一、引言

　　在传统的数字通信网中，模拟的语音信号是以8kHz抽样，每样值经8bit编码，以64kbit/s的速率在链路中传输的，这就是通常所说的脉冲编码调制（PCM）。 话带数据及传真信号也包封在64kbit/s信道中，以相同的带宽传输。数字电路倍增设备（DCME）是随着低比特率数字话音编码技术的发展于90年代初发展并逐步完善起来的。DCME采用低速率编码（LRE）、可变比特率（VER）、数字信号插空（DSI）、VBD处理及传真解调/再调制（FAX-DEM/REMOD）等关键技术，对链路中的不同信号采取不同的压缩处理方法，从而使相同的传输带宽上的传输容量实现几倍甚至几十倍的增益。

　　二、DCME技术的发展

　　DCME的技术性能是INTELSAT（国际通信卫星机构）于1987年9月的会议上提出的，它使用连续和突发两种方式的数字载波（IDR和TDMA）。下面以ECI和MITSUBISHI公司的产品为例，说明DCME产品的发展。

　　1.低速率语音编码技术

　　DCME技术的发展关键是语音编码技术的进步，从最初的32kbit/s4bit自适应差分编码调制（ADPCM）到现在的8kbit/s1bit共扼结构代数码激励线性预测算法（CS-ACELP），由此话音增益（话音增益=输入信道数/输出信道数）由2上升到8。

　　CCITT1982年确定了32kbit/sADPCM语音编码，它不仅与PCM有相同的再生语音质量，而且具有比PCM更优良的抗误码性能，ADPCM算法（ITU-TG.726建议），它可把64kbit/s的脉冲编码调制（PCM）语音压缩为32、24、16kbit/s可变速率的编码语音，分别对应每样点为4、3、2比特。

　　CCITT1995年采用了AT&T公司提出的一种称为低迟延码激励线性预测（LD-CELP）语音编码方案，作为16Kbit/s速率的国际标准。LD-CELP算法（ITU-TG.728建议）把语音信号的5个连续PCM样值（64kbit/s）作为1个矢量信号对待，压缩为16、12.8、9.6kbit/s可变速率的编码语音，每5个样点的比特数为10、8、6比特。采用LD-CELP算法，使DCME的倍增率比ADPCM算法提高1倍。

　　1995年11月ITU-TSG15全会通过共扼结构代数码激励线性预测(CS-ACELP)语音编码方案，CS-ACELP算法（ITU-TG.729建议）是基于码激励线性预测（CELP）编码模型。帧长10ms（80个样点）。

　　2.数字信号插空技术

　　DSI技术是话音增益增加的另一技术，DSI技术是一种时隙的动态复用技术。一般情况下，通话双方总是一个讲，一个听，双向的通信线路至少有一半时间处于空闲状态。统计测量表明，有效通话时间与总的通话时间之比小于0.4。DCME利用DSI技术，在一个用户信道的非激活时间，能够插入另外的呼叫或通话，这样一来就充分利用了有限的带宽资源，由此产生的增益大约为2.5左右。

　　3.可变比特率技术

　　可变比特率（VBR）语音编码技术即当所有话路被全部占满，且还有话音等待传送时，DCME进入过载方式，通过降低话音比特率的方法可增加传送话路数。比特率降低将使话音质量下降，但由于降比特率情况仅出现在过载时候，且动态地分配于各个话路，因此，话音质量感觉上并不明显下降。

　　4.话带数据处理及传真解调/再调制技术

　　DCME对话带数据(VBD)的处理是采用ITU-TG.726建议40kbit/s的ADPCM或优化的40kbit/s的LD-VBD，采用5bit编码，增益为1.6。

　　传真信号原本是9.6kbit/s或14.4kbit/s的数字信号，经过传真机采用调制解调器将数字信号变成模拟波形，然后再将模拟波形用64kbit/s速率的PCM变换为数字形式。早期的DCME产品对传真信号的处理，是采用VBD一样的方法，用5bit编码，而现在普遍采用的是传真解调/再调制（FAX-DEM/REMOD）技术，将传真控制和话带调制数据（64kbit/s）先解调恢复为原始的9.6kbit/s或14.4kbit/s的数字信号在链路中传输，到达终点后再重新调制为64kbit/s的信号，这样对9.6kbit/s的传真来说，能达到的增益为6倍左右。可见传送传真文件比传送话音占用更低的比特率。

　　三、DCME的应用

　　长途传输是DCME的基本应用，如对G.767建议，可把多达12个E1（360路话）合成一个E1传输。由于采用了传真解调/再调制（FAX-DEM/REMOD）技术，对于中低速率的话带数据，可以很理想的压缩传输。承载群可通过同步/准同步数字序列（SDH/PDH）进行有线（电缆、光缆）、无线（微波）点对点方式传输，改善紧张路由的通信状况。还可以通过卫星以点对点方式传输，极大地提高卫星资源的利用率。移动通信中的移动交换站之间的信号传输，使用E1PCM信号，使用DCME后，可明显减少租用PCM线路的数量，取得较大的效益。

　　四、结束语

　　DCME发展至今，经历了算法上的一次次更新，其产品性能不断得到提高，未来新的算法还将不断涌现，如ITU-T即将推出的4kbit/s半比特编码方案，就是对新一代DCME产品提出了更高的要求。

　　在现阶段，DCME对纯话音的压缩处理能力较高，对数据业务的压缩处理能力极为有限，因此如果链路中话音业务占主导地位（90%以上），DCME利用率较高，相反，如果链路中数据业务量较大，DCME就不能充分发挥其效率。而未来VBD在话带中所占的比例越来越大，如何实现对数据传输的有效压缩处理将是一个需要解决的问题。


----《通信世界》



作者：上海交通大学 高翔