消除冗余

为了形象地说明什么是冗余，让我们来考察两个连续的PAM抽样值。不妨假设第一个PAM抽样值为+6.334,第二个为+7.769°实际上，接收器在第二样值到达时已经知道了+6.334,换句话说，这时只有+1.435才是新信息。接收器所需要知道的就是“这个波形比上一次的高了+1.435”。而这+1.435的值要比+7.769少很多，所以能够用更少的比特来表示它。
如果仍然采用波形编码，有两种方法可以用来消除冗余信息。第一种方法是“差分脉码调制”（DPCM）,第二种是“增量调制”（DM）。DPCM仅对量化后的相邻PCM码字间的差值进行编码。增量调制直接对波形增
量进行取样编码，并以其最简单的形式生成0、1比特流，其中1表示“上升一个单位”，°表示"下降一个单位”。这些规则如图2・12所示。

图（a）冗余（b）DPCM方法（c）DM方法

早期的DPCM和DM语音数字化系统中有一种名叫“坡过载”的现象，它使所获得的数字语音质量有所下降。当波形变化得太快以致过剩噪声被引入时，就发生了坡过载。噪声产生的原因是在DPCM（仅能对有限的变化量进行编码）和DM（当“上升”和“下降”单位大小被设定时被称作求和增量调制）中增量已被设定，以致它们不能准确地对快速变化的波形作出反应。
为了解决坡过载问题，现在DPCM和DM都能在波形迅速上升或下降时按预先编制的程序来调整“步长”。比方说，在成功地用当前最大的增量连续进行三次编码后，通过1101提示，DPCM把增量加大至其当前值的两倍。只要DPCM接收器知道这一“规则”，在编码解码器的解码端就不会出现什么差错.
在消除冗余的技术中，这种自适应作用弥补了坡过载效应的不良影于是自适应差分脉码调制（ADPCM）和自适应增量调制（ADM）成为令人亲睐的方法。ADPCM有自成体系的国际标准，它工作在32kbit/s的速率上一一这仅是常规PCM速率的一半。ADM通常也是工作在32kbit/s的速率上。不过，也有一些ADPCM和ADM产品的工作速率与此完全不同。比如说，有些用于语音编码的ADPCM系统的工作速率为16kbit/so
但是波形编码不能把比特率降低至远小于16kbit/s,有时甚至连32kbit/s的障碍也难以突破，不过它在电话公司广泛提供的服务中仍然很有用处。每降低一点儿带宽，由于量化噪声的影响，都要作出一些语音质量的牺牲。并不是所有情况下，语音数字化都仅仅是一个模拟语音的问题,例如模拟调制解调器的信号也需要量化，以适合于TJ、E-1链路和计算机的串行输入端口。很明显，如果一个“语音信道”工作在16kbit/s而不是64kbit/s,那么串行端口输入就被限制在16kbit/so模拟调制解调器的波形或传真机的波形都与浊音或清音的语音波形大不相同，而且为了把速率压缩至64kbit/s以下，得把这些调制解调器的速率限制为9.6kbit/s或更小。当调制解调器的速率是9.6kbit/s或更低的时候这还不成问题，但现在的56kbit/sV.90调制解调器完全兼容64kbit/s语音信道，实际上如果速率低于64kbit/s,它反而不能正常工作。
这样，在突破这64kbit/s的障碍时得慎重行事。现在，专用语音网络
或无线系统中数据速率普遍低于64kbit/s0然而具有讽刺意味的是，在这
些技术中降低了蜂窝系统中的比特率，并且由此而降低了语音业务价格的同时，却又在传输串行数据比特时限制了无线系统的数据通信量。地面线路的Internet接入速率在56kbit/s或更高都被认为是理所当然的，但在数
第2章数字语音基本原理
字蜂窝系统中，许多情况下，通信量被限制在9.6kbit/s,至多不超过19.2kbit/s。

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