Modulacion Dpcm

MODULACIÓN POR CODIFICACIÓN DE IMPULSOS DIFERENCIAL (DPCM) Javier Pillajo Romero Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones Universidad de Guayaquil [email protected]

Resumen- En el trabajo investigativo se realizó el respectivo análisis de la definición y del funcionamiento de la modulación DPCM basándose en diagramas de bloques, cuadros comparativos con respecto a la modulación PCM y a su vez describiendo las diferencias entre los dos tipos de modulación, considerando que DPCM se deriva de PCM. Por último se indican tanto las aplicaciones que tiene la modulación DPCM como y las ventajas que proporciona. Palabras Clave- DPCM, PCM, Modulación.

I. INTRODUCCIÓN La Modulación por Código de Impulsos Diferencial o DPCM es un procedimiento de conversión de una señal digital en la que se muestrea la señal analógica y entonces la diferencia entre el valor real de la muestra y su valor predicho (el valor predicho se basa en muestras o muestras anteriores) cuantiados y luego codificados formando un valor digital. Las palabras de código DPCM representan diferencias entre muestras a diferencia de PCM, donde las palabras de código representan un valor de muestra.

II. MODULACIÓN DPCM Para realizar una descripción referente a la modulación DPCM es importante conocer una breve definición sobre la modulación PCM. La Modulación por Impulsos Modificados o PCM es una técnica de codificación digital para la transmisión digital de señales analógicas, es la técnica más utilizada para esta transformación. PCM está compuesta por tres etapas que son:

Durante las tres etapas de la modulación PCM se realiza un proceso de digitalización de señales para posteriormente ser transmitida. La modulación PCM lleva consigo otro tipo de modulación conocida como PAM en la cual se muestrea la señal tomando como referencia a la frecuencia de Nyquist. La señal codificada en PCM contiene información redundante que no es indispensable para su adecuada recuperación en el receptor, de modo que, si se elimina esta redundancia antes de la codificación, se tendrá una señal codificada más eficiente. Este es el principio subyacente en la modulación por codificación diferencial de pulsos. (Modulación de Pulsos) A. Definición Modulación DPCM La modulación por codificación de impulsos diferencial (DPCM) deriva de la PCM pero se añaden funcionalidades basadas en la predicción de muestras de la señal. Cuándo una señal muestreada que contiene muestras sucesivas en las cuales hay muy poca diferencia entre las amplitudes se llegan a transmitir códigos PCM idénticos. La modulación DPCM aprovecha las redundancias de los códigos idénticos, esto es que la diferencia entre la amplitud de las 2 muestras sucesivas se transmite en vez de la verdadera debido a que el rango de las diferencias de las muestras es normalmente menor al rango de las muestras individuales. [1] Es un codificador de forma de onda que parte de la base de PCM pero añade algunas funcionalidades basadas en la predicción de las muestras de la señal. Se parte de una señal analógica (continua en el tiempo) la cual se quiere codificar. [2] B. Diagrama de bloques Modulación DPCM

Figura1. Diagramas de bloques PCM [1] Figura 2. Diagrama de bloques DPCM

Cuando se muestrean señales de audio o video con frecuencia se encuentran muestras adyacentes cercanas al mismo valor. Esto significa que existe mucha redundancia en las muestras de la señal y, en consecuencia, el ancho de banda y el rango dinámico de un sistema PCM se desperdician cuando se retransmiten estas muestras redundantes. [3] Una manera de minimizar esta transmisión redundante y reducir el ancho de banda es transmitir las señales PCM correspondientes a la diferencia en las muestras adyacentes. Esto, definiéndolo directamente, es la modulación por codificación de pulsos diferencial (DPCM). En el receptor, el valor de la muestra en el presente se regenera utilizando el valor en el pasado, además del valor diferencial de actualización que se recibe sobre el sistema diferencial. Más aún, el valor en el presente puede estimarse a partir del valor en el pasado con un filtro de predicción, mismo que puede lograrse usando una línea de retraso con tomas (un dispositivo de transferencia en cadena) para formar un filtro transversal, como se muestra en la Ilustración 2. Cuando las ganancias de cada línea se configuran de tal manera que la salida del filtro predecirá el valor en el presente de los valores en el pasado, entonces tenemos un filtro de predicción lineal. Las óptimas ganancias óptimas de línea son una función de las propiedades de correlación de la señal de audio o de video. [3] Las muestras de salida son:

Modulación por codificación de pulsos diferencial

Figura 3. Filtro transversal [3]

proceso final de confección de las actas. Por favor, deje la numeración tal como está en el documento modelo. D. Cuadro comparativo entre PCM y DPCM Bases para la comparación

PCM

DPCM

4, 8 o 16 bits por muestra.

