Что такое DM, LDM, CVSD и ADPCM?

Дельта-модуляция (DM) является дифференциальным методом квантования или кодирования формы волны. DM- энкодер использует ошибку между исходным сигналом, который будет кодироваться, и самим кодированным сигналом, чтобы создать дифференциально квантованный поток данных. Этот поток данных, обычно вычисленный сигнал ошибки, является сигналом с более низкой битовой частотой, который может быть декодирован согласованным декодером на стороне приемника в порядок достижения сжатия данных и, следовательно, низкой скорости передачи данных.

Линейная дельта-модуляция (LDM), непрерывна Переменная дельта-модуляция наклона (CVSD) и адаптивный дифференциальный импульсный Код модуляция (ADPCM) являются методами дифференциального кодирования формы волны. Каждый использует двухуровневые, или однобитовые, энкодеры и может выполняться при многих различных скоростях дискретизации или данных. Кодированная скорость передачи битов обычно прямо пропорциональна скорости выборки входного сигнала. Для примера в LDM и CVSD для вычисления закодированного потока данных используется по одному биту на выборку.

В LDM постоянный размер шага используется, чтобы аппроксимировать входной сигнал с одним битом на каждую выборку сигнала. В кодированном битовом потоке каждый 1 бит увеличивает амплитуду на размер шага по сравнению с предыдущей выборкой декодированного сигнала. Каждый 0 бит уменьшает амплитуду на размер шага. Используя LDM, эффективность энкодера может пострадать из-за условия, известного как «перегрузка по наклону», когда наклон входного сигнала изменяется слишком быстро, чтобы энкодер точно отслеживал его, для образца во время высокой частоты содержимого.

CVSD является LDM с сложением адаптивного размера шага. Путем регулировки или адаптации размера шага к изменениям наклона входного сигнала, энкодер способен представлять низкочастотные сигналы с большей точностью, не жертвуя такой же эффективностью из-за перегрузки наклона на более высоких частотах. Когда наклон входного сигнала изменяется слишком быстро, чтобы энкодер не отстал от него, размер шага увеличивается. И наоборот, когда наклон входного сигнала изменяется медленно, размер шага уменьшается. Детектор перегрузки по наклону и силлабический фильтр используются в сочетании с импульсным амплитудным модулятором (PAM), чтобы выполнить адаптацию шагового размера.

CVSD используется как в коммерческих, так и в военных коммуникациях, где требуется «платное качество» или «качество связи», однако желательны низкая сложность расчетов и низкие требования к памяти. Двумя примерами этого метода являются MIL-STD-188-113 США (16 кбит и 32 кбс CVSD) и федеральный стандарт США 1023 (12 кбс CVSD). В сложение закодированные данные CVSD могут быть зашифрованы и сделаны более безопасными, что желательно для многих приложений беспроводной связи, включая речевое и аудиокодирование общего назначения.

ADPCM аналогичен CVSD, однако он обеспечивает большую точность и, следовательно, сохраненную полосу частот за счет дополнительных вычислительных требований для вычислений шага адаптации.

Сравнение методов

Возможности модели показывают поведение трех методов кодирования. Первое отображение в каждых возможностях показывает исходный сигнал желтым цветом и восстановленный сигнал пурпурным цветом, который был закодирован и затем декодирован. Можно наблюдать реакцию каждого метода как на постоянные, так и на быстро изменяющиеся области сигнала.

Поскольку LCM использует постоянный размер шага, он показывает перегрузку по наклону, в то время как сигнал изменяется быстро и гранулярный шум, в то время как сигнал является постоянным. CVSD и ADPCM устраняют эти проблемы с помощью переменного размера шага.

Для CVSD и ADPCM переменный размер шага показан на центральном отображении. Для всего трёх методов однобитовый закодированный сигнал передачи показан на нижнем отображении.

Ссылки

Proakis, J. G. Digital Communications. Third Ed. sec. 3 ("Так Кодирование источника). МакГро Хилл. 1995.

Тейлор, Д. С. «Проект систем связи с дельта-модуляцией непрерывно переменного склона». Примечание к AN1544/D. Motorola ®, Inc. 1996.

«Непрерывно изменяемая дельта-модуляция наклона: Руководство». Документ приложения # 20830070.001. MX-COM, Inc., Уинстон-Салем, Северная Каролина, 1997.

Conahan, S., Alva, C. and Norris, J. «Реализация цифрового голосового кодека CVSD в режиме реального времени 16 кбит/с на DSP с фиксированной точкой». Материалы Международной конференции по применению и технологии обработки сигналов (ICSPAT), том 1. 1998. с. 282-286.