Signal wird mit einer Reihe von Segmenten näher gekommen
• jedes Segment des näher gekommenen Signals ist im Vergleich zur ursprünglichen analogen Welle, um die Zunahme oder Abnahme im Verhältnisumfang zu bestimmen
• der Entscheidungsprozess, für den Staat von aufeinander folgenden Bit zu gründen, wird durch diesen Vergleich bestimmt
• nur die Änderung der Information wird gesandt, d. h. nur eine Zunahme oder Abnahme des Signalumfangs von der vorherigen Probe werden gesandt, wohingegen eine Bedingung ohne Änderungen das abgestimmte Signal verursacht, an demselben 0 oder 1 Staat der vorherigen Probe zu bleiben.

Um hohes Verhältnis des Signals zum Geräusch zu erreichen, muss Delta-Modulation Überstichprobenverfahren verwenden, d. h. das analoge Signal wird an einer Rate mehrere Male höher probiert als die Rate von Nyquist.

Abgeleitete Formen der Delta-Modulation sind unaufhörlich variable Steigungsdelta-Modulation, Modulation des Delta-Sigmas und Differenzialmodulation. Differenzialpulscode-Modulation ist der Supersatz der DM.

Grundsatz

Anstatt den absoluten Wert der Eingangsanalogwellenform zu quanteln, quantelt Delta-Modulation den Unterschied zwischen dem Strom und dem vorherigen Schritt, wie gezeigt, im Blockdiagramm in der Abb. 1.

Der Modulator wird durch einen quantizer gemacht, der den Unterschied zwischen dem Eingangssignal und dem Durchschnitt der vorherigen Schritte umwandelt. In seiner einfachsten Form kann der quantizer mit einem comparator begriffen werden, der zu 0 Verweise angebracht ist (zwei Niveaus quantizer), wessen Produktion 1 oder 0 ist, wenn das Eingangssignal positiv oder negativ ist. Es ist auch ein Bit-quantizer, weil es nur wenig auf einmal quantelt. Der Demodulator ist einfach ein Integrator (wie derjenige in der Feed-Back-Schleife) wessen Produktionsanstiege oder Fälle mit jedem 1 oder 0 erhaltenem. Der Integrator selbst setzt einen Filter des niedrigen Passes ein.

Übertragungseigenschaften

Die Übertragungseigenschaften eines Deltas haben moduliert System folgt einer Signum-Funktion, weil es nur zwei Niveaus und auch ein Bit auf einmal quantelt.

Die zwei Quellen des Geräusches in der Delta-Modulation sind "Steigungsüberlastung", wenn Schritte zu klein sind, um die ursprüngliche Wellenform und "Körnung" zu verfolgen, wenn Schritte zu groß sind.

Aber eine 1971 Studie zeigt, dass Steigungsüberlastung im Vergleich zur Körnung weniger nicht einwandfrei ist, als man gestützt allein auf Störabstand-Maßnahmen erwarten könnte.

Produktionssignalmacht

In der Delta-Modulation gibt es keine Beschränkung des Umfangs der Signalwellenform, weil die Zahl von Niveaus nicht befestigt wird. Andererseits gibt es eine Beschränkung auf den Hang der Signalwellenform, die beobachtet werden muss, wenn Steigungsüberlastung vermieden werden soll. Jedoch, wenn sich die Signalwellenform langsam ändert, gibt es nominell keine Grenze zur Signalmacht, die übersandt werden kann.

Bit-Rate

Wenn der Nachrichtenkanal von der beschränkten Bandbreite ist, gibt es die Möglichkeit der Einmischung entweder in die DM oder in PCM. Folglich funktionieren 'DM' und 'PCM' an derselben Bit-Rate.

Anpassungsfähige Delta-Modulation

Anpassungsfähige Delta-Modulation (ADM) oder unaufhörlich variable Steigungsdelta-Modulation (CVSD) sind eine Modifizierung der DM, in der die Schritt-Größe nicht befestigt wird.

Eher, wenn mehrere Konsekutivbit denselben Richtungswert haben, nehmen der encoder und Decoder an, dass Steigungsüberlastung vorkommt, und die Schritt-Größe progressiv größer wird.

Sonst wird die Schritt-Größe allmählich kleiner mit der Zeit.