Más de uno pero menos que PCM.

de y

Depende del número de niveles.

La distorsión por sobrecarga de la pendiente y el ruido de cuantificación podrían presentar.

Ancho de banda del canal de transmisión

Requiere alto ancho de banda.

Necesita menos ancho de banda en comparación con PCM.

Realimentación

No proporciona ningún comentario.

Se proporciona retroalimentació n.

Complejidad de la notación

Complejo

Sencillo

Relación señal / ruido

Bueno

Promedio

Area de aplicación

Audio, video y telefonía.

Discurso y video.

Bits / muestra

7/8

4/6

Tasa de bits

56-64

32-48

Número de involucrados

Error cuantificación distorsión.

bits

Tabla 1. Cuadro comparativo PCM y DPCM [4] C. Ventajas de DPCM Un menor número de bits de cuantización implica una mejor velocidad de transmisión y por lo tanto ocupa un menor ancho de banda. Se requiere que la frecuencia de muestreo exceda la frecuencia de Nyquist (Sobremuestreo), es decir fs>2fm. Cuando los datos se pasan a través de muchos circuitos a lo largo de un canal de comunicaciones, la forma de onda es invertida no intencionalmente (datos complementados). Este resultado puede ocurrir en un canal de transmisión basados en par trenzado o simplemente al conmutar las dos puntas cuando se una codificación de línea tipo polar. No aplique ningún elemento de numeración, pie o encabezado de página. Estos elementos se añadirán en el

E. Diferencias clave entre PCM y DPCM  El número de bits incluidos en PCM es de 4, 8 o 16 bits por muestra. Por otro lado, DPCM involucra bits más de uno, pero menos que la cantidad de bits utilizados en PCM  Tanto las técnicas PCM como las DPCM sufren errores de distorsión y cuantificación, pero en distinta medida.  DPCM requiere menos ancho de banda mientras que PCM funciona con un ancho de banda mayor.  PCM no proporciona ningún comentario. En contraste, DPCM proporciona retroalimentación.

 PCM se compone de notación compleja. En contra, DPCM tiene una notación simple.  DPCM tiene una relación señal / ruido promedio. Por el contrario, PCM tiene una mejor relación de señal a ruido.  PCM se utiliza en aplicaciones de audio, video y telefonía. Por el contrario, DPCM se utiliza en aplicaciones de voz y video.  Si hablamos de eficiencia, DPCM está un paso por delante de PCM.  Según el número de autores, adapte la zona correspondiente al nombre y filiación de manera oportuna. Intente no variar de manera notable el aspecto y tamaño de la zona. [4] F. Aplicaciones de la modulación DPCM DPCM tiene gran aplicación en compresión de voz e imagen (sistemas de vigilancia son un clásico ejemplo de aplicación). En la práctica, el DPCM se usa generalmente con técnicas de compresión con pérdida, ya que se puede usar una cuantificación más gruesa de las diferencias, lo que lleva a palabras de código más cortas. Esto se usa en JPEG y en DPCM adaptativo (ADPCM), un método común de compresión de audio. ADPCM puede verse como un superconjunto de DPCM.

III. CONCLUSIONES Se puede definir directamente a la modulación DPCM como una forma en la que se puede minimizar las transmisiones redundantes y a su vez reducir el ancho de banda, teniendo como finalidad trasmitir señales PCM correspondientes a las muestras adyacentes. DPCM (modulación por codificación de pulsos diferencial) puede requerir de 3 o 4 bits menos que la modulación y expansión por PCM. En la DPCM la muestra transmitida es la diferencia de dos muestras sucesivas y no la muestra real, como el intervalo de estas muestras es menor se requiere menos bits para el envío que en la PCM convencional. La DPCM está diseñada específicamente para aprovechar las redundancias de muestra a muestra. Con DPCM la diferencia en la amplitud en las dos muestras sucesivas se trasmiten en vez de la muestra verdadera (real).

IV. REFERENCIAS

[1] M. F. Barranco, «VBOOK.PUB,» 30 Enero 2014. [En línea]. Available: https://es.vbook.pub.com/presentation/203608312/DPCMModulacion-por-codificacion-de-impulsos-diferencial. [2] A. Rojas, «VBOOK.PUB,» 23 Septiembre 2014. [En línea]. Available: https://es.vbook.pub.com/document/240731815/ModulacionPCM-Diferencial. [3] Bautista Miguel, Flores Estefania, Orosco Angel,

Yumicaza Jose, «Modulacion por codificacion diferencial de pulsos (DPCM),» Ambato, 2017. [4] «Gadget,» 2019. [En línea]. Available: https://es.gadgetinfo.com/difference-between-pcm.