005-DPCM-ADPCM

MODULACIÓN DPCM Y ADPCM PRESENTADO POR: Mg.Ing. Wilbert Chávez Irazábal

Sistema de Transmisión PCM

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Modulación DPCM La representación (codificación) en PCM de fuentes “suaves” o “lentas” guarda una fuerte correlación. Ejemplo de señal de video: Xk (Ts,1:4): 155 155 157 158

xk

(158)d

(157)d (155)d (155)d

Representación binaria en 8bit-PCM

155: 157: 158:

10011011 1001101 1 10011101 10011 101 100111 10011 110

1

¡¡¡Los primeros 5 bits MSB no cambian!!! Ocurre un desperdicio de recursos...

2

3

4

t/TS

Se reduce la tasa de transmisión (asumiendo que el bit MSB es de signo: 1. Con 8bit-PCM: 64Kbps 2. Con 3bit-DPCM: 18.28Kbps

SOLUCIÓN:  

Predecir cada muestra a partir de su vecinas Cuantizar el residuo (diferencia entre dos muestras sucesivas) de la predicción con PCM 

Se obtiene un menor error error de cuantización para la misma tasa de bits.

Modulación DPCM DPCM es una modula modulació ción n for forma ma de onda que parte parte de la bas basee de PCM pero añade algunas funcionalidade funcionalidadess basada basadass en la predicción predicción de las muestras de la señal.

Para mi Par mini nim miza zarr la po potten enci ciaa de dell error error de cua cuant ntif ific icac ació ión n los codificadores DPCM utilizan bloques bloques Predictores para obtener una buena estimación de la muestra y así cuantificar la diferencia.





Modulación DPCM El objetivo de un Predictor es obtener una estimación lo mas cercana posible al valor de la muestra correspondiente. Para lograrlo se modifica se modifica el valor de los pesos ai de acuerdo con el crit erio a utilizar.

z (nT s ) 

k

 l 1

Y

al y (nTs  lT s )

zn 

k

a y l

n

1

l 1

n-1:

valor del muestreo a la entrada del filtro predictor en el momento t=(n-1)Ts y K dispositivos de retardo en el filtro transversal.

Sistema de Transmisión DPCM Perfeccionado





Sistema de Transmisión Transmisión DPCM Perfeccionado Perfecciona do ek  x k  x ˆ k x k

x ( t )

Muestreador

ek

+

Cuantizador

-

Q(x)

x ˆ k

Filtro de Predicción Z-T (Tc=1)

y k  e k  qk y k

Forma de Onda DPCM

+ x k  yk  x ˆ k *

*

x k

TRANSMISOR

+ x ˆ k

ek  x k  x ˆ k

Entrada al cuantizador, denominado el error de predicción.

y k  e k  qk

Salida del cuantizador, donde qk es denominado error de cuantización.

x * k  yk  x ˆ k

Entrada al predictor.

Sistema de Transmisión DPCM

La

cuantificación se realiza sobre la diferencia entre la muestra de señal actual y una predicción de la misma. Lo que se que se transmite es el error de predicción cuantificado. cuantificado.

El

predictor opera opera los valore cuantizados en el transmisor lo mismo que en el receptor





Relación Señal a Ruido en un sistema DPCM 

Para determinar la razón señal a ruido en DPCM podemos escribir: ( SNR ) Q 



Donde:  E , 2

 2 Q ,



2 X 2  E





2 E 2  Q 

 G P  ( SNR ) P

La varianza del error de predicción de media cero, ek, La varianza del error de Cuantizacion de media cero, qk,

( SNR )Q ( SNR ) P  G P 

2 X 2  Q



La razón para el transmisor DPCM, 2  E ,  Q2

2  X , 2  E

La razón para el cuantizador, denominado razón de señal de predicción a ruido de Cuantizacion, La ganancia de predicción producida por DPCM.

Así, la razón señal a ruido de Cuantizacion en DPCM está determinado determi nado por el producto de la razón de señal de predicción a ruido de Cuantizacion y la ganancia de predicción.

Relación Señal a Ruido en un sistema DPCM  S   N   6.02   donde -3< <15 para DPCM de Voz  dB  La

relación señal a ruido puede mejorarse hasta en 25 dB en comparación de PCM con m=255.  La relación señal a ruido DPCM requieren 3 o 4 bits menos por muestra que los PCM Comprimidos y expandidos.  Vtx para telefonía es de 32kbps o 24 kbps  La UIT-T dice:





Relación Señal a Ruido en un sistema DPCM 

Para una señal banda base x(t), la varianza G P 



max imizada

2  σ E 

2X

es fija, así:

min imizada

Si el pred predic icto torr es buen bueno, o, enton ntonc ces 2E < 2X . En otras palabra, para un número dado de niveles de Cuantizacion, la varianza del error de Cuantizacion q k para ek es mas pequeño que la vari varian anza za del del erro errorr de Cuan Cuanti tiza zaci cion on q k para xk en PCM. PCM.

Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM Un

proceso cuasi-e cuasi-esta stacio cionari nario o es que la varianza y la aspecto de un proceso funció función n de autocor autocorrel relaci acion on de la fuente fuente (señal (señal de inform informaci ación) ón) cambia lentamente con respecto del tiempo.

Sin Sin

emba embarg rgo, o, PCM y DPCM DPCM son son técn técnic icas as basad basadas as en seña señale less estacionarias. La eficiencia y desempeño de estas técnicas pueden ser mejoradas al adaptarlas de acuerdo a los cambios estadísticos que presentan las señales de información.







Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM

Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM





Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM Un

vez que se obtiene la sucesión de bits (“bitstream”) de cada sub banda, se multiplexan los resultados y ya se puede proceder a almacenar los datos o bien transmitirlos. decod odif ific icad ador or ti tiene ene qu quee re real aliz izar ar el pr proc oces eso o in inver verso so,, es de deci cirr, El dec demultiplexar y decodificar cada sub-banda del “bitstream”.

Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM La

codificación de voz, donde lo que se puede hacer es codificar la sub-banda que





Sistema de Transmisión Transmisión ADPCM FILTRO ESPEJO EN CUADRATURA filt ltrro es espe pejjo en cu cuad adra ratu tura ra En procesamiento digital de señales, un fi (Quadrature mirror filter, QMF) es un filtro que divide la señal de entrada en dos bandas que posteriormente suelen ser submuestreadas por un factor 2. Además, ambas bandas (superior e inferior) de frecuencias se intercambian entre sí. Es decir, las frecuencias bajas se codifican como frecuencias altas y viceversa.

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