Adaptacja częstotliwości próbkowania jako metoda kompandowania w modulacjach różnicowych

• Autorzy: Golański R.

Warianty tytułu

EN

Nonunifor sampling as a companding method in differential modulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dokonano charakterystyki dotychczasowych osiągnięć w dziedzinie badań modulacji różnicowych z nierównomiernym próbkowaniem. Na bazie reguły maksymalizacji SQNR Abate'a wyznaczono zalezności opisujące poszczegulne parametry wyjściowe modulatora NSDM w funkcji zmian częstotliwości próbkowania. Udowodniono, że dla modulacji NSDM istnieje krok kwantyzacji ∆, przy którym, zmieniając częstotliwość próbkowania, można uzyskać minimum szumów kwantyzacyjnych zarówno przy minimalnym jak i maksymalnym poziomie mocy sygnału wejściowego. W oparciu o funkcję Lambert W wyznaczo graniczne wartości częstotliwości próbkowania, które zapewniają wymaganą dynamikę przy minimalnych szumach kwantyzacji. Przedstawiono dwa sposoby wyznaczania kroku kwantyzacji dla granicznych poziomów sygnału wejściowego. Dokonano analizy wzajemnych relacji pomiędzy parametrami wewnętrzynymi modulatora NSDM i przedstawiono je w postaci graficznej. Zależności te pozwalają na ustalenie logicznego sposobu postępowania podczas doboru parametrów modulatorów z adaptacją częstotliwości próbkowania. Zaprezentowano kilka przykładowych diagramów wskazujacych na poprawną kolejność i sposób doboru parametrów modulatorów różnicowych ze zmienną szybkością próbkowania.

EN

Fundamental works of Hawkes, Un, Zhu and Abate, are shortly presented. Some results in the paper are based upon previously obtained formulas for DM and ADM delta modulators. The staircase in the delta modulation system can be adapted to the amplitude variations of a input signal by varying sampling frequency (Nonuniform Sampling Delta Modulation method). In the article signal to noise formula for NSDM modulator having a random inputs is shown. The calculation method of the minimum (f_pmin) and maximum (f_pmax) sampling frequency based on changing of the slope overload factor is presented in this paper. Design of the parameters (f_pmin' f_pmax and quantization step size ∆) for NSDM delta modulator is derived. Formula of maximization SQNR for different power levels of the input signal by means of various sampling frequency in the NSDM modulation is the main effect of discussion. The paper presents analytical and graphical dependences between the most important parameters of the NSDM. These dependences help to establish a method of procedure during the choice of the parameters of the NSDM modulator. This relationships could be the base to design of a non-uniform sampling modulators. Some example of design of the parameters is presented.

Słowa kluczowe

PL

modulacje różnicowe; próbkowanie nierównomierne; adaptacja częstotliwości próbkowania; maksymalizacja stosunku S/N; funkcja Lamberta; dynamika modulatora; dobór parametrów modulatora Delta

EN

differential modulations; non-uniform sampling; Lambert W function; S/N ratio; dynamic range; NSDM modulator design

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 47, z. 2
• Strony: 161--183
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Golański R.

• Katedra Elektroniki, Akademia Górniczo-Hutnicza,

Bibliografia

• 1. T. A. Hawkes, P. A. Simonpieri: Signal coding Using Asynchronous Delta Modulation, IEEE Transaction on Communication. Vol. COM-22, No. 3, March 1974, pp. 346-348.
• 2. J. J. Dubnowski, R. E. Crochiere: Variable Rate Coding of Speech. BSTJ, vol. 58, No. 3, March 1979.
• 3. J. L. Lo Ciero, P. P. Prezas: Doubly adaptive delta modulation for bandwidth compression of speech signals. Proc. Nat. Telecommun. Conf., 80 CH 1539-6, vol. 2, 1980, pp. 36.5.1-36.5.5.
• 4. C. K. Un, H. S. Lee, J. S. Song: Hybrid companding delta modulation. IEEE Trans. Commun., vol. COM-29., pp 1337-1344, Sept. 1981.
• 5. C. K. Un, D. H. Cho: Hybrid Companding Delta Modulation with Variable-Rate Sampling. IEEE Trans. On Comm., vol. COM-30, No. 4, April 1982.
• 6. Y. S. Zhu, W. Leung, C. M. Wong: A digital audio processing system based on nonuniform sampling delta modulation. IEEE Trans. on Consumer Electronics, vol. 42, No. 1, Feb. 1996.
• 7. Y. S. Zhu, W. Leung, C. M. Wong: Adaptive Non-Uniform Sampling Delta Modulation for Audio/Image Processing. IEEE Trans. on Consumer Electronics, vol. 42, No. 4, Nov. 1996.
• 8. R. Golański, A. Bogusz: Zastosowanie nierównomiernego próbkowania w modulacji różnicowej. Mat. Konf.: Krajowe Sympozjum Telekomunikacji '97, Tom B, Bydgoszcz 1997.
• 9. R. Golański, J. Kołodziej, P. Świrek: ,,Badanie symulacyjne modulacji różnicowych ze zmiennym krokiem kwantyzacji i nierównomiernym próbkowaniem”. Mat. Konf.: KST '99, Tom B, Bydgoszcz 1999.
• 10. R. Golański: Propozycja doboru parametrów adaptacji modulatora różnicowego z nierównomiernym próbkowaniem. Mat. Konf.: KST '98, Tom B, Bydgoszcz 1998.
• 11. J. E. Abate: Linear and Adaptive Delta Modulation. Proceedings of the IEEE, vol.55, No.3, March, 1967.
• 12. N. S. Jayant: Adaptive Delta Modulation with one-bit Memory. Bell System Technical Journal, vol.49, No 3, March 1970, pp 321-342.
• 13. J. B. O'Neal, Jr: Delta Modulation Quantizing Noise Analytical and Computer Simulation Results for Gaussian and Television Input Signals. BSTJ, January 1966.
• 14. Maple Manuals. Maple V Release 3, Waterlo Maple Software, 1981-1994.
• 15. R. Golański, R. Dmoch, J. Kochanowski, K. Szklarski: Propozycja znajdowania optymalnych parametrów modulacji różnicowej NSDM w oparciu o badania symulacyjne. Mat. Konf.: KST '2000, Tom B, Bydgoszcz, wrzesień 2000.
• 16. W. Pogribny, I. Różnakowski, I. Zieliński, Z. Nowakowski: Graniczna częstotliwość dyskretyzacji eliminująca przeciążenie delta-kodera. Mat. Konf. KST'98, T.B, Bydgoszcz wrzesień 1998.
• 17. Wybrane systemy i układy scalone w telekomunikacji cyfrowej. Pod red. R. Golańskiego. Wydawnictwa AGH, Kraków 1995.