PCM vs. DPCM

Antes de hacer una comparación de manera concreta entre estos dos métodos de codificación para la digitalización, haremos un breve repaso de que es cada uno de ellos y después nos daremos a la tarea de hacer una comparación y ver ventajas de cada uno de ellos asi como las desventajas y al final veremos cual es mejor.

El PCM (Pulse-Code-Modulation) es un método de codificación en el dominio del tiempo de la forma de onda y es definido por la CCITT (ahora ITU) con la Referencia G.711 y la ATT 43801. Básicamente una señal analógica es muestreada 8000 veces por segundo, en cada muestra la amplitud de la señal es asignada (cuantizada) a un valor digital.

Para un sistema lineal real, el valor de cada “escalón” es uniforme, requiriendo como sea de 11 a 14 bits para transmitir, sin embargo, PCM, definido y estandarizado, utiliza una escala logarítmica en la ponderación de cada “escalón”.

Existen dos algoritmos de PCM definidos en la CCITT G.711 llamados “Ley A” y “Ley µ”, la Ley µ es usada en E.U. y Japón y la Ley A es usada en la mayoría de los países. En ambas leyes los valores usados para representar la amplitud son números entre el 0 y ±127, por eso son requeridos 8 bits para cada muestra (2^8= 256).

Se puede observar entonces que PCM opera a una tasa de 64kbps.

DPCM (Differential Pulse Code Modulation) es un procedimiento para convertir una señal analógica en una digital siendo la señal analógica muestreada y hacer la diferencia entre el valor actual de la muestra y es un valor predecible (un valor predecible está basado en una muestra previa o muestras previas) es cuantizada y después codificada en un valor digital.  Como las diferencias son de menor magnitud que las muestras (se espera), se requiere menos bits para cuantizar. La modulación de pulsos codificados diferenciales (DPCM) esta diseñada específicamente para aprovechar las redundancias, de muestra a muestra.

De acuerdo a lo especificado con anterioridad y gracias a la exposición de nuestros compañeros podemos hacer una comparación que lleve a las ventajas y las desventajas de estas codificaciones aunque van de la mano ya que no existiría DPCM si PCM no existiera entonces la cuestión aquí es saber ¿Por qué PCM y no DPCM? Bien esto es gracias a que la principal desventaja del DPCM, aunque es muy bueno ya que no utiliza muchos bits para el muestreo, es que para muestras con amplitudes grandes el ruido se incrementa entonces esta característica de DPCM no beneficia en nada a este tipo de codificación.

En cambio el PCM tiene las siguientes características:

1.    En comunicación a larga distancia, las señales PCM pueden regenerarse completamente en estaciones repetidoras intermedias porque toda la información está contenida en el código. En cada repetidora se transmite una señal esencialmente libre de ruido. Los efectos del ruido no se acumulan y sólo hay que preocuparse por el ruido de la transmisión entre repetidoras adyacentes.

2.    Los circuitos de modulación y demodulación son todos digitales, alcanzando por ello gran confiabilidad y estabilidad, adaptándose rápidamente al diseño lógico de circuito integrado.

3.    Las señales pueden almacenarse y escalarse en el tiempo eficientemente. Por ejemplo, los datos de PCM pueden generarse en un satélite orbital una vez por minuto durante una órbita de 90 minutos y después retransmitirse a una estación terrestre en cuestión de pocos segundos. Las memorias digitales realizan el almacenaje muy eficientemente.