Was ist Delta-Modulation?

Delta-Modulation (DM) ist ein Verfahren, bei dem ein analoges Signal zur Datenverarbeitung in ein digitales Signal umgewandelt wird. Es wird hauptsächlich für die Sprachkommunikation verwendet, kann aber auch für die Übertragung von Video und anderen Datenformen angepasst werden. Da die digitale Version eines umgewandelten Signals lediglich eine Annäherung an das ursprüngliche analoge Signal ist, tritt eine Verschlechterung während des Umwandlungsprozesses auf, und diese nimmt mit der Entfernung zu, die das Signal vom Sender zum Empfänger zurücklegen muss. Die Hauptanwendung der Delta-Modulationstechnologie liegt in der Kurzstreckenübertragung für Geräte wie schnurlose Telefone und Babyphone. Andere drahtlose Übertragungsformen verwenden ebenfalls Delta-Modulation, wie z. B. drahtlose Headsets, aber je höher der Rauschpegel bei einer analogen Übertragung ist, desto mehr wird die Qualität des ausgegebenen digitalen Signals verringert.

Modulation ist ein Prozess mit jedem drahtlosen Audiosignal, bei dem die übertragene Hochfrequenz-Trägerwelle eine Amplitudenänderung in Bezug auf das von ihr getragene Eingangssignal aufweist. Bei der Delta-Modulation wird dieses analoge Signal mit hoher Geschwindigkeit abgetastet, und für jeden Abtastvorgang wird ein Datenbit aufgezeichnet. Dieser Datenstrom wird dann zu einem digitalen Signal zusammengesetzt, das sich dem ursprünglichen analogen Signal annähert. Da der analoge Delta-Modulationsprozess für jede Abtastinstanz nur ein Datenbit erzeugt, wird das analoge Signal nicht sehr genau dargestellt, was den Prozess zu einem schnellen, aber fehleranfälligen Übertragungsverfahren macht.

Sowohl die Pulscodemodulation (PCM) als auch die adaptive Deltamodulation (ADM) sind Variationen des DM-Prozesses, von denen angenommen wird, dass sie bessere Signal-Rausch-Verhältnis-Ausgangsraten als DM erzeugen. Puls-Code-Modulation ist das ursprüngliche Verfahren, das bis vor der Erfindung des modernen Computers zurückverfolgt werden kann. ADM und DM sind modernere Übertragungsschemata, die als Verfahren zur Rationalisierung des Übertragungsprozesses für große Datenmengen entwickelt wurden.

Obwohl die Pulscode-Modulation der ursprüngliche Prozess ist, ist es immer noch das Verfahren, das verwendet wird, um Audiosignale auf verschiedene Formen elektronischer Medien zu codieren, wie z. B. Compact Disks (CDs), digitale Videodisks (DVDs) und Blu-ray Discs™. Variationen von PCM umfassen jetzt Delta-Puls-Code-Modulation (DPCM) und adaptive Delta-Puls-Code-Modulation (ADPCM). Diese neueren Anwendungen der Pulscode-Modulation verwenden mathematische Algorithmen und ausgefeiltere Verfahren zum Abtasten des analogen Signals für eine genaue digitale Ausgabe.

Alec Reeves, einem Ingenieur aus Großbritannien, wird die Erfindung der Puls-Code-Modulation (PCM) im Jahr 1937 zugeschrieben, die zur Delta-Modulation und allen heute existierenden Variationen des Prozesses führte. Seine Ideen gelten als Ermöglicher des digitalen Zeitalters. Die Motivation hinter PCM bestand darin, Fehler aus analogen Signalübertragungen zu beseitigen, indem sie in diskrete digitale Datenpakete umgewandelt wurden. Er war seiner Zeit jedoch voraus, denn es gab noch keine Elektronik, um seine Ideen in die Praxis umzusetzen. Der Transistor wurde erst 1947 erfunden und erst 1958 bis 1959 miniaturisiert und für die frühesten integrierten Schaltkreise massenproduziert.