摘要：本文探讨了增量调制算法的进展，介绍了几种实用的adm算法，最后，详细论述了cvsd—pcm数码变换。

关键词：增量调制算法，脉冲编码调制，数码变换

一、引 言

现在，虽然中、低速率的语音编码发展很快，有16kbit/s速率的低迟延码激励线性预测(ld—celp)语音编码(g．728建议)，还有8kbit/s共扼结构代数码激励线性预测(cs—acelp)语音编码(g．729建议)等64kbit/s标准pcm系统仍占有统治地位。它已极为广泛地应用于数字通信、数字交换机及一切语音数字化接口。

增量调制(△m)是继pcm后出现的又一种模拟信号数字化的方法，因其有强抗误码能力，所以，从70年代开始，被广泛用于军事通信网以及航天通信系统中。

pcm编码有统一的国际标准。一般的多媒体计算机都可以听不同速率的pcm话音。因此，使用本文介绍dm—pcm数码变换，由计算机即可听一般的△m话。本文第二部分介绍adm的主要算法，第三部分详细讨论连续可变斜率增量调制(cvsd)—pcm的数码变换，其方法亦可用于其它的dm—pcm数码变换。

二、自适应增量调制(adm)的主要算法

pcm编码是对抽样值s(n)直接进行编码。△m是对两个相邻样值的差值进行编码，实际应用的增量调制总是设计成△的大小随信号大小而变的自适应增量调制(adm)。它的工作特点是：信号斜率变大时，增量△也跟着自动变大；反之，信号斜率变小时，增量△也跟着自动变小。如何从传输的二进制数字码流c(n)中提取对计算△(n)有用的信息，是设计实用算法的关键。c(n)码流传送的是信号的斜率信息，当同符号c(n)连续出现时，则斜率变大；当c(n)交替出现1、0码时，则斜率为零。近年来，在adm体制上开展了不少研究工作、下面介绍几种较为实用有效的算法。1．常因子自适应增量调制(cfdm)算法式中2．高信息自适应增量调制(hidm)算法3．song算法这种算法后来经改进用到了航天飞机中。 4．混合自适应增量调制(hcdm)算法m(n)的选取见表1。表1 m(n)的真值表

5．cvsd算法这种算法应用最为广泛。一般是检测3～4个比特有无同极性码，若有，则增加△值，否则，靠滤波器自由衰减△值。算法为：式中。由下式决定β为控制量阶衰减的因子，满足τ=t/(1-β)为音节时间常数，一般为5—10 ms。

三、cvsd—pcm数码变换

cvsd也叫数字检测音节压扩增量调制，进入实用阶段已有十多年的历史。在美国和西欧北约各国的军事通信网中cvsd算法应用最为广泛。一般使用16kbit/s或32kbit/s数码率的cvsd调制方式。16kbit/s的cvsd为3连“1”或连“0”的数字检测算法 。而32kbit/s的cvsd为4连“1”或连“0”的数字检测算法。目前商用的adm多数为32kbit/s的cvsd。所以，下面主要讨论将32kbit/s的cvsd变换为16位的线性pcm的方法。

1．零点的选取与对应的建立当传输的二进制数字码流c(n)中交替出现1、0码，则信号的斜率为零。如果某一时隙有m(可定为32、64等)个交替的1、0码，则该时隙对应pcm的零点，即此时隙为变换以后的pcm码的零点，也就是说，有：cvsd—→pcm(1010…10)—→0设k个交替的1、0码之后的第一比特为c(1)，第二比特为c(2)，…，第n比特为c(n)，…，对应的pcm码值分别为pcm(1)，pcm(2)， …，pcm(n)，…，而pcm(0)＝0。这时，如果c(1)＝1，则pcm(1)＝pcm(0)+△，如果c(1)＝0，则pcm(1)＝pcm(0)-△，如果c(2)＝1，则pcm(2)＝pcm(1)+△，如果c(2)＝0，则pcm(2)＝pcm(1)-△，如果c(3)＝1，则pcm(3)＝pcm(2)+△，如果c(3)＝0，则pcm(3)＝pcm(2)-△，从c(4)开始，考虑 值的变化，如果c(4) ＝ c(3) ＝ c(2) ＝ c(1) (1)则△(4)＝△ +△o，如果(1)式不成立，则△(4)＝β·△ ，这时就可确定pcm(4)的值，如果c(4)＝1，则pcm(4)＝pcm(3)+△(4)，如果c(4)＝0，则pcm(4)=pcm(3)-△(4)；同样可确定pcm(5)，如果c(5) ＝ c(4) ＝ c(3) ＝ c(2) (2)则 (5)＝ (4)+△0，如果(2)式不成立，则△(5)＝β·△(4)，这时，如果c(5)＝1，则pcm(5)＝pcm(4)+△(5)，如果c(5)＝0，则pcm(5)＝pcm(4)-△(5)；余类推…，这即建立了cvsd码流到pcm码的对应。

2．抽样频率32～8khz的变换在增量调制中，抽样频率不是由抽样定理确定的，而是由量化信噪比决定的，而且数码率与抽样频率在数值上是相等的。即32kbit/s的数码率，其抽样频率为32khz，16kbit/s的数码率抽样频率为16khz。为了获得8khz的pcm抽样频率，对于32khz的cvsd，可在每4个样点中选择一个作为pcm抽样点。具体地讲，在上面得到的pcm样点pcm(0)，pcm(1)，pc m(2)，…，pcm(n)，…中，抽取pcm(0)，pcm(4)，pcm(8)，…，pcm(4n)，…，即可得到8khz的pcm抽样频率。

3．重新回到零点在进行码变换时，要不断地寻找新零点，即m个交替的1、0码。如果出现新的零点，对应的pcm码值应回到零，否则，经过一定的时隙，pcm的码值即达到饱和状态，从而出现码型变换带来的失真。

4．衰减因子β的计算在cvsd的算法中，由音节时间常数τ＝t/(1-β)，可知β＝1—t/τ一般情况下，τ＝5～10ms，对于32khz与l 6khz的cvsd，容易计算出β的值。

5．量阶△与△0的实验测试对于由cvsd变换后的16位pcm码,如果量阶△与△0选择得过大，会出现噪声；△与△0过小，则语图起伏很小，失真较大。经测试△在10的量级较合适，△0可比△小一些，这样即可获得较好的语音质量。

综上所述、就可实现从32khz的cvsd编码到8khz的16位pcm编码的变换，要进行其它dm编码到不同pcm编码的变换，用以上方法亦不难实现。