ADM reduziert Steigungsfehler, auf Kosten der Erhöhung des Quanteln-Fehlers. Dieser Fehler kann durch das Verwenden eines niedrigen Pass-Filters reduziert werden.

Anwendungen

Delta-Modulation, in der besonderen reinen DM hat sehr wenigen praktischen Nutzen. Jedoch ist es ein interessantes Konzept.

SBS Anwendung 24Kbps Delta-Modulation

Delta-Modulation wurde durch Satellitengeschäftssysteme oder SBS für seine Stimmenhäfen verwendet, um langen Entfernungstelefondienst großen Innenvereinigungen mit einer bedeutenden Zwischenvereinigung zur Verfügung zu stellen, die Kommunikationen (wie IBM) brauchen. Dieses System war im Betrieb im Laufe der 1980er Jahre. Die Stimmenhäfen verwendet haben digital 24kbit/s Delta-Modulation mit der Stimmentätigkeitskompression oder VAC und den Echo-Entstörgeräten durchgeführt, um die Hälfte des zweiten Echo-Pfads durch den Satelliten zu kontrollieren. Sie haben formelle hörende Tests durchgeführt, um nachzuprüfen, dass der 24kbit/s Delta-Modulator volle Stimmenqualität ohne erkennbare Degradierung verglichen mit einer hohen Qualitätstelefonlinie oder dem Standard 64kbit/s µ-law Companded PCM erreicht hat. Das hat acht drei Verbesserung in der Satellitenkanalkapazität zur Verfügung gestellt. IBM hat den Satellitenverkehr-Kontrolleur und die Stimmenhafen-Funktionen entwickelt.

Der ursprüngliche Vorschlag 1974 hat einen modernsten 24kbit/s Delta-Modulator mit einem einzelnen Integrator und einen Shindler für die Gewinn-Fehlerwiederherstellung modifizierten Kompander verwendet. Das hat sich erwiesen, weniger zu haben, als volle Telefonlinienrede-Qualität. In 1977one Ingenieur mit zwei Helfern in IBM Research Triangle Park wurde Laboratorium von North Carolina damit beauftragt, die Qualität zu verbessern.

Die Enddurchführung hat den Integrator durch einen mit einem zwei Pol-Komplex-Paar durchgeführten Propheten ersetzt niedrig gehen Filter hat vorgehabt, dem langfristigen durchschnittlichen Rede-Spektrum näher zu kommen. Die Theorie bestand darin, dass ideal der Integrator ein Prophet sein sollte, der entworfen ist, um das Signalspektrum zu vergleichen. Ein fast vollkommener Shindler Kompander hat die modifizierte Version ersetzt. Es wurde gefunden, dass der modifizierte Kompander weniger hinausgelaufen ist, als die vollkommene Schritt-Größe an den meisten Signalpegeln und der schnellen Gewinn-Fehlerwiederherstellung das Geräusch, wie bestimmt, durch wirkliche hörende Tests verglichen mit dem einfachen Signal zu Geräuschmaßen vergrößert hat. Der Endkompander hat eine sehr milde Gewinn-Fehlerwiederherstellung wegen des natürlichen durch Zwölf-Bit-Arithmetik verursachten Stutzungsrundungsfehlers erreicht.

Die ganze Funktion der Delta-Modulation, VAC und Echo-Kontrolle für sechs Häfen wurde in einem einzelnen einheitlichen Digitalstromkreis-Span mit Zwölf-Bit-Arithmetik durchgeführt. Ein einzelner DAC wurde durch alle sechs Häfen geteilt, die Stromspannung zur Verfügung stellen, vergleichen Funktionen für die Modulatoren und Fütterung der Probe und halten Stromkreise für die Demodulator-Produktionen. Eine einzelne Karte hat den Span, DAC und alle analogen Stromkreise für die Telefonlinienschnittstelle einschließlich Transformatoren gehalten.

Siehe auch

• Anpassungsfähige Differenzialpulscode-Modulation
• Konverter des Analogons-zu-digital
• Codec
• Pulscode-Modulation
• Pulsdichte-Modulation
• Modulation des Delta-Sigmas
• Direkter Strom digitaler

Quellen

Links

• Delta-Modulator